Statisk, dynamisk og spesifikk samsvar

Dette kapitlet er mest relevant for del F3 (ii) fra CICM Primærplan 2017, som forventer at eksamenskandidatene skal kunne «definere samsvar (statisk, dynamisk og spesifikk)». Dette har vært et populært tema for SAQ:

• Spørsmål 17 fra andre artikkel i 2019
• Spørsmål 14 fra første papir fra 2016
• Spørsmål 15 fra første oppgave i 2014
• Spørsmål 7 fra andre oppgave i 2011
• Spørsmål 1 (s.2) fra andre oppgave i 2008

De fleste av disse SAQene ber om en definisjon av samsvar, samt metoder for å måle samsvar. Spørsmål 14 fra 2016 og Spørsmål 1 (s.2) fra andre artikkel fra 2008 ba også om faktorer som påvirker samsvar. Selv om det ikke ble spesifikt bedt om det, synes skillet mellom statisk og dynamisk samsvar å være et forventet trekk ved en høy score-definisjon, ifølge sensorens kommentarer. Spesifikk overholdelse har aldri blitt nevnt i noen av spørsmålene og ser ut til å være fraværende i vivas, eller det lille vi vet om dem.

Oppsummert:

Når det gjelder publiserte fagfellevurderte ressurser, er ingen bedre enn Scott Harris «-artikkelen fra 2005. Den er tilgjengelig gratis fra Respiratory Care. Det ville være lett å holde fast ved denne gratis artikkelen som en av hovedkildene til informasjon. Overholdelsesavsnittet fra Nunn «s (s. 29-31 i 8. utgave) er også verdt å lese, men inneholder ikke noen henvisning til spesifikk samsvar (ikke at det noen gang kommer opp i de skriftlige papirene).

Definisjon av lungefølsomhet

Den 8. utgaven av Nunn «s gir følgende definisjon av lungefølsomhet (s. 17):

«Lungefølsomhet er definert som endring i lungevolum per enhetsendring i transmural trykkgradient (dvs. mellom alveol og pleurarom).»

Dette ligner på alle andre definisjoner av lungefølsomhet. For eksempel definerer Guyton & Hall (13. utgave) det som «i hvilken grad lungene vil utvides for hver enhetsøkning i transpulmonært trykk (hvis nok tid får lov til å nå likevekt) «, som høres ut som om de definerte statisk samsvar. For den mest grunnleggende formen kan man se på Levitzky’s lungefysiologi (8. utgave) som ganske enkelt sier at «samsvar er definert som endring i volum delt på trykkendring». For å forkorte dette konseptet ytterligere for å kutte dyrebare sekunder fra svarets skrivetid:

Compliance = ΔV / ΔP

Statisk samsvar

Statisk samsvar er definert variabelt av mange forfattere, men de fleste av definisjonene har ett felles fokus på fravær av flyt og den tillatte tiden for at de mobile elementene i luftveiene skal slappe av og komme til ro. «En statisk P-V-kurve eliminerer resistive og impedanseffekter på trykk», forklarer Harris (2005); det som antas å være igjen, er bare lungens etterlevelse, det uforfalskede forholdet mellom trykk og volum. Låner og endrer en definisjon fra Miller’s Anesthesia:

Statisk samsvar er endring i volum delt på trykkendring, målt i fravær av gassstrøm.

En definisjon som denne antyder at for å måle statisk samsvar, alt du trenger å gjøre er å stoppe gasstrømmen. I virkeligheten er dette vanligvis ikke sant. Si at du måler samsvar. I det øyeblikket du lukker respirasjonskretsen etter inspirasjon, vil du merke et trykkfall som skyldes gassen som fordeler seg mellom lungeenheter med forskjellige tidskonstanter. Sikkert vil du si at dette ikke er en «statisk» prosess, og velger å vente noen sekunder før du registrerer målingen. Imidlertid, når sekundene går, kan du merke at det målte volumet i lungene synker. Dette skyldes det faktum at gassen inne i absorberes i lungesirkulasjonen. Derfor vil det i den levende menneskelige organismen aldri være en situasjon der et virkelig statisk trykk-volumforhold kan registreres, og Harris (2005) anbefaler betegnelsen «kvasistatisk» for å beskrive dem.

Når det gjelder eksamensrelevans, kan man, bortsett fra den nevnte definisjonen, trygt forvente å bli bedt om å tegne et diagram som representerer menneskets trykk og volumforhold I så fall kan man gjøre verre enn å reprodusere det berømte forholdet som ble beskrevet av Rahn et al i 1946, som av en eller annen grunn var den første av slike anstrengelser. «Det er bemerkelsesverdig at fysiologer tidligere har betalt så lite oppmerksomhet til mekanikken. av å puste at ingen tilstrekkelig Det er nå registrert data om trykkvolumkarakteristika for bryst og lunger hos normale menn, «klaget forfatterne. De skaffet seg normale menn, okkluderte neseborene med korkpropper, og målte luftveistrykket i forskjellige brøkdeler av deres vitale kapasitet (forsøkspersonene pustet ut og inspirerte deretter et kjent volum gass fra spirometeret før de utførte et pustestopp). Med disse manøvrene ble følgende forhold demonstrert:

Diagrammet ovenfor er identisk med Figur 6 fra originalpapiret, men det ble litt gentrified for å modernisere det for forbruk av moderne lesere (ingen kaller volumet «restluft» lenger). Det demonstrerer den klassiske lungekompatibilitetskurven, hvor samsvaret er dårlig ved lave og høye volumer, men optimal rett over FRC, dvs. i området for det normale tidevannsvolumet.

Komponenter av statisk samsvar

Når du pumper gass inn i brystet til en person, vil åpenbart trykk-volumforholdet være en kompleks kombinasjon av flere faktorer. Av disse, de dominerende spillerne vil være brystveggen og selve lungevevet. Når man blir bedt om å beskrive dette konseptet, vil en CICM-trainee sannsynligvis forventes å gi opp igjen denne ligningen:

Hvor, forutsigbart, CRS er samsvar med luftveiene som helhet, er CL samsvar med lungene og CCW er samsvar med brystveggen. Vanligvis gir lærebøker normale verdier for disse samsvarene; for lunge- og brystveggen er disse 200 ml / cm H2O.

Overholdelse av lungene og brystveggen er relatert til de elastiske egenskapene til disse strukturene, som er diskutert i et kapittel alle av sine egne.

Hysterese ved statisk lungekonsekvens

Under normale forhold (dvs. hvor den ikke er fylt med saltvann), blir ikke lungene b ehave som et ideelt system, dvs. energien som investeres i distensjonen, returneres ikke etter deflasjon. Resultatet av dette er at inflasjon og deflasjon har forskjellige trykk-volumforhold, og forskjellen mellom dem kalles «hysterese», et begrep etymologisk knyttet til «lag» eller mangel «som beskriver avhengigheten til et systems tilstand av dets historie. Hvis man var helt uforberedt på spørsmålene «definer hysterese», kunne man lett bryte ned og blafre noe sånt som «den inspiratoriske tingen ser ikke ut som den ekspiratoriske tingen», så det ville sannsynligvis være verdt å investere litt tid i å huske en mer solid definisjon . Her er en fra en utmerket artikkel av Escolar & Escolar (2004):

«Den anvendte energien til lungene i inspirasjon blir ikke gjenopprettet etter utløpet. Egenskapen til å spre energi mottar navnet hysterese. «

En pittigere, mer minneverdig definisjon er tilgjengelig fra en mye mindre anerkjent kilde:

«Lungevolum ved et gitt trykk under innånding er mindre enn lungevolumet ved et gitt trykk under utånding»

Det er logisk å forvente noe slikt i en dynamisk PV-sløyfe på grunn av effekten av motstand (mer om det senere), men det sees til og med i målinger av statisk samsvar. Her, et diagram fra Harris ( 2004) demonstrerer hysteresen i en statisk PV-sløyfe ved hjelp av supersprøyte-metoden. De tilførte etikettene viser at for samme endring i trykk er ekspirasjonsevnen lavere:

Hvorfor skjer dette? Det er fire hovedårsaker.

• Rekruttering og derekruttering: Sammenbrutte alveoler har vegger som henger sammen og som krever adde d mekanisk energi å åpne. Derimot er godt oppblåste alveoler relativt elastiske og krever relativt lite energi for å blåse opp ytterligere. På grunn av dette endres trykk-volumforholdet til alveolene etter at de har blitt oppblåst.
• Effekten av alveolær overflatespenning: overflatespenning i en deflatert lunge er lavere enn i en fulloppblåst lunge fordi molekylene av alveolært overflateaktivt middel er pakket nærmere hverandre, og øker konsentrasjonen ved gass-væske-grensesnittet og redusert overflatespenning. Disse fosfolipidmolekylene på overflaten av godt strukne alveoler er lenger fra hverandre, noe som øker overflatespenningen og gjør lungen mindre kompatibel. Etter full oppblåsning av lungen har deflasjonskurven en lavere samsvar, dvs. det er liten volumendring over en betydelig trykkendring
• Stressavslapping refererer til tap av energi i lungeparenkymet som oppstår med strekk. Dette ligner den klassiske definisjonen av hysterese, som mengden uutvunnet energi som skyldes at noe er ufullstendig elastisk. Den ufullkomne lungen strekker seg, bruker energi og kaster den bort ved å endre formen på kollagen og elastinfibre i stedet for å lagre den for senere frigjøring.
• Gassabsorpsjon under måling er egentlig ikke en egenskap til selve lungeparenkymet, men heller en gjenstand for måling. Som nevnt ovenfor har måling av statisk lungefølsomhet en viss innebygd pause i hvert trinn, som gjør at noe av gassen absorberes i levende systemer, noe som fører til en tilsynelatende endring i volum og trykk.

Dynamisk samsvar

I motsetning til statisk samsvar høres begrepet «dynamisk samsvar» ut som om det refererer til noe kraftig og mobilt. Definisjonen av statisk overholdelse blir lett omlagt til å passe:

Dynamisk samsvar er volumendring delt på trykkendring, målt i nærvær av gasstrøm.

I hovedsak er det samme samsvar, men måles under normal inspirasjon og utløp. Dynamisk samsvar er alltid lavere enn statisk samsvar. Årsaken til dette er at dynamisk samsvar, i tillegg til det vanlige brystveggstrykket og lungetrykket, også inkluderer luftstrømningsmotstand.

Dette er hovedforskjellen mellom statisk og dynamisk samsvar. Det er luftveismotstand som øker trykket ved hvert volum, og dette avhenger av gassstrømningshastigheten. Motstand øker med økende luftstrøm, spesielt når strømmen blir turbulent. Som sådan øker luftveismotstandens bidrag til dynamisk samsvar etter hvert som luftstrømmen øker, noe som igjen reduserer samsvar.

En annen stor forskjell mellom statisk og dynamisk samsvar er mangelen på en likevektspause på måletidspunktet. Med målemetodene for statisk samsvar, måler man vanligvis en lunge når den er helt stille, etter noen sekunder har enheter med lengre tidskonstanter blitt fullstendig fylt. Måling av dynamisk samsvar skjer i fly, og det er ikke tid for luft å distribuere til de langsommere lungeenhetene. Konsekvensen av dette er et høyere trykk målt for enhetsvolum, dvs. en lavere lungefølsomhet. Dessuten, jo kortere inspirasjonstid og utåndingstid, jo mer vil denne effekten påvirke dynamisk samsvar.

Så. Dynamisk samsvar avtar med økende luftstrøm og en raskere respirasjonssyklus. Begge disse er tilstede hos pasienter med tachypnoeic. Begrepet som vanligvis brukes til å beskrive dette er «frekvensavhengighet». Katsoulis et al (2016) demonstrerte dette vakkert i en gruppe astmatiske pasienter. Grafen deres (skamløst stjålet fra originalen) viser det økende gapet mellom statisk og dynamisk samsvar knyttet til økende luftveisfrekvens, spesielt der det er liten luftveissykdom.

Bortsett fra det ovennevnte bidraget fra respirasjonsresistens til det totale luftveistrykket her, påvirkes dynamisk samsvar også av heterogeniteten til tidskonstanter blant lungeenheter. En rask inspirasjon vil bare ha tid til å fylle de «raske» alveolene, og derved generere press på grunnlag av samsvaret med et relativt sakte volum (resten av volumet er «sakte» alveoler). Dette vil også øke frekvensavhengigheten av dynamisk samsvar.

Nå, på dette stadiet er det også viktig (men sannsynligvis ikke relevant for eksamensformål) å påpeke at faktisk definisjonen av dynamisk samsvar som brukes her (og i mange andre ressurser) er ikke helt nøyaktig. Selv om det er det sensorene vil at du skal tenke, gjør inkludering av motstand i definisjonen dynamisk samsvar noe til en feilaktig navn. Eller rettere sagt, det ville være mer nøyaktig å si at ligningen,

Cdyn = VT / (PIP – PEEP)

hvor

• VT er tidevannsvolumet
• PIP er toppinspirasjonstrykket
• PEEP er det positive sluttutåndingstrykket

måler ikke samsvar av noe slag, fordi motstand er inkludert i målingen.

Videre, i alle fall måling av dynamisk samsvar som vanligvis utføres av den mekaniske ventilatoren under rutinemessig funksjon bestemmes fra å konstruere en trykkvolumsløyfe under ventilasjonen. Den sløyfen lar ventilatoren bestemme hvor gassstrømmen er null, dvs. hvor luftveistrykket og det alveolære trykket er like. Gradienten til linjen som forbinder disse punktene er den dynamiske etterlevelsen. Poenget med null gassstrømning er imidlertid vanligvis ikke toppinspirasjonstrykket, men noe nærmere P1, fallet i trykk som oppstår ved slutten av inspirasjonen:

Således beregnes Cdyn hos en mekanisk ventilert pasient som:

Cdyn = VT / (P1 – PEEP)

der

• VT er tidevannsvolumet
• P1 er trykket like etter strømningsavbrudd, som er litt høyere enn platået trykk som vil gi deg dynamisk samsvar
• PEEP er det positive sluttutløpstrykket

Spesifikk samsvar

Behovet for begrepet spesifikk samsvar kan demonstreres ved et enkelt tankeeksperiment. Tenk på forholdet mellom trykk og volum for et barn på 20 kg. Man kan oppnå vital kapasitet på kanskje 1 liter, ved 20 cm H2O. Sammenlign det med en voksen, hvis lungevolum ved 20 cm H2O kan være 4L. Betyr dette at den voksne har høyere lungefølsomhet?

Det gjør det selvfølgelig ikke. Dette demonstrerer imidlertid at standardmetoden for å sammenligne lungeoverensstemmelsesnummer har en tendens til å brytes ned når man prøver å sammenligne samsvar mellom pasienter som er komisk uoverensstemmende i størrelse. Det er her spesifikk overholdelse kommer inn.I følge Harris (2005),

«Spesifikk samsvar er samsvar som normaliseres av et lungevolum»

Det normaliserende lungevolumet er vanligvis FRC. Dermed kan spesifikk etterlevelse uttrykkes som:

der CTot er den totale statiske lungeoverensstemmelsen, og FRC kan erstattes med noe lungevolum. Fordi det valgte lungevolumet også skaleres med kroppsstørrelse, bør denne parameteren forbli konsistent uansett om man er stor eller liten. Tenk på: barnet med lungefølsomhet på 50 ml / cmH2O og en FRC på 500 ml vil ha en spesifikk samsvar med 50/500 = 0,1 ml / cmH2O. Den store voksne, med deres samsvar på 200 ml / cmH2O og en større FRC på 2000ml, vil også ha en spesifikk samsvar på 0,1 ml / cmH2O. Normalverdien for dette er vanligvis gitt som 0,05 ml / cm H2O.

Faktorer som påvirker lungeforhold

Spørsmål 14 fra 2016 og Spørsmål 1 (s.2) fra andre papir av 2008 spurte om faktorene som påvirker samsvar. Spesielt spørsmålet fra 2008 var det med det beste modellsvaret, som tydelig uttalte hva sensorernes forventninger var. Oppsummert er disse faktorene:

• Lungevolum (påvirket av PEEP, dynamisk hyperinflasjon , etc)
• Lungelastisk rekyl (påvirket av alder og sykdomstilstander, f.eks. emfysem reduserer det)
• Brystveggoverensstemmelse (påvirket av brystskader, brannsår, kirurgi, f.eks. åpen bryst)
• Pulmonalt blodvolum (en overbelastet knute er mindre kompatibel)
• Dynamisk lungekonsekvens påvirkes også av respirasjonsfrekvensen
• Lungens overflateaktive middel øker lungekonsekvensen
• Holdning (se kapittelet om effekten av posisjonering på mekanikken til å puste)

Effektene av respirasjonsfrekvensen på dynamisk samsvar er allerede diskutert; effekten av overflateaktivt middel er verdt å diskutere hver for seg.

Alveolært overflateaktivt stoffs innflytelse på lungefølsomhet

De fleste lærebøker finner en måte å passe lungesurfaktivt middel på kategorien ting som påvirker statisk samsvar. Vanligvis blir en graf trukket ut som demonstrerer effekten et fravær av overflateaktivt middel har på lungens samsvar. Referansen for dette er vanligvis et kjent 1971-papir av T.E. Morgan, men faktisk ble de originale eksperimentelle dataene publisert i 1929 av Kurt von Neergaard. Dessverre kan ikke den opprinnelige artikkelen fra Zeitschrift fur die gesamte experimentelle Medizin lenger oppnås på noen rimelig (billig) måte, men grafen er tilstrekkelig kjent for at man kan finne en versjon av den overalt. I noen tilfeller, for eksempel diagrammet nedenfor fra Radford (1964), kan man til og med finne det opprinnelige eksperimentelle kattens serienummer. Av en eller annen grunn velger alle alltid grafen fra Cat 27.

Cat 27’s lunger ble først oppblåst og tømt med luft. Deretter ble de nedsenket i saltvann og oppblåst med saltvann. Effekten var betydelig. I den saltoppfylte lungen ble effekten av det overflateaktive stoffet på overflatespenningen til alveolene utslettet, og bare elastisiteten i selve lungene ble målt. Den druknede lungen var mye mer kompatibel enn den luftfylte lungen.

Dette virker imidlertid som et irrelevant diagram på dette punktet. Alt det beskriver er at tilstedeværelsen av overflatespenning reduserer lungefølsomheten, og at uten det er selve lungevævet utmerket. Det er velkjent at overflateaktivt middel øker lungekonsekvensen, fordi vann alene har en overflatespenning så høy at alveolene vil kollapse massevis og lungekompatibiliteten vil være ekstremt dårlig. Det ville sikkert være bedre å illustrere dette konseptet? Et passende diagram for dette formålet kommer fra et papir av Lachmann et al (1980). Forfatterne skylte alt overflateaktivt middel ut av lungene til kaniner, og skapte derved forhold som ligner ARDS (se deres stjålne grafer nedenfor).