Βίαιη Εκπνοή Περιορισμός της ροής

Βίαιη Εκπνοή Περιορισμός της ροής ΝΓ ΚΟΥΛΟΥΡΗΣ `Α ΠΝΕΥΜΟΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΛΙΝΙΚΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΑΘΗΝΩΝ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ «ΣΩΤΗΡΙΑ»

Ο John Hutchinson, το 1846, παρουσίασε όχι μόνον την πρώτη σπιρομετρική συσκευή, αλλά περιέγραψε με πολλές λεπτομέρειες την διαδικασία μέτρησης της Βραδέως Εκπνεομένης Ζωτικής Xωρητικότητος (Slow Vital Capacity; SVC).

ΟΡΙΣΜΟΣ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΗΣΗΣ Spiro=Πνέω, Respiro=Αναπνέω, 1846, Spirometry, Spirometer Oxford Dictionary of English ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΗΣΗ: Διαδικασία μέτρησης της Ζωτικής Χωρητικότητας και των υποδιαιρέσεών της

Η ανίχνευση της στένωσης των αεραγωγών κατέστη δυνατή το 1947, όταν οι Tiffeneau και Pinelli πρότειναν την μέτρηση των παραμέτρων: α) βιαίως εκπνεομένης Ζωτικής Xωρητικότητος (Forced Vital Capacity; FVC) β) του Βιαίως Εκπνεομένου Όγκου στο 1ο δευτερόλεπτο (Forced Expired Volume in the 1st second (FEV 1 ); και γ) τον λόγο FEV 1 /FVC, %.

Ηαξία της βιαίως εκπνεομένης Ζωτικής Xωρητικότητος (Forced Vital Capacity; FVC). Θεωρητικά, κάθε άτομο έχει μια και μοναδική FVC Υπάρχει όριο στις μέγιστες ροές (περιορισμός της ροής) πού επιτυγχάνονται κατά την FVC Συνεπώς, η μια και μοναδική FVC έχει υψηλή αναπαραγωγικότητα Η FVC είναι ευαίσθητη στην ανίχνευση των κοινών νοσημάτων του πνεύμονα ιδίως του αποφρακτικού συνδρόμου (70% των αναπνευστικών νόσων)

Σχέση πίεσης-ροής στον αυτό όγκο (IVPF)

Σχέσεις πίεσης-ροής σε τρείς διαφορετικούς όγκους, 0.5, 2.3 και 3.1 λ, από την TLC.

Ο Hyatt, το 1958, παρουσίασε την μεγίστη καμπύλη ροής-όγκου (Maximum Expiratory Flow Volume; MEFV) ως εναλλακτική έκφραση της σπιρομετρικής καμπύλης όγκου-χρόνου (FVC-t)

Θεωρία EPP Mead et al J Appl Physiol 1967; 22: 95-108

Θεωρία EPP Mead et al J Appl Physiol 1967; 22: 95-108

Θεωρία του σωλήνα Starling Pride et al J Appl Physiol 1967; 23: 646-662

Κυματική Θεωρία (wave speed) Dawson & Elliott J Appl Physiol: Respirat. Environ Exercise Physiol 1977; 43: 498-515. V ws = A A/ ρ da/dp 0.5 A=διάμετρος των αεραγωγών ρ=πυκνότης ρευστού (αέρας) da/dp=διατασιμότητα του τοιχώματος του αεραγωγού Choke Point!!!

Η θεωρία της ταχύτητας μετάδοσης του κύματος στο τοίχωμα του αεραγωγού (wave speed) δεν εξηγεί τον περιορισμό της εκπνευστικής ροής στα κατώτερο 25% της VC. Σ αυτούς τους χαμηλούς όγκους άλλος μηχανισμός φαίνεται να είναι υπεύθυνος για τον περιορισμό της ροής αυτός πού οφείλεται στην εσωτερική τριβή των μορίων του αερίου (viscosity) κατά την κίνησή του (viscus flow limitation). Lambert et al J Appl Physiol: Respirat. Environ Exercise Physiol 1983; 52: 44-56

Airflow Limitation Flow (L/s) 4 2 0 0 2 4 Volume (L) Koulouris et al, Eur Respir J 1995; 8: 306-13 O όρος "περιορισμός της ροής αέρα" χρησιμοποιείται συχνά για να δείξει πως σε ένα συγκεκριμένο ασθενή οι μέγιστες ροές κατά την διάρκεια μίας βίαιης σπιρομετρικής προσπάθειας είναι κατώτερες των προβλεπομένων. Pride NB. In: Hughes & Pride (eds). Lung Function Tests. London WB Saunders, 1999, p 21.

Expiratory flow limitation 4 Flow (L/s) 2 0 0 2 4 Volume (L) Koulouris et al, Eur Respir J 1995; 8: 306-13 Ο όρος περιορισμός της ροής κατά την ήρεμη εκπνοή χρησιμοποιείται όταν οι ροές κατά την ήρεμο εκπνοή είναι οι μέγιστες, δηλαδή αυτές που το άτομα παράγει όταν πραγματοποιεί μέγιστη εκπνευστική προσπάθεια. Το φαινόμενο αυτό είναι χαρακτηριστικό σοβαρής στένωσης των ενδοθωρακικών αεραγωγών λόγω δυναμικής σύμπτωσης τους κατά την εκπνοή. Pride NB. In: Hughes & Pride (eds). Lung Function Tests.London WB Saunders, 1999, p 21.

Η κλασσική τεχνική ανίχνευσης του περιορισμού της ροής(efl) Murray JF ed, Normal Lung, Philadelphia: WB Saunders, 1986, p 100

Συμβατική τεχνική ανίχνευσης του περιορισμού της ροής κατά την ήρεμη εκπνοή Βασίζεται στην σύγκριση μεταξύ της καμπύλης ροής-όγκου της ήρεμου εκπνοής και της μεγίστης βιαίας εκπνοής (η μία τοποθετείται εντός της άλλης), όπως προτάθηκε το 1961 από τον Hyatt. Pride NB. In: Hughes & Pride (eds). Lung Function Tests. London WB Saunders, 1999, p 21.

Η μέθοδος του Hyatt (η καμπύλη ροήςόγκου της ήρεμης αναπνοής τοποθετημένη εντός της μέγιστης καμπύλης ροής-όγκου) υποφέρει από σοβαρά μεθοδολογικά, πρακτικά και θεωρητικά προβλήματα

α) Οι μέγιστες καμπύλες ροής-όγκου πρέπει να μετρούνται, αντίθετα από τις μετρήσεις του Hyatt πού έγιναν με απλό σπιρόμετρο, σε πληθυσμογράφο σώματος για να αποφεύγονται οι παραμορφώσεις της μεγίστης καμπύλης ροής-όγκου που οφείλονται στην συμπίεση του ενδοθωρακικού αέρα Συνεπώς, η μέτρηση είναι δυνατή μόνον σε καθήμενα άτομα σε ηρεμία. Jaeger & Otis J Appl Physiol 1964; 19: 83-91

Ingram & Shilder J Apll Physiol 1966; 21: 1821-1826

Coates et al, Chest 1988; 94: 976-982

β) μεταβολές επέρχονται στις αντιστάσεις των αεραγωγών και την πίεση επαναφοράς που οφείλονται στο είδος της προηγηθείσας εισπνοής ενός βίαιου εκπνευστικού σπιρογραφήματος, λόγω των ινο-ελαστικών ιδιοτήτων του αναπνευστικού συστήματος

Milic-Emili & D Angelo, Control of Breathing and Its modelling Pespectives, Edt by Honda et al, Plenum Press, New York, 1992

γ) η καμπύλη ροήςόγκου της ήρεμης αναπνοής τοποθετημένη εντός της μέγιστης καμπύλης ροήςόγκου δεν είναι συγκρίσιμες γιατί η μηχανική και οι η ανομοιογένεια στην σταθερά χρόνου της μέγιστης και της ήρεμης εκπνοής δεν είναι ίδιες. δ) δεν εφαρμόζεται στην άσκηση, σε ύπτια θέση, ICU, και μη συνεργάσιμους ασθενείς

ΤΕΧΝΙΚΗ ΑΡΝΗΤΙΚΗΣ ΠΙΕΣΗΣ Negative Expiratory Pressure Τechnique (NEP)

Πειραματική Διάταξη Εφαρμογής της NEP Koulouris et al, Eur Respir J 1995; 8: 306-13 Εναλλακτικά, για την ανίχνευση του φαινόμενου του περιορισμού της ροής κατά την ήρεμη εκπνοή προτείνουμε την μέθοδο της αρνητικής πίεσης ή άλλως NEP (Negative Expiratory Pressure) η οποία είναι απαλλαγμένη από αυτά τα θεωρητικά προβλήματα, δεν απαιτεί πληθυσμογράφο, είναι απλή και μη επεμβατική.

pressure (cmh2o) volume (L) flow (L/s) 2 1 0-1 1 0-1 0-2 -4-6 NEP 0 4 8 12 flow, l/s 2 1 0-1 NEP -0.8-0.4 0.0 0.4 volume (L) Insp Συνίσταται στην εφαρμογή αρνητικής πίεσης στο στόμα (συνήθως -3 με -5 cm H 2 O) κατά την διάρκεια μίας ήρεμης εκπνοής και την σύγκριση της παραγόμενης καμπύλης ροής-όγκου με την της αμέσως προηγούμενης εκπνοής. Koulouris et al, Eur Respir J 1995; 8: 306-13

2 2 Flow, l/s 1 0-1 1 NEP NEP 0-1 Exp Patient #12 Patient #21 Koulouris et al, Eur Respir J 2003; 21: 743-8 -2-1 0-1 0 Volume, l Volume, l -2 Εάν σε σύγκριση με την κοντρόλ, η δεύτερη εκπνοή δεν εμφανίζει καθόλου ή εμφανίζει μερική αύξηση της εκπνευστικής ροής αυτό σημαίνει "δυναμική σύμπτωση αεραγωγών" και "περιορισμό της ροής". Αντίθετα, αν η εκπνευστική ροή της κοντρόλ εκπνοής και της αμέσως επομένης δεν συμπίπτουν καθόλου ο ασθενής δεν έχει "δυναμική σύμπτωση αεραγωγών". Η τεχνική(νep) είναι απλή, ταχεία και αξιόπιστη στην ανίχνευση του φαινομένου της "δυναμικής σύγκλεισης των αεραγωγών" ή άλλως του «περιορισμού της ροής κατά την ήρεμη αναπνοή» σε καθιστή και ύπτια θέση.

Η ανίχνευση του φαινομένου του «περιορισμού της ροής κατά την ήρεμη αναπνοή», ιδίως τους ασθενείς με ΧΑΠ, είναι μεγάλης κλινικής σημασίας διότι: α) προάγει την υπερδιάταση β) εμφάνιση PEEPi γ) αύξηση του έργου της αναπνοής δ) διαταραχή λειτουργίας των αναπνευστικών μυών ε) αιμοδυναμικές διαταραχές στ) προάγει την εμφάνιση ιστολογικών βλαβών στούς μικρούς αεραγωγούς

Η μέθοδος της αρνητικής πίεσης ή άλλως NEP έχει χρησιμοποιηθεί και αξιολογηθεί κλινικά σε: 1. ΧΑΠ (άσκηση, μηχανική αναπνοή, μετά βρογχοδιαστολή, μελέτη δύσπνοιας) 2. Άσθμα 3. Κυστική Ίνωση και Βρογχιεκτασίες 4. Περιοριστικά Νοσήματα 5. Παχυσαρκία 6. ARDS 7. Αριστερή Καρδιακή Ανεπάρκεια 8. Μετά από μεταμόσχευση ενός πνεύμονα 9. Σύνδρομο Υπνικής Άπνοιας

Στατικοί πνευμονικοί όγκοι- Εισπνευστική Χωρητικότης (IC) Pappenheimer et al, Standardization of definitions and symbols in respiratory physiology, Fed Proc 1950; 9: 602-615.

Μηχανική Αναπνοή Valta et al, AJRCCM 1994; 150: 1311-7 Armaganidis et al, Crit Care Med 2000; 28: 3837-42 Koutsoukou et al, AJRCCM 2000; 161: 1590-96 Koutsoukou et al, Crit Care Med 2002; 30: 1941-49 Alvisi et al, CHEST 2003; 123: 1625-32

Μελέτες με χρήση της NEP κατά την Μηχανική Αναπνοή 1. Σχεδόν όλοι οι ασθενείς με ΧΑΠ που φθάνουν στον αναπνευστήρα εμφανίζουν το φαινόμενο «περιορισμού της εκνευστικής ροής».η ύπτια θέση επιδεινώνει το φαινόμενο. Η IC ήταν χαμηλώτερη στους ασθενείς που δεν ήταν δυνατός ο απογαλακτισμός. 2. Πολλοί ασθενείς με Οξεία Αναπνευστική Ανεπάρκεια εκ Πευμονικών αιτίων παρουσιάζουν το φαινόμενο, ενώ οι ασθενείς με Οξεία Αναπνευστική Ανεπάρκεια εκ μη Πευμονικών αιτίων δεν ο εμφανίζουν. 3. Πολλοί ασθενείς με ARDS και παχυσαρκία επίσης εμφανίζουν το φαινόμενο το οποίο φαίνεται να χαρακτηρίζεται από απόφραξη των μικρών αεραγωγών και PEEPi. Σε αυτούς τους ασθενείς εφαρμογή εξωγενούς PEEP βελτιώνει την ανταλλαγή των αερίων πιθανόν ομογενοποιώντας την κατανομή αερισμού επιστρατεύοντας ατελεκτατικές περιοχές.

Η ανίχνευση του φαινομένου του «περιορισμού της εκνευστικής ροής» με την τεχνική της αρνητικής πίεσης (NEP) σε ασθενείς υπό μηχανική αναπνοή αποτελεί καλό εργαλείο απόκτησης χρήσιμων πληροφοριών για τον χειρισμό αυτών των ασθενών.

Άσκηση στην ΧΑΠ Koulouris et al, JAP 1997; 82: 723-31

Άσκηση στην ΧΑΠ FLOW (L/s) 6 0 NEP Pat. #1 Insp. NEP NEP Rest 1/3 WRmax 2/3 WRmax -6-3 0 3-3 0 3-3 0 3 VOLUME (L) VOLUME (L) VOLUME (L) Koulouris et al, JAP 1997; 82: 723-31

Άσκηση στην ΧΑΠ Volume (%TLC) FL at rest FL at 1/3WRmax FL and NFL at 2/3WRmax 100 TLC n=5 TLC n=4 TLC n=5 100 100 IC IC IC 80 60 IRV EILV VT p<0.05 p<0.05 EELV 80 IRV EILV VT p<0.05 NS EELV 80 60 60 IRV EILV VT NS NS EELV Rest 1/3WRmax 2/3WRmax Rest 1/3WRmax 2/3WRmax Rest 1/3WRmax 2/3WRmax Koulouris et al, JAP 1997; 82: 723-31

Άσκηση στην ΧΑΠ Diaz et al, Eur Respir J 2000; 16: 269-75 Diaz et al, Eur Respir J 2001; 17: 1120-27

Άσκηση στην ΧΑΠ Koulouris et al, JAP 1997; 82: 723-31 Diaz et al, Eur Respir J 2001; 17: 1120-27

Άσκηση στην ΧΑΠ Diaz et al, Eur Respir J 2000; 16: 269-75

Άσκηση στην ΧΑΠ Diaz et al, Eur Respir J 2000; 16: 269-75

Murariou et al, CHEST 1998; 114: 95-968

Σημασία ανίχνευσης του «περιορισμού της ροής» κατά την ήρεμη εκπνοή Η παρουσία ή απουσία του φαινόμενου του «περιορισμού της ροής» σαφώς διαχωρίζει τους ασθενείς με ΧΑΠ σε δύο κατηγορίες με διαφορετική ανταπόκριση στην ικανότητα προς άσκηση. Επί πλέον, προσφέρει χρήσιμες πληροφορίες για τούς μηχανισμούς που περιορίζουν την άσκηση. Η παρουσία του φαινόμενου, υπαγορεύει την εμφάνιση υπερδιάτασης. Η υπερδιάταση αποτελεί τον κυριότερο παράγοντα περιορισμού στην άσκηση. Το μέγεθος δε της εισπνευστικής χωρητικότητας (IC) την κυριότερη παράμετρο πρόβλεψης.