UNI ED Poruchy plieni perfúze a difúze Proces respirace (výměna plynů v plících) • Ventilace • Difúze Parciální tlaky • Perfúze o2 (%) C02 (%) PH20 (kPa) PN2 (kPa) Pa02 (kPa) PC02 (kPa) Atmosfér. 20,93 0,03 0,8 79,04 21,06 0,04 vzduch (suchý) Exspir. 15,1 43 6,3 75,3 <; 73 vzduch Alveolárni 13,2 T, \t 5,1 6,2 76,4 v, ■ w vzduch 13,4 5,33 Arteriální krev 19,8 50 6,3 76,4 8 41 7 5,2 A 0 Venózní 14-15 55 6,3 76,4 12,7 5,2 6,13 0,8 krev Rozdíly plieni a systémové cirkulace Plicní cirkulace Nízký tlak Distribuce do jednotlivých segmentů regulována výhradně lokálními metabolickými faktory (hypoxická vazokonstrikce) Celkový CO je určen ledvinami a levou komorou (ty reagují primárně na parametry systémové cirkulace), v plicích pouze regulace rezistence Malý tlakový gradient mezi plicními žílami a tepnami (dostatečné f TK v levé síni se přenese až do plicnice) • Většina rozdílů se vyvíjí až během přechod • Systémová cirkulace • Vysoký tlak • Distribuce do jednotlivých segmentů regulována metabolický (hypoxická vazodilatace) i centrálně (nervový systém, hormony) • Současná regulace rezistence, mechanické funkce srdce a cirkulujícího volumu • Rozdíl mezi arteriálními a žilními tlaky cca 100 mmHg, f TK v pravé síni nemá přímý vliv na MAP na postnatální cirkulaci Fetální a postnatální oběhový systém after birth Vyšetření perfúze - celková Srdeční výdej pravé komory: • (EDV-ESV) x HR (odhad - např. echokardiografie) • termodiluce (invazivní) - při rychlém průtoku rychlé odplavení studeného markeru (malá plocha pod křivkou) PA catheter 1 The cold injectant is introduced into the right atrium through the proximal injection port of the pul rnonary artery (PA) catheter. X ľ í 3 The cooled blood then flows into the pulmonary artery, and a thermistor on the catheter registers the change in temperature of the blood. The injectant solution mixes completely with the blood in the right ventricle. Left atrium Left ventri cle Right ventricle Cardiac output Mabon: Area uneef (he tt*e™dilLJton cihvc 6fcaJtattH2lJv Am ink fit hnrcdtttncne w*ft f« VfM fw( 1^ mrtvý prostor • fyziologicky cca 1/3 dechového objemu • anatomický VA/ Q poměr • VA/Q- mrtvý prostor • 4^ VA/Q-zkrat • VA/Q ~ 1 - žádný zkrat ani mrtvý prostor, nebo kombinace zkratu a mrtvého prostoru (což je v jisté míře norma) Tlaky v plieni cirkulaci Right atrium Normal. pressure 2-6 mm Hg Right ventricle Normal. 20-30 pressure' 0-5 mm Hg Pulmonary artery Normal. 20-30 pressures' 5.15 Mean pressures: 10-20 mm Hg mm Hg Pulmonary capillary wedge pressure Normal. pressure 4-12 mm Hg Balloon Balloon-tipped, Swan-Ganz catheter for measuring pulmonary capillary wedge pressure (PCWP). Tlak v plicnici Tlak v zaklínění (pulmonary wedge pressure) • katetr s balónkem je krevním tokem odnesen do jedné z větví plicnice, kterou ucpe („zaklínění") • Tlak měřený špičkou katétru tak odpovídá tlaku v levé síni a ne v plicnici Neinvazivní odhad plicních tlaků statický tlak (pravá síň) dynamický tlak (regurgitační jet) hydrostatický tlak (lze zanedbat) hledaný součet tlaků v plicnici 1 Energy per unit volume tjefore = Enprgy per unii volume ipfter % + Jpvf+ pgh1 = P2 + Jpv22 + pgh2 Pressure Energy Kinetic Potential Energy Energy per unit per unit volume vol u trn Flow velocity V, Flow velocity The often cited example of the Bernoulli Equation or "Bernoulli Effect" is the reduction in pressure which occurs when the fluid speed increases, A2< At Pi Increased fluid speed, decreased internal pressure. P2< P, li Menší spolehlivost než přímé měření, spíše orientační vodítko (± 5 mmHg) 2D USG - odhad tlaku v pravé síni (Pra) • průměr vena cava inferior (norma 1,5 - 2,5 cm) • změny průměru vena cava inferior během dýchání (norma > 50 %) Dopplerovský ultrazvuk - trikuspidální a pulmonální regurgitace (viz Bernoulliho rovnice) • Systolický tlak v plicnici: 4(TRV J2 + Pra, kde TRVend je rychlost proudění trikuspidální regurgitace na Konci diastoly • Diastolický tlak v plicnici : 4(PRVend)2 + Pra, kde PRVend je rychlost proudění pulmonální regurgitace na konci diastoly • Střední tlak v plicnici : 4(PRVW)2 + Pra, kde PRVbd je rychlost proudění pulmonální regurgitace na začátku diastoly • Výsledek v torrech; 1 kPa ~ 8 torr (proto rychlosti násobeny 4) Plieni hypertenze • Střední tlak v plicnici > 25 mmHg v klidu nebo > 30 mmHg během zateze • prekapilární • hypoxická (např. CHOPN, zejm. s převahou chronické bronchitídy) • restriktivní (např. IPP, Pneumonektomie, těžký emfyzém) • vaskulární (např. plieni embólie, primární plicní hypertenze) • postkapilární (např. levostranné srdeční selhání) • hyperkinetická (např. levopravý zkrat) tlaky a CO v pravém srdci u pi icní hypertenze Hemodynamic Scenarios: Pulmonary Artery Catheter Right Atrial Pressure (mmHg) Right Ventricular Pressure {mmHg) Mean Pulmonary Artery Pressure (mmHg) Pulmonary Capillary Wedge Pressure (mmHg) Cardiac Index (L/min/m2) Normal 0-8 15-25/0-8 <25 8-12 2.6-4.2 HFrEF, decompensated t Pulmonary Arterial HTN ť Pulmonic Stenosis ť ť Tricuspid Stenosis <-> Tricuspid Regurgitation t Left-to-Right Shunt ť t Right-to-Left Shunt <->/t Tamponade/ Constrictive or Restrictive Cardiomyopathies f <-> O/t <->/4, • HFrEF: srdeční selháí s redukovanou EF • Srdeční index: CO vztažený na tělesný povrch • U hyperkinetické PH I^CO pravé komory Plieni hypertenze - reakce pravé komory PASMCs >ECs adaptive remodeling muscle contractility cardiomyocyte size neoangiogenesis metabolic stress inflammation vascular adaptive remodeling A cell proliferation I apoptosis resistance I blood flow maladaptive remodeling/Failure *metabolic stress inflammation LHV outpul muscle contractility adaptive remodeling tadventitial tickening cell proliferation apoptosis resistance • blood flow Pravá komora - primárně koncentrická hypertrofie, později dilatacea 4, EF PK • V pokročilých stadiích pokles EF PK při zátěži namísto nárůstu Trikuspidální a plicní regurgitace Plicní cévy - f tloušťky stěny (na jednu stranu zabraňuje plicnímu edému, na druhou rezistence-analogie hypertenze v systémovém oběhu) EKG u hypertrofie pravé komory www.ecg.utah.edu • Deviace osy doprava (+110°) • Hluboké S v levostranných hrudních svodech (odpovídá pravostranné orientaci osy v transverzální rovině) • Dominantní R ve VI (>0.7 mV) • RBBB (částečný nebo kompletní) • P pulmonale (>0.25 mV) • ST deprese, negativní T v pravostranných a spodních svodech Další příčiny hypertrofie pravé komory Vrozené vývojové vady s levopravým zkratem Chlopenní vady Arytmogenní kardiomyopatie (ACM, syn. arytmogenní dysplazie pravé komory- ARVD) • EKG korelát: £-vlna - postexcitace pravé komory; KES tvaru LBBB VENTRICLES FILL VENTRICLES PUMP Fat, fibrous tissue electrical signal pathway direction of electrical activity 1 i \S 1 1 Etiologie plieni hypertenze (klasifikace) plieni arteriální hypertenze Primární plicní hypertenze Vrozené srdeční vady Levostranné srdeční selhání- plicní žilní hypertenze Plicní choroby Plicní embólie Jiné (např. sarkoidóza, onemocnění krvetvorby, lymfatických cév) Plieni arteriální hypertenze • zahrnuje idiopatickou hypertenzi i PAH při vrozených srdečních vadách, lékově navozenou PAH (anorektika), perzistující PH novorozenců nebo PAH při onemocnění pojiva • Celkem cca 5 % případů plicní hypertenze (z toho asi 50 % idiopatická PAH) • Familiární PAH - 6-10 % případů - u 75 % mutace BMPR2 (receptor pro TGF-(3) • proapoptotický účinek na hladké svalstvo cév + antiapoptotický efekt na endotel • nízká penetrance, mutace nebo 4/exprese BMPR2 časté i u jiných typů PAH Patogeneze PAH 1) Vazokonstrikce • endoteliální dysfunkce • tromboxan A2 > prostacyklin (PGI2) 2) cévní remodelace 3) mikrotromby 4) plexiformní léze (ireverzibilní) BMPK.2 hipIrwimUftLtcfiťy il:!-,TLil Mik: ALK1 SMADI CAVi SAMJN EiVC SMAtn ťnnmn iHťnl.il tjťUjrť Ap]wlitLLiiippwííati( Jrugt uLi-í :i 1: 11.11.. 111l11 l i Tunkniiiclvf ntilíi I nniLj mi. I■.i Tuiúca iininu tiitditllulijl pňiljftYilipjt 11 ■ I ■ i ■:.11 I: I i-. tn íitti I hTicimtioFJS Reversi bk- F^mnoJh musel* J\L-tro^iy Hulmnnary ttrtcrinl irrEversiblE ntlirol prDKrar^Uon í libronls T>irr.|i'",'i^'- | fl !:.....■ Lipúl lllidkíuj Jh-.iíL^Lllj;i'.'jl : i::■■.il.ii-i :i Nil rk -oxide ■.! ■.- - = :--: -i ■-■ ii-■ ■ i:-. PiM*sfliiJ(ri tlumte! dikriíLiriíin Ejidíiihílljs- L Jyf.tcftu Li nni ÍMTDUÍflin iNml.í-.i!.ii k)r [[ílLiiiiDiaijLir tJ«rvns«l ItlVfP SijrnqSLjnjj [lktvííi;J TG F-jS sigrullhng Prognóza a léčba PAH Bez léčby medián přežití 3 roky Antikoagulancia Vazodilatancia (prostacyklin, sildenafil) U části pacientů („respondéři") klesá PH o >20 % při vazodilatačním testu • Podání NO ve vdechovaném vzduchu / i.v epoprostenol (syntetický prostacyklin) neboadenosin • Dobrá reakce na blokátory Ca2+ kanálů, lepší prognóza Transplantace plic TO > x > 30% decrease in PVR (upper median) 1_ < 30% decrease in PVR (lower median) P = 0.039 0 12 3 4 Persons at Risk Follow-up Time (years) Upper 41 35 30 2D 19 Lower 39 25 19 13 12 Malhotra et al. 2011 Vrozené srdeční vady • Cyanotické • transpozice velkých cév • hypoplázie levé komory • Fallotova tetralogie □f right VEnlride Necyanotické • stenóza aorty • koarktace aorty • defekt septa síní • foramen ovale patens • defekt septa komor • perzistence ductus arteriosus • bikuspidální aortální chlopeň (spíše varieta) Plicní hypertenze u: • perzistence ductus Botalli (~100 %) • defektu septa komor (~50 %) • defektu septa síní (~10 %) Plieni hypertenze u srdečních vad vady levého srdce nekomplikovaný levopravý zkrat Mitral Stenosis with 'reactive' pulmonary vascular remodeling Left-to-right shunt with reversible pulmonary vascular remodeling Eisenmengerův syndrom Eisenmengerův syndrom • Závažná forma plicní hypertenze při levopravých zkratech • Plicní tlaky ~ MAP • Irevezibilní remodelace plicních cév Pulmonary hypertension Intima: infiltration by smooth muscle cells Adventia: proliferation of fibroblasts and macrophages Media; proliferation of smooth muscle celts. • Levopravý zkrat -> pravolevý -> systémová hypoxie Plieni embólie • ť va/q • Příčiny: • trombembolie • tuková embólie (např. zlomeniny) - možnost přechodu bronchopulmonálními spojkami • vzduchová embólie (např. žilní katetrizace) • nádorová embólie • těhotenské komplikace • amniová tekutina • mola hydatidosa • septická embólie (např. srdeční chlopně) Následky PE • 1^ mrtvý prostor • 1^ zkrat (anatomický-průtok krve bronchopulmonálními spojkami, PFO) • Hyperventilace (dráždění juxtakapilárních J-receptorů -subj. dyspnoe) • Částečně kompenzuje respirační insuficienci • U mírnějších forem PE vede k hypokapnii a respirační alkalóze • U těžkých forem hypoxie s hypokapnii - globální resp. insuficience • Plicní hypertenze při >50 % obstrukci (analogicky resekcím plic) • Cor pulmonale acutum (dilatace PK, pravostranné regurgitace, tachykardie, IHroponin, l^natriuretické peptidy) • Srdeční selhání „dopředu"-> obštrukční šok • U závažných embólií elektromechanická disociace (zástava oběhu při normální el. aktivitě na EKG) • Otevření foramen ovale patens -> zkrat, paradoxní embolizace • Subakutní masivní (sukcesivní) embólie - rozvoj 1-2 týdny Plieni embólie a CTEPH Chronická trombembolická plieni hypertenze Následek cca 1-4 % plieních embólií, ale 25 % CTEPH je bez anamnézy PE Následek plieni embólie • obstrukce plieni cirkulace nerekanalizovanými tromby • hyperperfúze v nepostižených cévách -> remodelace se zvýšením vaskulární rezistence (jako u PAH) Progrese dusnosti v řádu měsíců Difúze - měření reziduálního objemu • Reziduálni objem a odvozené parametry (funkční reziduálni kapacitu a celkovou plicní kapacitu) nelze na rozdíl od jiných statických parametrů měřit přímo • Možnosti: • Diluční metody (např. heliová diluční metoda) • Test vyplavování dusíku (nitrogen washout) • Celotělová pletysmografie - odhad RV pomocí změny tlaku během exspiria Vyšetření difúze Transfer faktor plic pro CO (TLCO) nebo difúzni kapacita (DLCO) • Lze je vypočítat z poklesu koncentrace CO (vysoká afinita k Hb) a inertního plynu (např. He -viz diluční metody), což umožňuje zohlednit reziduálni volum • Většinou single breath method - srovnávají se koncentrace CO a He ve vdechovaném vzduchu a po zadržení dechu, dalším faktorem ve výpočtu je doba zadržení dechu • Směs: He 14 %; CO 0,3 %; 02 21 %; N2 zbytek • Pozorná: • Valsalvův nebo Mullerův manévr • pomalý vdech • únik směsi UrceniTLCOa DLCO • DLCO: ml . mirr1. mmHg"1 • TLCO: mmol. mirr1. kPa-1 • 0100 = 1100x2,987 Va = Vi x He/Hee CO^CO^Hee/Hei) kco = ln(C00/COe)/t Kco = kco/Pb DLCO = Vax Kco Va He volume exposed to helium (~TLC) CO, e... concentrations of He and CO at the initial and ending point of breath C00... initial alveolar concentration kco... rate constant for CO removal (i.e. elimination constant) Pb...dry air pressure (barometric - water vapor pressure at 37°C) ~713 mmHg = 95 kPa Kco... CO transfer coefficient Gas concentration (KoF Initial) - 100 - 80 Plieni kapacita a difúze ve vztahu k nemocem Abnormal pattern of DLCO,KCO and VA in various disease states: Conditions VA KCO DLCO Incomplete lung expansion (Diaphragm palsy, collapse) TT l Loss of lung units (lobectomy, fibrosis) T U Diffuse alveolar damage (ELD) u I III Emphysema U Pulmonay vascular disease Normal U U High pulmonary blood volume (Shunt, cardiac failure) Normal T T Alveolar hemorrhage I TTT TT i-* iv/ v r v • Dalsi príčiny změn plieni difúze(Nguyen etal., 2016) Table 1. Conditions and Other Variables Affecting Dlco Measurement Increase Dlco Decrease Dlco Exercise (due to recruitment of capillaries) Postexercise Supine position (due to increased pulmonary capillary blood volume) Standing MOIIer maneuver (Inspiration against closed mouth and nose after forced expiration) Valsalva maneuver Pulmonary hemorrhage Lung resection Polycythemia Pulmonary emphysema (affecting capillary or alveolar bed) Left-to-right shunt (eg, atria! septal defect) Pulmonary vascular disease, including pulmonary arterial hypertension and chronic venous thromboembolism Obesity Interstitial lung diseases Asthma Anemia Chronic bronchitis without major emphysema Evening Morning Drugs (eg, amiodarone, bleomycin, methotrexate) Pregnancy Pulmonary lymphangitic carcinomatosis Dey et alv 2020 TLCO/DLCO obecně hodnotí povrch a permeabilitu alveolokapilární bariéry Kco/kco závisí výrazně také na perfúzi plic icní objemy a parametry difúze u restrikčních chorob U intersticiálních plicních procesů (IPP) současné snížení vitální kapacity i reziduálního volumu x vysoký u mimoplicních příčin restrikce TLCO/DLCO je obecně u plicních restrikcí i u emfyzému snížený • Je vysoký při vysoké hodnotě TLC kvůli nataženi a ztenčení alveolárni membrány Kco (= DLCO/Va) klesá při vysokém plicním objemu (viz emfyzém) u nízkých objemů kompenzace 'hpertúzí a tím vysoké Kco (např. restrikce z mimoplicních příčin) Při IPP dochází k fibrotizaci alveolárni membrány - normální hodnota Kco při nízkých plicních objemech je vlastně patologická KW piJnmsTŕ munxTUHubr tr.oiü dnem- OxsSt reduced capillary blood volume thicker alveolar membrane increased capillary blood volume Lung at FRC Lung at TLC Intersticiální plicní procesy • Současná porucha ventilace (restrikce) a difúze, později i perfúze Normal lung Inflammatory ILD pattern Fibrotic ILD pattern Rozdělení intersticiálních plicních procesů 1) Ze známých příčin • silikóza • azbestóza • uhlokopská pneumokonióza • farmářská plíce - alergie ~~~ • Polékové/postradiační IPP 2) Idiopatické • idiopatická plicnífibróza (IPF) • kryptogenní fibrotizující alveolitis 3) Granulomatózní léze • sarkoidóza 4) Jiné Anorganický prach Důsledky intersticiálních plicních procesů • Porucha difúze - kombinace mrtvého prostoru a zkratu • Plicní restrikce • Plicní hypertenze • Hypoxémie s tendencí k respirační alkalóze (vedle hyopoxie při zkratu i role stimulace J-receptorů), později hyperkapnie při mrtvém prostoru • Prognóza relativně nejhorší u IPF (medián přežití 3-5 let), lepší u jiných priem Plicní edém • Porucha difúze, perfúze, později i ventilace (restrikce) •F = A.K.[(Pc-Pi)-o(Rc-Ri)] • Nejčastěji následek levostranného srdečního selhání „dozadu" nebo hypervolémie (1^PC) • Plicní záněty (1^K a 4^g) Vzácně u hypoproteinémie (kc) • 1^ tekutiny v intersticiu vede k T" toku lymfy a 4/ koncentrace proteinů v intersticiu • Tím se udržuje nízký gradient onkotických tlaků cní edém a hlavní parametry ventilace, difúze + perfúze Typy plicních edémů • Intersticiální • Alveolárni • Plieni edém x pleurální výpotek • Podobně jako u pleurálního výpotku či ascitu lze rozlišit exsudát a transsudát • Ale diagnostika obtížnější • Většina plicních edémů jsou transsudáty • Výjimka: ARDS RTG obraz Plieni edém Bilaterální fluidotho Syndrom dechové tísně dospělých (ARDS - „šoková plíce") • Důsledek zánětlivého poškození plíce při SIRS, plicních infekcích, aspiraci žal. šťávy, tonutí • Exsudativní fáze (v řádu hodin): uvolnění cytokinů, infiltrace leukocyty, plicní edém, destrukce pneumocytů typu I • Proliferativní fáze: fibróza, ^ mrtvý prostor, proliferace pneumocytů typu II • Reparativní fáze: 4/zánět, 4/ edém, přetrvává fibróza, většinou trvalá plicní restrikce Normal Alveolus Alvaolsr air spjca Injured Alveolus during the Acute Phase membrane PlBtstets Neutrophil Reticell Swells n, injured endothelial cells Fibroblast Fibrabtast Neutrophil Děkuji za pozornost