Gaz yasaları silindirin ne kadar dayanacağını, akışkanlar mekaniği akım ölçerin neyi ölçtüğünü, buhar basıncı vaporizatörün nasıl çalıştığını açıklar. Kartlardaki hesaplayıcılar gerçek klinik sayılarla çalışır.
Sürükle: döndür · kartları kaydırdıkça sahne değişir
Gaz yasaları · Silindir
Boyle ve Gay-Lussac: silindir ne kadar dayanır?
P₁·V₁ = P₂·V₂ · P₁/T₁ = P₂/T₂Sabit sıcaklıkta basınç ile hacim ters orantılıdır. Sabit hacimde basınç mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır.
O₂ silindirde gaz hâlindedir; içerik basınçla doğru orantılı azalır. 10 litrelik bir tüp 150 bar'da atmosfer basıncında yaklaşık 10 × 150 = 1500 L gaz verir. N₂O ise kritik sıcaklığının (36,5 °C) altında sıvılaşır: sıvı bitene kadar gösterge ≈ 51 bar'da sabit kalır. N₂O silindirinin içeriği ancak tartılarak bilinir.
L
bar
L/dk
°C
Kullanılabilir gaz
1500L
Kalan süre
4 sa 10 dk
Isıya göre basınç
150bar
Hesap gösterge basıncını kullanır ve tüpte kalan 1 atm'lik gazı ihmal eder. Isı kaydırıcısı, 20 °C'de dolu olan tüpün o sıcaklıktaki basıncını gösterir (Gay-Lussac).
Kısmi basınçlar · Rakım
Dalton: oksijenin gerçek basıncı
Ptoplam = P₁ + P₂ + … · PiO₂ = FiO₂ × (PB − 47)Karışımdaki her gaz, tek başına o hacmi doldursaydı yapacağı basıncı uygular. 47 mmHg, 37 °C'deki su buharı basıncıdır.
O₂ sensörleri ve vaporizatörler aslında kısmi basınca yanıt verir. Rakım arttıkça barometrik basınç düşer; aynı FiO₂ daha az oksijen basıncı demektir. Kayseri (≈1054 m) gibi bir şehirde PB deniz seviyesinin yaklaşık %88'idir.
m
PB
—
PiO₂
—
PAO₂ (PaCO₂ 40)
—
Akışkanlar · Akım ölçer
Laminar ve türbülan akım: Thorpe tüpü neyi ölçer?
Laminar: Q ∝ ΔP / μ · Türbülan: Q ∝ √(ΔP / ρ)μ: viskozite, ρ: yoğunluk. Re = ρ·v·d / μ ≈ 2000 üzerinde akım türbülanslaşır.
Thorpe tüpü yukarı doğru genişleyen konik bir camdır. Bobin, altındaki basınç farkı ağırlığını taşıyana kadar yükselir; basınç farkı sabittir, değişen aralığın (orifis) genişliğidir. Düşük akımda bobin ile duvar arasındaki dar ve uzun aralık bir tüp gibi davranır: viskozite belirleyicidir. Yüksek akımda aralık genişler, kısa bir orifise dönüşür: yoğunluk belirleyicidir. Bu yüzden her tüp kendi gazına kalibre edilir.
L/dk
Baskın özellik
—
Gerçek akım
—
Direnç · Hava yolu
Hagen–Poiseuille: yarıçapın dördüncü kuvveti
R = 8·μ·L / (π·r⁴)Laminar akımda direnç uzunluk ve viskoziteyle doğru, yarıçapın dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır.Türbülan akımda direnç yaklaşık olarak 1/r⁵ ile orantılıdır (ters bağımlılık).
Endotrakeal tüp çapındaki küçük bir azalma direnci büyük ölçüde artırır. Aynı ilke soda lime granül boyutunda (4–8 mesh), Thorpe tüpünde ve damar yolu kanüllerinde de geçerlidir.
mm
Laminar R (8,0'a göre)
—
Türbülan R (≈ r⁻⁵)
—
Kesit alanı
—
Buhar basıncı · Vaporizatör
Doymuş buhar basıncı ve bölme oranı
Coda = SVP / PB · Foda = Fbuhar · (PB − SVP) / SVPBuharlaşma odasından geçen gaz, ajanın doymuş buhar basıncı (SVP) oranında buharla yüklenir. Kadran, odadan geçen akımla baypas akımı arasındaki oranı ayarlar.
Değişken baypaslı vaporizatör taze gazı ikiye böler. Küçük bir bölüm odada doymuş buharla yüklenir, kalan bölüm baypastan geçer, çıkışta birleşir. Buharlaşma gizli ısı çektiği için sıvı soğur ve SVP düşer; bimetal şerit baypası daraltarak bunu kompanse eder. Desfluranın SVP'si atmosfere çok yakındır (669 mmHg, kaynama 22,8 °C): Tec 6 tipi cihaz ajanı 39 °C'ye ısıtıp ≈ 2 atm'de ölçülü enjekte eder.
Kanda az çözünen ajan (düşük λ) alveoldeki kısmi basıncını hızla yükseltir; indüksiyon ve uyanma hızlıdır. Etki, kandaki miktara değil beyindeki kısmi basınca bağlıdır. Aşağıdaki çubuklar ölçeklidir.
Ajan
Kan/gaz
Yağ/gaz
MAC %
SVP 20 °C
Desfluran
0,42
19
6,0
669
N₂O
0,47
1,4
104
gaz
Sevofluran
0,65
47
2,0
157
İzofluran
1,4
91
1,15
238
Halotan
2,4
224
0,75
243
MAC: 40 yaş civarı erişkin, %O₂ içinde, 1 atm. SVP: mmHg.
Duvar gerilimi · Balon, alveol
Laplace yasası
P = 2T / r (küre) · P = T / r (silindir)T: duvar gerilimi, r: yarıçap.
Rezervuar balon aşırı şişirildiğinde yarıçap büyür; gerilim artsa da basınç bir platoya oturur. ISO 5362'ye göre nominal hacminin 4 katına şişirilen balonda basınç 30–60 cmH₂O arasında kalmalıdır. Bu plato balonun malzemesine bağlıdır; APL valfinin yerini tutmaz ve barotravmaya karşı güvence vermez. ISO sınırı bir test koşuludur, klinik güvenli basınç eşiği değildir. Alveolde ise surfaktan küçük alveollerde yüzey gerilimini düşürerek, küçük alveolün büyüğe boşalmasını önler.
Solunum mekaniği · Ventilatör
Solunum sisteminin hareket denklemi
Paw = V / C + R · V̇ + PEEPtotElastik bileşen (hacim / kompliyans) + dirençli bileşen (direnç × akım) + ekspiryum sonu basınç.
Hacim kontrollü solutmada sabit akımla verilen nefesin sonunda kısa bir duraklama yapılırsa akım sıfırlanır ve dirençli bileşen kaybolur. Böylece Ppeak − Pplat farkı direnci, Pplat − PEEP farkı (sürüş basıncı) kompliyansı gösterir. Zaman sabiti τ = R × C; pasif ekspiryumun %95'i için ≈ 3τ gerekir.
P + ½ρv² + ρgh = sabitDarlıkta hız artar, yanal basınç düşer; düşen basınç yan girişten ortam havasını sürükler (entrainment).
Venturi maskeleri sabit FiO₂ verir: O₂ jeti dar bir delikten geçerken oda havasını belirli oranda sürükler. Aynı ilke nebülizörlerde, jet ventilasyonda ve bazı atık gaz sistemlerinde kullanılır. Orifisten geçen türbülan akımın yoğunluğa bağlı olması, Venturi akım ölçerlerin de temelidir.
Fizik sayfası · Bölüm 2 · Farmakokinetik
Farmakokinetik ve düşük akım
İnhalasyon ajanının alveoldeki kısmi basıncı, kanda ne kadar çözündüğüne, kalp debisine ve ventilasyona bağlı olarak yükselir. Düşük akımda ise devredeki gaz taze gazdan ayrışır: hasta O₂ ve ajan tükettikçe devre, kadranda yazandan farklı bir karışım taşır.
Wash-in ve wash-out (FA/FI)
Alveol + damardan zengin organlar + kas + yağ: dört kompartmanlı fizyolojik model, her 0,3 saniyede sayısal olarak çözülür. Kesme zamanında ajan kapatılır ve eğri wash-out'a döner.
L/dk
L/dk
%
dk
Düşük akım anestezisi
Halka devre + FRC ≈ 6 L. Hasta 250 mL/dk O₂ tüketir; sevofluran alımı Lowe'un karekök-zaman yaklaşımıyla hesaplanır (alım ∝ 1/√t). Başlangıçta devre taze gazla dolu, ajan yoktur.
L/dk
%
%
kg
TL
Absorban: taze gaz akımı dakika ventilasyonunun altına indikçe ekspire edilen gazın daha büyük bölümü absorberden geçer; düşük akımda absorban daha hızlı tükenir ve rengi ile FiCO₂ yakından izlenmelidir.