Düşük öksürük hızına sahip hastalarda balgam atımının veriminin arttırılması
Enhancing efficiency of mucus clearance in patients with low cough velocity
Yazar: DUYGU LALE TUNA
Danışman: PROF. DR. AHMET CAHİT EVRENSEL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, düşük öksürük hızına sahip hava yolu tıkanıklığı yaşayan kronik obstrüktif akciğer (KOAH) ve bronşektazi hastalarının kalın ve yapışkan kıvamlı olan mukusunun soluk borusundan temizlenmesini etkileyen tekrarlı öksürük, titreşimli hava akışı ve mukus reolojisinin optimal ve en verimli durumlarını elde etmektir. Yapay gırtlak modeli üzerinde gerçekleştirilen deneylerde mukusun klirensini etkileyen parametreler 3 aşamada incelenmiştir. İlk aşamada KOAH ve bronşektazili hastalardan toplanan mukus numunelerinin reolojik karakterizasyonları yapılmış ve koyu kıvamdaki mukusların açık renk ve akışkan olan mukuslara göre daha yüksek elastik modülüs (G') ve viskozitelere (ƞ') sahip olduğu görülmüştür. Bu ölçümler sonucunda hastadan hastaya G' ve ƞ' değerlerinin büyüklükleri değişse de frekansın artmasıyla viskozitede hızlı bir azalış görülürken elastik modülüste yavaş bir yükseliş görülmüştür. İkinci aşamada hastalardan toplanan mukus ile benzer G' ve ƞ' reolojik özelliği gösteren yapay mukus benzeşimleri hazırlanarak mukus reolojisinin ve tekrarlanan puls şeklindeki öksürüğün mukus klirensine etkisi çalışılmıştır. Yapay gırtlak modeli kullanılarak yapılan deneylerde tek öksürükte verilen hava hacminin tekrarlı öksürüklerle verilmesiyle mukus benzeşiminin toplam yer değiştirmesine arttırıcı yönde etkisinin olduğu ve mukusun klirensine pozitif etki ettiği görülmüştür. Ayrıca mukus elastik modülüs (G') ve tekrarlı öksürükler arası geçen süredeki artışların klirensi arttırdığı ve optimum bir sürenin olabileceği sonucu çıkmıştır. Son aşamada ise titreşimli hava akışının mukus klirensi üzerindeki etkisi çalışılmıştır. Titreşimli pulsun aynı ortalama hızdaki titreşimsiz akışa göre mukusun klirensinin verimine arttırıcı yönde etki ettiği ve optimum frekansın varlığı gözlemlenmiştir. Değişik mukus benzeşimleri ile yapılan titreşimli öksürüklerde elastik modülüsteki artışın maksimum klirense ulaşılan optimum frekansta artışla sonuçlandığı, iki parametre arasındaki direkt ilişki olduğu saptanmıştır.

Abstract:
The aim of this thesis is to obtain the optimal and most efficient states of repetitive cough, oscillated airflow and mucus rheology, which affect the clearance of the thick and adhesive mucus of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and bronchiectasis who have low cough velocity. In the experiments performed on the tracheal model, the parameters affecting the clearance of mucus were examined in 3 stages. In the first stage, rheological characterization of mucus samples collected from patients with COPD and bronchiectasis was performed and it was observed that darker gel like mucus had higher elastic modulus (G') and viscosities (ƞ') than light colored and fluid like mucus. These measurements also showed that although the magnitudes of G' and ƞ' vary from patient to patient, viscosity decreases rapidly while elastic modulus increases moderately with increasing frequency. In the second stage, mucus simulants with similar G' and ƞ' behavior were prepared and used to test the effect of mucus rheology and the cough in the form of repeated pulses on mucus clearance through a rigid tracheal model. It was observed repeated pulses with the same total volume resulted in increased clearance of mucus compared to single pulse. It was also observed that the increased elastic modulus of the mucus and the interval between repeated cough pulses increased the clearance of mucus and there is an optimal interval for a given elastic modulus. In the last stage, effect of flow oscillations on mucus clearance is studied. It was observed that flow oscillations result in increased mucus clearance compared to single steady pulse. Moreover, it was also observed that, as the elastic modulus of the mucus simulant is increased, the optimum frequency range for maximum clearance also increases.