Prof.Dr.Begüm Atasay 8 Mayıs 2013 Solunum Fizyolojisi Prof.Dr.Begüm Atasay 8 Mayıs 2013

Mekanik Ventilasyonda Amaç Mekanik olarak solutma desteği yaparken Bütüncül yaklaşabilmek tüm sistemlerin dengelerini sağlayabilmek herhangi bir komplikasyona meydan vermeden desteği tamamlayabilmek.

ÖĞRENİM HEDEFLERİ Doğumla birlikte bebeğin solunum ve dolaşım sisteminde ortaya çıkan değişiklikler? Solunumun temel bileşenleri? Akciğerdeki gaz kapasitesinin bileşenleri? Akciğerlerde gaz değişiminin yapılabilmesi için gerekli koşullar? Solunum yetmezliği? Solunum yetmezliğine neden olabilecek durumlar? Solunum yetmezliğinin belirtileri? Solunum Fizyolojisi

Oksijen depolamaz devamlı solunum Fetal solunum hareketleri postnatal solunuma hazırlık akciğerlerin gelişimi

Antenatal dönemde Solunum inhibitörleri Solunumu uyaran Endojen opioid Prostaglandin Adenozin Hipoksemi* Isı değişikliği Katekolamin CO2 artışı *Solunum hareketlerinin en önemli özelliği hipoksemi ile tamamen baskılanmasıdır.

Fetal alveol sıvısı üretimi 25-30 ml/kg/gün iken gebeliğin sonuna doğru 18 ml/kg/güne düşer. Ayrıca normalde klor salgılayan alveol hücreleri, doğumun hemen öncesinde sodyum emen bir yapıya dönüşür.

Fetal akciğer sıvısının temizlenmesinde yetersizlik

Doğum kanalından geçerken göğüs kafesi 30-160 cm H2O basınç altında kalır. Bu basıncın yardımıyla 10-40 ml FAS atılır. Bebek birkaç soluk aldıktan sonra AC lerin tamamen açılması beklenir. Bebek kısmen kapalı olan glottise karşı soluk verdikçe göğüs içindeki basınç artar ve ağlama ile 40 cmH2O’ya (normalin 2 katına) çıkar.

Göbek bağlandıktan 60 sn sonra düzenli solunumun başlaması beklenir. Erişkinde O2 tüketimi 3-4 ml/kg/dk YD da 7 ml/kg/dk Metabolizma hızı yenidoğanda fazla Büyüme için enerji gereksinimi İstirahatte bir dakikada solunan hava miktarı erişkindekinin 2 katı

Solunumun temel bileşenleri Ventilasyon Mekanik hareket Basınç farkı Difüzyon Moleküllerin hareketi Yoğunluk farkı Perfüzyon

30 haftalık preterm 50 milyon Term bebek 150 milyon Erişkin 300 milyon alveol var

Soluk alma aktif Diaframın kasılarak aşşağı inmesi kaburgalar arasındaki kasların kaburgaları yukarı kaldırması Soluk verme pasif ve yaklaşık soluk alma süresinin 2 katı sürer. Hacim artar – Basınç azalır – Gaz akımı başlar

Basınç-Akım-Volüm Eğrisi İnspirasyon sırasında rezistif basınca, ekspirasyon sırasında ise elastik basınca karşı iş yapılmaktadır Yukarıdaki grafikte spontan solunum sırasında basınç, akım ve volüm eğrilerinin zamana göre değişimi görülmektedir. Basınç eğrisi elastik basıncı, rezistif basınçtan ayırt etmek için bölünmüştür. Burada sıfır akım noktalarını birleştiren çizgiler inspirasyon ve ekspirasyonun başlayıp bittiği anlara denk düşmektedir. Sıfır akım noktalarını birleştiren çizginin basınç eğrisinde kestiği noktalar düz bir çizgiyle birleştirildiğinde elastik ve rezistif basınçlar ayırt edilebilir.

Mekanik ventilasyon Basınç değişikliği Gaz akımı Hacim değişikliği

Göğüs kafesi ve akciğerler 3 boyutlu bir yay sistemine benzer Göğüs kafesi bu yayı dışarı gererken AC ler yayı içeri doğru çeker.

Bebeğin akciğerleri açık tutacak gücü yetersizdir. Yenidoğanda göğüs kafesi esnek olduğundan yayın dışarı geren kuvveti azdır. Bebeğin akciğerleri açık tutacak gücü yetersizdir. Bebek hızlı solur, böylece soluk verme süresini kısaltarak içeri giren havanın tamamını geri vermez Soluk verme sırasında larinks kaslarını kasarak hava yolu direncini artırır-bir miktar hava tutulur Diyafram kasının gerginliğini soluk verme sırasında da korur, böylece hava çıkış süresi uzar

Yenidoğanda akciğerin de elastik toparlanma yeteneği azdır ve hava yollarını açık tutmada yetersiz kalır. Zamanla alveol sayısı ve elastik liflerdeki artışla elastik toparlanma yeteneği artar. Ancak bu artış ergenliğe kadar sürer. Yenidoğanda üstteki kaburgaların alttakilere göre kısa olması göğüs kafesine üçgen şeklini verir. Erişkinde ise göğüs kafesi kubbe şeklindedir.

Yenidoğanda kaburgalar arasındaki kaslarda iyi gelişmemiştir. Solunum işinin en önemli kası diyafram kaburgalara daha yatay bir şekilde yapışır ve göğüs duvarıyla temas alanı azdır. YD da diyafram işlevini bozan durumlarda (cerrahi, travma) solunum daha fazla etkilenir.

Diyaframda hızlı çalışıp çabuk yorulan(tip 2) ve yavaş çalışan(tip 1) olmak üzere iki tür kas lifi vardır. Tip 2 kas lifleri yenidoğanın diyaframında daha fazladır. Tip 1 liflerin oranı zamanından önce doğan bebeklerde %10 Zamanında doğanlarda %25 Çocuklarda %55 Bu nedenle yenidoğanda diyafram daha çabuk yorulmaktadır.

Solunum Fizyolojisinde Temel Kavramlar Tidal hacim Ölü hacim Alveolar ventilasyon Fonksiyonel rezidüel kapasite Komplians Hava yolu direnci (rezistans) Elastisite Solunum işi Solunum Fizyolojisi

Tidal Hacim Tidal Hacim: Ölü hacim: Her nefeste akciğere girip çıkan hava miktarıdır. Yenidoğanda tidal hacim 4-6 ml/kg civarındadır. Ölü hacim: Bir nefeste alınan soluğun hava yollarında kalan miktarıdır. Solunum Fizyolojisi

Alveoler Ventilasyon YD da tidal hacim 4-6 ml/kg Alveoler ventilasyon bir dakikada alveollere girip çıkan hava miktarıdır. (Tidal hacim – Ölü hacim) X solunum sayısı Alveoler ventilasyon CO2 atılım hızını belirler Ölü hacmin artmasına neden olan durumlarda alveoler ventilasyon azalır ve eğer tidal hacim ve/veya solunum sayısı artmazsa PaCO2 artar. PaCO2 nin artması durumunda solunum sayısı arttırılır.

Fonksiyonel Rezidüel Kapasite Normal bir ekspirasyon sonrasında akciğerlerde kalan hava fonksiyonel rezidüel kapasitedir. Alveollerin her seferinde tamamıyla boşaltılıp doldurulması solunum işini çok artıracağından, eksipiryum sonunda alveoller tam olarak boşalmaz. Kalan hava miktarı 25-30 ml/kg kadardır.

FRC’ nin iki ana işlevi vardır: 1- AC lerde bazal bir ekstansiyon oluşturmak 2-AC lerde oksijeni daha uzun süre tutmak YD da solunum hızı yüksektir ve AC deki havanın boşalması için gerekli zaman yoktur. Bu da FRC’de göreceli bir artışa neden olur.

AC lerdeki Gaz Kapasitesi

Komplians Birim basınç başına hacimde olan değişimdir. C = ∆V / ∆P Birimi litre / cmH2O AC lerin genişliyebilme yeteneğini (genişliyebilirliğini) ifade eder. SS kompliyansı = AC kompliyansı + Göğüs duvarı kompliyansı

YD da göğüs duvarı çok esnek olduğundan AC in kompliyansı, genel olarak SS inin kompliyansını oluşturur. SS’inin kompliyansı statik ve dinamik olmak üzere iki şekilde incelenir. Statik kompliyans akımın sıfır olduğu durumlarda (örneğin nefes tuttuğumuz sırada) ölçülür. Burada direnç dışlanmıştır ve sadece sistemin elastik toparlanma yeteneğini yansıtır.

Yenidoğanda Akciğer ve Göğüs Duvarının Komplians Eğrileri

Yaşamın ilk saatlerinde kompliyans çok düşüktür. Solunumun başlaması ve FRC nin oluşmasıyla AC kompliyansı iyileşir. Kompliyans sadece AC dokusu ve yüzey gerilimi özelliklerinin değil, hacminin de bir göstergesidir. Bu durum özellikle RDS’li bebeklerde önemlidir.

YD ve Erişkin AC özelliklerinin karşılaştırılması 9 katı Yenidoğan Erişkin Vucut ağırlığı(kg) 3.5 70 Yüzey alanı(m2) 0.21 1.90 AC ağırlığı(g) 50 800 Trakeal çap(mm) < 8 18 Bronşial çap(mm) 0.1 0.2 Hava yolu sayısı (10 6) 1.5 14 Alveol çapı(mikron) 50-100 200-300 Alveol yüzey alanı(m2) 4 80 Alveol sayısı(10 6) 50-150 300 Tidal hacim (ml/kg) 4-6 5-7 Ölü hacim (ml/kg) 1-2 20 katı benzer

Hava Yolu Direnci (Rezistans) Havanın, havayı ileten yollar ve üst hava yollarında karşılaştığı sürtünme dirence yol açar. Elastik dokuları genişletmek için kullanılan basıncın yanında, hava yolu direncini yenmek için de basınç gerekir. YD larda hava yollarının yarıçapı çok küçük olduğundan, hava yolundaki en küçük daralma dirençte çok önemli artışa yol açar. Çünkü direnç, hava yolu yarıçapının dört üssü kuvveti(r4) ile ters orantılıdır.

Hava akımında girdaplaşma olması durumunda ise direnç, hava yolu yarıçapının beş üssü kuvveti (r5) ile ters orantılı hale gelir. Gazı hava yolları boyunca iletmek için gerekli olan basınç, hem elastik hem de dirence ait güçleri yenmek için gerekli olup, fizyolojik koşullarda çok düşüktür. Burun delikleri de hava yolu direnci açısından önemlidir.

Mekanik ventilasyon sırasında kullanılan trakeal tüpün yarıçapının larinksin yarıçapından daha az olacağı ve direnci önemli ölçüde arttıracağı unutulmamalıdır.

Elastisite AC ler elastiktir Hem hacimce genişlemesi çok kolaydır hem de bütün hacimlerde şeklini küçültmeye çalışır. İstirahat solunumunda AC ler, inspiryum öncesi hacmine pasif olarak döner.

Solunum İşi AC leri şişirmek ve göğüs kafesini hareket ettirmek için yapılan iştir. Solunum işinin yapılabilmesi için elastik ve dirençle ilgili güçleri yenmek gerekir. Bu güçleri yenmek enerji gerektirir. Enerjinin 2/3’ü elastik, 1/3’ü dirençle ilgili güçleri yenmek için kullanılır.

Fizyolojik koşullarda solunum çok az iş yükü gerektirir ve yalnızca inspiryumda solunum işi yapılır. YD bebek dk da 30 kez soluduğunda solunum işi en az düzeyde gerçekleşmiş olur. SS ile ilgili sorunların varlığında ise solunum işi artar. RDS de solunum işi yaklaşık 6 kat artmaktadır.

Gaz Taşınması Gaz taşınması büyük hava yollarında(terminal bronşiollere kadar) laminer akım Daha küçük hava yollarında kitle akımı, Alveollerde ise difüzyonla gerçekleşir.

AC lerde etkili bir gaz değişimi olabilmesi için: Alveoler ventilasyonun yeterli AC kan dolaşımının iyi AC mekaniklerinin yeterli Asit-baz dengesinin sağlanmış Solunum kontrolünün iyi olması gereklidir.

Difüzyon Solunum sırasında birçok farklı yerde difüzyon gerçekleşmektedir. Doku ve plazma Plazma ve eritrosit Plazma ve alveol içindeki gaz Alveoldeki gaz ve uç hava yollarındaki gaz arasında olmak üzere

Difüzyonun gerçekleştiği yerlerden herhangi birinde sorun olması ağır hipoksi ve asidozla sonuçlanır. Plazma ve alveol içindeki gaz arasındaki difüzyon diğerlerine göre daha sık bozulmakta ve yaşamı tehdit eden durumlar oluşturmaktadır. Alveol ile AC kılcal damarlarındaki kan arasında gaz değişimi basit difüzyonla gerçekleşir.

CO2 zarlardan O2 ne göre 20 kat daha kolay geçer. Fick kanununa göre bir zar boyunca hareket eden gazın miktarı zarın alanıyla doğru, kalınlığı ile ters orantılıdır. Plazma-alveol arası gaz difüzyonunun gerçekleştiği zar hem çok incedir hem de alanı geniştir.

Hb kanın O2 taşıma kapasitesini 70 kat arttırır. Fizyolojik koşullarda AC ler O2 ni Hb ne 4 ml/kg/dk hızında yükler. Bu hız karotid ve aortik cisimciklerden ve beyin sapından gelen uyarılarla 15 kat artabilir. Fetal Hb O2 ni sıkıca bağlaması nedeniyle fetüs için bir kazanç sağlarken O2 ni dokulara hızlıca verememesi nedeniyle YD bebek için sorun oluşturabilir.

Bu nedenle 2,3 difosfo gliserat düzeyleri doğumu izleyen ilk günlerde artış gösterir. Böylece O2 dokulara daha kolay verilebilir.

Perfüzyon AC kan damarlarındaki kan dolaşımı solunum işinin önemli bir bileşenidir. AC lere gelen kan miktarı herhangi bir nedenle azalırsa ciddi hipoksemi ve asidoz meydana gelir. Pulmoner hipertansiyonda AC lere gelen kan miktarı azaldığı için hipoksi ve asidoz vardır. Farklı bir ifadeyle pulmoner hipertansiyonda perfüzyon bozulmuştur.

Bebek ilk nefesini almadan, kalp debisinin %25 kadarı AC lere giderken; doğumu izleyen 6. saatte AC damar direncinin düşmesiyle bu oran %90-100 olur. AC damar direnci düşmezse ventilasyon-perfüzyon uygunsuzluğu gelişir. Buna bağlı ağır hipoksi ortaya çıkar.

25 16-18 80-95 Fetüs Solunum öncesi YD 6.Saat YD pH 7.35-7.40 7.10-7.30 PaO2(mmHg) 25 16-18 80-95 PaCO2(mmHg) 40-42 45-65 35 AC e kan akımı(%) 13-25 90-100 Şantlar Plasenta, foramen ovale, duktus arteriozus Foramen ovale, duktus arteriozus, AC içinde AC içinde AC ler Fetal alveoler sıvı(30 ml/kg) Hava-sıvı karışımı (16-19 ml/kg) Alveoller 30 ml/kg hava ile dolu Solunum kontrolü Aralıklı solunum hareketleri CO2 te artış Isı değişikliği Katekolamin salınımı Kemoreseptör duyarlı ritmik solunum

Erken Doğan Bebeklerde Fizyolojik Farklılıklar Pretermlerde hem MSS hemde SS gelişimi tamamlanmamıştır. Bu nedenle solunumun kontrolü ve AC işlevlerinde önemli sorunlar gelişir. Surfaktan eksikliği nedeniyle komplians azalır, alveoller açık tutulamaz ve FRC düşük kalır. AC sıvısının emiliminde gecikme, solunum kaslarında güçsüzlük ve kapanmaya eğilimli hava yolları

Solunum yetmezliği SS inin hava ile kan arasında O2-CO2 değişimini sağlayamaması sonucunda dokulara sunulan O2 de azalma ve CO2 birikimi ile gelişen tablodur. Sol yetmezliği AC de gaz değişimi bozulması sonrasında gelişen olayları tanımlar.

Solunum Yetmezliği Yapan Durumlar Ventilasyon azlığı Difüzyonun bozulması AC içi şantların varlığı Ventilasyon-perfüzyon uygunsuzluğu

Hastanın klinik bulguları bu nedenleri birbirinden ayırmada yarar sağlar Artmış solunum sayısı ve gücü AC ve/veya göğüs duvarını ilgilendiren sorunların varlığını gösterir. Kas-sinir sistemini ilgilendiren sorunlarda yetersiz solunum sayısı vardır ve zaman içinde hasta yorulur. MSS sorunlarında solunum sayısı azalır ya da apne gelişir. Bu duruma koma refleks kaybı gibi bulgular eşlik edebilir.

Solunum yetmezliği bulguları Solunum sıkıntısı takipne interkostal-subkostal-suprasternal çekilmeler burun kanatlarının solunuma katılması inleme Siyanoz Kan gazlarında bozulma(hipoksemi-hiperkarbi-asidoz) Taşikardi/Bilinç bozukluğu

Silverman- Anderson Skoru 1 2 Göğüs hareketleri Eşit Gecikme Uyumsuz İnterkostal çekilme Yok Az Belirgin Ksifoid çekilme Burun kanadı solunumu İnleme Steteskopla Duyulur Duyulabilir Toplam skor 0: Solunum sıkıntısı yok Toplam skor 4-6: Orta derecede solunum sıkıntısı Toplam skor 7-10: ciddi solunum sıkıntısı Downes Skoru  0  1  2  Siyanoz  Hiç  Oda havasında   % 40 FiO2  Retraksiyon Hiç Hafif Ciddi  İnleme  Steteskopla duyulur  Steteskopsuz duyulur  Hava girişi İyi  Azalmış  Zor duyulur  Solunum hızı  <60/dak  60-80/dak  >80/dak yada apne  Skor:  > 4: Klinik solunum sıkıntısı,arter kan gazı ile takip et > 8: Solunum yetmezliği (Impending respiratory failure)

Hafif solunum sıkıntısı Ciddi solunum sıkıntısı SEMPTOMLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Hafif solunum sıkıntısı Ciddi solunum sıkıntısı Ek oksijen gereksinimi ≥ %40 AKG: asidoz, hiperkarbi, hipoksemi Silverman- Anderson Score ≥7 Downes Skorlaması ≥4 Ek oksijen gereksinimi <%40 AKG: N Silverman- Anderson Score <7 Downes Skorlaması <4