Solunum İşi
Solunum işi, solunum kaslarının solunum sisteminin elastik ve dirençli yüklerine karşı havayı akciğerlere alıp vermek için harcadığı enerjidir. Mekanik olarak, hareket eden hacim üzerindeki basıncın integralidir; fizyolojik olarak ise, solunum kaslarının ventilasyonu sürdürmek için tükettiği oksijende yansımaktadır.
Tanım
Solunum işi, solunum kaslarının ventilasyon sırasında solunum sistemi üzerinde yaptığı mekanik iştir; uygulanan basıncın hacim değişimine göre integrali olarak hesaplanmakta ve elastik geri çekilmeyi yenmek için gereken iş ile hava akışına ve doku deformasyonuna karşı direnci yenmek için gereken iş olarak bölümlenmektedir.
Kapsam
Bu konu, solunum işinin nasıl tanımlandığını ve ölçüldüğünü, elastik ve dirençli (dirençli içinde ise havayolu ve doku) bileşenlere ayrılmasını, işi en aza indirmek için solunum paterninin optimizasyonunu ve solunumun oksijen maliyetini kapsamaktadır. Mekanik ve enerjik bir niceliğin referans açıklaması olup, klinik yönetim tavsiyesi sunmamaktadır.
Temel sorular
- Solunum işi, basınç-hacim döngüsü altındaki alan olarak nasıl hesaplanmaktadır?
- Toplam iş, elastik ve dirençli bileşenlere nasıl ayrılmaktadır?
- Vücut neden toplam işi en aza indiren bir solunum frekansı seçmektedir?
- Solunumun oksijen maliyeti nedir ve ne zaman önemli hale gelmektedir?
Anahtar kavramlar
- Basınç-hacim iş döngüsü
- Elastik iş
- Dirençli iş
- Solunumun oksijen maliyeti
- Optimal solunum frekansı
- Solunum kası enerjisi
Temel kuramlar
- Solunum paterninin minimum iş optimizasyonu
- Gerekli bir alveoler ventilasyon için, yavaş derin nefesler elastik işi artırırken, hızlı sığ nefesler dirençli işi artırmaktadır; solunum kontrolörü, toplam mekanik solunum işi olan toplamı en aza indiren bir frekans ve tidal hacme yerleşme eğilimindedir.
Mekanizmalar
Mekanik iş, basıncın hareket ettirdiği hacimle çarpımına eşittir; solunum için ise, transpulmoner veya transrespiratuar basıncın inspire edilen hacim üzerindeki integrali alınarak bulunur ve bu, bir nefesin basınç-hacim döngüsü tarafından çevrelenen alana karşılık gelmektedir. Bu işin iki kısmı bulunmaktadır: akciğer ve göğüs duvarını germede depolanan ve ekspirasyon sırasında geri çekilme olarak büyük ölçüde geri kazanılan elastik iş; ve havayı havayollarından geçirirken ve dokuyu deforme ederken ısı olarak dağılan dirençli iş. Elastik iş daha büyük tidal hacimlerle artarken, dirençli iş daha hızlı akışlarla arttığı için, herhangi bir gerekli ventilasyon için toplam işin en az olduğu bir solunum frekansı bulunmaktadır ve sessiz solunum bu frekansa doğru eğilim göstermektedir. Solunum kasları tarafından sağlanan enerji, onların oksijen tüketiminde — solunumun oksijen maliyeti — yansımaktadır; bu maliyet dinlenmede düşüktür ancak elastik veya dirençli yükler yüksek olduğunda hızla artabilmektedir.
Klinik önem
Artan solunum işi — sert akciğerlerden, daralmış havayollarından veya yüksek ventilasyon ihtiyacından kaynaklanan — solunumun metabolik maliyetini artırmakta ve solunum kası yorgunluğuna katkıda bulunabilmektedir; bu yükü azaltmak, destekli ventilasyonun fizyolojik gerekçesinin bir parçasıdır. Bu kavram aynı zamanda mekanik ventilasyonun kendisinin zararlı basınçlar ve hacimler uygulayabileceği endişesini de çerçevelemektedir. Bu madde fizyolojiyi tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel değildir.
Kanıt ve kılavuzlar
Solunum işinin mekanik olarak bölümlenmesi ve solunum paterninin optimizasyonu klasik fizyolojik çalışmalardan türemekte ve standart metinlerde özetlenmektedir; iyatrojenik yaralanma da dahil olmak üzere akciğer üzerindeki mekanik yüklerin klinik önemi yoğun bakım literatüründe ele alınmaktadır.
Tarihçe
Solunumun enerjisi yirminci yüzyılın ortalarında, Otis, Fenn ve Rahn'ın solunumun mekanik işini analiz edip solunum paterninin bunu en aza indirme eğiliminde olduğunu gösterdiği, DuBois ve diğerlerinin ise altta yatan dirençleri ve kompliyansları ölçmek için yöntemler geliştirdiği zamanlarda nicelleştirilmiştir. Aşırı mekanik yüklenmenin akciğere zarar verebileceğinin daha sonra fark edilmesi, bu mekaniklerin yoğun bakımdaki önemini genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Arthur B. DuBois
- Arthur Otis
- Wallace Fenn
- Hermann Rahn
İlgili konular
Temel eserler
- dubois-1956
- otis-1954
Sıkça sorulan sorular
- Solunum işinin iki ana bileşeni nelerdir?
- Akciğer ve göğüs duvarını germek için yapılan ve ekspirasyon sırasında geri çekilme olarak büyük ölçüde geri dönen elastik iş ve havayı havayollarından geçirirken ve dokuyu deforme ederken ısı olarak dağılan dirençli iş.
- Neden optimal bir solunum frekansı bulunmaktadır?
- Belirli bir gerekli ventilasyon için, yavaş ve derin nefes almak elastik işi artırırken, hızlı ve sığ nefes almak dirençli işi artırmaktadır; ara bir frekans toplamı en aza indirmektedir, bu nedenle sessiz solunum, en az iş gerektiren bu paterne yakın bir yerde yerleşme eğilimindedir.