UMEÅ UNIVERSITET Biomedicinsk Laboratorievetenskap Agneta Lerner HT-11

UMEÅ UNIVERSITET Biomedicinsk Laboratorievetenskap Agneta Lerner HT-11

KLINISK LUNGFYSIOLOGI Syfte: Att erhålla kunskaper om mätmetoder av lungornas delvolymer samt att erhålla kunskaper om ventilationsinskränkningar och veta vilken spirometrimetod som används vid respektive inskränkning Lungornas uppgift: 1: Tillföra syre 2: Avlägsna koldixid 3: Och reglera ph Lungornas uppgift utförs genom: 1. Ventilation 2. Distribution 3. Diffusion 4. Cirkulation 2

VENTILATION Typer av inandning: 1. Kostal andning. 2. Diafragmaandning. Inandning: Inandningen är en aktiv process. De viktigaste inandningsmusklerna är mellangärdet (diafragma) och de yttre interkostalmusklerna. Beroende på vilken muskel som används mera talar man om mellangärds-eller bukandning å ena sidan, om bröstandning-eller kostalandning å andra sidan. Med tilltagande ålder blir bröstkorgen styvare och diafragmaandningens andel ökar. Hos gamla tobaksrökare kan bröstkorgen som följd av emfysem ha styvnat till en stel tunna. Andningen sker då endast med hjälp av mellangärdets nedåt- och uppåtgående rörelser. Utandning: I jämförelse med inandningen är utandningen hos en person i vila en helt passiv process. Vid en försvårad utandning, som t ex hos astmatikerpatienter, blir utandningen aktiv. Vid den normala utandningen slappas de yttre interkostalmusklerna; sternum och revbenen sänks. Thorax minskar därigenom i omfång. De inre revbensmusklerna kontraheras och drar revbenen nedåt och inåt och närmar dem mot varandra. Om mellangärdet är avslappnat trycker bukmusklerna bukhålans organ uppåt innanför revbenen, och tömmer på detta sätt brösthålan på luft. 3

Ventilationens storlek "Döda rummet" Vid beräkning av ventilationens storlek måste man ta hänsyn till "döda rummet", efter engelska 'dead space', även kallat "skadliga rummet". Definitionsmässigt talar man om : 1. Anatomiska döda rummet. 2. Alveolära döda rummet. 3. Funktionellt döda rummet ( Fysiologiska döda rummet) För att få fram hur mycket luft som når ned i alveolerna (alveolär ventilation) vid ett andetag, måste man dra bort det döda rummet från hela andetagsvolymen. Alveolär ventilation Exempel: Normal andetagsvolym, V T = 500ml Döda rummet = 150ml Alveolär ventilation = 500-150=350ml luft når alveolerna per andetag Normal andningsfrekvens = c:a 14 andetag/min Andningsminutvolymen = 14x500ml=7 liter Hög andningsfrekvens med minskad andetagsvolym ger låg alveolär ventilation. Långsam andningsfrekvens med ökad andetagsvolym ger högre alveolär ventilation 4

Ventilationsförmåga: Ventilationsförmågan kan sägas bero på två faktorer: 1. de maximala volymer som individen kan prestera 2. den lufthastighet som kan uppnås. Båda dessa aspekter på luftpumpens funktionstillstånd kan analyseras genom spirometri. Man skiljer mellan två typer av spirometri: statisk och dynamisk. Vid statisk spirometri mäter man lungvolymer medan man vid dynamisk spirometri är mer intresserad av hur fort lungorna kan ventileras. Statisk spirometri: Indikationer: Kartläggning av samtliga lungvolymer och dess innebördes förhållande för att bedöma framförallt residualvolymens storlek. Bestämning av TCL är värdefull för gradering av emfyseminslag. Statisk spirometri: bestämmer patientens/försökspersonens lungvolymer och kapaciteter och relaterar dessa till varandra. Bestämning av olika statiska lungvolymer ger ett värdefullt tillägg vid diagnostiken och kartlägningen av lungfunktionsinskränkningar. Kroppspletysmografi bygger på Boyle s lag dvs tryck x volym är konstant i ett slutet rum. Man utnyttjar egentligen två slutna rum, dvs man placerar patienten i en sluten box där man kan mäta förändringar av trycket i såväl lungorna som i boxen. Patienten anslutes till en flödesmätare där man förutom att mäta luftflödet och volymen även kan mäta trycket Boxdörren stängs. Patienten börjar andas i munstycket och näsklämma sätts på. Patienten andas normalt mot ventilen. När ventilen öppnas igen blåser patienten ut maximalt och dra in maximalt, därefter en forcerad exspiration följt av en forcerad inspiration. Mätningen upprepas tills de godkända bestämningarna av TLC avviker <5% från medelvärdet och RV <10%. Högsta VC och ett medelvärde av TLC från de olika mätningarna anges. Därefter beräknas RV som TLC- VC. 5

Statiska volymer och kapaciteter A. Volymer Det finns fyra primära lungvolymer, som inte "överlappar" varandra. 1. TV tidal-volym (andetagsvolym) den volym som man andas in och ut vid varje andetag 2. IRV inspiratorisk reservvolym den maximala volym som kan andas in efter en normal inandn. 3. ERV expiratorisk reservvolym den maximala volym som kan andas ut efter en normal utandn. 4. RV residualvolym den volym som återstår i lungorna efter en maximal utandning B. Kapaciteter Summan av minst 2 volymer benämnes kapaciteter Det finns fyra kapiciteter, som vardera innehåller flera volymer. 1. TLC total lung-kapacitet den volym som finns i lungorna efter en maximal inandning 2. VC vital-kapacitet en maximala volym som kan utandas efter maximal inandning 3. IC inspiratorisk-kapacitet den maximala volym som kan inandas efter normal utandn. 4. FRC funktionella residual-kapaciteten den volym som finns i lungorna efter en normal utandning 6

Dynamisk spirometri Indikation: Basundersökning av lungfunktionen för kartläggning av obstruktivitet och/eller restriktivitet. Dynamisk spirometri: Kan göras på de flesta öppenvårdsmottagningar och är basundersökningen för diagnostik av KOL. Vid dynamisk spirometri mäter man snabba luftflöden och det krävs en lättrörlig spirometer. Man bestämmer patientens/försökspersonens ventilationsförmåga/tidsenhet. Dynamiska volymer: Vanligen beräknade volymer är: FVC FEV 1.0 liter/sek MEF FEV-% 100 x FEV1.0 VK forcerad vitalkapacitet forcerad expiratorisk volym den volym som maximalt kan på 1 sekund utandas på 1 sek.från maximalt inandningsläge maximalt expiratoriskt flöde=pef den proportion av vitalkapaciteten VC som kan utandas på 1 sek,fev 1.0 i %av VC FEV 75 forcerade expiratoriska flödet när 75% av FVC återstår FEV 50 forcerade expiratoriska flödet när 50& av FVC återstår FEV 25 forcerade expiratoriska flödet när 25% av flödet återstår MVV 40 liter/min maximal volontär beräknad maximal volontär vid ventilation 40 andetag/minut ventilation i l/min från test under 15-20 sek (10-12andetag) Flöde-volymkurvan ger en bättre upplysning än FEV 1.0 om hur flödesmotståndet varierar inom olika delar av luftvägsträdet. Första delen av kurvan dvs det maximala flödet (MEF) motsvarar samma värde som PEF från PEF-mätaren och återspeglar obstruktivitet från de större luftvägarna. FEV 50 och FEV 25 återspeglar flödet i de perifera luftvägarna. 7

Normalvärden statisk och dynamisk spirometri Flertalet parametrar varierar med ålder, längd och kön. Tabell över vissa medelvärden inom spirometrin. Volymerna anges i liter vid kroppstemperatur (BTPS), luften i lungorna har ca 10% större volym än den uppmätt vid 20. ÅLDER MÄN KVINNOR VC 20-34 4.9 3.6 35-49 4.6 3.3 50-65 3.9 2.9 RV 20-34 1.5 1.1 35-49 1.7 1.3 50-65 1.8 1.5 TLC 20-34 6.4 4.7 35-49 6.3 4.6 50-65 5.7 4.4 FRC 20-34 2.9 2.1 35-49 3.1 2.1 50-65 3.2 2.3 IC 20-34 3.5 2.6 35-49 3.2 2.5 50-65 2.5 2.1 FEV 1.0 FEV-% MVV 3-4 LITER/SEK 75-80 % av VC 120-170 LITER/MIN Bedömning av spirometriresultat. Två väsentliga förhållanden måste hålla i minnet. A. undersökningens tillförlitlighet är helt beroende av patientens vilja och förmåga till samarbete, samt undersökarens energi och tålamod. B. resultaten måste sättas i relation till ett beräknat normalvärde vars spridning är stor. Biverkningar vid undersökning av patient Krav på patientmedverkan innebär ansträngning - vilket t ex kan utlösa kärlkramp. Upprepade forcerade andningsmanövrar kan ge bronkospasm. Bricanyl kan ge tremor och takykardi. Ventoline kan ge tremor. 8

Lungfunktionsinskränkningar. Traditionellt brukar man skilja mellan två huvudgrupper av lungsjukdomar: 1. Obstruktiva lungsjukdomar Vid obstruktiv ventilationsinskränkning är främst de dynamiska lungvolymerna minskade. Således är i regel vitalkapaciteten normal medan FEV 1.0 i liter/ sek är nedsatt. Som följd av detta är även FEV-% under det normala 2. Restriktiv lungsjukdom Vid restriktiv ventilationsinskränkning ger spirometrin tecken på minskade statiska lungvolymer, bl a en sänkt vitalkapacitet ( VC ). Det ger som följd en minskad FEV 1.0 i liter/sek medan FEV-% är normal. Tolkning Spirometriundersökning är den metod som kan skilja Astma från KOL. FEV% lägre än förväntat värde visar obstruktivitet, FEV% högre än förväntat värde visar restriktivitet. Att följa lungfunktionen med spirometri kan hjälpa till att skräddarsy den medicinska behandlingen för varje individ med astma. Det är lätt att se försämringsperioder. Patienten anpassar sig lätt till en sämre lungfunktion och märker inte skillnaden förrän förbättrad behandling givits. Bedömning: 120-80 % av förväntat värde = normal TLC/VC 125-75 % av förväntat värde = normal FEV1.0/DLCO från nedre normalgräns 66 % av förväntat värde = lätt sänkt 65-51 % av förväntat värde = måttligt sänkt < 50 % av förväntat värde = uttalat sänkt 9

EGENKONTROLL: MAXIMAL FLÖDESHASTIGHET (PEAK EXPIRATORY FLOW, PEF) SPIROMETRISK SJÄLVKONTROLL PEF mätt med en peak flow meter återspeglar det snabba expiratoriska maximala flödet som kan uppnås efter en maximal inandning följd av en snabb utandning. PEF-värdet ger en grov upplysning om en eventuell flödesminskning och är en förenklad form för dynamisk spirome tri. Här bestämmer man den maximala luftflödeshastigheten i den enskilda utandningar vilket kan ge grov uppfattning om tillståndet i luftvägarna. PEF-mätningen kan dock aldrig ersätta en basal spironetriundersökning..pef kräver ingen avancerad spirometer, är billig,lätthanterlig och PEF-värdet är lätt att reproducera. Metoden är lämplig för att följa en obstruktiv patient och främst då astmatikers sjukdomsbild. PEF (Peak expiratory flow) * PEF mäter maximalt expiratoriskt flöde. * Mäter förändringar i graden av bronkobstruktion * Mäter inte lungfunktionen * PEF-mätaren är patientens instrument för egenkontroll PEF-värdet är ett grovt mått på astma. Det är viktigt att det jämförelsevärde man har är individens eget med hans eller hennes egen PEF-mätare. PEF-mätare skrivs ut av läkare på hjälpmedelskort och fås kostnadsfritt på Apotek. Syfte * Värdera svårighetsgraden * Värdera dygnsvariabiliteten * Värdera reversibilitet * Övervaka underhållsbehandling och signalera behov av dosändringar 10

Utförande Det är viktigt att patienten instrueras ordentligt. En djupt inandning och en kort, snärtig utblåsning. Mätningen kan utföras i sittande eller stående. Högsta värde av 3 försök noteras. De 3 försöken bör inte skilja mer än 5% eller 10 l/min. Det är möjligt att få falska värden med de flesta PEF-mätare. Om man blåser "ärtrör" får man för höga värden och om man blåser "trumpet" får man för låga värden. Dåliga värden kan också vara ett tecken på dålig teknik. Tolkning Ett normalvärde enligt tabell (vid korrekt utförande) utesluter åtminstone allvarligare former av KOL. Påtaglig variation indikerar astma medan ett normalt värde ej utesluter denna. Främsta fördelen med PEF är möjligheten att följa patienten över tiden. Med s k PEF-dagbok kan man följa patientens växlingar under dygnet och i skiftande miljöer, vilket är värdefullt t ex vid diagnostik av yrkesastma. PEF är nästan oundgängligt för att bedöma effekten av behandling och medicinändringar. DISTRUBITIONEN AV DEN INANDADE GASEN Lungorna hos en vuxen individ innehåller 300 milj alveoler, med en diameter på 0,2 mm. Deras totalyta är 70-100 m 2. Kapillärerna runt alveolerna innehåller samtidigt ca 100 ml blod. De röda blodkropparna rör sig i en lång kö genom de 8 µm grova kapillärerna. De är alltså fråga om en kaffekopp blod som är utbredd över och har kontakt med luften på en yta stor som en tennisplan. 11

Den inandade gasen når alveolerna på vägar av olika längd, en del alveoler ligger nära bronkträdet medan andra ligger långt ut vid lungytan. Det är därför naturligt att tänka sig att den inandande gasen ej kan fördela sig likformigt i lungorna. Den alveolära ventilationen är alltså ojämn redan hos friska lungor. Vid flertalet lungsjukdomar blir fördelningen av den inandade luften betydligt mera ojämn. Detta kan vara till nackdel vid syresättningen av blodet. DIFFUSIONEN- GASUTBYTET Syrgasen skall ta sig över- diffundera - från alveolerna till hemoglobinet som passerar i lungkapillärerna. Detta sker med det högre syrgastrycket i alveolerna jämfört med lungkapillärerna som drivande kraft, dvs partialtrycket för syre är sörre i alveolarluften än i blodet. Diffusionen är till sin natur en långsam process och för att klara en hög syrgastillförsel t ex under arbete måste diffusionsytan vara stor och diffusionsvägen kort. Diffusionsvägarna består bl a av den vätska och de membran som åtskiljer alveoler och hemoglobinet. Klodioxiden, som skall gå i andra riktningen, är ca 25 gånger mera lättlöslig i kroppsvätskor än syrgas och har inga svårigheter att passera från blodet till alveolerna Mätmetod för diffusionen: Kolmonoxid- ( CO ) - provet: ett mått på lungans förmåga till alveolo-kapillär gastransport Patienten andas in en vitalkapacitet av en gasblandning som innehåller en låg koncentration CO. Genom att mäta koncentrationen av CO i utandningsluften, efter det att patienten hållit andan i 10 sekunder, och jämföra den med den inandade CO- koncentrationen kan man beräkna den hastighet med vilken CO tagits upp i blodet och därigenom beräkna diffusionsförmågan. Diffusionsförmågan är reducerad vid t ex lungfibros, där alveolväggarna är förtjockade och vid emfysem där den totala alveolväggytan är reducerad LUNGORNAS CIRKULATION Blodtrycket i höger hjärthalva och truncus pulmonalis är ungefär 1/5 av blodtrycket i vänster hjärthalva och i aorta. Lungkärlens väggar är tunna och sparsamt försedda med muskulatur. Det motstånd som högerhjärtat måste övervinna är därför betydligt mindre an vänsterhjärtats. Om man räknar ut hjärtarbetet finner man att vänster kammares hjärtarbete är ungefär 7ggr större än höger kammares. Mätning av tryck-,flödes- och syrgasförhållanden i lungcirkulationen kan göras med hjärtkateterisering. Fämst görs detta vid pulmonell hypertension ( förhöjt tryck i lungkretsloppet) Vid blodpropp i lungkärlen, lungemboli, där man vill studera fördelningen av blodflöde(till områden kring blodproppen flyter inget blod) kan man använda sig av scintigrafimetod. 12

Spirometrilaboration Var och en skall vara både försöksperson och försöksledare. Försöksledaren informerar försökspersonen om undersökningen. Både moment A och B skall genomföras som försöksperson och försöksledare. A. Beräkna vitalkapacitet och forcerad expiratorisk volym enligt separat manual för Vinspiro Var noggrann med instruktionen till försökspersonen! Anteckna dina resultat i tabellen nedan Gå igenom sammanfattningstabellen från datorn Resultat lungfunktionsdiagnostik Upmätt värde % Pred VC In/Ut ERV TV ti/ttot FVC FEV1 FEV % 25 75 PEF Uppmätt värde % Pred B. PEAK- FLOW-METER 1. Instruera försökspersonen att göra tre försök med peak-flow-meter 2. Beräkna normalvärdet utifrån normogrammet 3. För in värdena i tabellen nedan. Uppmätt PEF-värde Beräknat normalvärde % av normalvärde Diskuskutera resultaten med er handledare. 13

C. FASS Läs i FASS och om indikationer samt biverkningar för Bricanyl, Ventolin. Teofyllamin, Pulmocort, Betapred och Atrovent. Notera. Vilken är den aktiva substanden, hur verkar den? Notera. Notera läkemedlets pris. Uppvisa resultatet för handledaren. Bricanyl Verksam substans Indikationer Biverkningar Pris Ventolin Teofyllamin Pulmikort Betapred Atrovent 14