Anestezi Makinesi Atlası Anesthesia Briefs

Fizik sayfası · Bölüm 1 · Fizik yasaları

Makineyi çalıştıran fizik

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.

10L
150bar
6L/dk
20°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.

1054m
0,50
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.

2,0L/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.

7,0mm
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.

2,0%
2,0L/dk
Bölme oranı
—
Çıkış (rakımda)
—
Sıvı tüketimi
—

Çözünürlük · Farmakokinetik

Henry yasası ve kan/gaz dağılım katsayısı

Cçözünmüş = k · Pgaz  ·  λ = Ckan / CgazSıvıda çözünen gaz miktarı, sıvının üzerindeki kısmi basınçla orantılıdır.O₂ çözünürlük katsayısı ≈ 0,003 mL·dL⁻¹·mmHg⁻¹; çözünmüş O₂ ≈ 0,003 × PaO₂ (mL/dL).

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.

AjanKan/gazYağ/gazMAC %SVP 20 °C
Desfluran0,42196,0669
N₂O0,471,4104gaz
Sevofluran0,65472,0157
İzofluran1,4911,15238
Halotan2,42240,75243

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.

≈ 30–60 0 Balon hacmi (nominal hacmin katları) → Basınç cmH₂O Plato: aşırı gerilmede basınç sınırlı
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.

Ventilatör simülatörüne git

Optik · Monitör

Beer–Lambert yasası

A = ε · c · d  ·  I = I₀ · e−ε·c·dEmilim (A); molar emilim katsayısı, konsantrasyon ve ışık yolunun uzunluğu ile orantılıdır.

Pulse oksimetre 660 nm (kırmızı) ve 940 nm (kızılötesi) ışığın pulsatil emilimini oranlar: R = (AC₆₆₀/DC₆₆₀) / (AC₉₄₀/DC₉₄₀). R ≈ 0,4 ise SpO₂ ≈ %100, R = 1 ise ≈ %85. Kapnometre CO₂'yi 4,26 µm'de, anestezik ajanları 3,3 µm ya da 8–9 µm bandında kızılötesi emilimle ölçer (8–9 µm, metan ve CO₂ girişiminden etkilenmez).

Monitör bölümüne git

Enerji korunumu · Sürüklenme

Bernoulli ve Venturi etkisi

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.

5,0L/dk
4,0L/dk
70%
20dk

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.

1,0L/dk
50%
2,5%
70kg
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.