Statisk, dynamisk og specifik overholdelse

Dette kapitel er mest relevant for afsnit F3 (ii) fra CICM Primær Læreplan 2017, som forventer, at eksamenskandidaterne er i stand til at “definere overholdelse (statisk, dynamisk og specifik)”. Dette har været et populært emne for SAQ’er:

• Spørgsmål 17 fra andet papir i 2019
• Spørgsmål 14 fra første papir i 2016
• Spørgsmål 15 fra første papir i 2014
• Spørgsmål 7 fra andet papir i 2011
• Spørgsmål 1 (s.2) fra andet papir i 2008

De fleste af disse SAQ’er beder om en definition af compliance samt metoder til måling af compliance. Spørgsmål 14 fra 2016 og Spørgsmål 1 (s.2) fra andet papir fra 2008 bad også om faktorer, der påvirker overholdelse. Selvom det ikke blev specifikt bedt om, synes forskellen mellem statisk og dynamisk overholdelse at være et forventet træk ved en high-score definition ifølge eksaminatorens kommentarer. Specifik overensstemmelse er aldrig nævnt i nogen af spørgsmålene og synes at være fraværende i vivas, eller hvor lidt vi ved om dem.

Sammenfattende:

Med hensyn til offentliggjorte peer-reviewed ressourcer er ingen bedre end Scott Harris “-artikel fra 2005. Den er tilgængelig gratis fra Respiratory Care. Det ville være let at holde fast i denne gratis artikel som en ‘s vigtigste informationskilde. Overholdelsesafsnittet fra Nunn “s (s. 29-31 i 8. udgave) er også værd at læse, men indeholder ikke nogen henvisning til specifik overholdelse (ikke at det nogensinde er kommet op i de skrevne papirer).

Definition af lungeoverensstemmelse

8. udgave af Nunn “s giver følgende definition af lungeoverensstemmelse (s. 17):

“Lungeoverensstemmelse defineres som ændringen i lungevolumen pr. enhedsændring i transmural trykgradient (dvs. mellem alveol og pleurarum).”

Dette ligner meget enhver anden definition af lungeoverholdelse. F.eks. definerer Guyton & Hall (13. udgave) det som “det omfang, hvor lungerne udvides for hver enhedsforøgelse i transpulmonært tryk (hvis nok tid får lov til at nå ligevægt) “, hvilket lyder som om de definerede statisk overholdelse. For den mest basale form kan man se på Levitzky’s lungefysiologi (8. udgave), der blot siger, at “overensstemmelse er defineret som volumenændring divideret med ændring i tryk”. Med henblik på at forkorte dette koncept yderligere for at skære dyrebare sekunder fra svarets skrivetid:

Compliance = ΔV / ΔP

Statisk overensstemmelse

Statisk overensstemmelse er defineret variabelt af mange forfattere, men de fleste definitioner har et fælles fokus på fraværet af flow og den tilladte tid for at de mobile elementer i åndedrætssystemet slapper af og hviler. “En statisk PV-kurve eliminerer de resistive og impedanseffekter på tryk”, forklarer Harris (2005); hvad der efterlades, angiveligt, er bare overholdelsen af lungen, det uforfalskede forhold mellem tryk og volumen. Låntagning og let ændring af en definition fra Miller’s anæstesi:

Statisk overensstemmelse er volumenændring divideret med trykændring målt i fravær af gasstrøm.

En definition som denne antyder, at man måler statisk overholdelse, alt hvad du skal gøre er at stoppe gasstrømmen. I virkeligheden er dette normalt ikke sandt. Sig, at du måler overholdelse. I det øjeblik du lukker åndedrætskredsløbet efter inspiration, vil du bemærke et trykfald, som skyldes, at gassen omfordeles mellem lungeenheder med forskellige tidskonstanter. Du siger helt sikkert, dette er ikke en “statisk” proces, og vælger at vente nogle sekunder, før målingen registreres. Men når sekunderne går, kan du bemærke, at det målte volumen af lungerne falder. Dette skyldes det faktum, at gassen inde i det absorberes i lungecirkulationen. Derfor vil der i den levende menneskelige organisme aldrig være en situation, hvor et virkelig statisk tryk-volumen-forhold kan registreres, og Harris (2005) anbefaler udtryk “kvasistatisk” for at beskrive dem.

Med hensyn til eksamensrelevans, bortset fra den ovennævnte definition, kan man sikkert forvente at blive bedt om at tegne et diagram, der repræsenterer menneskets tryk og volumenforhold I så fald kunne man gøre værre end at gengive det berømte forhold, der blev beskrevet af Rahn et al i 1946, som af en eller anden grund var den første af sådanne bestræbelser. ”Det er bemærkelsesværdigt, at fysiologer tidligere har været så lidt opmærksomme på mekanikken. vejrtrækning, der ikke er tilstrækkelig Der er nu registreret data vedrørende trykvolumenkarakteristika for bryst og lunger hos normale mænd “, klagede forfatterne. De erhvervede normale mænd, lukkede deres næsebor med korkpropper og målte deres luftvejstryk ved forskellige fraktioner af deres vitale kapacitet (forsøgspersonerne udåndede fuldt ud og inspirerede derefter en kendt mængde gas fra spirometeret, inden de udførte et åndedrag). Med disse manøvrer blev følgende forhold demonstreret:

Diagrammet ovenfor er identisk med figur 6 fra det originale papir, men det blev lidt gentrified for at modernisere det til forbrug af moderne læsere (ingen kalder dette volumen mere “restluft”). Det demonstrerer den klassiske lungeoverholdelseskurve, hvor overholdelsen er dårlig ved lave og høje volumener, men optimal lige over FRC, dvs. inden for det normale tidevandsvolumen.

Komponenter med statisk overensstemmelse

Når du pumper gas ind i en persons bryst, vil forholdet mellem tryk og volumen naturligvis være en kompleks kombination af flere faktorer. Af disse, de dominerende spillere vil være brystvæggen og selve lungens væv. Når man bliver bedt om at beskrive dette koncept, forventes en CICM-trainee sandsynligvis at genoplive denne ligning:

Hvor CRS forudsigeligt er overensstemmelse med åndedrætssystemet som helhed, er CL overholdelse af lungen, og CCW er overensstemmelse med brystvæggen. Normalt giver lærebøger normale værdier for disse overholdelser; for lunge- og brystvæggen er disse 200 ml / cm H2O.

Overensstemmelsen mellem lungerne og brystvæggen er relateret til disse strukturs elastiske egenskaber, som diskuteres i et kapitel alle af deres egne.

Hysterese ved statisk lungeoverensstemmelse

Under normale forhold (dvs. hvor den ikke er fyldt med saltvand), bøjer lungen ikke ehave som et ideelt system, dvs. den energi, der investeres i dets udspilning, returneres ikke efter deflation. Resultatet af dette er, at inflation og deflation har forskellige tryk-volumen-forhold, og forskellen mellem dem kaldes “hysterese”, et udtryk etymologisk relateret til “forsinkelse” eller mangel “, der beskriver afhængigheden af et systems tilstand af dets historie. Hvis man var helt uforberedt på spørgsmålene “definer hysterese”, kunne man let nedbryde og blæstre noget i retning af “den inspiratoriske ting ligner ikke den ekspiratoriske ting”, så det ville sandsynligvis være værd at investere lidt tid i at huske en mere solid definition . Her er en fra en fremragende artikel af Escolar & Escolar (2004):

“Den anvendte energi til lungerne inspireres ikke efter udløb. Egenskaben ved at sprede energi modtager navnet hysterese. “

En pittigere, mere mindeværdig definition er tilgængelig fra en meget mindre velrenommeret kilde:

“Lungevolumen ved et givet tryk under inhalation er mindre end lungevolumenet ved et hvilket som helst tryk under udånding”

Det giver logisk mening at forvente noget lignende i en dynamisk PV-loop på grund af modstandseffekterne (mere om det senere), men det ses selv i målinger af statisk overensstemmelse. Her er et diagram fra Harris ( 2004) demonstrerer hysteresen i en statisk PV-sløjfe ved hjælp af supersprøjte-metoden. De tilføjede etiketter viser, at ekspiratorisk overholdelse er lavere for den samme trykændring:

Hvorfor sker dette? Der er fire hovedårsager.

• Rekruttering og derekruttering: Sammenbrudte alveoler har vægge, der sidder sammen, og som kræver adde d mekanisk energi til at åbne. I modsætning hertil er veloppustede alveoler relativt elastiske og kræver relativt lidt energi for at oppustes yderligere. På grund af dette ændres forholdet mellem tryk og volumen af alveoler, efter at de er blevet fuldt oppustet.
• Effekten af alveolær overfladespænding: overfladespænding i en deflateret lunge er lavere end i en fuldt oppustet lunge, fordi molekylerne af alveolært overfladeaktivt middel pakkes tættere sammen, hvilket øger deres koncentration ved gas-væske-grænsefladen og derved faldende overfladespænding. Disse phospholipidmolekyler på overfladen af godt strakte alveoler er længere fra hinanden, hvilket øger overfladespændingen og gør lungen mindre kompatibel. Efter fuldstændig oppustning af lungen har deflationskurven en lavere overensstemmelse, dvs. der er ringe volumenændring i forhold til en væsentlig ændring i tryk
• Stressafslapning henviser til tabet af energi i lungeparenkymet, der opstår med stræk. Dette ligner den klassiske definition af hysterese, som mængden af ikke-genvundet energi, der skyldes, at noget er ufuldstændigt elastisk. Den ufuldkomne lunge strækker sig, forbruger energi og spilder den derefter på at ændre formen på sine kollagen- og elastinfibre i stedet for at opbevare den til senere frigivelse.
• Gasabsorption under måling er ikke rigtig en egenskab ved selve lungeparenkymet, men snarere en måleartefakt. Som nævnt ovenfor har måling af statisk lungekompatibilitet en vis indbygget pause i hvert trin, som gør det muligt for noget af gassen at blive absorberet i levende systemer, hvilket fører til en tilsyneladende ændring i volumen og tryk.

Dynamisk compliance

I modsætning til statisk compliance lyder udtrykket “dynamisk compliance” som om det refererer til noget kraftigt og mobilt. Definitionen af statisk overholdelse genanvendes let, så den passer til:

Dynamisk overensstemmelse er volumenændring divideret med trykændring målt i nærvær af gasstrøm.

I det væsentlige er det den samme overensstemmelse, men måles under normal inspiration og udløb. Dynamisk overensstemmelse er altid lavere end statisk overensstemmelse. Årsagen til dette er, at dynamisk overholdelse ud over det sædvanlige brystvægstryk og lungetryk også inkluderer luftstrømningsmodstand.

Dette er den største forskel mellem statisk og dynamisk overensstemmelse. Der er luftvejsmodstand, som øger trykket ved hvert volumen, og dette afhænger af gasstrømningshastigheden. Modstand øges med stigende luftstrøm, især når strømmen bliver turbulent. Som sådan øges luftvejsmodstandens bidrag til dynamisk overensstemmelse, når luftstrømmen øges, hvilket igen mindsker overensstemmelse.

En anden væsentlig forskel mellem statisk og dynamisk overensstemmelse er manglen på en ækvilibreringspause på måletidspunktet. Med målemetoderne for statisk overensstemmelse måler man normalt en lunge, når den er helt stille, efter nogle få sekunder har enheder med længere tidskonstanter fået at blive fuldstændigt fyldte. Måling af dynamisk overensstemmelse sker i farten, og der er ikke tid til luft at distribuere til de langsommere lungeenheder. Konsekvensen af dette er et højere tryk målt for enhedsvolumen, dvs. en lavere lungekompatibilitet. Desuden er jo kortere inspiratorisk og udåndingstid, jo mere vil denne effekt påvirke dynamisk overensstemmelse.

Så. Dynamisk overensstemmelse falder med stigende luftstrøm og en hurtigere respirationscyklus. Begge disse er til stede hos tachypnoeiske patienter. Udtrykket, der typisk bruges til at beskrive dette, er “frekvensafhængighed”. Katsoulis et al (2016) demonstrerede dette smukt i en gruppe astmatiske patienter. Deres graf (skamløst stjålet fra det originale papir) viser det voksende kløft mellem statisk og dynamisk overholdelse forbundet med stigende respirationsfrekvens, især hvor der er en lille luftvejssygdom.

Bortset fra ovennævnte bidrag fra respirationsresistens til det samlede luftvejstryk her påvirkes dynamisk overensstemmelse også af heterogeniteten af tidskonstanter blandt lungeenheder. En hurtig inspiration vil kun have tid til at udfylde de “hurtige” alveoler og derved generere pres på basis af overensstemmelse med et relativt langsomt volumen (resten af volumenet er “langsomt” alveoler). Dette vil også øge frekvensafhængigheden af dynamisk compliance.

Nu er det på dette tidspunkt også vigtigt (men sandsynligvis ikke relevant for eksamensformål) at påpege, at den definition af dynamisk compliance, der anvendes her, faktisk er (og i mange andre ressourcer) er ikke helt nøjagtig. Selvom det er, hvad eksaminatorerne vil have dig til at tænke, gør inkluderingen af modstand i definitionen dynamisk overholdelse til noget misvisende. Eller rettere, det ville være mere nøjagtigt at sige, at ligningen,

Cdyn = VT / (PIP – PEEP)

hvor

• VT er tidevandsvolumen
• PIP er det maksimale inspiratoriske tryk
• PEEP er det positive slut-ekspiratoriske tryk

måler ikke overholdelse af nogen art, fordi modstand er inkluderet i målingen.

Desuden under alle omstændigheder måling af dynamisk overensstemmelse som normalt udføres af den mekaniske ventilator under rutinemæssig funktion bestemmes ud fra konstruktion af en trykvolumensløjfe under ventilation. Denne sløjfe gør det muligt for ventilatoren at bestemme, hvor gasstrømmen er nul, dvs. hvor luftvejstrykket og det alveolære tryk er ens. Gradienten af linjen, der forbinder disse punkter, er den dynamiske overensstemmelse. Punktet med nul gasstrøm er dog normalt ikke det maksimale inspiratoriske tryk, men noget tættere på P1, faldet i tryk, der opstår i slutningen af inspiration:

Således beregnes Cdyn i en mekanisk ventileret patient som:

Cdyn = VT / (P1 – PEEP)

hvor

• VT er tidevandsvolumen
• P1 er trykket kort efter afbrydelse af strømmen, som er lidt højere end plateauet pres, som giver dig dynamisk overholdelse
• PEEP er det positive udløbs pres

Specifik overholdelse

Behovet for begrebet specifik overholdelse kan demonstreres ved et simpelt tankeeksperiment. Overvej forholdet mellem tryk og volumen hos et barn på 20 kg. Man kan muligvis opnå en vital kapacitet på måske 1 liter ved 20 cm H2O. Sammenlign det med en voksen, hvis lungevolumen ved 20 cm H2O kan være 4L. Betyder dette, at den voksne har højere lungeforhold?

Det gør det selvfølgelig ikke. Dette viser imidlertid, at standardmetoden til sammenligning af lungekomplikationsnumre har tendens til at bryde sammen, når man forsøger at sammenligne compliance mellem patienter, der er komisk uoverensstemmende i størrelse. Det er her, specifik overholdelse kommer ind.Ifølge Harris (2005),

“Specifik overholdelse er overholdelse, der normaliseres af et lungevolumen”

At normalisering af lungevolumen er normalt FRC. Således kan specifik overholdelse udtrykkes som:

hvor CTot er den samlede statiske lungeoverensstemmelse, og FRC kan erstattes med ethvert lungevolumen. Da det valgte lungevolumen også skaleres med kropsstørrelse, skal denne parameter forblive konsistent, uanset om man er stor eller lille. Overvej: barnet med deres lungeoverholdelse på 50 ml / cmH2O og en FRC på 500 ml ville have en specifik overholdelse på 50/500 = 0,1 ml / cmH2O. Den store voksen, med deres overensstemmelse med 200 ml / cmH20 og en større FRC på 2000 ml, ville også have en specifik overensstemmelse på 0,1 ml / cmH20. Den normale værdi for dette er normalt angivet som 0,05 ml / cmH2O.

Faktorer, der påvirker lungekompatibilitet

Spørgsmål 14 fra 2016 og spørgsmål 1 (s.2) fra andet papir af 2008 spurgte om de faktorer, der påvirker overholdelsen. Især spørgsmålet fra 2008 var det med det bedste modelsvar, der tydeligt angav, hvad eksaminatorernes forventninger var. Sammenfattende er disse faktorer:

• Lungevolumen (påvirket af PEEP, dynamisk hyperinflation osv.
• Lungelastisk rekyl (påvirket af alder og sygdomstilstande, f.eks. emfysem reducerer det)
• Overholdelse af brystvæggen (påvirket af brystskader, forbrændinger, operation, f.eks. åben bryst)
• Pulmonalt blodvolumen (en overbelastet klap er mindre kompatibel)
• Dynamisk lungekomplikation påvirkes også af åndedrætsfrekvensen
• Lungens overfladeaktive middel øger lungekomplikationen / li>
• Kropsholdning (se kapitlet om virkningerne af positionering på vejrtrækningens mekanik)

Virkningerne af åndedrætsfrekvens på dynamisk overholdelse er allerede blevet drøftet; virkningerne af overfladeaktivt middel er værd at diskutere særskilt.

Alveolært overfladeaktivt stofs indflydelse på lungekompliance

De fleste lærebøger finder en måde at passe lungesurfaktivt middel på kategorien af ting, der påvirker statisk overholdelse. Normalt trækkes en graf ud, som demonstrerer den virkning et fravær af overfladeaktivt middel har på lungens overensstemmelse. Henvisningen til dette er normalt et berømt papir fra 1971 af T.E. Morgan, men faktisk blev de originale eksperimentelle data offentliggjort i 1929 af Kurt von Neergaard. Desværre kan den oprindelige artikel fra Zeitschrift fur die gesamte experimentelle Medizin ikke længere opnås på nogen rimelig (billig) måde, men grafen er tilstrækkelig berømt til, at man kan finde en version af den overalt. I nogle tilfælde, for eksempel diagrammet nedenfor fra Radford (1964), kan man endda finde det originale eksperimentelle kats serienummer. Af en eller anden grund vælger alle altid grafen fra kat 27.

Cat 27’s lunger blev først oppustet og luftet ud med luft. Derefter blev de nedsænket i saltvand og oppustet med saltvand. Effekten var betydelig. I den saltopfyldte lunge blev effekten af det overfladeaktive middel på overfladespændingen af alveolerne udslettet, og kun selve lungens elasticitet blev målt. Den druknede lunge var meget mere kompatibel end den luftfyldte lunge.

Dette virker dog som et irrelevant diagram på dette tidspunkt. Alt, hvad det beskriver, er, at tilstedeværelsen af overfladespænding mindsker lungekompatibiliteten, og at uden det er lungeklædenes overholdelse fremragende. Det er velkendt, at overfladeaktivt middel øger lungekompatibiliteten, fordi vand alene har en overfladespænding, der er så høj, at alveolerne ville kollapse massivt, og lungekompatibiliteten ville være ekstremt dårlig. Det ville helt sikkert være bedre at illustrere dette koncept? Et passende diagram til dette formål kommer fra et papir fra Lachmann et al (1980). Forfatterne skyllede alt overfladeaktivt middel ud af lungerne på kaniner og skabte derved betingelser, der lignede ARDS (se deres stjålne grafer nedenfor).