5 - Fizyoloji Solunum Fonksiyon Testleri SOLUNUM FONKSİYON TESTLERİ Prof. Dr. Nazan Dolu Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji AD dolu@erciyes.edu.tr Amaç • Solunum fonksiyonlarını değerlendirmek • AC hacim ve kapasitelerinin ölçülerek hastalıkların teşhisi • Akım eğrilerinin değerlendirilmesi Spirometre Elektronik spirometre Sulu spirometre Spirometre ağızlık kimograf AC Hacimleri 4 AC Hacmi belirlenmiştir; 1. Soluk hacmi (Tidal volüm) (TV): 500 ml Her normal solunumda AC’lere alınan veya çıkarılan hava hacmi 2. İnspirasyon rezervi (IR): 3000 ml Normal soluk hacmi üzerine alınan fazladan soluk hacmi 3 L 500 ml AC Hacimleri 3. Ekspirasyon rezervi (ER): 1100 ml Normal ekspirasyondan sonra, zorlu ekspirasyonla çıkarılan hava hacmi 4. Rezidüel (artık) Hacim (RV): 1200 ml En zorlu ekspirasyondan sonra AC’lerde kalan hava hacmi. 1100 ml 1200 ml 2300 ml AC Kapasiteleri 4 AC kapasitesi tanımlanmıştır. • İnspirasyon Kapasitesi (IC): 3500 ml IC= TV + IR • Fonksiyonel Rezidüel Kapasite (FRC): Dinlenim hacmi olarak da bilinir. 2300 ml, FRC= ER + RV 3000 ml 1100 ml 1200 ml 2300 ml • Vital Kapasite (VC): 4600 ml Maksimum inspirasyondan sonra maksimum ekspirasyonla çıkarılan hava hacmi. VC= TV + ER + IR 4600= 500 ml+ 1100+ 3000 • Total AC kapasitesi (TLC): 5800 ml TLC= VC + RV 5800= 4600+ 1200 4600 ml 5800 ml Spirometreyi etkileyen AC faktörleri • Mekanik özellikler • Direnç faktörleri Mekanik özellikler • Kompliyans – Basınçdaki değişiklikler AC volümlerini etkiler. • Elastik geri çekilme – AC akımlarını etkiler. Direnç faktörleri • Akım eğrilerini etkiler. Vital kapasiteyi etkileyen faktörler Cinsiyet farklılıkları • Kadın: 50- 60 ml/kg • Erkek: 70 ml/kg 20 yaşından sonra yaş ilerledikçe • Vital kapasite azalır (200 - 250 ml /her 10 yaş için) AC Hacim ve Kapasitelerinde Cinsiyet Farklılıkları Hacim (litre) Erkek Kadın TV 0.5 0.5 İRV 3.3 1.9 ERV 1.0 0.7 RV 1.2 1.1 İC 3.8 2.4 FRV 2.2 1.8 VC 4.8 3.1 TAC 6.0 4.2 ayakta Sırtüstü yatarken AC Hastalıkları • Obstrüktif Hastalıklar: Hava yollarının tıkanması yada daralmasından dolayı hava akım hızı azalmıştır. - Astım, Amfizem, Kronik Bronşit • Restriktif Hastalıklar: AC dokusunun veya elastikiyetinin azalmasından (fibrozis) dolayı inhale edilen hava miktarı azalır. • AC enfeksiyonları ASTIM • Hava yollarını çevreleyen düz kasların aralıklı krizler şeklinde kasıldığı bir hastalıktır. • Mukus salgısı da anormal derecede artmıştır direnç oluşturur. • Genellikle aşırı duyarlık reaksiyonları ile tetiklendiği görülür. • Başlıca nedenler sigara dumanı, soğuk hava, çeşitli ilaçlar veya egzersize bağlı olarak oluşan stres olarak sıralanabilir. AMFİZEM • Alveoler duvarların yıkımı ve alveoler kapillerin kaybıyla karakterizedir. • Gaz değişiminin olduğu küçük hava yollarının sayısı giderek azalır; yani obstrüksiyonun nedeni düz kas kasılması değil hava yollarının kollapsıdır. • Sigara içimi, hava kirliliği ve bazı kalıtsal faktörler ön plana çıkan sebeplerdir. Amfizemli AC Normal AC KRONİK BRONŞİT • Bronşlarda aşırı mukus yapımı ve küçük hava yollarında kronik enflamasyon ile seyreden bir hastalıktır. • Obstrüksiyonun nedeni hava yollarının kalınlaşmasıdır. • Nedenleri amfizem oluşturan sebeplerle aynıdır ve sıklıkla bu iki hastalık birlikte bulunur. (KOAH). RV / TLC oranı • RV/TLC oranı pulmoner hastalık tiplerinin ayırt edilmesinde kullanılır. • Normalde bu oran 0.25’den küçükdür. • RV/TLC’de yükselme hava yolu obstrüksiyonuna bağlı RV artışından olabilir (obstrüktif AC hast.). • RV/TLC’de yükselme restriktif tip AC hast.da TLC’deki bir azalma sonucu olabilir. AC hastalıklarında volümlerdeki değişiklikler Ruppel GL. Manual of Pulmonary Function Testing, 8 th ed., Mosby 2003 Statik testler • Vital Kapasite (VC) • Zorlu Vital Kapasite [=Forced Vital Capacity (FVC)] Zorlu vital kapasite (FVC) • TAC’e kadar yapılan inspirasyonu takiben, zorlu, hızlı ve derin bir ekspiryumla AC’lerden çıkarılan hava hacmidir. • Sağlıklı kişilerde VC’den en fazla 200 ml daha azdır. • Obstruktif AC hastalarında (KOAH) FVC ile VC arasındaki fark artar. • Sağlıklı kişilerde FVC süresi 4-6 sn. • KOAH’lı hastalarda 20 sn’ye kadar uzayabilir. • Bu nedenle FVC ölçümü en az 15 sn olmalıdır. • Litre ile ölçülür. Zorlu Vital kapasite (FVC) FEV1: %66-%83 FEV2: %75-%94 FEV3: %97-%100 Dinamik testler • Zorlu ekspiratuvar volüm (FEV T ) • İlk saniyedeki zorlu ekspirasyon volümü [Forced Expiratory Volume in first second (FEV 1 )] • FEV 1 /FVC (Tiffeneau indeksi) • Maksimum ekspirasyon ortası akım değeri [FEF 25-75] Zorlu ekspiratuvar volüm (FEV T ) • FVC manevrasının başlangıcından itibaren belirli sürede çıkarılan gaz hacmidir. • En sık birinci saniyedeki FEV 1 kullanılmaktadır • Aslındaki akım parametresi olmakla birlikte hacim olarak bildirilir. • FEV1 genellikle büyük havayollarını yansıtır. • FEV 1 /FVC (Tiffeneau indeksi) daima hesaplanmalıdır. • Bu oran sağlıklı gençlerde %80’in üzerindedir. • Yaşlılıkda bu değer %65-75 olur. FEV1 • İlk 1. snde (%66-%83) – > % 75 Normal – %60- % 75 Orta derecede obstrüksiyon – % 50-59 Moderate obstrüksiyon – < % 49 Ciddi obstrüksiyon • Obstrüktif ve restriktif hastalarda FEV 1 normalden düşüktür. • FEV 1 /FVC oranı restriktif hastalarda normal yada yüksek, obstrüktif hastalarda düşüktür. FVC ve FEV1’i etkileyen faktörler • FVC ve FEV1.0 kişilerin fiziksel karakterleri ile ilgilidir. • Erişkinle için yaş, cinsiyet, boy gibi (Morris veya Crapo nomogramları) ve çocuklar için (Polgar veya Knudson nomogramları) kullanılır. • Erkeklerde FVC ve FEV1.0 değerleri kadınlardan daha fazladır. • FVC, kadın ve erkekte boy ile pozitif ilişkilidir. • Doğumdan 15- 20 yaşına kadar giderek artar, 40 yaşına kadar değişmeden kalır ve daha sonra giderek azalır. Maksimum ekspirasyon ortası akım değeri (Forced expiratory flow) [FEF 25-75] • 25-75% (FEF 25-75 ) – L/sn olarak ifade edilir – Orta ve küçük havayollarından gelen akımı yansıtır FEF 25-75 – > % 60 Normal – % 40-60 Orta derecede obstrüksiyon – % 20-40 Moderate obstrüksiyon – < % 10 Ciddi obstrüksiyon Obstrüktif AC Hastalıkları • Artmış havayolu direnci sonucu azalan ekspiratuar hava akım hızı • Havayolu fonksiyon bozukluğu • FEV1.0/FVC 80% ‘den düşük • FEV1.0 ve FEF 25-75%, 75% den daha düşük • Eğer FEV1.0 veya FEF25- 75% bir bronkodilatatör maddenin solunmasından sonra artarsa obstrüksiyonun nedeni bronkospazmdır. Restriktif AC Hastalıkları • Sınırlı AC genişlemesi • Azalmış AC volümleri • Azalmış ekspiratuar akım hızı • Gebelik • Aşırı abdominal yağ • Pulmoner fibrozis • Sarkaidoz Fonksiyonel rezidüel kapasite hesaplama yöntemleri • Gaz dilüsyon tekniği • Vücut pletismografisi 1. Helyum Dilüsyon tekniği Helyum insan vücudunda bulunmaz . AC’lerden kana difüze olmaz. Denek önce normal ekspirasyon yapar (AC’lerdeki hacim FRC’ye gelir) Sonra hemen helyum solumaya başlar. Birkaç solumadan sonra tüpteki ve AC’lerdeki helyum konsantrasyonu aynı olur. Helyum Dilüsyon tekniği • C 1 . V 1 = C 2 . (V 1 + V 2) • C1=Helyumun tüpteki başlangıç konsant. • C2=Helyumun tüpteki son konsant. • V1= Tüp başlangıç hacmi • Denek tam olarak nefes verirken ölçümler kaydedilirse V2=rezidüel hacim • Normal tidal volüm havasının sonunda ölçülürse, V2=FRC • RV= FRC - ERV 2. Vücut pletismografisi • Kişi kapalı hava kutusunun içine oturur. • Bir akış sensörüne bağlanmış ağızlık ile solur • Normal ekspirasyonun sonunda ağızlık kapatılır ve zorlu solunum yapması istenir. • Kapalı hava yoluna karşılık soluk verildiğinde AClerdeki hava sıkışır, AC hacmi azalır, kutu içi hacim artar, basınç düşer. • Ağız içi basınç, alveol basınca eşitdir. • AC volümü artarken, kutu basıncı artar. Vücut pletismografisi • Boyle Kanununa göre; Basınç X Volüm = sabitdir. (sabit sıcaklıkta) P1= Kutu insp. önceki basınç P2= Kutu insp. sonraki basınç V1= Kutu insp. önceki hacim ?V= Kutudaki hacim değişikliği P1 . V1 = P2. ?V (V1-V2) V2 = FRC Ölü boşluk • Gaz değişimine katılmayan alveol ve havayollarının volümü • Anatomik ölü boşluk – İletici havayollarının volümü – Normalde dk ventilasyonunun % 20-30’udur. • Alveolar ölü boşluk – Alveoller perfüze olamaz, dolayısıyla gaz değişimi olamaz • Fizyolojik ölü boşluk – Anatomik + alveolar Ölü Boşluk ölçümleri • AClerdeki ölü boşluk genelde klinik olarak ölçülmez. • Ölü boşluk 2 yöntemle ölçülmektedir. – Fowler’ın yöntemi: iletici hava yollarının hacmini ölçer. – Bohr ölü boşluk denklemi: fizyolojik ölü boşluğu ölçer. Ölü boşluk hacminin hesaplanması Fowler’s metodu • Solukla alınan gazın AC içindeki mevcut gaz ile hızla seyreldiği seviyeye kadar, iletici hava yollarının hacmini ölçer. • Kişi hızla Xenon veya helyum gibi bir işaretleyici ile işaretlenmiş saf O 2 ’den derin nefes alır. • Sonra nitrojen kaydı yapan alete doğru tek bir ekspirasyon yapar. • I – Ölü boşluk havası • II – Alveolar gaz ile karışık ölü boşluk havası • III – Sadece alveolar gaz • IV – Apeks gazı (yüksek N2, düşük O2) • VDS= Ölü boşluk hacmi • VE= Total ekspirasyon havası IV Bohr ölü boşluk denklemi • CO 2 ’i uzaklaştırmayan AC hacmini yani fizyolojik ölü boşluğu ölçer. • Alveoler ve karma verilen gazdaki PCO 2 ölçülerek yapılır. • Alveoler gazdaki karbondioksite oranla, çıkarılan karma gazdaki CO 2 dilüsyonu ölçülür. • İletici hava yolları havalanır ama kanlanmaz. • Ölü boşluktaki alveoller, çıkan gazdaki CO 2 ’ye katkıda bulunmaz. • Nefesle verilen gaz belli süre toplanır. • Arteryel kandaki CO 2 (alveoldeki ile aynıdır) ve toplama torbasındaki PCO 2 ölçülür. • Fizyolojik ölü boşluk – Anatomik + alveolar – CO 2 “dilüsyonu” ile ölçülen Bohr ölü boşluk denklemi. • V D = V T × [(Pa CO2 – Pe CO2 )/Pa CO2 ] • V D fizyolojik ölü boşluk; V T tidal volüm; Pa CO2 arterial P CO2 ; ve Pe CO2 ekspirasyon havasının P CO2 V D = V T Bohr Eşi tl iği (PA CO2 - PE CO2 ) PA CO2 alveol havasındaki CO2 konsant. Ekspirasyon havasındaki CO2 konsant alveol havasındaki CO2 konsant. V T of 0.5 L, PE CO2 = 28 mm Hg ve PA CO2 = 40 mm Hg. V D = 0.5 L x = 0.5 x (0.3) = 0.15 L 40 - 28 40