ventilasyon perfüzyon ilişkisi (fazlası için )
TRANSCRIPT
PULMONER PERFÜZYONVENTİLASYON-PERFÜZYON İLİŞKİSİ
Prof. Dr. Nazan Dolu
Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi
Fizyoloji AD
Sağlıklı kişilerde, istirahatte, akciğerde
ventilasyon 4- 5 L/dakika,
perfüzyon 5 L/dakika
V/Q oranı 0.8-1.0’dır. Ventilasyonla kan akımının uyumsuz
karşılaşması oksijen ve karbondioksit transferinin bozulmasına yol açar.
Ventilasyondaki topoğrafik eşitsizliğin saptanmasında hastaya radyoaktif bir maddenin (Xenon 133) inhale ettirilerek bölgesel ventilasyon tesbit edilir.
Bunun için hasta bir defada gazı inhale eder ve göğüs duvarına yakın konumlandırılmış bir radyasyon kamerasıyla ölçüm yapılır.
Ventilasyondaki bölgesel farkların radyoaktif xenon ile ölçümü
Bir başka ölçüm de hastanın bütün akciğer alanlarında radyoaktif gaz eşitleninceye kadar solunum yapmasından sonra tekrar ölçülür.
İlk ve ikinci ölçümlerin karşılaştırılmasıyla birim alveol volüme karşılık gelen ventilasyon tesbit edilir
VENTİLASYON
Ayakta dik duran normal bir insanda birim volüme karşılık gelen ventilasyon akciğer tabanında fazladır.
Apekse doğru gidildikçe azalır. Akciğerin aşağı bölgeleri yukarı bölgelerinden daha iyi ventile olur (FRC konumunda inspire etmeye başladığı anda elde edilir).
Birey sırtüstü yatar pozisyonda ise;
Eğer normal birey RV seviyesinde küçük bir inspirasyon yaparsa ventilasyonun dağılımında ilginç değişmeler olur. Apeks çok daha iyi ventile edilir. Taban akciğer alanlarında ventilasyon daha azdır.
Ventilasyondaki bölgesel fark, FRC’nin birimi başına düşen volümdeki değişmedir.
Akciğer tabanında apekse göre ventilasyonun daha fazla olmasının nedenleri
1. Plevral basınç gradyantı
1a. Bölgesel AC hacmi
1b. Solunum hacmi
2. AC’in zaman sabiti
3. Havayolu kapanması
1. Plevral basınç gradyantı
ACler yerçekimi ile karşılaştıklarında, içerdikleri hava nedeni ile düşük yoğunlukta sıvı gibi davranırlar.
Normal AC yoğunluğu 0.25-0.3 g/cm3. Vertikal AC’in apeksi ile tabanı arasında
7.5-10 cmH2O basınç farkı vardır. Ayakta duran kişide intraplevral basınç
apeksde -10, tabanda -2 cmH2O’dur.
Intraplöral basıncın ventilasyondaki bölgesel farklara etkisi
1a. Plevral basınç gradyantına bağlı bölgesel AC hacmi
Alveolleri geren transpulmoner basınç, apeksde yüksek, tabana gidildikçe düşer.
Böylece apeksdeki alveoller tabana göre daha fazla hacim bulundurur.
Yüksek hacimlerde AC kompliyansı düşük, düşük hacimlerde ise yüksek kompliyans olduğundan;
İnspirasyonla alınan havanın çoğu tabana gider ve ekspirasyon sonunda tabandaki alveoller ilk boşalma eğilimi gösterir.
1b. Plevral basınç gradyantına bağlı solunum hacmi (tidal volüm)
İnspirasyon FRC seviyesinden başladığı taktirde AC hacminin çoğu AC tabanına gider.
Bölgesel solunum hacmi tabandan apekse doğru lineer biçimde azalır.
Yatar durumda intraplevral basınç gradyantı azaldığından bu fark düzelir.
2. AC’in zaman sabiti
Bir alveolün kararlı hacime (maksimum hacmin %63’ü) ulaşma süresi zaman sabiti olarak bilinir ve 0.56 sn’dir.
Terminal solunum birimlerinde ventilasyon dağılımı eşit olmadığından nicel olarak zaman sabiti (ּז) ile değerlendirilir.
Hava yolu direnci x Kompliyans = ּז Uzun zaman sabitine sahip alveoler birimler
yavaş dolar ve boşalır.
3. Hava yolu kapanması Bölgesel transmural basınç kritik bir değere
düşünce oluşur. Kapanma hacmi, havayolunun kapanmaya
başladığı vital kapasite hacmidir. Kapanma kapasitesi= Kapanma hacmi+RV Bu genç ve normal bireylerde FRC altındaki
volümlerde olur. Havayolu kapanması, transpulmoner basıncın ve
havayolu çapının en düşük olduğu AC tabanından başlar.
Yaş ilerledikçe değişkenlik gösterir.
PERFÜZYON
PERFÜZYON
Kan akımı akciğerlerde gaz alış verişinde ventilasyonun eşit partneridir.
Pulmoner kan akımının topografik dağılımı radyoaktif maddeler kullanılarak kolayca ölçülebilir.
Bir yöntem Xe133’ün serum fizyolojikteki çözeltisinin periferik bir venden verilmesidir.
Xenon pulmoner kapillere ulaştığında alveol gazına karışmakta ve 15s soluk tutma sırasında burada kalmaktadır.
Bu sürede bir gamma kamera aracılığıyla akciğerdeki radyoaktivite ölçülmektedir.
Pulmoner damarlar
Pulmoner damarlar düşük dirençlidir. İstrahat kalp debisinin % 25’i AC’i
perfüze eder. Pulmoner arter
Sistolik basıncı 25-30 mmHg
Diyastolik basıncı 8 mmHg
Ortalama 15 mmHg
Pulmoner damarlar
Alveoler damarlarAlveollerle çevrili kapillerler ve bazı arteriol, venüllerdir.Alveol basıncı ve AC volümü artınca sıkışırlar.
Ekstra-alveoler damarlarParankimde büyük arter ve venlerAC volümü artınca genişlerler.
MikrodolaşımSıvı-solüt değişiminde rol alırlar
Kan akışını etkileyen faktörler
Pulmoner vasküler direnç (PVR) Yerçekimi Alveolar basınç Arteriovenöz basınç farkıdır
Pulmoner vasküler direnç
PVR= (Pulmoner arter P- Sol atrium P)
Kalp dakika hacmi
= (14 mmHg- 8 mmHg) / 6 l/dak = 1 mmHg /L /dak
(Sistemik dolaşımdan 10 kat az)
İnspirasyon sonunda alveoller şişince, alveolar kapiller sıkışır, PVR artar.
Sistemik dolaşımdaki kapiller yatağın tersine, AC lerdeki kapiller yatak direncin % 40’ından sorumludur.
Ekspirasyonda sönmüş alveol en düşük dirençtedir, PVR azalır.
Sonuç: Yüksek AC hacimlerinde PVR büyük, düşük AC hacimlerinde en azdır.
Lokal alveolar kan akımı üzerine alveoler O2’nin etkisi
Alveollerdeki O2 konsantrasyonu normal değerinin altına düşerse, komşu kan damarlarında daralma (VC) olur.
Sistemik damarlarda ise düşük O2 konsantrasyonuna cevap genişlemedir.
AC’lerdeki bu yanıt sayesinde kan akımı iyi ventile olan alveollere yönlendirilir.
Vertikal akciğerde kan akımının dağılımı
Ayakta dik duran normal bireyde kan akımı akciğerin yukarı kısımlarına doğru lineer azalır.
Apeksde çok düşük değerdedir.
Kan akımı tabanda tepeye göre 5 kat fazladır.
Sırtüstü yatan kişilerde kan akışı taban ve tepede aynıdır.
Egzersizde dik durumda tepe ve taban arasındaki kan akışı farklılığı azalır.
AC bölgelerinde ventilasyon-perfüzyon değişimleri
Bölgesel pulmoner kan akımı değişiklikleri
Hidrostatik basınç farkının rol oynadığı normal vasküler basınçta sağlıklı bireylerde üst bölgelerde pulmoner kan akımının doğrusal azaldığı gösterilmiştir.
Akciğerler boyunca V/Q değişiminin nedeni hidrostatik basıncın yerçekimine bağlı değişimidir.
Aorta için 80/120 mmHg’lık kan basıncı değeri kalp referans kabul edilerek ölçülen bir değerdir.
Ayakta duran kişide, referans düzeyinin altında her cm başına 1 cmH2O (0.74 mmHg) artarken, üzerinde 1 cmH2O (0.74 mmHg) azalır.
Arter ve venler aynı anda etkilendiğinden arteriyovenöz basınç farkı değişmez.
Yerçekiminin alveoler basınç üzerine önemli etkisinin olmaması perfüzyonun dengeli dağılımını bozar.
Bu farkların bölgesel kan akımına etkileri 3 bölgede gösterilmiştir.
FRC’de AC yüksekliği 30 cm
Sistolik basıncı 25-30 mmHg
Diyastolik basıncı 8 mmHg
Ortalama 15 mmHg Tepe ve taban arasında
23 mmHglık fark var
Kalp düzeyinden 15 mmHgdaha düşük
Kalp düzeyinden 8 mmHgdaha yüksek
1. Bölge
Bu bölgede alveol basıncı pulmoner arterbasıncından fazladır.
Çevresindeki basıncın fazlalığından dolayı kapiller kollabedir (PA>Pa>Pv).
Akım yoktur Yalnız anormal
şartlarda oluşur.
Pa>PA>PV
Ort. pulmoner arter basıncı (PAB)=15 cmH2OFRC’de AC yüksekliği=30 cm
2. Bölge
Aralıklı akım Sistolik arteryel basınç
alveoler basınçtan fazla Diyastolik basınç alveoler
basıncın altında Sistolde akım olur,
diyastolde kesilir Dolayısıyla kan akımını
belirleyen basınç farkı perfüzyon basıncıdır (Pa>PA>Pv).
Kalp düzeyinin 10 cm üzerinden tepeye kadar olan bölgedir.
Sistol: 25-15 mmHg= 10 mmHgDiyastol: 8-15 mmHg= -7 mmHg
2.bölge
3. Bölge Devamlı kan akımı Venöz basıncın alveol
basıncını geçtiği akciğer bölgesidir.
Sürücü basınç, arteryel ve venöz basınç arasındaki farka bağlıdır.
Bölge boyunca perfüzyon giderek artar (Pa>Pv>PA).
Kalp düzeyinin 10 cm üzerinden tabana kadar olan bölgedir.
Pa>PA>PV
Normal şartlarda dik duran kişide AC fonksiyonlarının çoğu 2. ve 3. bölgede bulunur.
1. Bölge kan akımı;• Pulmoner arter sistolik basıncı çok düşük ise
• Alveoler basınç çok yüksek ise
• Pozitif basınçlı hava soluma durumlarında oluşabilir.
Yatarken bütün bölgeler 3. bölgedir.
VENTİLASYON - PERFÜZYON ORANI
Alveoler PO2 ve PCO2’i 2 faktör etkilemektedir.• Alveoler ventilasyon hızı
• O2 ve CO2’nin solunum membranından geçiş hızı
Ancak AC’in tüm bölgelerinde alveollerin ventilasyonu ve perfüzyonu eşit değildir.
Ventilasyon-perfüzyon dengesizliği durumlarında solunum gaz değişimi Ventilasyon/perfüzyon oranı ile değerlendirilir.
VENTİLASYON - PERFÜZYON ORANI
Alveoler ventilasyon (VA) / kan akımı (Q)
olarak tanımlanır.
VA / Q= 0.8-1.0
VENTİLASYON - PERFÜZYON ORANI
Alveolde kan akımı artıp, ventilasyon sabit ise (VA /Q düşer), PAO2 azalır, PaCO2 artar.
Perfüzyon sabit, ventilasyon artarsa (VA /Q artar), PAO2 artar, PACO2 azalır.
Böylece her alveolde VA /Q oranı değişir.
VENTİLASYON - PERFÜZYON ORANI
Ventilasyon ve perfüzyon normalse o alveolde VA / Q normaldir.
Ventilasyon sıfır, perfüzyon normalse
VA / Q=0 olur. Ventilasyon normal, Perfüzyon sıfır ise
VA / Q= sonsuz olur. Oranın sıfır yada sonsuz olması, ilgili
alveollerin solunum membranlarından gaz değişiminin olmamasını gösterir.
Bu ilişkide PO2 horizontal düzlemde, PCO2 vertikal düzlemde gösterilmiştir. (PO2, PCO2)
40,45 104,40
149,0
V/Q oranı arttıkça alveol PO2 si artmaktadır. Bu kanda oksijen konsantrasyonunun artması anlamına gelir.
Dolayısıyla parsiyel karbondioksit basıncıyla karbondioksit konsantrasyonu arasındaki ilişki değişir.
V/Q=Normal olması tüm AC bölgelerinde V ve Q’nun normal olduğunu göstermez.
Lober pnömanide etkilenen lobda ventilasyon azalır, V/Q<1 olur.
Ventilasyon azalınca hipoksik vazokonstriksiyon sonucu perfüzyonda azalır. V/Q normal olur. Ancak hem V hem de Q azalmıştır
Ventilasyon - perfüzyon değişikliği üçesas görünüm şeklinde yansıyabilir; İdeal
V/Q oranı
Normal V/Q oranı 0.8-1.0 olup bir akciğer ünitesince inspire edilen havadaki PO2 149mmHg, PCO2 0 mmHg’dir.
Üniteye giren karışık ven kanında ise; PO2 40 mmHg, PCO2 45 mmHg.
Arteriel uç PO2 102 mmHg, PCO2 40 mmHg olarak devam eder.
2
149 mmHg
102
V/Q oranının normalin çok üstünde ve altında olduğu durumlarda ise alveol ve arteriyel kanda oksijen ve karbondioksit parsiyel basınçları ve oksijen konsantrasyonu değişir.
V/Q oranının sonsuz olduğu durum Ventilasyon değişmeden kan
akımının bozulduğu durum (anatomik ölü boşluk ve nonperfüze alveol, anatomik şant)
Alveoldeki oksijen ve karbondioksit basınçları inspire edilen havadakinin aynısıdır.
Alveoler ölü boşluk benzeri ventilasyon vardır.
Sonuçta fizyolojik ölü boşluk oluşmuştur.
Fizyolojik ölü boşluk (anatomik şant) artmış ise ventilasyon işinin büyük kısmı boşuna tüketiliyor demektir.
Daha çok AC tepesinde oluşur.
149
Egzersizde AC üst kısmına giden kan akımı artar.
Fizyolojik ölü boşluk küçülür.
V/Q oranının sıfır olduğu durum
V/Q=0 ise nonventile alveol durumudur. PO2 düşer,
Alveol havasıyla kapiller sonu kanın oksijeni, karbondioksiti karışık venöz kanın oksijen ve karbondioksiti ile aynı olur ki buna venöz kan benzeri perfüzyon denir.
Alveoler veya Fizyolojik şant Düşük V/Q bölgelerinden
gelen kan fizyolojik şant olarak tanımlanır.
Fizyolojik şant arttıkça AC’lerden O2’lenmeden geçen kan miktarı da artar.
Örnek: Atalektazi, mukus tıkacı, havayolunda ödem, yabancı cisim, havayolunda tm.
Daha çok tabanda oluşur.
Fizyolojikşant
Anatomik şant(Fizyolojik ölü boşluk)
V/Q eşitsizliginde ayakta duran sağlıklı insanda gaz değişimindeki topografik eşitsizlik nedeniyle;
Akciğerin apikal bölgelerinde taban bölgelerine oranla birim volüme düşen ventilasyon ve kan akımı azalmaktadır.
Apeks:VA/Q ideal oranın 2.5 katınaçıkar. VA/Q:3,3
Taban:VA/Q ideal oranın 0.6 katı olurVA/Q=0,63
Bölgesel Farklılıklar
Sonuçta, ayakta duran normal insanda;
Akciğer apeksinde tabana oranla PO2 artmakta PCO2 düşmekte ve bu nedenle pH artmaktadır.
Tabanda ise; PO2 azalmıştır, karbondioksit konsantrasyonu ve PCO2 artmıştır
Tepeden tabana doğru V, Q’dan çok daha yavaş olarak artar.
Normal bireyde akciğerde apeksten tabana doğru gaz değişiminde bölgesel farklılıklar oluşmaktadır. Bu total gaz alışverişini etkilemektedir
VA/Q eşitsizliğinin gaz değişimine etkileri
Önemli etki sistemik arteriyel kan PO2’sinin düşmesidir.
PCO2 üzerine etkileri daha azdır. Ancak hastalıkta arteryel PCO2 anlamlı artar.
Klinik olarak gaz değişiminin etkinliği arteryel PO2 ve PCO2’ ölçülerek yapılır
Alveolar:Arteryel O2 farklılığı (AaDO2)
İdeal durumda PA ve Pa O2 eşittir. PAO2 - PaO2=AaDO2 (Alveolar arteryel farklılık)
AaDO2 farklılığında artma anormal O2 değişiminin işaretidir.
Bu farklılık eksik gaz değişiminden değil, AC’leri atlayarak geçen ve direk olarak arteryel dolaşıma boşalan az sayıdaki ven nedeni iledir (anatomik şant).
AaDO2 düzeyi 15 mmHg’dan daha azdır. 25 mmHg normalin üst düzeyidir.
PAO2 nin arttığı durumlarda veya PaO2 nin azaldığı durumlarda bu değer yükselecektir.
Ventilasyon-perfüzyon uyumsuzluğu
Ventilasyon-perfüzyon uyumsuzluğuna en iyi örnek amfizemdir.
Amfizemde hava yolu obstrüksiyonu ve AC dokusunun parçalanması ile AC’in eşit bir şekilde havalanması bozulur (şant)
Alveol duvarı parçalanır, perfüzyon bozulur (ölü boşluk)
V/Q uyumsuzluğu sistemik arteryel hipokseminin en sık nedenidir.
Bozulmuş V/Q oranı sonucu oluşan hipoksiye bağlı Pulmoner Hipertansiyon
Pulmoner HT= ort.PAB 22 mmHg’dan büyük ise oluşur.
Restriktif ve Obstriktif AC hast. Pulmoner kan damarı kaybı veya asidoz Sol kalp hast. sonucu artmış pulmoner kapiller
hidrostatik basınç Pulmoner tromboemboli Pulmoner arterit sonucu arter daralması Hipoventilasyon Göğüs duvarı deformabilitesi