AKCİĞER FİZYOLOJİSİ

1. AKCİĞER FİZYOLOJİSİ

2. ‘‘Halk içinde muteber bir nesne yok devlet gibi, olmaya devlet cihanda bir nefes sıhhat gibi’’

3. plan • Fonksiyon • Ögeler-İşleyiş-Kontrol • Gaz değişimi • Temel tanımlar • Fonksiyonel tanımlar

4. Solunum sisteminin temel görevi • metabolik ihtiyacı karşılayacak oksijeni sağlamak • sistemik venöz kanla akciğere getirilen karbondioksiti uzaklaştırmak • normal kan gazı homeostazını sürdürmektir

5. Solunum sistemi ana bileşenleri: • Merkezi kontrolörler • Sensör-raportörler • Efektörler • Solunum organı

6. Merkezi kontrol: sss’de çeşitli yerleşimlerdeki özelleşmiş nöronlar: bağımsız ve ilişki içinde • Solunumun istemli kontrolu: • Serebral motor korteks • Limbik ön beyin • Ağrı, dokunma, sıcaklık, koku, görsel bilgi, heyecan ile etkilenir • Kortikobulbar ve kortikospinal yol ile doğrudan solunum kaslarına emreder • Bilinçle denetlenir • Fizyopatolojik değişimlere uygun yanıtını yaratır • Aspirasyondan, zararlı gaz inhalasyonundan korur

7. Solunumun otomatik kontrolu: • Temel olarak beyin sapında yerleşik. Algaç-emir taşıyıcı( p maddesi, ach, glutamat, opioid..) türüne göre uyarıcı, engelleyici ya da değiştirici olabilir • Prebotzinger kompleksi: medullada. Ritm- hız kontrolu • Apnöstik merkez: alt ponsta. iç çekmeler şeklinde derin inspiryum • Pnömotaksik merkez: üst ponsta. İnhibitor.

8. Kontrolörlerin etkilenmesi değişik solunum desenleri yaratır. • Yaygın sss depresyonu:yavaş yüzeyel solunum, hipoventilasyon • Diensefalik, hemisferik etkilenim: chayne-stokes solunumu: tekrarlayan apne-hiperventilasyon periyotları • Ön beyinsapı lezyonu: santral nörojenik hiperventilayon • Orta- arka pons lezyonu: apnöstik solunum • Medullar etkilenim: ataksik, irregüler, apneik solunum

9. Sensör- raportör: kontrolörlere bilgi sağlar. • Kemoreseptörler: • santral: arka hipotalamus, serebellum,beyin sapı çekirdekleri, locus ceruleus vücut sıvılarının kimyasal bileşenlerinden etkilenir. BOS PH: 7.32 CO2↑, H+↑, O2↓ • periferik: karotid ve aortik cisimcikler: hızlı etki PaO2↓,CO↓,oksijen kullanılamaması> PCO2 ↑,PH↓ Solunum hızı ve tidal volum↑,vazokonstriksiyon, HT, ADH ↑, surrenal uyarı ↑,bradikardi Deprese edilmeleri güç, adaptasyon ve tolerans yok !

10. Mekanoreseptörler: • Akciger dışı • Arterial baroreseptörler: aortik ve karotid. Kan basıncına hasas; HT ile hipoventil, hipoT ile hiperventil. • Ağrı-ısı r: ağrı; nefes tutma, hiperv. Hipertermi; hipervent, hipotermi hipoventil. • Akciğer yerleşimli • Gerilme r:havayolu düz kasında. Hering-brauer refleksleri: AC şişince solunumu yavaşlatıp nefes vermeye zaman tanır, AC sönünce solunumu yeniden başlatır. Solunum için harcanan enerji tasarrufuna yöneliktir. Artmış direnç durumlarında( astım) yavaş -derin, azalmış esneklik durumunda( AC ödemi) hızlı-yüzeyel nefes deseni oluşturur. • İrritasyon r: havayolu mukoza epitel hücrleri arasında. Partikül, zararlı gaz, duman inhalasyonuna hasas vagus üzerinden bronkokonstrisiyon ve hiperpne yaratır. • Juxta-alveolar r: alveol duvarı- kapiller yüze yakın.interstisyel ödem halinde hızlı yüzeyel nefes yaratır. • Kas r: diafragm ve interkostal kaslarda. Kas gerginliğini izler. İleri düzeyde ise nefesi inhibe eder.

11. Efektörler: gögüs kafesini çevreleyen kaslar mekanik hizmet sunar • Diafragm • İnterkostal • Abdominal kaslar • SCM ve paraspinal k. Diafragm en önemli kastır ve kas bileşenleri içindeki yavaş oksidatif, yorulmaya dirençli kısım yaşla artar. Diafragm kasılarak yapışık olduğu alt kostaları çeker ve ön arka çapını artırır, plevral basıncı azaltır ve AC havalanmasını sağlar. İnterkostal kaslar toraksın lateral ve anteroposterior çapını arttırır. SCM ve skalen kaslar ilk 2 kosta ve sternumu kaldırır Ekspiryum normalde pasıftir. Ancak hiperventilasyon, eksersiz gibi durumlarda karın kasları kasılarak diaframı yukarı iter ve karın içi hacmini arttırırlar

13. Solunum organı: akciğerler • Kemik- kıkırdak toraks ( gögüs duvarı) • Havayolları • AC parankimi • Gelişimsel değişim gösterir ve yaşa bağlı önemli farklar yaratır • Havayolları i.u 16. haftada tamamlanır • Dogumda yaklaşık 30 milyon immatür alveol var, 2 yaştan sonra 300 milyon • Matürasyonla alveol çapı artar. • Gaz değişim yüzey alanı doğumda 2.8 m2 …8 yaşta 10 kat …..erişkinde 30 kat artar. • İlk 5 yaşta distal hava yolları gelişimi daha geridir. yaşla hava yolu çap ve uzunluğu artar. • Kollateral ventilasyon kanalları ( Lambert ve Kohn) yaşla birlikte oluşur

14. Göğüs duvarı: • Matürite ve yaşla belirgin fonksiyonel farklılıklar yaratan en önemli bileşendir • Küçüklerde yumuşak ve çok esnektir ( complians) • Dışa doğru esneyebilmesi, içe doğru toparlanabilmesi ( elastic recoil) ile dengelenmelidir. • Fonksiyonel residüel kapasiteyi(FRK) belirleyen asıl faktördür. • Yaş ne kadar küçükse o kadar fazla esner, ancak kas tonusu daha zayıf olduğundan eşit şekilde geri toparlanamaz. • Hava hapsi, daha fazla interkostal çekilme, daha çabuk yorulma olur. • Solunumsal dekompansasyona eğilim daha fazladır.

16. Hava yolları: • Ekstratorasik hava yolu: burun- toraks girişi • İntratorasik ekstra pulmoner hava yolu: toraks girişi- ana bronş ayrımı • İntrapulmoner hava yolu: pulmoner parankim içi • Trakeadan alt bronş segmentlerine kadar kıkırdak destek vardır. Küçüklerde bu doku zayıftır. Hava yolu stabilitesi sağlanamaz. • Yüksek nefes verme akımı ve hava yolu direnci artışında trakea basılanır. • Hava yolu çapları dardır, daha kolay tıkanır, direnç daha fazla artar

18. Normal nefes sırasında: • İnspiryumda;İntraplevral basınç negatiftir, intra torasik hava yolları genişler. • Ekspiryumda; intra torasik hava yoları daralarak FRK oranında başlangıca geri dönerler. • Ektra torasik hava yolları ise normal inspiryum sırasında daralıp, ekspiryum sırasında genişlerler. • Solunum için ağız ile alveol arasında P farkı oluşmalıdır. • Ağız içi P= Patm ( 0 noktası) • Pplevral=ekspiryum sonu:- 5cmH2O = inspiryum sonu: - 10 cmH2O • Ptranspulm: Palveol-Pplevra • Ptranstoras:Palv-Pvücut yüzey (her iki ACin eş zamanlı nefesi için) • Ptransres:Phava yolu- P vücut yüzey ( pozitif “P ile ventilasyonda)

19. Ptp

20. Ekstratorasik havayolu tıkalı ise(larenjit, retrofarengeal abse, yabancı cisim, koanal atrezi): İnspiryumda daha fazla negatif plevral basınç ve tıkanıklık altında daha belirgin negatif basınç oluşur. Tıkanıklık altında içe kapanmaya meyil yaratır. İnspratuvar stridor,inspiryum uzaması, belirgin retraksiyon olur. Ekspiryum sırasında artmış pozitif plevral basınç tıkanıklığı aşmaya yardımcı olur. İnspiryumda içe çoken, ekspiryumda şişen gögüs tipik paradoksal solunum örneğidir.

21. İntratorasik –ekstrapulmoner ( vasküler halka, mediasten tm) ve intrapulmoner( astım, bronşiolit) hava yolu tıkalı ise: • inspiryumda artmış plevral negatif basınç intratorasik yolların açılmasına destek olur. • Ekspiryum sırasında artmış plevral pozitif basınç tıkanıklığın aşılmasına destek olur. Ancak ekstratorasik hava yolunda dengelenemediği için içe kapanmaya meyil yaratır. • Ekspiryum sırasında havayolunun içi ile dışının basınçlarının eşitlendiği noktaya eşit basınç noktası (EPP) denir. İntratorasik tıkanıklıklarda bu nokta alveola doğru yer değiştirdiği için, tıkanıklık sonrası oluşan yüksek basınç çökme meyilli trakea yaratır. • intratorasik tıkanıklıklar ekspiratuvar solunum sıkıntısı, uzamış ekspiryum, ekspratuvar hışıltı yaratır.

23. Alveoller: gaz değişim üniteleridir. • Bir alveol çapı :0.3 mm • Alveol duvarında hasara duyarlıTip 1 epitel ve bölünüp dönüşebilenTip 2 granuler hücreler, bazal membran yer alır. • Proteoglikan, elastik ve kollajen lif içeren interstisyum….esneyebilme ve geri toparlanmada rol oynar. • Komşuluğunda alveolar kapiller endotel ve bazal membranı yer alır. • Normalde alveol duvarı ile kapiller duvarı arasında 0.5-1 mikron mesafe vardır ve gazların değişimi pasif difüzyonla olmaktadır.

24. Pulmoner dolaşım: • Sistemik venöz dönüş…sağ kalp…pulmoner arter…AC. • Pulmoner arter, bronş ağacını izleyerek terminal bronşiollere kadar paralel bir seyirle dağılır. • Alveol duvarı komşulugunda kapiller yatak oluşur. • Oksijene kan pulmoner venler tarafından toplanıp 4 ana ven olarak sol atriuma döner • AC in kendi kanlanması: aort…bronşial arterler… kapilller dağılım… pulmoner venler…..sol atrium. Bu durum doğal bir şant yaratır.

25. İntrauterin dönemde pulmoner arterlerin tunika media bölümü daha kaslı olup, sistemik venöz dönüşün %90 ını sistemik arterlere yönlendirir • Doğum sonrası 3 gün içinde pulmoner vasküler rezistans = %50 X sistemik v. Rez. • Doğum sonrası 2-3 ay içinde pulmoner v. R ve pulmoner P = %15 X sistemik P’e kadar azalır. Muskuler tabaka geriler. • Pulmoner vasküler yatak ; • O2↓, CO2, asidoz ile vazokonstrikte, • O2, CO2↓ ve alkaloz ile vasodilate olur. • QP/PS:1

27. Ayakta duran bir kişide; • AC üst lobları daha yüksek negatif plevral basınç nedeniyle her zaman hafif şişkin ve az esnek durumdadır. • Orta ve alt zonlarda ise yerçekiminin etkisiyle ventilasyon daha iyidir. • Benzer şekilde pulmoner kan akımı da yerçekimine bağlı olarak pulmoner hidrostatik basıncın daha yüksek olması nedeniyle bu kısımlarda daha iyidir. • Kötü perfüze olan AC alanlarının ventilasyonu: ölü boşluk ventilasyonu • Kötü ventile olan AC alanlarının perfüzyonu: intrapulmoner sağ….sol şant.

29. Soluk havası: • Bir gazın sıvıda çözünen miktarı onun parsiyel basıncı ile doğru orantlıdır. • Normal hava: %20.9 O2 , %0.03 CO2 • P atmosfer: 760mmHg deniz kenarı ( yüseklik arttıkça Patm düşer.) • Solunan hava 37CO, %100 nemli, su buharı parsiyel basıncı: 47mmHg. • Solunan hava PinsO2: (760-47)x0.21: 150mmHg • Alveol içi PalvO2: PinsO2 – P Alv CO2 :150 – PaCO2/0.8:150-50:100mmHg.( alveol içi gaz eşitlenmesi formulü) • Alveol içinde 100 mmHg O2 ve 50 mmHg CO2 mevcut. • CO2, O2 den 20 kat fazla diffüze olabilir. • Normalde PAlvO2 ile PaO2 arasında10mmHg fark vardır. Bu fark venöz karışım ve normal intrapulmoner şantlar nedeniyle olmaktadır

30. O2 ile bağlanmış Hb oranı= satürasyon • %50sat Hb: PaO2: P50 • Normal pH ve sıcaklıkta PaO2:70mmhg iken satO2: %94 PaO2: 100mmhg iken satO2: %97 PaO2:40mmhg iken satO2: %70 • Hb-O2 disosiasyon eğrisi; • sağa kayarsa afinite( hemoglobinin O2’e ilgisi) azalır, • sola kayarsa afinite artar

32. Dokuya oksijen sunumu (DO2)= kanın O2 içeriği(CaO2) X kalp debisi(CO) ile belirlenir. • 1 gr Hb; 1.34 ml O2 taşır. • 100ml kanda 0.003ml O2 çözünmüş halde bulunur • CaO2=PaO2 X 0.003 + ( Hb X 1.34 X sat O2) • Hb 15, satO2 %100 iken; • CaO2= 20ml/100ml= 200ml/L • DO2= 200ml/L X 5L/dk = 1000ml/dk • Doku O2 tüketimi (VO2)= 250ml/dk Dokular sunulanın yaklaşık ¼’ünü kullanır • Miks venöz kanda dönüş; • PmvO2: 40mmhg • Sat O2: %75

33. Tanımlar: Ventilasyon: havalandırma: AC’e volum girip çıkması Difüzyon: her yöne serbestçe yayılma, dağılma Perfüzyon:eriyerek karışma, sulanma İnspiryum: nefes alma • Normal inspiryum sırasında ekstra torasik hava yollarında transmural + basınç hissedilir ve daralma, içe çökme eğilimi olur. İntra torasik hava yollarında hissedilen transmural basınç – olup, genişleme olur. Hava yollarındaki çap değişikliği basınca ve hava yolu kompliansina bağlıdır. Ekspiryum: nefes verme • Normal inspiryum sona erdiğinde elastik geri çekilmeye bağlı olarak plevra ve alveol üzerinde + basınç hissedilir. İntratorasik hava yollarında çap azalırken, ekstratorasik hava yollarında genişleme olur.

34. Tidal volum:(VT)her nefeste alınan ve verilen hava miktarı. İstirahatte 7-8 ml/kg (5-10ml/kg) İnspiratuvar kapasite:(IRV) normal ekspirumdan sonra zorlanarak alınabilen maksimum inspiratuvar volum Ekspiratuvar rezerv volum: (ERV) normal ekspiryumdan sonra zorlanarak çıkarılabilen maksimum volum Residüel volum(RV) Ekspiratuvar rezerv volum çıkarıldıktan sonra AC de kalan volum. %25 TAK. Fonksiyonel residüel kapasite:(FRK) normal ekspiryumdan sonra AC de kalan volum. %40-50 TAK Vital kapasite: (VK) maksimum inspiryum ve maksimum ekspiryum yapılarak değiştirilebilen volum. Zorlu ekspiratuvar volum 1(FEV1):maksimal inspiryumdan sonra, zorlanarak yapılan ekspiryumun 1. saniyesinde çıkarılabilen volum: FEV1= %75 X FRK Total AC kapasitesi (TAK) : maksimum inspiryum sonunda akcigerdeki toplam volum

36. Fonksiyonel residüel kapasite Solunum organı esneyebilen yapıların bütünüdür. Kapalı elastik bir yapıya kuvvet uygulandığında deformasyona karşı direnir. (elastance) Bu direnci yenerek esnetme sağlanabilir. Esneyebilme kapasitesi ölçüsünde boyut değiştirir.(compliance) Yapı esnetme yaratan kuvvet üzerinden kaldırıldığında büzüşerek tekrar eski haline gelir. (elastic recoil) Solunum organının dışarı doğru çekilmesi ile içe doğru büzüşmesi için çalışan elastik kuvvetlerin dengede olduğu an oluşmuş akciger hacmi FRK olarak bilinir

37. Solumak için inspiryum ve ekspiryumda alveol ile atmosfer arasında yeterli bir basınç farkı yaratılmalıdır. Bu basınç farkı AC ve göğüs duvarı elastansını ve hava yolu direncini yenmek ve AC’de volum artışı sağlamak için gereklidir. • Elastance:basınç farkı(ΔP) / volumde değişme(ΔV) • Compliance:AC parankimi, hava yolları ve göğüs duvarının esneyebilirliğidir. C= volumde değişme(ΔV) / basınç farkı(ΔP) (P:ağız içi – plevral) • Normal erişkinde C=200ml/cmH20 • Postür, pozisyon, bilinç düzeyine bağlı olarak değişir. • Statik ( hava akımı yokken) ve dinamik (soluma sırasında, akıma bağlı direnç de hesaba katılır) olarak ölçülebilir. Normalde bu değerler birbirine yakındır . • Hava yolu tıkanıklığı yaratan durumlarda, solunum hızı arttığında dinamik komplians azalır. obstrüksiyon göstergesidir. • Atelektazi, AC ödemi, fibrozis, yüzey geriliminin artması: C azalır • Yaş ve amfizem : C artar

38. Solunumun basınç-hacim eğrisi histeresis : • esneyebilen sisteme basınç uygulandığı ve çekildiğinde sistem esnerken ve geri büzüşürken farklı davranır • AC’e verilen basınç belli noktaya ulaşınca alveollarin çogu açılır, hızla volum artar. alt eğilme noktası (Pflex alt) • basınç belli noktaya ulaşınca da artık volumde artış yoktur, alveoller geriliyordur. Üst eğilme noktası ( Pflex üst) • Akut AC hasarında: PEEP > Pflex alt+2 cmH2O; • alveol açık tutulur ve atelektotravmadan korunur • Pplato< Pflex üst ; alveolu baro travmadan korur

40. Resistance: hava yolu direnci. Havayolunda gaz akımı sağlamak için gereken basınç • R= 8X uzunluk X viskosite / (yarıçap)4 X π (Poiseuille denkl.) = akım hızı / basınç • Akım hızı düşükken gaz laminar akıma sahiptir, direnç düşüktür. • Akım hızı arttıkça gaz türbülans yapar, direnç artar. • Laminar akımda direnç; akım hızı ile , türbülan akımda; karesi ile orantılıdır • Akım vasfı reynold sayısı ile belirlenebilir. >2000 türbülans fazla. Gazın dansitesi  , akım hızı  ,viskositesi↓, tüp çapı genişse reynold sayısı artar ve türbülans riski oluşur. Helyum!! • Hava yolu çapı ↓ en önemli bileşen ( ETT çapı!)( bronkospazm, mukozal ödem, sekresyonlar) • Hava yolu boyu ↑ ..R ↑ • AC hacmi ↓…R ↑ R ↑ ise solunum işi artar, harcanan enerji ↑ Normalde soluk basıncının %90’ı elastansa karşı, % 10’u rezistansa karşı kullanılır.

41. Solunum işi:akciğere sokulan volum X ventilasyona gereken basınç ( kuvvetXmesafe) Küçükte 35-40, büyükte 14-16 nefes/ dk ile solunum işi en aza indrilir. • Elastik iş: volum için kullanılan • Kompliansın azaldığı parankim hastalıklarında sık ve yüzeyel nefesle iş azaltılır • Rezistif iş:akım hızı, direnç, solunum sayısı için kullanılan • Direncin arttığı obstrüktif hastalıklarda derin ve yavaş nefesle iş azaltılır • Komplians az, hava yolu direnci fazla ise iş artar • Solunum işine harcanan O2 normalde %3…sorunda 10-20 kat artar.

42. Zaman sabiti : ( TC) proksimal hava yolu basıncının alveol basıncına eşitlenmesine kadar geçen süre. AC dolma boşalma hızı. • AC komplians ve direnci birbirinden farklı ünitlerden oluşur. Bunların dolum hızı komplians ve dirençlerine bağlıdır • TC= komplians(C) X direnç(R) • İntratorasik hava yolları inspiryumda genişleyip, ekspiryumda daraldığı için; • TCexp > TC insp • Normalde komplians ve direnç ne olursa olsun AC’in • 1 zaman sabiti sonunda %63’ü, • 3 zaman sabiti sonunda %95’i ve • 5 zaman sabiti sonunda tamamı dolmuş ve boşalmış olur • Sağlıklı erişkinde TCexp: 0.5 sn • Süt çocuğunda TCexp: 0.3 sn

43. Kompliansın azaldığı ( pnömoni,atelektazi, pulmoner ödem): • TC kısalır, • AC daha kısa sürede dolar ve boşalır. • Bu hastalar hızlı ve düşük volumlu ventile edilmelidir • Rezistansın arttığı ( astım, bonşiolit, y. Cis): • TC artar, • AC daha uzun sürede dolar ve boşalır. • Ekspiryuma süre kalmadığından alveolar boşalma tam olamaz, oto PEEP oluşur. • Bu hastalar yavaş ve yüksek volumle ventile edilmeli. • İnspiryum için PEEP basıncından daha yüksek bir basınç oluşturulması gerekir, solunum işi artar

44. Alveol yüzey gerilimi: sıvı yüzeyde 1 cm mesafeye uygulanan güç. alveol yüzeyinde hisedilen kollabe edici basınç. • P Y.alv= 2X AYG / r (Yarıçap) • Surfaktan yüzey gerilmini, alveolar kollapsı engeller. • Çapı küçük, y. gerilimi yüksek alveollerden çapı büyük y.g küçük olanlara gaz kaçısı olur.

45. Dakika ventilasyonu( minute volume): Bir dakikada değiştirilen hava miktarı MV= VT X Sol sayısı Gaz değişimi olan alveolleri ve gaz değişimi olmayan taşıyıcı hava yolu hacimlerini ( anatomik ölü boşluk) birlikte içerir • Alveolar ventilasyon: alveola bir dakikada giren çıkan soluk havası VAlv= (TV – ölü boşluk(VD)) X sol. Sayısı PaCo2= 0.863X VCO2(CO2 üretimi) MV X (1- VD / VT) Normal ölü boşluk : 2.5 ml/ kg ( Normal VT: 7.5 ml/kg) …VD/VT= 2.5/7.5 Normal VD / VT= 0.3, ventilatöre alınan hastalarda > 0.6 VAlv ; alveolar PCO2 basıncı ile ters orantılıdır. • Alveolar ventilasyon yarı yarıya azaldığında PACO2 : 2X artar. • Alveolar ventilasyon 2X arttığında PACO2 : %50 azalır • Alveolar gaz eşitlenmesi denklemine göre PalvCO2 10 mmHg artarsa , PAlvO2 12.5 mmhg azalır.

46. Alveol- kan arasında; Difüzyon için sağlam bir alveolokapiller aralık ve eşitlenmeye yetecek kadar zamana ihtiyaç vardır. • Pulmoner kapiller içindeki CO2 sıvıda çözünürlüğü ve difüzyonu 20 kat fazla olduğundan tam olarak alveole geçer • Alveolar- interstisyel aralık bozulduğunda, ya da artmış kan akım hızı ( hiperdinamik dolaşım) nedeniyle difüzyon eşitlenme süresi azaldığında çözünürlüğü ve difüzyonu daha az olan O2 difüzyonu bozulur. Alveolo- arteriolar oksijen gradiyenti artar. Hipoksemi! • Hiperkarbi olması için mutlaka eşlik eden hipoventilasyon da olmalıdır.

47. Ventilasyon/ Perfüzyon oranı: • AC paralel bağlantılı vasküler yumaklar ve seri ve paralel bağlantılı hava değişim odacıklarından oluşmuş bir soluma aygıtıdır. • Hem yapısal hem de pozisyonel ve yerçekimine bağlı bölgesel ventilasyon ve perfüzyon farklılıkları vardır. • Normal akciğerde net V/P=1. AC korunur. • V/P ↑: PCO2 azalır….bronkokonstriksiyon ve pulmoner vazodilatasyon olur. • V/P↓: PCO2↑ ile ventilasyon artar ve hipoksi ile pulmoner vasokonstriksiyon olur bölgesel kan akımı azalır.