Solunum Mekaniği
Solunum mekaniği, havayı akciğerlere alıp dışarı veren fiziksel kuvvetleri tanımlamaktadır: solunum sistemi üzerinde etkili olan kas ve elastik basınçlar, havanın hava yollarından akarken karşılaştığı direnç ve bu işin maliyeti olan enerji. Bu alan, akciğer ve göğüs duvarını, davranışları basınç, hacim ve akış arasındaki ilişkiler olarak ölçülebilen mekanik bir sistem olarak ele almaktadır.
Tanım
Solunum mekaniği, solunum sisteminin basınçlarını, hacimlerini ve akışlarını ile bunları birbirine bağlayan elastik ve dirençli özelliklerini inceleyen bir alandır; ventilasyon sırasında havanın nasıl hareket ettiğini yönetmektedir.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu ventilasyonun başlıca fiziksel belirleyicilerine yönlendirmektedir — hava akımı üretimi, akciğer ve göğüs duvarının elastik (uyum/kompliyans) özellikleri, bunları birbirine bağlayan plevral basınçlar, hava yollarındaki direnç kayıpları ve ortaya çıkan solunum işi. Bu, solunumun nasıl üretildiğini ve ölçüldüğünü anlamak için bir referans çerçevesidir, herhangi bir durumun klinik yönetimi için bir rehber değildir.
Alt konular
Temel sorular
- Solunum kasları, solunumun elastik ve dirençli yüklerini aşmak için hangi basınçları üretmelidir?
- Akciğer ve göğüs duvarının elastik özellikleri, dinlenik akciğer hacmini ve belirli bir basınç için hacim değişimini nasıl belirlemektedir?
- Hava akımı, itici basınç ve hava yollarının direnciyle nasıl ilişkilidir?
- Solunum ne kadar enerjiye mal olmaktadır ve bu iş, elastik ve dirençli bileşenler arasında nasıl paylaştırılmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Basınç-hacim ilişkisi
- Uyum (Kompliyans) ve Elastans
- Hava yolu direnci
- Transpulmoner ve plevral basınç
- Solunumun elastik ve dirençli işi
- Yüzey gerilimi ve sürfaktan
- Hareket denklemi
Temel kuramlar
- Solunum sisteminin hareket denklemi
- Solunum sistemine herhangi bir anda uygulanan basınç, bir elastik terimin (dinlenik hacmin üzerindeki hacimle orantılı), bir dirençli terimin (akışla orantılı) ve bir atalet teriminin toplamına eşittir, böylece solunum tek bölmeli bir elastans-direnç sistemi olarak modellenebilmektedir.
- Akciğerde statik stres dağılımı
- Akciğer, geri çekilme basıncı gerildiği hacme bağlı olan elastik bir süreklilik olarak davranmaktadır; Mead, Takishima ve Leith, lokal streslerin ve hacimlerin parankim boyunca nasıl dağıldığını modelleyerek genişlemedeki bölgesel farklılıkları açıklamışlardır.
Mekanizmalar
İnspirasyon sırasında solunum kasları plevral basıncı düşürerek akciğeri geren ve hava yolu direncine karşı hava çeken transpulmoner basıncı artırmaktadır; sessiz ekspirasyon sırasında ise akciğer ve göğüs duvarının depolanmış elastik geri çekilmesi havayı pasif olarak dışarı atmaktadır. Sistemin herhangi bir anda ihtiyaç duyduğu basınç, geleneksel olarak bir elastik yüke (akciğer ve göğüs duvarının birleşik uyumu/kompliyansı tarafından belirlenen) ve bir dirençli yüke (hava yolu direnci ve akış tarafından belirlenen) bölünmektedir, bu durum hareket denklemi ile ifade edilmektedir. Dinlenik akciğer hacmi (functional residual capacity), akciğerin içe doğru elastik geri çekilmesinin göğüs duvarının dışa doğru geri çekilmesiyle dengelendiği hacimdir. Bu elastik ve dirençli yüklere karşı harcanan enerji, solunum işini oluşturmaktadır.
Klinik önem
Solunum mekaniği, pulmoner fonksiyon testleri için kavramsal bir temel sağlamakta ve hastalığın solunumu nasıl değiştirdiğini anlamaya yardımcı olmaktadır — örneğin, sert (düşük uyumlu/kompliyanslı) akciğerler elastik yükü artırırken, daralmış hava yolları dirençli yükü artırmaktadır. Aynı mekanik prensipler, mekanik ventilasyonun gerekçesini ve aşırı basınç ve hacimlerin akciğere zarar verebileceği bilgisini desteklemektedir. Bu madde, mekanizmaları ve ölçümü tanımlamaktadır; kişiselleştirilmiş tanı veya tedavi tavsiyesi kaynağı değildir.
Kanıt ve kılavuzlar
Kantitatif çerçevenin çoğu, yirminci yüzyıl ortalarındaki fizyolojik çalışmalardan türemektedir; bu çalışmalar, solunum sisteminin uyumunu/kompliyansını, direncini ve basınç-hacim davranışını tanımlamış ve standart metinlerde özetlenmiştir. Mekanik kavramlar, standartlaştırılmış pulmoner fonksiyon ve yoğun bakım ölçümleri aracılığıyla klinik olarak uygulanmaktadır; ventilatör kaynaklı akciğer hasarı gibi yanlış kullanımları ise başlı başına bir kanıt odağı haline gelmiştir.
Tarihçe
Kantitatif solunum mekaniği, 1950'ler ve 1960'larda, DuBois gibi araştırmacıların hava yolu direncini ve göğsün basınç-hacim özelliklerini ölçmek için vücut pletismografik ve zorlamalı osilasyon yöntemlerini tanıttığı, Mead ve meslektaşlarının ise akciğerin elastik davranışını resmileştirdiği dönemde olgunlaşmıştır. Bu ilerlemeler, solunumu ölçülebilir bir mekanik sisteme dönüştürmüş ve hem pulmoner fonksiyon testlerinin hem de mekanik ventilasyonun sonraki fizyolojisinin temelini oluşturmuştur.
Öne çıkan isimler
- Jere Mead
- Arthur B. DuBois
- John B. West
- Arthur Slutsky
İlgili konular
Temel eserler
- dubois-1956
- mead-1970
Sıkça sorulan sorular
- Solunumun elastik ve dirençli yükleri arasındaki fark nedir?
- Elastik yük, akciğer ve göğüs duvarını belirli bir hacme germek için gereken basınçtır ve bunların uyumuna/kompliyansına bağlıdır; dirençli yük ise havayı hava yollarından geçirmek için gereken basınçtır ve hava yolu direncine ve akış hızına bağlıdır.
- Sessiz solunum sırasında hava neden kas çabası olmadan akciğerlerden dışarı çıkar?
- İspirasyon sonunda akciğer ve göğüs duvarı gerilir ve elastik geri çekilme enerjisi depolar; sessiz ekspirasyon sırasında bu geri çekilme havayı pasif olarak dışarı atar, bu nedenle ekspirasyon normalde aktif kas çalışması gerektirmez.