inhalacje logo 2b
Felix, qui potuit rerum cognoscere causas

AEROZOLOTERAPIA.PL

DLA LEKARZA

Objętości oddechowe

Objętości oddechowe

Aerozol dociera do dróg oddechowych jedynie w czasie wdechu.

Kluczowym celem terapii wziewnej jest wporwadzenie do dróg oddechowwych leku. Leki natomiast należą do różnych grup terapeutycznych. Aby działać poprawnie muszą dotrzeć we właściwe miejsce.

Umiejętność dotarcia do i nie omijania obszarów typowych dla występowania receptorów jest istotą świadomej i skutecznej terapii.

Poznaj wybrane informacje z zakresu fizjologii oddychania w ujęciu praktycznym. Znane z diagnostyki spirometrycznej objętości i pojemności prześledź z perspektywy konsekwencji, jakie płyną z wykorzystania poszczególnych manewrów oddechowych dla racjonalnego poboru aerozolu.

Wybrane objętości oddechowe

aerozoloterapia oddychnaie objętością TV

Oddychanie spontaniczne

Typ oddychania nie wymagający angażowania uwagi pacjenta. Wykorzystywana jest objętość oddechowa (TV). Jej wartość można wyliczyć korzystając z przybliżenia TV = masa ciała x K, gdzie K przyjmuje wartość między 7ml a 10ml.

Ten sposób oddychania jest typowy dla:

  • wszystkich pacjentów stosujących nebulizację
  • wszystkich technik inhalacyjnych u pacjentów niezdolnych do aktywnej modyfikacji wzorca oddechowego (niemowlęta, osoby nieprzytomne itp.)
Wartość TV ma szczególne znaczenie przy kalkulacji Uwaga ta dotyczy wszystkich kolejnych omawianych objętości

aerozoloterapia TV pogłębione wydechem

Oddychanie pogłębione wydechem

Typ oddychania wymagający zrozumienia i umiejętności wykonania polecenia "wykonaj maksymalny wydech". Ponieważ faza wydechu jest nieefektywna - dla celów terapii wziewnej do wykorzystania pozostaje następująca po wydechu faza ponownego nabierania powietrza do płuc.

W takim typie wdechu dysponujemy łącznie: objętością zapasową wydechową (ERV) oraz objętością oddechową (TV), czyli o 300% większą niż w przykładzie A.

Ten sposób oddychania jest:

  • niefizjologiczny
  • nieintuicyjny (lek pobierany w drugiej fazie manewru)
  • wymaga zaangażowania uwagi
  • skrajnie problematyczny w czasie obturacji, hiperinflacji itp.

Oddychanie pogłębione wdechem

Typ oddychania wymagający zrozumienia i umiejętności wykonania polecenia "wykonaj maksymalny wdech".

W takim typie wdechu dysponujemy łącznie: objętością oddechową (TV) oraz objętością zapasową wdechową, czyli o 700% większą niż w przykładzie A.

Ten sposób oddychania jest:

  • niefizjologiczny
  • intuicyjny (lek pobierany w chwili rozpoczęcia manewru)
  • wymaga zaangażowania uwagi
  • łatwiejszy do wykonania w czasie obturacji
  • sprzyjający depozycji (brak intensywnego wydechu)

Oddychanie pojemnością życiową (VC) inicjowane wdechem

Typ oddychania wymagający zrozumienia i umiejętności wykonania polecenia "wykonaj maksymalny wdech a następnie maksymalny wydech". Ponieważ faza wydechu jest nieefektywna - dla celów terapii wziewnej do wykorzystania pozostaje jedynie pierwsza część manewru. Kolejna faza (wydechowa), często utrwalona nawykowo przy badaniach spirometrycznych, nie ma zastosowania w terapii; co więcej - forsowny wydech nie sprzyja depozycji leku w drogach oddechowych.

W takim typie wdechu dysponujemy łącznie: objętością oddechową (TV) oraz objętością zapasową wdechową, czyli o 700% większą niż w przykładzie A i identyczną jak w przykładzie C.

Wysiłek i zaangażowanie pacjenta w poprawne wykonanie manewru wdechowego są zbędne z punktu widzenia poboru leku.

Oddychanie pojemnością życiową (VC) inicjowane wydechem

Typ oddychania wymagający zrozumienia i umiejętności wykonania polecenia "wykonaj maksymalny wydech a następnie maksymalny wdech".

Łączne wykorzystanie objętości oddechowej TV oraz objętości zapasowych ERV+IRV pozwala wykorzystać do celów terapeutycznych pojemność życiową płuc (VC), której wartość jest o 900% większa niż TV z przykładu A.

Ten sposób oddychania jest:

  • niefizjologiczny
  • nieintuicyjny (lek pobierany w drugiej fazie manewru)
  • wymaga zaangażowania uwagi
  • problematyczny w czasie obturacji
  • zdecydowanie ograniczony co do krotności wykonania

Objętości oddechowe w terapii wziewnej

aerozoloterapia efektywność wykorzystania TV

Korzyści i wady "nic-nie-robienia", czyli oddychanie TV

Mając na uwadze fakt, że leczenie inhalacyjne jest możliwe wyłącznie we wdechowej fazie cyklu oddechowego podczas terapii z wykorzystaniem TV dysponujemy:

  • relatywnie niskimi objętościami efektywnymi
  • możliwością praktycznie nieograniczonego czasu wykorzystywania tego typu oddychania
  • brakiem konieczności instruktażu
Typ oddychania efektywny dla nebulizacji, pMDI z niskoobjętościowymi komorami inhalacyjnymi .

Nieefektywny dla DPI, u niemowląt korzystających z wysokoobjętościowych KI.

aerozoloterapia efektywność inhalacji objętościa TV pogłębioną wydechem

"Pułapka na aerozol" przy oddychaniu TV pogłębioną wydechem

Oddychanie tym sposobem jest niefizjologiczne, jednak częściowo zwiększa potencjalną objętość aerozolu wprowadzanego do dróg oddechowych. Wdech poprzedzony wydechem może okazać się przydatny gdy:

  • stosujemy pMDI ze średnio lub wysokoobjętościową KI
  • chcemy uniknąć straty depozycji w fazie wydechowej
Teoretycznie, jeśli dokonujemy wydechu od górnej granicy objętości oddechowej TV do dolnej granicy zapasowej objętości wydechowej ERV przygotowujemy układ oddechowy (osoby dorosłej) do przyjęcia 1500 ml aerozolu, który wprowadzamy w fazie wdechu. Kolejny cykl jest jednak realizowany objętością TV, zatem wydech tego cyklu ma objętość 500ml. Saldo 1000ml aerozolu nie podlega eliminacji pogłębionym wydechem!

aerozoloterapia efektywność inhalacji objętością TV pogłębiona wdechem

Oddychanie TV pogłębioną wdechem w świecie DPI i wysokoobjętościowych komór inhalacyjnych

Ta technika oddychania może być przydatna dla niwelowania skutków błędnie (w odniesieniu do TV) dobranych, wysokoobjętościowych komór inhalacyjnych.

Świadomość roli i sposobu, w jaki realizowany jest pogłębiony wdech otwiera pole do dyskusji na tematy tyczące inhalatorów suchego proszku. Znając objętość wdechu oraz czas, jaki jest potrzebny do jego wykonania wkraczamy w świat przepływów wdechowych, wskaźników akceleracji wdechu oraz wielu innych fascynujących aspektów leczenia z wykorzystaniem DPI.

UWAGA: dla efektywnej terapii konieczne jest zatrzymanie w płucach (przez kilka sekund) wprowadzonego do nich aerozolu. Jeśli zaniechamy tej czynności (ściślej: chwili bezczynności) usuniemy znaczną część aerozolu w trakcie realizacji fazy wydechu.

aerozoloterapia efektywność inhalaccji pojemnością VC inicjowana wdechem

Nawyk oddychania VC inicjowaną wdechem jako "wspomnienie spirometrii".

Pod względem możliwości efektywnego poboru aerozolu przykład ten niczym nie różni się od stanu omawianego w przykładzie C.

Pewnym problemem dla osób często wykonujących badania spirometryczne z wykorzystaniem omawianej formy manewrów oddechowych może być powstrzymanie się od wykonywania forsownego wydechu. Tymczasem zatrzymanie aerozolu w płucach na kilka sekund umożliwia lepszą depozycję aerozolu.

Skoro poruszyliśmy tę kwestię: jak pamiętamy z działu o mechanizmach depozycji wraz z prędkością przepływu rosną straty inercyjne a wraz ze skracaniem czasu zatrzymania oddechu maleje sedymentacja i dyfuzja. Bezrefleksyjne podejście do kwestii strategii inhalacyjnych może generować sprzeczności i paradoksy (czytaj dalej).

Kiedy "więcej" nie znaczy "lepiej"

Efektywność oddychania VC inicjowaną wydechem w terapii inhalacyjnej wydaje się problematyczna.

  • krótki czas wdechu i jego wysoka objętość mogą generować nieoptymalne dla DPI przepływy wdechowe
  • korzystanie z pojemności życiowej VC jest najczęściej niecelowe*
  • istnieje ryzyko hiperwentylacji
W wyjątkowych sytuacjach klinicznych tak głębokie wdechy dają jednak szansę dotarcia aerozolu do najdalszych generacji drzewa oskrzelowego (patrz: aspekt objętościowej dystrybucji aerozolu).

* Jeżeli objętość 4500ml pobierana jest w ciągu 2 sekund, wówczas generowany przepływ ma wartość rzędu 135 litrów na minutę! Nie istnieje żadna metoda generowania aerozolu o takiej objętości w przeliczeniu na minutę. Wysoko przepływowe nebulizatory generują około 12-15 L aerozolu w ciągu minuty.

Podsumowanie

aerozoloterapia porównanie efektywności wzorców wdechowych w aspekcie efektywności terapii wziewnej wartości procentowe

Porównanie efektywności wykorzystania objętości i pojemności oddechowych (1)

Dostosowując skalę do wartości realnych i zestawiając typy manewrów wdechowych można wyrobić sobie opinie co do konsekwencji wykorzystania kazdego z nich.


Podane udziały procentowe mogą służyć do wyliczania przybliżonych wartości objętości cząstkowych dla innych podana na rycinie objętość płuc.

Porównanie efektywności wykorzystania objętości i pojemności oddechowych (2)

Każda generacja oskrzeli może być reprezentowana przez walec o określonej długości h, średnicy d, promieniu r=d/2 oraz objętości V=πr2h.
Do wypełnienia tchawicy (0 generacja podziału dychotomicznego) potrzeba ok. 31 ml aerozolu.
Do wypełnienia 2 oskrzeli głównych (1 generacja podziału dychotomicznego) potrzeba kolejnych 11 ml aerozolu itd, itd.

By dotrzeć do 16 generacji oskrzeli i ją wypełnić potrzeba około 265 ml aerozolu. Objętość aerozolu rzędu 500ml, (czyli oddechowa TV), pozwala na dotarcie i wypełnienie 18-tej generacji oskrzeli. Objętości >750 ml dotrą do strefy wymiany gazowej.

Archiwalna wersja strony

Stwierdzenie, że oddychanie polega na wprowadzaniu powietrza do dróg oddechowych nie daje odpowiedzi na pytanie, jaka objętość jest wdychana w czasie pojedynczego cyklu, tymczasem we wszystkich technikach inhalacyjnych ma ono fundamentalne znaczenie. Problem jest złożony i skomplikowany, jednak można jego wyjaśnienie sprowadzić do poziomu popularnonaukowego, właściwego dla charakteru serwisu. Istotne ze względu na leczenie inhalacyjne typy manewrów oddechowych pacjenta i towarzyszące im objętości cząstkowe omówiono poniżej.

Na wstępie stwierdzić należy, że płuc nie da się opróżnić w 100%, zawsze pozostaje w nich pewna ilość powietrza nazywana objętością zalegającą (RV). W dalszych rozważaniach na temat leczenia inhalacyjnego objętość RV nie będzie uwzględniana. Na wszystkich rycinach podawane będą jedynie te objętości, które pojawiają się w rzeczywistości podczas oddychania.

TV – objętość oddechowa, objętość spokojnego oddechu.

wdech_001

ryc. 1. Cykl oddechowy w zakresie TV.

Układ oddechowy wpisany jest w ogólne prawa fizyki, można zatem wskazać sytuację, w której pozostaje on w konfiguracji spoczynkowej. W tym szczególnym momencie wszystkie istotne siły równoważą się. Można przyjąć, że następuje to po osiągnięciu końca spokojnego wydechu. Ten punkt równowagi ilustruje sytuacja A na ryc 1. Oznacza to, że w punkcie równowagi w płucach zalega nie tylko pominięta w rozważaniach objętość rezydualna RV, lecz również objętość zapasowa wydechowa ERV (kolor niebieski). W sytuacji B na skutek działania siły mięśni wdechowych pokonywany jest opór sprężysty elementów istotnych przy oddychaniu (aktywne “naciąganie sprężyny”). Rośnie objętość układu i wytwarzana jest różnica ciśnień, która stwarza warunki do przepływu powietrza i wypełniania nim powiększonej przestrzeni dróg oddechowych. W pewnym momencie C osiągana jest górna granica objętości spokojnego oddechu TV (kolor zielony), siły napędowe zanikają a przepływ ustaje. Kolejną fazą cyklu oddechowego jest spokojny wydech jak w sytuacji D, kiedy to powietrze opuszcza drogi oddechowe. Można w uproszczeniu przyjąć, że faza spokojnego wydechu jest fazą bierną, wydech następuje na skutek działania sił sprężystych (“uwolnienie naciągniętej sprężyny”), w których zmagazynowana jest energia wprowadzona do układu w fazie wdechu. Ściany klatki piersiowej zapadają się naciskając na zalegające w płucach powietrze, które opuszcza drogi oddechowe. W momencie wyczerpania energii sprężystej układ wraca do stanu wyjściowego jak w sytuacji A. W tego typu manewrze ( ryc. 1 A-C) osoba wykorzystała objętość oddechową TV.

ERV – objętość zapasowa wydechowa

wdech_002

ryc. 2. Cykl oddechowy w zakresie ERV.

Wychodząc z sytuacji A (ryc. 2) możliwe jest odmienne wykorzystanie siły mięśni, tym razem mięśni wydechowych, w celu wykonania maksymalnego wydechu. W momencie spoczynkowym A na układ nie działają żadne siły a w płucach zalega objętość zapasowa wydechowa (kolor niebieski). W punkcie B wydech osiągnął wartość maksymalną, płuca zostały w pełni opróżnione i mogą być ponownie napełniane jak w sytuacji C. Po osiągnięciu dolnej granicy spokojnego wdechu (dolnej granicy TV) wdech został zatrzymany przywracając układ do stanu opisanego w sytuacji A. Taki cykl jest raczej cyklem teoretycznym, w rzeczywistości bowiem niezwykle rzadko wdech zatrzymywany jest na dolnej granicy TV.

wdech_003

ryc. 3. Cykl oddechowy w zakresie ERV + TV

Ryc. 3 obrazuje częściej spotykaną sytuację, w której zdarzenia A→B→C→D nie kończą cyklu, bowiem w momencie E kontynuowany jest wdech i pobierana objętość oddechowa TV. W punkcie E wdech kończy się na górnej granicy objętości spokojnego wdechu (górnej granicy TV) zamykając cykl oddechowy. W takim cyklu wykorzystana została suma objętości TV + ERV.

IRV – objętość zapasowa wdechowa, objętość zapasowa dopełniająca

wdech_04

ryc. 4. Cykl oddechowy w zakresie IRV

Podobnie jak ERV, również IRV jest rzadko precyzyjnie realizowana jako pojedynczy manewr oddechowy. Jak wynika z ryc. 4 objętość zapasowa dopełniająca (kolor czerwony) usytuowana jest “powyżej” TV (kolor zielony), zatem przed osiągnięciem jej dolnego progu niezbędne jest wykonanie manewru wdechowego A→B→C jak na ryc.1. W podanym na ryc. 4 przykładzie dopiero w sytuacji D następuje początek omawianego cyklu i czynne pobieranie dodatkowej porcji powietrza do momentu E, kiedy to płuca nie mogą pomieścić już żadnej kolejnej ilości powietrza. Wydech F do górnej granicy TV zamyka cykl C→D→E→F→C. W cyklu takim realizowana jest objętość IRV.

IC – pojemność wdechowa

wdech_05

ryc. 5. Cykl oddechowy w zakresie objętości wdechowej IC

Z określeniem pojemności wdechowej mamy do czynienia w sytuacji przedstawionej na ryc. 5. Jest to częściej spotykany i bardziej intuicyjny sposób wykorzystania wdechowej rezerwy oddechowej. Po rozpoczęciu w punkcie B spokojnego wdechu, w czasie którego napełniana jest objętość TV (kolor zielony) w punkcie C nie kończymy pobierania powietrza przechodząc w punkcie D do kontynuacji wdechu do granicy możliwości wypełnienia układu oddechowego (E). W kolejnym etapie F możliwe jest opróżnianie dróg oddechowych poprzez usunięcie objętości IRV (kolor czerwony), następnie TV (kolor zielony) do uzyskania sytuacji wyjściowej A. W takim cyklu wykorzystano sumę objętości TV + IRV, czyli tak zwaną pojemność wdechową IC.

VC – pojemność życiowa

wdech_06

ryc. 6. Cykl oddechowy w zakresie pojemności życiowej VC

W celu wykorzystania maksymalnej pojemności płuc konieczne jest ich wstępne opróżnienie. W momencie spoczynkowym A na układ nie działają żadne siły a w płucach zalega objętość zapasowa wydechowa. W punkcie B wykonywany jest forsowny wydech, w czasie którego usuwana jest objętość zapasowa wydechowa ERV (kolor niebieski). W punkcie C płuca “są puste” i można rozpocząć ich napełnianie. Sekwencja napełniania płuc była już omawiana wyżej. Punkt D obrazuje odtworzenie objętości zapasowej wydechowej (kolor niebieski). W puntach D→E wdech jest kontynuowany do górnej granicy pojemności oddechowej TV (kolor zielony), jednak nie będzie on na tym poziomie zakończony. W punkcie F zobrazowano początek nasilonego wdechu od górnej granicy TV aż do momentu, gdy płuc nie będzie można dalej napełniać, czyli wykorzystanie objętości zapasowej wdechowej IRV (kolor czerwony). W tym manewrze oddechowym pacjent wykorzystał maksymalnie swój układ oddechowy i wszystkie dostępne, możliwe do spożytkowania objętości : ERV + TV + IRV, czyli posłużył się pojemnością życiową płuc VC.

Podsumowanie

W trakcie badania spirometrycznego kładziony jest szczególny nacisk na dokładność i rzetelność wszystkich czynności oddechowych wykonywanych przez pacjenta. Należy jednak pamiętać, że nadrzędnym celem badania spirometrycznego jest diagnostyka, a ta niestety, skupia się na wydechowej części obwiedni cyklu oddechowego. Tymczasem w terapii inhalacyjnej istotna jest część wdechowa, słabiej sparamteryzowana i opisana w badaniach czynnościowych oskrzeli. Kolejnym problemem jest dążenie do “hiperpoprawności” wykonywania wdechów/wydechów przez pacjenta w sztucznie zmienionych warunkach narzucanych przez metodykę badania spirometrycznego. W rzeczywistości manewr wdechowy jest realizowany przez pacjenta spontanicznie, najczęściej jako objętość oddechowa TV pogłębiona z jednej strony (“od góry”) kosztem zapasowej objętości wdechowej IRV, z drugiej strony (“od dołu”) kosztem zapasowej objętości wydechowej ERV. Umiejętność oszacowania rzeczywistej objętości TV oraz rzeczywistego sposobu oddychania będzie dla zrozumienia zasad leczenia wziewnego niezmiernie istotna.

Pokaż

UWAGA

Opuszczasz serwis aerozoloterapia.pl

Treści na kolejnych stronach są administrowane przez niezależnego operatora  nie powiązanego z serwisem AEROZOLOTERAPIA.PL

UWAGA

Opuszczasz serwis aerozoloterapia.pl

Treści na kolejnych stronach są administrowane przez niezależnego operatora  nie powiązanego z serwisem AEROZOLOTERAPIA.PL

UWAGA

Opuszczasz serwis aerozoloterapia.pl

Treści na kolejnych stronach są administrowane przez niezależnego operatora  nie powiązanego z serwisem AEROZOLOTERAPIA.PL

UWAGA

Opuszczasz serwis aerozoloterapia.pl

Treści na kolejnych stronach są administrowane przez niezależnego operatora  nie powiązanego z serwisem AEROZOLOTERAPIA.PL