DİFÜZYON

Uzman Doktor Önder ÖztürkSüleyman Demirel Üniversitesi Göğüs Hastalıkları AD

Akciğerin primer fonksiyonu havadaki oksijenin kana ve kandaki karbondioksitin havaya atılmasını sağlayan gaz değişimidir. Bu gaz değişimi enerji gerektirmeyen pasif bir olay olup, gazların yüksek parsiyel basınçlı bölgeden düşük parsiyel basınçlı bölgeye hareketiyle oluşur

Gazların bu difüzyonu esnasında geçmek zorunda oldukları alveol yüzey sıvısı, alveoler membran, interstisyel sıvı ve kapiller endoteli gibi anatomik yapıların tümüne birden alveolo-kapiller membran yada daha doğru bir değişle kan-gaz bariyeri adı verilir.

Yani gazlar alveol ile kan arasındaki değişim esnasında dokudan geçmek zorundadır

Dokular içinden difüzyon Fick kanununa göre formülize edilmiştir. Fick kanununa göre gazların doku tabakasından difüzyon hızı bu tabakanın kalınlığı ile ters, alanı ile ve iki ortam arasındaki parsiyel basınç gradienti ile doğru orantılıdır.

Bu formüle göre kan-gaz bariyerinin kalınlığının artması yada alanının azalması difüzyonu azaltıcı faktörler olarak rol oynamaktadır. Ayrıca iki ortam arasındaki basınç farkının azalması da difüzyonu azaltmaktadır.

D olarak gösterilen difüzyon sabitidir. Difüzyon sabiti dokunun ve difüze olan gazın özelliklerine bağlı olarak değişmektedir.

V= X D(P1-P2)A

T

CO DİFFÜZYON TESTİ (DLCO)

DLCO (ml/mmHg/dk) : CO gazının belirli bir basınç farkı altında bir ünite zamanda alveolokapiller membrandan geçişini yansıtır.

DLCO/VA (1/ ml/mmHg/dk ): Total diffüzyonun alveoler volüme oranıdır.

TARİHÇE1914: Marie Krogh ilk kez akciğerlerden gazların

diffüzyonunu ölçmüştür.1957: Modern anlamda diffüzyon testi (tek soluk)

Ogilvie tarafından geliştirilmiştir.

DLCO BİLEŞENLERİ

Membran Diffüzyon Kapasitesi (Dm) Ekstrasellüler sıvı tabaka Alveol epiteli Bazal membranlar İnterstisyum Kapiller endoteli Plazma tabakası

CO alım hızı () ve pulmoner kapiller volüm (Vc) Eritrosit membranından diffüzyon Eritrosit içinde diffüzyon ve CO veya O2’in Hb ile

simultane kimyasal reaksiyonu Pulmoner kapiller kan volümü

Fick Prensibi: Bir gazın diffüzyonu gazın solübilitesi ve membranın yüzey ölçümü ile doğru, membranın kalınlığı ile ters orantılıdır. Diffüzyon için membranın iki tarafında basınç farkı olmalıdır.

KALINLIK

P

SOLÜBİLİTE

GAZ DİFFÜZYONU (ml/dk)

YÜZEY ALANI

DİFÜZYON KAPASİTESİ

Pulmoner fonksiyon testi labpratuvarlarında difüzyon ölçümü, alveol ile pulmoner kapiller kan arasındaki gaz transferi hakkında bilgi sağlamaktadır.

Bu ölçümle elde edilen akciğerin difüzyon kapasitesi (DL) bir gazın alveolden kapiller hemoglobine iletimini ifade etmektedir.

Difüzyon kapasitesinin resproku ise bariyerden gaz transferine karşı gösterilen direnç olup 1/DL olarak tanımlanır.

Roughton ve Foster difüzyona karşı direncin alveolo-kapiller direnç ve kana ilişkin direncin toplamına eşit olduğunu ortaya koymuşlardır.

1

DL=

1

DM+

1

ΘXVc

Θ=Hemoglobin ile O2 veya CO2’nin reaksiyon hızı

DM=Alveolo-kapiller membranın direnci

Vc= Kapiller kan volümü

EP

İTE

L

EN

DO

TE

L ERİTROSİT

EL

F

P

1/θVc1/Dm

1 = 1 + 1DLCO Dm θVc

GAZ MOLEKÜLER DİFFÜZYON

GAZ FAZI SIVI FAZI

Difüzyon kapasitesi gazların kan-gaz bariyerinden difüzyon hızları ile ve kandaki kimyasal reaksiyonların hızları ile belirlendiğinden O2 veya CO için difüzyon kapasitesi farklılık gösterir.

Oksijen için difüzyon kapasitesi Eritrositin kapiller alandaki yolunun 1/3’üne ulaştığında

oksijen parsiyel basıncına eşit olur. Bu noktadan itibaren difüzyon sınırlandırılır. Yani oksijen fidüzyonu perfüzyonla sınırlandırılmaktadır.

Karbon monoksit için difüzyon kapasitesi Hemoglobinin CO ile çok hızlı reaksiyona girerek onu

bağlaması nedeniyle plazmanın CO parsiyel basıncı hemen hemen hiç artmaz ve büyük miktarda CO eritrosit tarafından alınarak difüzyon devam eder. Burada perfüzyon difüzyonu sınırlamamaktadır.

DİFÜZYON KAPASİTESİ ÖLÇÜM TEKNİKLERİ

Tek soluk (single breath) yöntemi Steady-state yöntemi Rebreathing yöntemi İntrabreath yöntemi

En sık kullanılan yöntem: Tek soluk (single breath) yöntemi

TEK SOLUK (SINGLE BREATH) YÖNTEMİ

Hastanın hazırlanması: Sigara kullanımı kan CO ve karboksihemoglobin

seviyesini arttırabileceğinden hastaya testten 24 saat önce sigarayı bırakması söylenir.

İnhaker bronkodilatörilaçlar kardiyak output’u attırmak süretiyle DLCO’ni arttırabileceğinden testten en azından 30 dk önce bronkodilatörler kesilmelidir.

Hemoglobin düzeyi testin sonucunu etkiledeğinden, her hastanın hemoglobin değerleri testten önce ölçülmeli ve cihaza girilmelidir.

Sonucu etkileyebilecek bir diğer faktör alveoler volümdür (VA) ve ölçüm esnasında cihaz tarafından hesaplanır.

Test manevrası: Hasta oturur pozisyonda burun klipsi takılı olarak cihazın

ağız parçasından tidal volüm seviyesinde dört kez solunum yaptırılır.

Önce yavaş bir ekspirasyonla rezidüel volüm seviyesine kadar soluk verir.

Sonra total akciğer kapasitesine kadar %0.3 CO içeren gaz karşımından hızlı bir inspirasyon yapar.

Soluğunu 10 sn tutması söylenir. Sonra tekrar cihazın içine ekspirasyon yapması söylenir.

İşlem sonlandırılana dek normal inspirasyon ve ekspirasyon yapmaya devam edilir.

Soluk havası bir analizörden geçirilerek CO konsantrasyonu ölçülür.

İnspire edilen hava ile ekspire edilen havadaki CO konsantrasyonlarından kana transfer olan CO miktarı hesaplanır.

NOT: Kolay uygulanabilir bir yöntem olmasına karşın soluk tutma sırasındaki difüzyon ölçüldüğünde gerçek difüzyonu tam olarak yansıtmadığı düşünülmektedir.

Testin standardizasyonu: ATS önerilerine göre test en az 2 kez yapılmalı. İnspire edilen gaz volümü VC’nin en az %90’ı olmalı. İnspirasyon 4 sn’den daha kısa sürede tamamlanmalı. Nefes tutma süresi 9-11 sn olmalı. Testin tekrarı için iki test arasında en az 4 dk

beklenilmelidir (CO’in eliminasyonu için).

Testin değerlendirilmesi:Stanardizasyon şartlarının sağlanması ve

hemoglobin değerine göre düzeltmenin yapılmış olmasına rağmen, difüzyon kapasitesinin düşük çıkması alveolo-kapiller memvranda difüzyon direncini arttıracak bir hastalık ya da kapiller vasküler yatağı ilgilendiren bir patolojiyi düşündürmektedir.

KABUL EDİLEBİLİRLİK KRİTERLERİ

Difüzyon testinin kabul edilebilmesi için bazı kriterler mevcuttur. Kalibrasyon kontrolü yapılan ekipman kullanılmalı, Volüm-zaman eğrisinde RV’den TLC’ye düz ve hızlı bir

inspirasyon görülmeli, İnspirasyon hızlı olmalı fakat zorlu olmamalı. Sağlıklı bir

erişkinde 2.5 saniye, obstrüksiyonu olanlarda dört saniye’den kısa sürmeli,

V1 daha önce ölçülmüş en iyi VC’nin %90’ından az olmamalı.

Soluk tutma zamanı 9-11 saniye arasında olmalı, Ölü boşluk "washout" miktarı 0.75-1.0 L arasında olmalı

(Eğer VC 2 L’den az ise 0.5 L yeterlidir).

ERS’ye (European Respiratory Society) göre kabul edilebilirlik kriterlerine uyan ve en çok %10 (3 mL CO/dakika/mmHg) farklılık gösteren en az iki değerden düşük olanı kabul edilir.

ATS (American Thoracic Society) ise ölçülen iki değerin ortalamasının kullanılmasını önermektedir.

EKİPMANLARIN KONTROLÜ

Laboratuarda kullanılan ekipmanların kontrolü aşağıda belirtilen şekilde periyodik olarak yapılmalıdır:1. Spirometrik volüm kontrolü ve kaçak............her gün2. Gaz analizör..................................... üç ayda bir 3. Saat............................................... üç ayda bir Spirometrik volüm doğruluğu ± %3 olmalı ve 8 L’ye kadar

ölçebilmeli, Gaz analizör doğruluğu ±%1 olmalı, Sistemin kapalı devre direnci 6 L/saniye akım hızında 1.5 cm H2O/L/saniye den küçük olmalı, Sistemin sayacı (saat) 100 ms ile 10 saniye arasında± %1

doğruluğa sahip olmalı, Valf ve ağızlıklarda oluşan ölü boşluk 100 mL’den küçük olmalı, Sistemde kaçak olmamalı.

DİFÜZYON KAPASİTESİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Sigara içimi Hemoglobin düzeyi: Difüzyon testini etkileyen en

önemli faktörlerden biri kişinin o anki Hb düzeyidir.Difüzyon testi istenen her hastada Hb düzeyinin belirtilmesi büyük önem taşır. Test yapılırken prediksiyon değerleri yaş, boy, cinsiyet gibi parametrelerle birlikte mutlaka Hb değeri de girilmelidir.

Hemoglobin değerine göre düzeltme: Erkekler için (14.6 g/dL): Hb-düzeltilmiş DLCO=ölçülen

DLCO (10.22 + Hb)/1.7 Hb. Kadınlar ve 15 yaş altı çocuklar için (13.4 g/dL): Hb-

düzeltilmiş DLCO= ölçülen DLCO (9.38+Hb)/1.7 Hb

Vücut pozisyonu ve egzersiz: Oturur

pozisyondan yatar pozisyona geçerken DLCO

artarken, ayakta en düşük değer elde edilir.

Aradaki fark %5-30 arasında değişebilmektedir. Bu

nedenle test yapılmadan önce hastanın beş dakika

oturur pozisyonda bekletilmesi ve test bitene kadar

ayağa kalkmaması önerilir.

İnspirasyon ve ekspirasyon ma n e v r a l a r ı : İntratorasik basınçta aşırı değişiklikler test sonucunu etkilemektedir.Yükseklik: Yüksekliğin artışı ile FiO2 azalırken DLCOartar. Bu gibi durumlarda da düzeltme gerekebilir. Yüksekliğe göre DLCO= DLCO x [1 + 0.0031 x (P1O2-150)] P1O2= 0.21[PB-47]Oksijen konsantrasyonu: ERS inspire edilen gaz karışımındaki O2’nin %17, ATS %21’lik oksijen karışımını öneriyor. Ancak ortak görüş, test sırasında hastaya ek oksijen verilmemesi gerektiğidir.

Akciğer volümleri: Akciğer volümlerindeki azalma ile birlikte DLCO’da azalır. Bu nedenle gerçek difüzyon kaybını görmek amacıyla DLCO/VA (KCO, Krough katsayısı) kullanılmasıı önerilmiştir.

Diürnal değişim: En yüksek DLCO düzeyi sabah saptanırken, gün içinde progresif olarak azalır.

Menstrüel siklus: Menstrüel siklus dönemlerinde yaklaşık %13’lük bir değişim gösterilmiştir. En yüksek değer menstürasyon öncesi günde saptanırken, en düşük düzey menstürasyonun üçüncü gününde saptanır.

Alkol alımı: Bir çalışmada 15-30 mL %95’lik etanol kullanımından 90 dakika sonra DLCO’da %15 düşme olduğu gösterilmiştir.

Cinsiyet ve etnik durum: Kadınlarda erkeklere göre difüzyon testi daha düşük olarak bulunmuştur. Yine Amerika’da siyahlarda beyazlara oranla DLCO’nun 1.96 mL/dakika/mmHg daha düşük olduğu gösterilmiştir.

DLCO’DA ARTMA (ATS/ERS 2006)

Vc artışıPolisitemiSol-sağ intrakardiak şant Alveoler hemoraji (alveolde Hb )Astım (intratorasik basınç )EgzersizGebelikYatar pozisyon

DLCO’DA AZALMA

Obstrüktif akciğer hastalıkları:AmfizemKistik fibrozisParenkimal akciğer hastalıkları:İnterstisyel akciğer hastalıkları: fibrojenik

tozlar (asbestozis), biyolojik tozlar ( allerjik alveolit), ilaç reaksiyonları (amiodarone, bleomisin)

İdiopatik akciğer fibrozisiSarkoidozis

DLCO’DA AZALMA

Kardiovasküler hastalıklar: Akut myokard infarktüsü Mitral stenoz Primer pulmoner

hipertansiyon Pulmoner ödem Akut ve tekrarlayan

tromboembolizm Yağ embolisi

Diğer nedenler: Kronik böbrek yetmezliği Kronik hemodiyaliz Marijuana, kokain

kullanımı Akut ve kronik ethanol

alımı Bronşiolitis obliterans

organize pnömoni (BOOP)

DLCO’NUN SINIFLANDIRILMASI

% predikt Normal: 81-140Hafif azalma: 61-80Orta azalma: 41-60İleri azalma: 40

TEŞEKKÜRLER