Keuhkojen kliinisten toimintakokeiden perusteet Professori Anssi Sovijärvi Luento 21.1.2013
Kaasujenvaihdunta keuhkoissa
Ventilaatio-perfuusiosuhde, obstruktio Sovijärvi, Salorinne kirjassa Keuhkosairaudet 2000
Keuhkojen kaasujenvaihduntaan vaikuttavat tekijät (1/3) 1. Ventilaatiokapasiteetti a. Hengitysteiden obstruktiot - sentraaliset :larynx-, trakeastenoosi - bronkiaaliset: astma, keuhkoahtaumatauti,bonkioliitit b. Hengityslihasten voima -neuromuskulaariset sairaudet
Keuhkojen kaasujenvaihduntaan ( 2/3) c. Keuhkoja ja rintakehää jäykistävät muutokset (komplianssi pienenee) - keuhkofibroosit, - lihavuus, thorax-deformiteetit d. Hengityksen säätelyhäiriöt -hypoventilaatiosyndroomat (hyperventilaatiosyndrooma ei alenna kapasiteettia) e. Keuhkotilavuuksien pienentyminen, restriktio -keuhkoparenkyymisairaudet, tilaa ottavat prosessit, lihavuus, rintakehän jäykistyminen
Keuhkojen kaasujenvaihduntaan ( 3/3) 2 Pienentynyt keuhkojen diffuusiokapasiteetti -interstitiellit prosessit, emfyseema, -keuhkoembolia, anemia 3. Ventilaatio-perfuusiosuhteen häiriöt -obstruktiiviset keuhkosairaudet -keuhkoembolia, keuhko-ca
Structure of bronchioli and alveoli Normal Emphysema Lamb in Respiratory Medicine1995
Astman patofysiologiaa
Keuhkojen tuuletuskyvyn mittaus
PEF-mittaus
PEF-mittaus
PEF-puhallus
PEF-vuorokausivaihtelun mittaus + bronkodilataatiovasteet
Poikkeava PEF:n vuorokausivaihtelu ja PEF-seuranta 2 viikkoa bronkodilataatiovaste PEF-vrk-vaihtelun laskeminen: (PEFmax-PEFmin) / PEF mean Poikkeava vaihtelu > 20% Poikkeava bronkodilataatiovaste -> 15% lähtöarvosta Astmakriteerit: 1) PEF-vrk-vaihtelu >20% vähintäin kolme kertaa 2) PEF-bronkodilataatiovaste >15% vähintäin kolme kertaa A.Sovijärvi
Virtaus-tilavuusspiromertia
Virtaus-tilavuusspirometria
FEV 1 -mittaus
Spirometrian aiheet A. Diagnostiikka - hengenahdistuksen syy? - keuhkosairaus? - astma, COPD, keuhkokudoksen sairaus -muu hengitykseen vaikuttava sairaus B. Lääkityksen tehon arviointi: - astma, COPD, keuhkoparenkyymin sairaudet C. Työkyvyn arviointi -keuhkosairaudet D. Toimenpide- ja leikkauskelpoisuuden arviointi A.Sovijärvi,27.1.2011
Spirometrian harkinnanvaraiset vasta-aiheet Hengitysinfektio Tuore sydäninfarkti Epästabiili angina pectoris Vaikeat rytmihäiriöt Tuberkuloosi (yskösvärjäys positiivinen) Ilmarinta Bronkoskopian tai bronkografian välitön jälkitila Ennenaikaisen synnytyksen riski raskauden loppuvaiheessa
Ohjeita spirometriatutkimukseen tuleville (1/2) HUOM! Tutkimusta ei suositella tehtäväksi ennen kuin 2 viikkoa on kulunut hengityselintulehduksen (esim.flunssa) kliinisestä paranemisesta. A. Lääkitys Diagnostinen tutkimus ilman keuhkoputkia laajentavaa lääkitystä. Muissa tapauksissa potilaan normaalisti käyttämä lääkitys ennen tukimusta
Ohjeita spirometritutkimukseen tuleville (2/2) B.Nautintoaineet ja ruokailu 4 tuntia tupakoimatta 2 tuntia ilman kahvia, teetä, kolajuomia ja muita piristäviä aineita sekä välttäen raskasta ateriaa (ei kuitenkaan ravinnotta) 1 vrk ilman alkoholijuomia -2 tunnin ajan vältettävä voimakasta fyysistä rasitusta A.Sovijärvi 27.1.2011
Keuhkofunktiotutkimuksiin vaikuttavat lääkkeet; varoajat Ennen keuhkoputkien altistuskokeita: 5 vrk ilman antihistamiineja
Hyväksymiskriteerejä: Kahden suurimman FEV1:n ja FVC:n ero korkeintaan 150 ml
Bronkodilataatiokoe
Bronkodilataatiokokeen aiheet A. Obstruktiolöydös spirometriassa - FEV1/FVC tai FEV1/VC <88% viitearvosta B. Epäily astmasta ja FEV1 < 90% ja/tai -FVC < 80 % -PEF < 74 % -MEF50 < 62 % C. Astmalääkityksen riittävyyden arviointi A.Sovijärvi 27.2.2011
Bronkodilataatiokoe: 0,4 mg salbutamolia
Bronkodilataatiokokeen suoritus Koe salbutamolilla - perusspirometrian jälkeen 2x2 annosta salbutamolia à 0,1 mg (yht. 0,4 mg) Uusi spirometria 10 minuutin kuluttua
Spirometrian tulkintaperiaatteet
Spirometriatuloksen tulkinta A. Normaali tai poikkeava B. Muutoksen vaikeusaste - Vertailu viitearvoihin C. Muutoksen laatu - Obstruktio (hengitystieahtauma) - Restriktio (keuhkotilavuus pienentynyt) A.Sovijärvi 27.1.2011
Spirometriatuloksen vertailu viitearvoihin ja luokittelukriteerit Sovijärvi A,Kliininen fysiologia ja isotooppilääketiede,duodecim, 2003
Spirometrian tyyppikäyriä, tilavuus-aika-mittaus A.Sovijärvi 27.1.2011
Virtaus-tilavuusspirometria, tyyppikäyriä A.Sovijärvi 27.1.2011
Obstruktio virtaustilavuusspirometriassa Sovijärvi,Duodecim, 1984
Spirometriatuloksen tulkintaa 2. Obstruktion palautuvuus - Merkitsevä bronkodilataatiovaste: astma - Ei bronkodilataatiovastetta: COPD
Bronkodilataatiokoe Astmalle tyypillinen spirometrialöydös
Spirometriatuloksen tulkintaa D. Restriktio (keuhkotilavuus pienentynyt) - FVC ja VC < 80% viitearvosta - Dynaaminen vai tilavuusrestriktio? E. Hengityslihasten voima alentunut - PEF
Spirometriatutkimuksen virhelähteitä A.. Tutkimuksen suorittajan virheet Virheellinen kalibrointi Virheelliset esitiedot (sukupuoli, ikä, pituus) Huono potilaan ohjaus Nenänsulkija puuttuu Ilmavuoto suupielissä Väärä puhallusasento Mittaustulosten väärä valinta Mittaus- ja laskentavirheet Väärät viitearvot
Spirometrian virhelähteitä B. Potilaasta johtuvat virheet Huono yhteistyöhalukkuus Virheellinen puhallustekniikka Löysä hammasproteesi Puhallusta häiritsevät oireet (esim. yskä, rintakipu) Lääkitys ei ohjeiden mukainen C. Tulosten tulkitsijan virheet D. Laitteistosta johtuvat virheet
Keuhkotilavuudet ja ansailma Sovijärvi, Salorinne kirjassa Keuhkosairaudet 2000
Keuhkojen tilavuusmittaukset Kysymysasettelut: 1. Onko FVC:n pienentyminen todellista vai dynaamista? (dynaaminen restriktio) 2. Onko jäännöstilavuus (RV)suurentunut? (hyperinflaatio) 3.. Onko ventiloitumaton kaasutilavuus l. ansailma suurentunut?( pysyvä ilmasalpaus)
Sovijärvi, Sovijärvi, Salorinne Salorinne kirjassa Keuhkosairaudet 2000 2000
Keuhkotilavuuksien mittausmenetelmät 1. Kaasulaimennosmenetelmät -Helium-spirometria 2. Kehopletysmografia (bodybox)
Tilavuusspirometria (He- laimennusmenetelmä)
Kehopletysmografia
Rintaontelon kaasutilavuus TGV= 1/tan a
Keuhkoputkien supistumisherkkyyden mittaus
Keuhkoputkien supistumisherkkyys astmassa suurentunut
Keuhkoputkien epäspesifiset altistuskokeet Keuhkoputkien supistusherkkyyden määrittäminen Indikaatiot 1. Astman diagnostiikka, jos ei selviä spirometrian tai PEF- vuorokausivaihtelun perusteella 2. Astman hoitovasteen seuranta Menetelmät 1. Histamiini tai metakoliini-aerosolien inhalaatio 2. Dosimetrinen annostelu nousevien annoksin 3. Tulostetaan PD 15 FEV 1 -arvo = se annos, joka saa aikaan FEV 1 -arvon alenemisen 15%:lla - supistumisherkkyyden mittari
Keuhkoputkien histamiinialtistuskoe
Dosimetrinen histamiinialtistuskoe
Vain astmassa lievää vaikeampi keuhkoputkien supistumisherkkyys (PD15 FEV1 alle 0,4 mg)(sovijärvi et al, Chest,1993)
Keuhkoputkien supistumisherkkyyden kasvun syitä 1. Astma (eosinofiilinen tulehdus) 2. Muut keuhkoputkiston sairaudet (COPD ym.) - vain lievä hyperreaktiviteetti
Keuhkojen diffuusiokapasiteetin mittaus
Keuhkojen CO-diffuusio
A.Sovijärvi 27.1.2011
Diffuusiokapasiteettimittauksen viitearvot ja luokittelu
Keuhkojen diffuusiokapasiteetti (DL) 1 DL = 1 Dm + 1 Vc DL Dm Vc = keuhkojen diffuusiokapasiteetti =membraanikomponentti = kapillaariston veritilavuus = kaasun affiniteetti punasoluun
Keuhkojen diffuusiokapasiteetin (DL co ) alentumisen syitä 1. Keuhkoemfyseema (Dm, Vc) 2. Interstitiaaliset keuhkosairaudet (Dm) (esim. keuhkofibroosit, alveoliitit) 3. Keuhkoembolia (Dm, Vc) 4. Keuhkotilavuuksien pienentyminen (Dm,Vc; diffuusiopinta-ala) 5. Anemia (kaasun affiniteetti vereen) A.Sovijärvi 27.1.2011
Alveolitason kaasujenvaihdunta: normaali ja alentunut diffuusiokapasiteetti
Diffuusiokapasiteettimittauksen indikaatiot 1. Keuhkokudoksen sairauksien diagnostikka ja seuranta -fibroosit, alveoliitit, pneumokonioosit, asbestoosi 2 Keuhkoemfyseeman diagnostiikka ja vaikeusasteen arviointi 3 Hypoksemian syyn selvittely - esim. keuhkokudoksen sairaudet, keuhkoembolia 4 Keuhkoverenkiertohäiriöiden selvittely (keuhkoembolia) 5 Preoperatiivinen tutkimus: - keuhkosyöpä, keuhkoreduktioleikkaus, keuhkonsiirto
Keuhkojen toiminnan jakautumisen tutkimukset
Ventilaation ja perfuusion jakautumishäiriöt keuhkoissa Suht.o-vshuntti PAO2 alent. PAO2 PaO2 alent. PaO2 alent. A.Sovijärvi 27.1.2011
Keuhkojen isotooppikuvaus gammakameralla;tc99m makroaggregaatin annostelu perfuusiokuvausta varten
Tc99m-hiilipartikkeleiden inhalointi
Keuhkoembolia, ventilaatio ja perfuusiokuvaus Keuhkoembolia
Ventilaation ja perfuusion epätasainen jakautuma, COPD
Astma, bronkodilataatio VENTILAATIO, Kr-81m PERFUUSIO, Tc-99m-MAA ap pa ap pa PEF 315 l/min PEF 315 l/min PEF 475 l/min PEF 475 l/min Sovijärvi, Salorinne kirjassa Keuhkosairaudet 2000
SaO 2 -mittaus pulssioksimetrilla
Pulssioksimetria rasituskokeessa
Valtimoveren happisaturaation (SaO 2 ) alentumisen syitä 1. Epätasainen ventilaatio-perfuusiosuhde - obstruktiiviset keuhkosairaudet - keuhkoembolia - obesiteetti (makuulla) 2. Alentunut keuhkojen diffuusiokapasiteetti - emfyseema - interstitiaaliset keuhkosairaudet - keuhkoembolia A.Sovijärvi 27.1.2011
Valtimoveren happisaturaation (SaO 2 ) alentumisen syitä 3. Alveolaarinen hypoventilaatio - vaikeat keuhkosairaudet - neuromuskulaariset sairaudet - thorax-vammat 4. Sisäänhengitysilma huono - matala happiosapaine (lentokone, vuoristo) - hiilimonoksidimyrkytys 5. Oikea-vasen shuntti (esim. synnynnäiset sydänviat A.Sovijärvi 27.1.2011
Valtimoveren verikaasuanalyysi
Valtimoverinäyte rasituskokeesa
Verikaasuanalyysin ja happoemästasapainon viitearvot Valtimoverinäyte potilaan ollessa levossa makuulla ab-po 2 (kpa) > 11,3 ab-pco 2 (kpa) 4,7-6,0 ab-ph 7,35-7,45 ab-be (mmol/l) 2,3
Hypeksemian ja hyperkapnian vaikeusaste PaO 2 :n, SaO 2 :n ja PaCO 2 :n perusteella Hypoksemia Hyperkapnia PaO 2 (kpa) SaO 2 (%) PaCO 2 (kpa) Lievä 11-8 95-89 6,1-6,6 Keskivaikea 7,9-6 88-80 6,7-8 Vaikea < 6 < 80 > 8
Happo-emästasapainon säätelyperiaatteet
Happo-emäs-tasapainon häiriötilat 1. A. Metabolinen asidoosi Kompensoimaton Sairaus Täysin kompensoitu ph - nälkätila ph norm. PaO 2 norm. - sokeritauti PaO 2 norm. PaCO 2 norm. - maksan, ruuansulatuskanavan tai PaCO 2 abe munuaisten toimintahäiriö abe - myrkytystila (asetyylisalisylaatti)
Happo-emäs-tasapainon häiriötilat B. Metabolinen alkaloosi Kompensoimaton Sairaus Täysin kompensoitu ph oksentelu ph norm. PaO 2 norm. PaO 2 norm. PaCO 2 norm. PaCO 2 abe abe
Happo-emäs-tasapainon häiriötilat C. Respiratorinen asidoosi Kompensoimaton Sairaus Täysin kompensoitu ph - heng.infisuffienssi ph norm. PaO 2 - vaikea COPD PaO 2 PaCO 2 - kr. hypoventilaatio PaCO 2 abe norm. - vaikea heng.lihasten abe toimintahäriö
Happo-emäs-tasapainon häiriötilat D. Respiratorinen alkaloosi Kompensoimaton Sairaus Täysin kompensoitu ph hyperventilaatio ph norm. PaO 2, norm. PaO 2 norm. PaCO 2 PaCO 2 abe norm. abe
Hengitysteiden astmatyyppisen inflammaation mittaus Uloshengitysilman typpioksidi
Uloshengitysilman typpioksidimittaus
Uloshengitysilman typpioksidi (NO) NOexp(ppb) Uloshengitys NO plateau Aika (s) A. Sovijärvi, 2.1.2003
NOpeak Healthy subject Asthma patient Time (s)
45 40 35 NO exp (mean) in young male patients with asthmatic symptoms, or asthma and in healthy subjects Ekroos H et al, Respiratory Medicine,2002,895-900 P<0,001 NO exp (ppb) 30 25 20 15 10 5 0 6,6 Healthy (N=13) P<0,01 14,6 Asthmatic symptoms (N=21) 34,2 Asthma (N=10)
Atopic sensitization does no increase FENO in subjects without symptoms or signs of airway disorders Rouhos,Kainu,Karjalainen, Lindqvist,Piirilä,Sarna,Haahtela, Sovijärvi,CRJ,2008;2:141-148 Upper normal limit of FENO 30 ppb (Airflow 50 ml/s)
40 35 30 25 20 15 10 5 0 p < 0.001 p = 0.01 Modified from Rouhos et al, Allergy, 2005,60:1493-1498 Healthy Nonatopic asthma Atopic asthma n =42 n = 15 n = 57
Hierarchic order of tests for asthma diagnosis FENO Eosinophilic inflammation BHR FV-spirometry + bronchodilation test Asthma PEF-follow-up (2 weeks) - within-day variation - responses to bronchodilator A. Sovijärvi 20.1.2010