Entropy Generation and Exergy Destruction During and After Weaning from Mechanical Ventilation in Patients with Respiratory Failure

Authors : Jale ÇATAK, Elif DEVELİ, Serkan BAYRAM

Pages : 283-289

Doi:10.31590/ejosat.690568

View : 16 | Download : 6

Publication Date : 2020-04-15

Article Type : Research Paper

Abstract :GİRİŞ: Mekanik ventilasyon, solunum yetmezliği olan ve oksijenasyon ile karbondioksit eliminasyonunu sürdürmek için gereken ventilasyon seviyesini koruyamayan hastalar için yararlı bir destekleyici tedavidir. Mekanik ventilasyon genellikle hayat kurtarıcıdır ancak riskleri de bulunmaktadır. Termodinamik analizler sistemlerin genel performansının daha iyi anlaşılmasını sağladığından, proseslerin uygulanabilirliğini test etmek için kullanılmaktadır. Solunum iş verimliliğinin azalmasına yol açan enerji kayıpları (entropi) ve maksimum yararlı iş (ekserji) yıkımı, solunum kaslarının termodinamik analizi ile hesaplanabilmektedir. AMAÇ: Solunum yetmezliği olan hastalarda mekanik ventilasyon sırasında ve mekanik ventilasyondan ayrılma sonrasında entropi üretimi, ekserji yıkımı ve glikoz tüketiminin termodinamik analiz ile belirlenmesidir. Bu çalışma ile, solunum yetmezliği olan hastalardaki hasarlı solunum mekaniği yapısının termodinamik olarak karakterize edilmesi ve solunum mekaniğindeki termodinamik değişikliklerin çözümlenmesi hedeflenmiştir. YÖNTEM: Bu çalışmada, insan solunum sistemi mekanik ventilasyon sırasında ve mekanik ventilasyondan ayrılma sonrasında termodinamiğin 1. ve 2. kanunları uygulanarak termodinamik olarak modellenmiştir. Hastaların mekanik ventilasyon sırasındaki ve sonrasındaki solunum iş yükü datası literatürden alınmıştır. Termodinamiğin 1. kanunu uygulanarak kütle ve enerji analizleri yapılırken, termodinamiğin 2. kanunu uygulanarak enerji kayıplarını ölçmemizi sağlayan entropi üretimi hesaplanmıştır. Bu termodinamik modelde vücut sıcaklığı 37 °C olarak kabul edilmiş ve çevre havası 25 °C olarak alınmıştır. BULGULAR: Ekserji yıkımı, mekanik ventilasyon sırasında ve sonrasında sırasıyla 2.23x10-2 kJ/min ve 1.75x10-2 kJ/min olarak hesaplanmıştır. Bir solunum döngüsü boyunca hastalar tarafından üretilen entropi miktarı ise mekanik ventilasyon sırasında 7.48x10-5 (kJ/K)/min iken mekanik ventilasyondan ayrıldıktan sonra 5.89x10-5 (kJ/K)/min olmuştur. Enerji analizi sonuçlarına göre solunum işi için harcanan glikoz miktarları, mekanik ventilasyon sırasında ve mekanik ventilasyondan ayrılma sonrasında sırasıyla 0.58-0.45 mmol/min olarak hesaplanmıştır. SONUÇ: Mekanik ventilasyondan ayrılma sonrasında hastalar; entropi üretimi, ekserji yıkımı ve glikoz tüketimini önemli ölçüde azaltmıştır ve bu da solunum mekaniği ve diyafram perfüzyonunun yapısındaki iyileşmelere işaret etmektedir. Mekanik ventilasyon sonrasında entropi üretimi ve ekserji yıkımındaki azalmalar aynı zamanda, solunum kaslarının mekanik verimliliğinde artış olduğunu da göstermektedir. Enerji dengesi analizlerinin sonuçlarına göre, kas enerji ihtiyacında azalma tespit edilmiştir ve solunum işi için hastanın mekanik ventilasyon sırasında, mekanik ventilasyon sonrasına göre 1.3 kat daha fazla glikoz kullandığı hesaplamalarla görülmüştür. Bu çalışmada, mekanik ventilasyonun yararının belirlenmesinde termodinamik yaklaşım kullanılmıştır. Güvenilir prosedürler geliştirebilmek için daha güçlü çalışmalara ve multidisipliner verilere ihtiyaç vardır.
Keywords : Mekanik ventilasyon, Entropi üretimi, Ekserji yıkımı, Solunum termodinamiği, Termodinamik analiz