Kronik Obstrüktif Akciğer Hastaları ile Sağlıklı Bireylerin Solunum İş Yükünün Termodinamik Analizi
Abstract
Kronik Obstrüktif Akciğer Hastalığı (KOAH) sigara dumanı ve diğer zararlı partiküller nedeniyle akciğer enflamasyonu ve hava yolu limitasyonu ile karakterize bir hastalıktır. Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ), yüksek morbidite ve mortaliteye sahip KOAH nedenli ölümlerin 2030 yılında üçüncü sırada olacağını öngörmektedir. Havayolu limitasyonu ve respiratuvar kasların yapısal ve fonksiyonel olarak değişmesi solunum kas kuvvetinde azalmaya neden olarak solunum iş yükünü arttırır. Respiratuvar kasların termodinamik analizi ile, iş veriminin azalmasına yol açan enerji kayıplarının ölçülmesi (entropi) ve maksimum yararlı işin (ekserji) yıkımı hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada, KOAH hastaları ile sağlıklı bireylerin solunum kas işlerinin termodinamik analizle karşılaştırılması amaçlanmıştır. Respiratuvar kasların yaptığı işe termodinamiğin birinci ve ikinci kanunları uygulanmıştır. KOAH’ lı hastaların ve sağlıklı bireylerin respiratuvar kasları etrafında termodinamik analizler kütle, enerji, ekserji ve entropi balansları uygulanarak yapılmıştır. KOAH’lı hastalar ile sağlıklı bireylerin solunum iş yükünün termodinamik analizi sonucunda ekserji yıkımı sırasıyla 1.23x10-2 kJ/min ile 6.01x10-3 kJ/min olarak hesaplanmıştır. Entropi üretimi ise KOAH’lı bireylerde 4.12x10-5 (kJ/K)/min iken sağlıklı bireylerde 2.02x10-5 (kJ/K)/min olduğu görülmüştür. Enerji dengesi analizi sonuçlarına göre solunum işi için harcanan glikoz miktarları KOAH’lı ve sağlıklı bireyler için sırasıyla 0.32-0.16 mmol/min olarak hesaplanmıştır. Bu termodinamik analiz ile, KOAH hastası bireylerde respiratuvar kasların yaptığı iş yükünün artmasıyla ekserji yıkımı ve entropi üretiminin arttığı belirlenmiştir. Enerji dengesi analizlerinin sonuçlarına bakıldığında, solunum işi için KOAH hastası bir bireyin, sağlıklı bireye göre 2 kat daha fazla glikoz kullandığı görülmüştür. KOAH hastalarında entropi üretimi ve ekserji yıkımı sağlıklı bireylere göre yüksek olduğundan, bu hastalarda entropi artışının dokulardaki hasarla sonuçlanacağı ve sağlıklı yaşlanma üzerinde olumsuz etkileri olacağı düşünülmektedir.
Keywords
References
- Adams PF, Hendershot GE, Marano MA., 1996. Current estimates from the National Health Interview Survey,. National Center for Health Statistics. Vital Health Stat 1991; 200: 93.
- Alvar, G., Agusti, N. 2005. Systemic Effects of Chronic Obstructive Pulmoner Disease. Proceedings of the American Thoracic Society, 2,367-370.
- Agusti, A. 2007. Systemic effects of chronic obstructive pulmonary disease: what we know and what we don't know (but should). Proceedings of the American Thoracic Society, 4 (7), 522-525.
- Aoki, I. 1994. Entropy Production in Human Life Span: A Thermodynamical Measure for Aging. Age, 17:29-31.
- Balmer, R.T. 1982. Entropy and Aging in Biological Systems. Chemical Engineering Communications, 17:171-181.
- Boregowda, S.C., Choate, R.E., Handy, R. 2012. Entropy Generation Analysis of Human Thermal Stress Responses. ISRN Thermodynamics.
- Cabello, B., Mancebo, J. 2012. Work of breathing. In Applied Physiology in Intensive Care Medicine 1 (pp. 11-14). Springer, Berlin, Heidelberg.
- Celli, B.R., MacNee, W.,Force, A.E.T. 2004. Standards for the diagnosis and treatment of patients with COPD: a summary of the ATS/ERS position paper. European Respiratory Journal, 23 (6), 932-946.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Engineering
Journal Section
Research Article
Authors
Jale Çatak
*
0000-0002-2718-0967
Türkiye
Publication Date
December 31, 2018
Submission Date
October 19, 2018
Acceptance Date
November 13, 2018
Published in Issue
Year 2018 Number: 14
Cited By
Solunum Yetmezliği Olan Hastalarda Mekanik Ventilasyon Sırasında ve Sonrasında Entropi Üretimi ve Ekserji Yıkımı
European Journal of Science and Technology
https://doi.org/10.31590/ejosat.690568How does obesity affect bioenergetics in human respiratory muscles?
Human Nutrition & Metabolism
https://doi.org/10.1016/j.hnm.2021.200136