DİFFÜZYON TESTİ

Dr. Füsun Öner EyüboğluBaşkent Üniversitesi

Göğüs Hastalıkları Anabilim Dalı

İnspire edilen bir gazın (O2,CO2) alveolden pulmoner kapiller kana transferidir

Diffüzyon gerçekleşmesinde rol alan faktörler;

-gazın alveol ve kapillerdeki

parsiyel basıncı,

-çözünülürlüğü,

-alveolokapiller membran özelliği

AKCİĞERDE DİFFÜZYON

Difüzyon

Respiratuar bronşiolGaz molekülleri gaz kütlesi ile hareket eder

Alveoler ductus ve alveolGaz molekülleri sıvı fazda hareket ederFarklı gazlar farklı difüzyon hızına sahiptir

Gaz kütle akımı

Gaz karışımı-kütlesi yüksek basınçtan alçak basınca doğru aynı itici basınçla hareket eder

İnspirasyon: Alveol basıncı sub-atmosfericolur. Hava alveole doğru ilerler

Ekspirasyon: Alveol basıncı supra-atmosfericolur, hava akciğerden dış ortama itilir.

Gaz kütlesi içinde gazların hareketi

Graham kanunuBir gazın, gaz karışımı içindeki relatif difüzyon hızı (Dgas) gazın moleküler ağılığının kareköküile ters orantılıdır

D = 1GMWgas

Graham kanunu uyarlaması

Molekül ağırlığıGMW of CO2 = 44 g/molGMW of O2 = 32 g/mol

Soru: Alveolde hangi gaz daha hızlı hareket eder?

O2 ve CO2 Difüzyonu(Belli gazın gaz karışımı içindeki düfüzyonu)

YANIT: Alveoler O2 difüzyonu alveoler CO2 göre 1.2 kat hızlıdır

DCO2

144

132

∝ ∝ DO2

DD

DD

CO

O

O

CO

2

2

2

2

= =0 85 1 2. .

Alveol- kapiller alanda gaz transfer hızı

Difüzyon: Gazın alveolokapiller membranı geçişiPerfüzyon: Pulmoner kapiller kan akımı

Difüzyon gerekli ancak yeterli değil

[x] [x]

[x]Difüzyon

[x][x]

Difüzyon

AkciAkciğğerlerin erlerin CO gazCO gazıı transferitransferi

GAZ FAZI SIVI FAZI

Roughton-Forster formülü

DLCO= CO Difüzyon kapasitesiDLCO (ml/mmHg/dk): CO gazının belirli bir basınç farkı altında, birim ünite zamanda alveolokapiller membrandan geçişini yansıtır.

DLCO/VA (1/ml/mmHg/dk): Total diffüzyonunalveoler volüme oranıdır.

CO Diffüzyon testi

Neden CO?

Çözünürlüğü O2’den 20 kat fazla

Hemoglobine afinitesi O2’den 230 kat daha fazladır

Kapiller CO basıncı teorik olarak sıfırdır

D VP P

VP

VPL

CO

A c

CO

A

CO

ACO

CO CO CO CO

=−

=−

=& & &

0

Fick kanununa göre AC’de difüzyon

Alveoler kapiller membran alanı ile doğru, kalınlığı ile ters orantılı

Gazların parsiyel basıncı ile doğru orantılı

Gazların çözünürlüğü ile doğru, molekül ağırlığının kare kökü ile ters orantılıdır

Gazların akciğerde difüzyonu

PAO2 normalken difüzyon

CO2 Difüzyonu

Terminoloji (ATS/ERS 2005)

ERS “transfer faktör” (TLCO),“transfer katsayısı” (TLCO/VA yada KCO)

ATS “difüzyon kapasitesi” (DLCO) “diffüzyonun ventilasyona oranı” (DLCO/VA)

2005 ATS-ERS uzlaşı raporunda ortak kararla DLCO, DLCO/VA terimleri

DLCO= mL min-1 mmHg-1

DLCO/VA=(KCO)=mL min-1 mmHg-1L-1

TLCO=mmol min-1kPa-1

DLCO/TLCO=3:1, DLCOx0,33=TLCO

Bir dk’da 1mmHg basınç farkıyla alveol-kapillermembrandan geçen gaz miktarıdır (25mL/dk/mmHg)

Alveolden kana transfer olan CO

Alveol-kapiller CO basınç gradienti

Test için CO kullanılır (çözünürlüğü O2’den 20 kat fazla olduğu için membrandan hızlı difüze olur; Hemoglobine afinitesi O2’den 230 kat daha fazladır)

Test gazı: %0.3CO, %10 He, %21 O2 ve gerisi N2

DLCO=

Difüzyon kapasitesi ölçümü

Ölçüm yöntemleri

Tek nefes tutma testi (Single breath holding method), TLCOSB

Tek ekspirasyon testi (Single expiration method), TLCOSE

Tekrar nefes testi (Rebreathing method) TLCORB

Kararlı durum yöntemi (Steady state method), TLCOSS

Riley-Lilienthal yöntemi, TLO2SS

VA/Q yöntemi, TLO2SS

Tek nefes oksijen tutma testi, TLO2SB

Tek nefes TLCO formül derivasyonu

loge [CO0/COt]/BHT = kCO

[kCO x VA] / Pb = TL,CO

TL,CO / VA = KCO = kCO/ Pb

kCO oran sabiti (min-1 or s -1 )

kCO üzerinden TLCO hesaplanır

VA alveoldeki hacim dağılımıdır (ml or mmol)

F.J.W. F.J.W. RoughtonRoughton and R.E. Forsterand R.E. Forster

En çok tercih edilen tek nefes (single breath holding) tutma yöntemidir (V/Q dengesizliklerinden en az etkilenir).

RV’e kadar ekshalasyon

Gaz karışımından TLC’yekadar hızlı inhalasyon

8-10 sn nefes tut

Hızlı ekspire edilen gazdan kapiller kana geçen CO hesaplanır

DLCO/VA= Transfer coefficient(KCO)

Nefesini 10 sn tutamayanlarda, VC<1.5L olanlarda, çocuklarda diğer yöntemler (intrabreath, steady-state, rebreathingtestler gibi)

Tek nefes DLCO Tek nefes DLCO ööllçüçüm manevrasm manevrasıı

Difüzyon kapasitesi testinde kabul edilebilirlik kriterleri

Uygun kalite kontrollü kalibre ekipman kullanımı

Vı > %85 VC , inspirasyon <4 s içinde yapılmalı

Nefes tutma süresi 10 ± 2 sn dir kaçak veya Valsalvaveya Mueller manevraları olmamalı

Ekspirasyon <4 sn, örnek toplama zamanı <3 sn olmalı (uygun ölü boşluk klirensi sağlayarak ve alveoler gazı uygun örnekleyerek)

(ATS/ARS 2005)

Hemoglobine göre ayar

Erkek (beklenen Hb 14.6):

Hb adj DL = obs DL (10.22 + Hb)/(1.7 * Hb)

Kadın ve adolesan (beklenen Hb 13.4):

Hb adj DL = obs DL (9.38 + Hb)/(1.7 * Hb)

Yaş, boy, vücut yüzey alanı

Pozisyon: yatarken>otururken (kapillervolüm artar)

Egezersiz: artar (test öncesi 5 dk dinlenmeli)

Alveoler basınç değişikliği: Valsalva ile artar, Muller ile azalır (kapiller volüm değişir)

Alveoler volümünde artış: artar (yüzey alanıartar, ak membran incelir)

Sigara ve karboksihemoglobin: azaltır (alveoler CO arttığı için). Testten 24s önce sigara bırakılmalıdır

Anemi:azaltır (Hb değeri girilmeli)

Alveoler pO2: azaldıkça DLCO artar (CO-Hb kombinasyonu artar)

Gebelik: ilk trimesterda artar, sonra azalır ve stabil kalır.

Alveoler pCO2: artınca DLCO artar (Alveoler Po2 azaldığı için)

Yükseklikte: Artar (alv. Po2 azaldığıiçin)

Alkol: Azaltır

Difüzyon kapasitesini etkileyen faktörler

Ekipman özellikleriSpirometrik hacim doğruluğu

ATS/ERS standartları: ±%3.5 , 8L kadar ölçülebilmeli, test şırıngası %0.5

Gaz analizörü Test boyunca gaz hacimlerinde±%0.5 sapma

Kapalı devre direnci 6L.s-1 akım hızında, <1.5 cmH2O.L-1.s-1

Valf hassasiyeti Akım boyunca valf ve dolaşım 6 L.s-1

içinde <10 cm H2O gerekliSayaç (saat) 100 ms -10 s nin arasında ±%1.0 sapma

Cihaz/valf filtresi ölüboşluk hacmi

<0.350 L

Ekipman kalite kontrolü

Gaz analizörü sıfırlaması Her testten önce/sonra

Hacim doğruluğu, kaçak Günlük

St. olgu yada simülatör testi Haftalık

Gaz analizör doğruluğu Her 3 ayda

Sayaç (zaman) Her 3 ayda

Diffüzyon testi uygularken

Testten önce hastaya manevra anlatılırTestten 10 dk önce Oksijen desteği kesilirTestten 5dk öncesinde oturur konuma getirilirTest günü sigara içilmemesi önemli (24s önce kesilmesi ideal)En az iki kabul edilebilir ölçüm yapılır5 test üzeri COHb oranını artırır DLCO ölçümünde %3.5 düşüşe neden olur

DLCO yorumlarken

Önce DLCO düzeyi değerlendirilir

DLCO + Spirometri patolojiyi daha iyi aydınlatır

Hemoglobin ve karboksi hemoglobine göre ayarlama önemlidir

DLCO/VA, DLCO/TLC oranları akciğer hacimleri ile difüzyon arasındaki ilişkiyi tam yansıtmaz

TT LC

OLC

O/V/V

AA(( μμ

mol

sm

ols--

11 kP

akP

a--11 LL

-- 11))

VVA (L)A (L)

AgeAge

AgeAge

TLCO ve KCO üzerinde akciğer hacimlerinin etkisi

Difüzyon kapasitesi değerlendirme

Difüzyon bozukluğu düzeyi

DLCO % beklenen

Normal %81-140, LLN

Hafif % 61–LLN

Orta % 41-60

Ağır <40 %

(ATS/ERS 2006)

DLCO’da ARTMA (ATS/ERS 2006)

θVc artışıPolisitemiSol-sağ intrakardiak şantAlveoler hemoraji (alveolde Hb ↑)Astım (intratorasik basınç ↓)EgzersizGebelikYatar pozisyon

Düşük ve yüksek DLCO/VA

Düşük DLCO/VA

Diffüz alveolokapillerhasar

Pulmoner hipertansiyon

İntrapulmoner şantlar

Anemi

Yüksek DLCO/VAAkciğer volüm kaybı

↑ pulmoner kan akımı

Tam olmayan alveolekspansiyonu

Alveoler hemoraji

Polistemi

DLCO

Artmış Azalmış

DLCO/VA

NormalAzalmış

•Alv. hemoraji•Polisitemi•Kapiller kan akımında

•Azalmış akc. volümü•Parenkim destrük.

•V/Q dengesizliği•Ölü boşluk artışı

Kronik bronşit-amfizem; astım-KOAH ayrımında

İzole DLCO azalmasında (akımlar ve volümler normal): pulmoner vasküler hastalıklar; erken İAH veya amfizem

İAH’da DLCO/VA genellikle normal veya hafif düşük.

DLCO/VA artmış ise: ekstrapulmonerrestriksiyon (NMH).

DLCO/VA düşük ise: parankimal akciğer hastalığı (amfizem, İAH veya pulmoner vaskülerhastalık)

Parankim bozukluklarında DLCO/VA normal de olabilir.

Tedaviye anlamlı yanıt için DLCO’da ≥%15, TLC veya VC’de ≥ %10 veya 200ml

DLCO’nun klinik önemi

FEV1/VC ≥N

VC≥N VC≥N

TLC≥N TLC≥N

DLCO≥N DLCO ≥N DLCO ≥N

Normal Pulmonervaskülerhastalık

Göğüs duvarıve

nöromuskülerhastalık

Pnömoni Astım Kronik bronşit

Amfizem

Normal Restriksiyon Obstrüksiyon Mikst

Evet

Evet Evet

Evet

Evet

Hayır

Hayır

Hayır

Hayır

Hayır

(ATS/ERS 2006)

NAS: Normalin alt sınırı PV: Pulmoner vasküler GD: Göğüs duvarıNMH: Nöromusküler hastalık KB: Kronik bronşit

Evet

Evet Evet

Hayır

Hayır

Hastalık FVC FEV1/FVC DLCO TLC

İPF Azalır, N Artar, N Azalır Azalır,N

Sarkoidoz Azalır, N Artar, N, azalır Azalır,N Azalır, N

KDH Azalır, N, artar Artar, N, azalır Azalır Azalır, N

KOP Azalır Artar, N, azalır Azalır Azalır

PAP Azalır, N Artar, N Azalır, N Azalır, N

EAA Azalır, N Artar, N, azalır Azalır, N Azalır, N,↑

HX Azalır, N Artar, N, azalır Azalır N, ↑

LAM Azalır, N Azalır, N Azalır ↑ N

Oblite. bronşiolit Azalır Azalır Azalır ↑

DLCO’da hafif azalma:%60-80; orta: %40-59; ileri derecede azalma:<%40

DLCO ve Vc etkileyen patolojiler

A. NormalA. NormalB. B. AmfizemAmfizemC. IPFC. IPFD. LobeD. LobektomiktomiE. E. VaskVasküülitlitF. F. KKYKKY

FEV1 TLC DLCO

KOAH da difüzyon bozukluğunun diğer nedenleri

Ventilasyon dağılımındaki değişiklikler DLCO da heterojenliğe neden olur

Alveol gaz örneğinde ölü boşluk payı yüksektir

inspiratuar/ekspiratuar hava akımı yavaşlar

Hemoglobin etkisi

CO baz basıncı

Amfizeme bağlı ölü boşluk artışında DLCO ne olur?

DLCO inhalasyon ile CO girebildiği alanlarıölçer

İleri KOAH da , tek nefeste inhalasyonla pek çok alana CO girişi sınırlı olur yada giremezve DLCO azalır

Obstrüksiyona bağlı gaz distribisyonuyetersizliğinde, pletismografik olarak ölçülen VA ile DLCO adjust edilemez

(ölçülemeyen bölgelerde CO uptakeyüksek/alçak/normal olabilir)

KKY ve DLCO

Geriye doğru basınç ve hacim artşı sonucu kapiller ve doku membranında remodelling ile

Ekstrasellüler matriks kalınlaşır

Endoteliel geçirgenlik bozulur, sıvı temizlenemez

Akciğerde gazların difüzyonu uzar

KKY ve DLCO

KKY de difüzyonu düzeltmeye yönelik tedavi ekemeleri şarttır

Akciğer endotel fonksiyonu ve permeabiliteyikoruyan tedavi stratejileri KKY prognozunuolumlu etkiler

Restriktif AC hastalıkları veDLCODLCO/VA yüksek bulunabilirDLCO AC yüzey alanı (alveol alanı) ile ilgilidirVA ise alveol hacimi ile ilişkilidir. DLCO ve DLCO/VA VA’nın fonksiyonlarıdırAC hacmi azaldığı durumdaDDLCO R2 LCO R2 ile orantile orantııllıı azalazalıırrVA R3 VA R3 ile orantile orantııllıı azalazalıırrTLCO/VA TLCO/VA artarartarBeklenen TLC yerine Beklenen TLC yerine ööllçüçülen mutlak TLC len mutlak TLC üüzerinden hesaplamalar yapzerinden hesaplamalar yapıılmallmalııddıırr

Sphere:Sphere: Volume = 4/3Volume = 4/3ππRR33 Sphere:Surface Area = 4Sphere:Surface Area = 4ππRR22

RR

VVAA ddüüzeyi ve zeyi ve TTLCOLCO veve TTLCOLCO/V/VAA

TLCO and TLCO/VA as function of VA

TTLCOLCO/V/VAA = = --aVaVAA + b+ b TTLCOLCO = = --aVaVAA22 + bV+ bVAA

TTLC

OLC

O /V/V

AA(( μμ

mo

lsm

ols--

11 kP

akP

a--11 LL

--11))

TTLC

OLC

O(( μμ

mo

lsm

o ls--1

1 kP

ak

Pa--

11 ))

0000 55 00

0055

100100

2002005050

VVAA (L)(L) VVAA (L)(L)

TTLCOLCO/V/VAA TTLCOLCOVVAA VVAA

Restriktif hastalıklar

AC hacmi azaldığı durumda

DDLCO R2 LCO R2 ile orantile orantııllıı azalazalıırr

VA R3 VA R3 ile orantile orantııllıı azalazalıırr

DDLCO/VA LCO/VA artarartar

Beklenen TLC yerine Beklenen TLC yerine ööllçüçülen mutlak TLC len mutlak TLC üüzerinden hesaplamalar yapzerinden hesaplamalar yapıılmallmalııddıırr

Pulmoner vasküler hastalık ve DLCO

TL,CO = KCO x VA

PVH da DLCO azalır. KCO ve VA düşüşü bundan sorumludur

FVC/ DLCO oranı > 1.0 olması PVH için tipiktir

Amfizem, 65y

Amfizem, 70y

Good Pasteure Sendromu ,24y

KOAH

Kronik PTE, PHT

Kronik eozinofilik pnömoni, 30y

NY, Amiadarone induced pnömonitis

YO, 65y Docataxel induced pnömonitis, fibrozis

İPF

ipf

TEŞEKKÜRLER

Timing conventions to address Vi and Ve effects

Circumstances when lung diffusion may be inadequate

Circumstance Example Explanation

PI,O2 reduced High altitude Transfer gradient reducedShape of HbO2 dissociation ..curve unfavourable

Acinus disrupted EmphysemaInterstitial fibrosis

Gas diffusion path is ..lengthened

Lung fluid increased Raised pulmonary venous pressure

Breathing toxic gasFluid diffusion path is ..lengthened

Increased perfusion from any cause

Exercise associated with one of above circumstances. Some other disorders

Shortens time of contact of ..gas with blood