Zdolność rozpraszania - Diffusing capacity

Zdolność rozpraszania
Siatka	D011653
Inne kody	CPT: 94720

Pojemności dyfuzyjnej płuc (D _L ) (znany również jako współczynnik transferu jest Innym wyrażeniem dawniej zajętej rozpraszającym). Środki przenoszenia gazów z powietrza w płucach, do czerwonych ciałek krwi w naczyniach krwionośnych płuc. Jest to część kompleksowej serii testów czynnościowych płuc w celu określenia ogólnej zdolności płuc do transportu gazu do i z krwi. D _L , zwłaszcza D _LCO , jest zmniejszone w pewnych chorobach płuc i serca. Pomiar D _LCO został znormalizowany zgodnie z dokumentem przedstawiającym stanowisko grupy zadaniowej European Respiratory and American Thoracic Społeczeństwa.

W fizjologii układu oddechowego zdolność dyfuzyjna ma długą historię wielkiej użyteczności, reprezentując przewodnictwo gazu przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową, a także uwzględnia czynniki wpływające na zachowanie danego gazu z hemoglobiną.

Termin ten może być uważany za błędny, ponieważ nie reprezentuje ani dyfuzji, ani pojemności (jak zwykle mierzy się ją w warunkach submaksymalnych) ani pojemności . Ponadto transport gazu jest ograniczony dyfuzyjnie tylko w skrajnych przypadkach, takich jak pobór tlenu przy bardzo niskim poziomie tlenu z otoczenia lub bardzo wysoki przepływ krwi w płucach.

Pojemność dyfuzyjna nie mierzy bezpośrednio pierwotnej przyczyny hipoksemii lub niedotlenienia krwi, a mianowicie niedopasowania wentylacji do perfuzji :

• Nie cała krew z tętnicy płucnej trafia do obszarów płuc, w których może zachodzić wymiana gazowa (przecieki anatomiczne lub fizjologiczne), a ta słabo natleniona krew łączy się z dobrze natlenioną krwią ze zdrowego płuca w żyle płucnej. Mieszanina zawiera mniej tlenu niż krew z samego zdrowego płuca, a więc jest hipoksemiczna.
• Podobnie, nie całe wdychane powietrze trafia do obszarów płuc, w których może zachodzić wymiana gazowa ( anatomiczne i fizjologiczne martwe przestrzenie ), a więc jest marnowane.

Testowanie

Pojedynczy oddech dyfuzji testu pojemności jest najczęstszym sposobem określenia . Test jest wykonywany poprzez wydmuchanie przez pacjenta całego powietrza, które może, pozostawiając tylko resztkową objętość gazu w płucach . Następnie osoba wdycha szybko i całkowicie mieszaninę gazów testowych, osiągając jak najbardziej zbliżoną całkowitą pojemność płuc . Ta mieszanina gazów testowych zawiera niewielką ilość tlenku węgla (zwykle 0,3%) i gaz znakujący, który jest swobodnie rozprowadzany w przestrzeni pęcherzykowej, ale nie przechodzi przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową. Hel i metan to dwa takie gazy. Gaz testowy jest utrzymywany w płucach przez około 10 sekund, podczas których CO (ale nie gaz wskaźnikowy) w sposób ciągły przemieszcza się z pęcherzyków do krwi. Następnie podmiot robi wydech. ${\displaystyle D_{L}}$

Anatomia dróg oddechowych oznacza, że ​​wdychane powietrze musi przejść przez usta, tchawicę, oskrzela i oskrzeliki ( anatomiczna martwa przestrzeń ), zanim dotrze do pęcherzyków płucnych, gdzie nastąpi wymiana gazowa; podczas wydechu gaz pęcherzykowy musi powrócić tą samą drogą, a wydychana próbka będzie czysto pęcherzykowa dopiero po wydychaniu 500 do 1000 ml gazu. Chociaż algebraicznie możliwe jest przybliżenie efektów anatomii ( metoda trzech równań ), stany chorobowe wprowadzają znaczną niepewność do tego podejścia. Zamiast tego, pierwsze 500 do 1000 ml wydychanego gazu jest pomijane i analizowana jest następna porcja zawierająca gaz, który był w pęcherzykach. Analizując stężenia tlenku węgla i gazu obojętnego we wdychanym i wydychanym gazie, można obliczyć zgodnie z równaniem 2 . Po pierwsze, szybkość pochłaniania CO przez płuca oblicza się według: ${\ Displaystyle (D_ {L_ {CO}})}$

${\ Displaystyle {\ kropka {V}} _ {CO} = {\ Frac {\ Delta {[CO]} * V_ {A}} {\ Delta {t}}}}$ .

( 4 )

Sprzęt do czynności płuc monitoruje zmianę stężenia CO, która wystąpiła podczas wstrzymania oddechu , a także rejestruje czas .${\ Displaystyle \ Delta {[CO]}}$${\ Displaystyle \ Delta {t}}$

Objętość pęcherzyków płucnych jest określana przez stopień rozcieńczenia gazu znakującego przez wdychanie go do płuc.${\ Displaystyle V_ {A}}$

Podobnie,

${\ Displaystyle P_ {A_ {CO}} = V_ {B} * F_ {A_ {CO_ {O}}}}$ .

( 5 )

gdzie

${\ Displaystyle F_ {A_ {CO_ {O}}}}$ jest początkowym pęcherzykowym ułamkowym stężeniem CO obliczonym przez rozcieńczenie gazu znakującego.

${\ Displaystyle V_ {B}}$ jest ciśnienie barometryczne?

Inne metody, które nie są obecnie tak szeroko stosowane, mogą mierzyć zdolność dyfuzyjną. Obejmują one zdolność dyfuzyjną stanu ustalonego, która jest wykonywana podczas regularnego oddychania pływowego lub metodę ponownego oddychania, która wymaga ponownego oddychania ze zbiornika mieszanin gazów.

Obliczenie

Zdolność dyfuzyjna tlenu jest współczynnikiem proporcjonalności odnoszącym szybkość pobierania tlenu do płuc do gradientu tlenu między krwią włośniczkową a pęcherzykami płucnymi (zgodnie z prawami dyfuzji Ficka ). W fizjologii oddechu wygodnie jest wyrazić transport cząsteczek gazu jako zmiany objętości, ponieważ (tj. W gazie objętość jest proporcjonalna do liczby zawartych w nim cząsteczek). Ponadto przyjmuje się, że stężenie tlenu ( ciśnienie parcjalne ) w tętnicy płucnej jest reprezentatywne dla krwi włośniczkowej. W ten sposób można obliczyć jako szybkość pobierania tlenu przez płuca podzieloną przez gradient tlenu między pęcherzykami płucnymi („A”) a tętnicą płucną („a”). ${\ Displaystyle (D_ {L_ {O_ {2}}})}$${\ Displaystyle {V_ {O_ {2}}} \ propto {n_ {O_ {2}}}}$${\ Displaystyle (D_ {L_ {O_ {2}}})}$${\ Displaystyle ({\ kropka {V}} _ {O_ {2}})}$

${\ Displaystyle D_ {L_ {O_ {2}}} = {\ Frac {{\ kropka {V}} _ {O_ {2}}} {P_ {A_ {O_ {2}}}-P_ {A_ {O_ {2}}}}}\simeq {\frac {{\dot {V}}_{O_{2}}}{P_{A_{O_{2}}}-P_{v_{O_{2}}} }}}$

( 1 )

(Dla , powiedzmy „kropka V”. Jest to zapis Izaaka Newtona dla pierwszej pochodnej (lub szybkości) i jest powszechnie używany w fizjologii układu oddechowego w tym celu.)${\ Displaystyle {\ kropka {V}}}$

${\ Displaystyle {\ kropka {V}} _ {O_ {2}}}$ to szybkość, z jaką tlen jest pobierany przez płuca (ml/min).

${\displaystyle P_{A_{O_{2}}}}$ to ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucnych.

${\displaystyle P_{a_{O_{2}}}}$ to ciśnienie parcjalne tlenu w tętnicy płucnej.

${\ Displaystyle P_ {v_ {O_ {2}}}}$ to ciśnienie parcjalne tlenu w żyłach systemowych (gdzie faktycznie można je zmierzyć).

Zatem im wyższa zdolność dyfuzyjna , tym więcej gazu zostanie przeniesione do płuc w jednostce czasu dla danego gradientu ciśnienia parcjalnego (lub stężenia) gazu. Ponieważ możliwe jest poznanie stężenia tlenu w pęcherzykach płucnych i szybkości pobierania tlenu – ale nie stężenia tlenu w tętnicy płucnej – jako użyteczne przybliżenie w warunkach klinicznych na ogół stosuje się stężenie tlenu żylnego. ${\displaystyle D_{L}}$

Próbkowanie stężenia tlenu w tętnicy płucnej jest procedurą wysoce inwazyjną, ale na szczęście można zamiast tego użyć innego podobnego gazu, który eliminuje tę potrzebę ( DLCO ). Tlenek węgla (CO) jest ściśle i szybko związany z hemoglobiną we krwi, więc ciśnienie parcjalne CO w naczyniach włosowatych jest pomijalne, a drugi człon w mianowniku można zignorować. Z tego powodu CO jest ogólnie gazem testowym używanym do pomiaru zdolności dyfuzyjnej, a równanie upraszcza się do: ${\displaystyle D_{L}}$

${\ Displaystyle D_ {L_ {CO}} = {\ Frac {{\ kropka {V}} _ {CO}} {P_ {A_ {CO}}}}}$.

( 2 )

Interpretacja

Ogólnie rzecz biorąc, zdrowy osobnik ma wartość od 75% do 125% średniej. Jednak poszczególne osobniki różnią się w zależności od wieku, płci, wzrostu i wielu innych parametrów. Z tego powodu opublikowano wartości referencyjne, oparte na populacjach osób zdrowych, a także pomiary wykonane na wysokości, dla dzieci i niektórych określonych grup populacji. ${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Poziom CO we krwi może nie być bez znaczenia

U nałogowych palaczy stężenie CO we krwi jest na tyle duże, że wpływa na pomiar i wymaga korekty obliczeń, gdy COHb jest większe niż 2% całości. ${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Dwa składniki ${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Chociaż ma duże znaczenie praktyczne, będąc ogólnym miernikiem transportu gazu, interpretację tego pomiaru komplikuje fakt, że nie mierzy on żadnej części wieloetapowego procesu. Tak więc jako pomoc koncepcyjną w interpretacji wyników tego testu, czas potrzebny na przeniesienie CO z powietrza do krwi można podzielić na dwie części. Najpierw CO przechodzi przez błonę włośniczkową pęcherzyków (reprezentowaną przez ), a następnie CO łączy się z hemoglobiną w czerwonych krwinkach włośniczkowych z szybkością razy większą niż objętość obecnej krwi włośniczkowej ( ). Ponieważ kroki są szeregowe, przewodności dodają jako sumę odwrotności: ${\ Displaystyle (D_ {L})}$${\ Displaystyle D_ {M}}$${\displaystyle \theta}$${\ Displaystyle V_ {c}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {1} {D_ {L_ {CO}}}} = {\ Frac {1} {D_ {M}}} + {\ Frac {1} {\ theta * V_ {C}}} }$ .

( 3 )

Wszelkie zmiany w alter${\ Displaystyle V_ {c}}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Objętość krwi w naczyniach włosowatych płuc , zmienia się znacznie podczas zwykłych czynności, takich jak ćwiczenia . Po prostu wdech wprowadza do płuc dodatkową ilość krwi z powodu ujemnego ciśnienia w klatce piersiowej wymaganego do wdechu. W skrajnym, inspirującym wobec zamkniętej głośni, manewrze Müllera , wciąga krew do klatki piersiowej. Jest również odwrotnie, ponieważ wydech zwiększa ciśnienie w klatce piersiowej i ma tendencję do wypychania krwi; manewr Valsalva to wydech przy zamkniętym dróg oddechowych, która może poruszać się krew z płuc. Tak więc ciężki oddech podczas ćwiczeń będzie dostarczać dodatkową krew do płuc podczas wdechu i wypchnąć krew podczas wydechu. Ale podczas ćwiczeń (lub rzadziej, gdy w sercu występuje defekt strukturalny, który umożliwia przetaczanie krwi z wysokiego ciśnienia, krążenia ogólnoustrojowego do niskiego ciśnienia, krążenia płucnego) następuje również zwiększony przepływ krwi w całym ciele i płucach adaptuje się poprzez rekrutację dodatkowych naczyń włosowatych do przenoszenia zwiększonej wydajności serca, dodatkowo zwiększając ilość krwi w płucach. W ten sposób będzie się zwiększać, gdy podmiot nie odpoczywa, szczególnie podczas wdechu. ${\ Displaystyle V_ {c}}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

W chorobie, krwotok do płuc zwiększy liczbę cząsteczek hemoglobiny w kontakcie z powietrzem, a więc zmierzone w ten sposób będą się zwiększać. W takim przypadku tlenek węgla użyty w teście zwiąże się z hemoglobiną, która przedostała się do płuc. Nie odzwierciedla to wzrostu zdolności dyfuzyjnej płuc do przenoszenia tlenu do krążenia ogólnoustrojowego. ${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Wreszcie, zwiększa się w przypadku otyłości i kiedy podmiot kładzie się, oba te czynniki zwiększają ukrwienie płuc przez kompresję i grawitację, a zatem oba zwiększają się . ${\ Displaystyle V_ {c}}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Powody, dla których są różne${\displaystyle \theta}$

Szybkość wchłaniania CO do krwi, , zależy od stężenia hemoglobiny w tej krwi, w skrócie Hb w CBC ( pełna morfologia ). Więcej hemoglobiny występuje w czerwienicy , a więc jest podwyższone. W anemii jest odwrotnie. W środowiskach o wysokim poziomie CO we wdychanym powietrzu (takich jak palenie tytoniu ) część hemoglobiny we krwi jest nieskuteczna przez jej ścisłe wiązanie z CO, a więc jest to analogiczne do anemii. Zaleca się skorygowanie, gdy CO we krwi jest wysokie. ${\displaystyle \theta}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Objętość krwi w płucach jest również zmniejszona, gdy przepływ krwi jest przerwany przez skrzepy krwi ( zator płucny ) lub zmniejszony przez deformacje kości klatki piersiowej, na przykład skolioza i kifoza .

Zmienia się również stężenie tlenu w otoczeniu . Na dużych wysokościach wdychany tlen jest niski i więcej hemoglobiny we krwi może swobodnie wiązać CO; w ten sposób jest zwiększona i wydaje się być zwiększona. I odwrotnie, suplementacja tlenem zwiększa wysycenie Hb, zmniejszając i . ${\displaystyle \theta}$${\displaystyle \theta}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$${\displaystyle \theta}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

Choroby płuc, które zmniejszają i${\ Displaystyle D_ {M}}$${\ Displaystyle \ theta * V_ {c}}$

Choroby, które zmieniają tkankę płucną, zmniejszają zarówno i w różnym stopniu, a więc zmniejszają . ${\ Displaystyle D_ {M}}$${\ Displaystyle \ theta * V_ {c}}$${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

1. Utrata miąższu płuc w chorobach takich jak rozedma płuc .
2. Choroby, które powodują blizny w płucach ( śródmiąższowa choroba płuc ), takie jak idiopatyczne zwłóknienie płuc lub sarkoidoza
3. Obrzęk tkanki płucnej ( obrzęk płuc ) spowodowany niewydolnością serca lub ostrą odpowiedzią zapalną na alergeny ( ostre śródmiąższowe zapalenie płuc ).
4. Choroby naczyń krwionośnych w płucach, zarówno zapalne ( zapalenie naczyń płucnych ), jak i przerostowe ( nadciśnienie płucne ).

Choroby płuc, które się zwiększają .${\displaystyle D_{L_{CO}}}$

1. Krwotok pęcherzykowy Zespół Goodpasture'a , czerwienica , przecieki wewnątrzsercowe od lewej do prawej , spowodowane wzrostem objętości krwi wystawionej na wdychany gaz.
2. Astma z powodu lepszej perfuzji wierzchołków płuc. Jest to spowodowane wzrostem ciśnienia w tętnicy płucnej i/lub większym ujemnym ciśnieniem w opłucnej generowanym podczas wdechu z powodu zwężenia oskrzeli.

Historia

W pewnym sensie jest godne uwagi, że DL _CO zachował taką użyteczność kliniczną. Technika została wynaleziona, aby rozstrzygnąć jedną z wielkich kontrowersji fizjologii płuc sto lat temu, a mianowicie kwestię, czy tlen i inne gazy są aktywnie transportowane do i z krwi przez płuca, czy też cząsteczki gazu dyfundują biernie. Godny uwagi jest również fakt, że obie strony wykorzystały tę technikę, aby uzyskać dowody na poparcie swoich hipotez. Na początek Christian Bohr wynalazł technikę, stosując protokół analogiczny do zdolności dyfuzji w stanie stacjonarnym dla tlenku węgla, i doszedł do wniosku, że tlen jest aktywnie transportowany do płuc. Jego uczeń, August Krogh , wraz ze swoją żoną Marie opracował technikę dyfuzji pojedynczego oddechu i przekonująco wykazał, że gazy dyfundują pasywnie, odkrycie, które doprowadziło do wykazania, że ​​naczynia włosowate we krwi są rekrutowane do użycia w razie potrzeby – nagrodzony Nagrodą Nobla. pomysł.

Zobacz też

• DLCO

Bibliografia

Dalsza lektura

• Mason RJ, Broaddus VC, Martin T, King T Jr., Schraufnagel D, Murray JF, Nadel JA. (2010) Podręcznik medycyny oddechowej. 5e. ISBN  978-1-4160-4710-0 .
• Ruppel, GL (2008) Podręcznik testowania funkcji płuc. 9e. ISBN  978-0-323-05212-2 .
• West, J. (2011) Fizjologia układu oddechowego: podstawy. 9e. ISBN  978-1-60913-640-6 .
• West, J. (2012) Patofizjologia płuc: podstawy. 8e. ISBN  978-1-4511-0713-5 .

Linki zewnętrzne

• Płucna+dyfuzyjna+pojemność w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)
• Encyklopedia MedlinePlus : 003854
• Wytyczne dotyczące praktyki klinicznej Amerykańskiego Stowarzyszenia Opieki Oddechowej
• Strona główna Amerykańskiego Towarzystwa Fizjologicznego
• Strona główna Amerykańskiego Towarzystwa Klatki Piersiowej
• Strona główna Europejskiego Towarzystwa Chorób Płuc