مواظب خوابیدن کودکتان باشید

مدل تنفس مجدد، مدلی برای بیان رابطه بین خوابیدن به صورت دمر و سندروم مرگ ناگهانی نوزادان. در این مدل شبیه‌سازی مكانیكی برای نمایش رابطه بین حالت‌های مختلف خوابیدن و پتانسیل تنفس مجدد در كودكانی كه به صورت دمر خوابیده‌اند (در سن نوزادی) استفاده شده است. مانكن نوزاد به یك رسیپراتور متصل می‌شود تا تبادلات حجم جزر و مدی و نرخ تنفس (‏RR‏) را در سنین نوزادی بین ۰ تا ۱۸ ماهگی شبیه‌سای كند.
پیش از آنكه اندازه‌گیری انجام شود، فلوی ‏CO۲‎‏ در اندازه %۱/۰+-۵ انتهای فشار ‏CO‏ جزر و مدی (‏PCO۲‎‏) تنظیم می‌شود. هنگامی كه مدل در وضعیت دمر قرار گرفت، افزایشی در غلظت كسری ‏CO۲‎‏ دم (‏Fico۲‎‏) اندازه‌گیری می‌شود. ‏Fico۲‎‏ به سرعت و فوراً افزایش می‌یابد و در عرض چند دقیقه به مقدار ماكزیمم خود می‌رسد. ماكزیمم مقدار ‏Fico۲‎‏ از زیر %۲ به %۱۰ می‌رسد كه البته بستگی به نحوه خوابیدن نوزادان دارد.
‏Fico۲‎‏ تحت تأثیر ‏VT‏ و ‏RR‏ نیز قرار می‌گیرد. این مدل به طور كامل نمی‌تواند حالت‌های واقعی نوزادان را شبیه‌سایز كند چرا كه حجم زیادی از ‏CO۲‎‏ در پوست نوزادان ذخیره شده است، اما می‌توان از آن برای نشان دادن نحوه انتشار گازها در حالت‌های مختلف خوابیدن استفاده كرد و به راحتی می‌تواند توجیه خوبی برای مرگ نوزادانی كه صورت آنها بر روی سطح نرمی قرار می‌گیرد، ارایه كند.
به طور كلی هر چه ‏Fico۲‎‏ بیشتر باشد پتانسیل تنفس مجدد بیشتر می‌شود.
از نظر تئوری با توجه به ذخیره كم ‏O۲‎‏ در بدن، تغییرات ‏Fio۲‎‏ توسط تغییرات‎ Fico۲‎‏ صورت نمی‌گیرد، بلكه با تولید ‏CO۲‎‏ و حركت گازها در اطراف صورت نوزاد تغییر می‌كند. كاهش سریع ‏Fio۲‎‏ تقریباً در جهت عكس ‏Fico۲‎‏ است كه نه تنها تجمع ‏CO۲‎‏ بلكه فقدان ‏O۲‎‏ در فضای پتانسیل اطراف صورت نوزاد را به خوبی نشان می‌دهد.
خوابیدن در حالت دمر به عنوان یكی از فاكتورهای مهم و بزرگ خطر برای سندروم مرگ ناگهانی نوزادان شناخته شده است (‏SIDS‏).
تا زمانی كه علت این خطر مشخص نیست، برخی از بازرسان گمان می‌كنند كه این مسأله ممكن است به جنس مواد به كار رفته در بالش بستگی داشته باشد. تنفس مجدد به معنی استنشاق هوای دمی خودی است و اگر نوزاد در حالتی كه صورتش روی بالش قرار دارد، تنفس كند ممكن است منجر به هایپركاپنی و یا هایپوكسی و در نهایت مرگ شود.
(هایپركاپنی= افزایش دی اكسید كربن در خون و هیپوكسی= كاهش در تأمین اكسیژن یك بافت در حد كمتر از میزان فیزیولوژیك، علی‌رغم خون‌رسانی كافی بافت)‏
برخی از انواع بالش‌ها، مثل پوست (پوستین)، و بالش‌های پلی استیرن به سادگی می‌تواند، دی اكسید كربن را در خود حبس كند. بنابراین توانایی حبس ‏CO۲‎‏ توسط برخی از مواد افزایش می‌یابد. در این مدل سیستم تجربی با اضافه كردن یك رسپیراتور كه حجم ‏CO۲‎‏ ذخیره شده در آن ثابت است دوباره بازسازی شده و ارتباط بین پتانسیل حبس ‏CO۲‎‏ و بالش‌ها به صورت ریاضی مورد آنالیز قرار گرفته است.
● سیستم تنفس مانكن
سیستم شامل یك مانكن نوزاد، رسپیراتور و مانتیور است. با توجه به وزن‌های مشخص بافت‌های بدن (‏kg/l‏ ۰۷۱/۱)، جرم‌های سر و تنه به ترتیب ‏g‏۱۳۵۰ و ‏g‏۲۶۲۰ در نظر گرفته شدند. صورت مانكن توسط یك ماسك لاستیك مانند مثل صورت نوزاد پوشیده شده است و سوراخ‌های بینی مشخص شده‌ است و تیوپ ‏Y‏ شكلی وارد سوراخ‌های بینی شده است. انتهای دیگر این كانال به كانكتور ‏trifurcated‏ متصل است.
و دو سمت دیگر باقیمانده به مجاری دم و بازدم متصل می‌شود. رسپراتور یك دریچه تك جهته در هر مجرا دارد و امكان ایجاد سیكل تنفسی ‏compulsory‏ را فراهم می‌نماید. برای اندازه‌گیری غلظت ‏CO۲‎‏ یك مانیتور ونتیلاسیون گاز بین سوراخ‌های بینی و كانكتورها قرار داده شده است. غلظت ‏CO۲‎‏ ثبت شده توسط مانیتور به صورت اتوماتیك هر ۱۰ ثانیه یك بار به یك كامپیوتر فرستاده می‌شو. مانیتور گاز می‌تواند ماكزیمم مقدار غلظت ‏CO۲‎‏ را تا بالای ۵/۱۱% نشان دهد بنابراین نمی‌توان مقادیر بالای ۱۰% غلظت ‏CO۲‎‏ را با تضمین نشان داد.
یك تیوپ از تانك ‏CO۲‎‏ به پورت كناری مجرای استنشاق متصل شده است تا گاز ‏CO۲‎‏ اضافی به خارج از پیستون رسپیراتور هدایت شود و كاملاً با هوای دمی مخلوط شود. اگر این تیوپ به مجرای بازدم متصل شود مقادیر مانیتور و غلظت ‏CO۲‎‏ در اطراف سوراخ‌های بینی ناپایدار خواهند شد. پیش از شروع اندازه‌گیری مانكن نوزاد در وضعیت طاقباز خوابانده می‌شود. ‏Baseline‏ غلظت كسری ‏CO۲‎‏ دم (‏Fico۲‎‏) همیشه كمتر از %۱/۰ در حالت عدم وجود پوشش برای بالش است. رسپیراتور برای تبادلات مورد نظر مثل نرخ تنفس (‏RR‏) و حجم جزر و مدی (‏VT‏) تنظیم می‌شود و فلوی ‏CO۲‎‏ طوری تنظیم می‌شود كه به انتهای‏‎ PCO۲‎‏(%۱/۰+-۵) در مانیتور برسد.
در این مدل از اطلاعات وزن نوزادان ژاپنی استفاده شده و ‏VT‏ و ‏RR‏ و سایر ویژگی‌های نوزادان سالم در محدوده سنی نوزادان تازه به دنیا آمده تا ۵/۱ ساله از روی این اطلاعات استخراج شده است. این مقادیر با حجم جزر و مدی ‏ml/kg‏ ۶ مطابقت دارد. همانطور كه مشاهده می‌كنید با افزایش سن نوزادان میزان ‏RR‏ كاهش یافته است.
اندازه‌گیری‌ها بیش از ۶ بار در هر یك از حالت‌های تنفس انجام شده است. پس از اینكه اندازه‌گیری در وضعیت دمر به پایان رسید، مانكن در وضعیت طاقباز قرار داده می‌شود و ‏PCO۲‎‏ و ‏FiCO۲‎‏ در سیستم بررسی می‌شوند تا پایداری آنها به ترتیب برای مقادیر %۱/۰+-۵ و زیر %۱/۰ تأیید شود و سپس اندازه‌گیری بعدی انجام می‌شود.‏
▪ چگونگی خوابیدن در این تحقیق شامل ۶ حالت بر روی یك تخت پلاستیكی است:
۱) كودك روی تخت قرار گرفته است
۲) فقط یك حوله دستی نازك دور كودك پیچیده شده
۳) از یك حوله حمام ضخیم استفاده شده
۴) از حوله دستی استفاده شده در حالی كه كودك روی تخت خوابانده شده
۵) از حوله حمام استفاده شده و كودك روی تخت خوابانده شده
۶) تركیبی ا ز حالت‌هایی كه نوزادان در آنها مرده‌اند.
تشك با ۲۰% كتان و ۸۰% پلی‌استر شده است و روی آن با ۱۰۰% كتان پوشانده شده و سپس مجدداً با یك ورقه كتان پوشیده شده است. حوله دستی و حوله حمام هم از جنس كتان هستند. در حالت‌های منجر به مرگ یك نوزاد ۴ ماهه دختر در وضعیت دمر برروی ‏futon‏ كه با حوله حمام پوشیده شده بود، پیدا شد. ‏Futor‏ نوعی ماده نرم است كه با ۱۰% كتان پوشیده شده است و از سه لایه تشكیل شده است كه دو لایه خارجی‌‌تر با ۱۰۰% كتان و لایه میانی با ۱۰۰% پشم پرشده است.
● تحلیل رگرسیون‏
‏ اگر پوشش صورت نوزاد منجر به تنفس مجدد شود،‌ در عدم حضور ذخیره ‏CO۲‎‏ در بافت، رابطه بین ‏FiCO۲‎‏ و زمان برگشت (عود) تقریباً از معادله زیر پیروی می‌كند.
‏D‏ به عنوان سرعت رسیدن به مقدار ماكزیمم ‏FiCO۲‎‏ است و مقدار بزرگتر ‏D‏ باعث می‌شود منحنی زودتر به حالت ‏Max‏ برسد.‏
در ضمن ضریب ‏Correlation‏ با استفاده از مقادیر نمایی و مقادیر محاسبه شده از طریق حالت‌های رگرسیون به دست می‌آید.● نتایج
در این تحقیق، ‏timecourse‏ استاندارد ‏FiCO۲‎‏ از روی رابطه (۱)‌به دست می‌آید. (با استفاده از مقادیر ‏FiCO۲‎‏ كه در فواصل زمانی ۱۰ ثانیه‌ای به دست می‌آید) شكل (۲) ‏timecourseهای استاندارد ‏FiCO۲‎‏ را در ۵ حالت متفاوت تنفس برای هر بخش نشان می‌دهد. یك افزایش اولیه سرعت در ‏FiCO۲‎‏ مشاهده می‌شود كه در ادامه آهسته‌تر افزایش پیدا می‌كند تا پس از چند دقیقه به یك مقدارحداكثر برسد.
حبس ‏CO۲‎‏ در هنگامی كه حوله حمام یا تركیبی از تشك و حوله دستی استفاده شده است افزایش یافته است. تحت این شرایط زمان لازم برای رسیدن به مقدار حداكثر نیز طولانی‌تر شده است. در حالیت كه تركیبی از حوله حمام و تشك محكم استفاده شده است. ‏timecourse‏ ‏FiCO۲‎‏ به وضوح به وضعیت‌های تنفسی وابسته است و حداكثر مقدار ‏FiCO۲‎‏ بیشتر از ۱۰% با زمانی حدود ۳ دقیقه است. حالت مرگ وضعیتی بیش از ۱۰% در دو دقیقه را نشان می‌دهد. جدول (۲) مقادیر ‏D‏ و ‏D‏ و ضریب ‏Correlation‏ را برای هر حالت نشان می‌دهد. پتانسیل و قابلیت‌های بیشتر حبس ‏CO۲‎‏ هر حالت منجر به افزایش تعداد ‏C‏ می‌شود.
وقتی ‏C>۱۰‎‏ است مقدار ‏Max‏ برای راحتی كار برابر با ۱۰ در نظر گرفته شده است. با توجه به رابطه ‏FiCO۲‎‏ و تعداد تنفس رابطه قبل را می‌‌توان به صورت زیر نوشت:
‏Max‏ غلظت ‏FiCO۲‎‏ (‏C‏) به صورت ؟؟ تخمین زده شده است. ‏‎(n)FiCO۲‎‏ مقدار ‏FiCO۲‎‏ در ‏nامین تنفس پس از شروع شبیه‌سازی تنفس است و ‏W‏ ثابتی است كه برای تصحیح گازهای باقیمانده در استنشاق در بدن و ؟ نسبت گازهای بازدم باقیمانده در فضای پتانسیل اطراف صورت نوزاد در ابتدای استنشاق بعدی است و ‏A‏ و ‏B‏ ثابت‌های مشخصه تشك مورد استفاده هستند. از نظر ریاضی ‏FiCO۲(n)‎‏ پس از ۱۰۰ تنفس به مقدار ماكزیمم خود می‌رسد.با توجه به شبیه‌سازی انجام شده، در همه حالت‌های تنفسی، زمان لازم برای رسیدن به مقدار ‏Max‏ حدود ۱ تا ۲ دقیقه است.
● بحث ‏
‏ این تحقیق تلاش كرده تا توانایی‌های سیستم تجربی را برای تشخیص ارتباط بین تشك و تنفس مجدد بدون استفاده از نوزادان حقیقی ارزیابی كند.
تحلیل‌گر ‏CO۲‎‏ در این آزمایش توانایی گزارش مقادیر دقیق ‏CO۲‎‏ در حالت‌هایی كه بیش از ۱۰% بودند را نداشت. بنابراین وقتی ‏C‏ بالای ۱۰ باشد به صورت ‏‎>۱۰‎‏ نشان داده شده و ‏D‏ از روی زمان لازم برای رسیدن به ۱۰% ‏FiCO۲‎‏ محاسبه شده است. بنابراین تخمین مقادیر ‏D‏ باید به دو گروه تقسیم شود كه بستگی دارد به مقدار ‏C‏ كمتر از ۱۰ است یا بیشتر.‏
در حالت استفاده از تشك محكم، ‏time course‏ استاندارد ‏FiCO۲‎‏ در هر ۵ حالت تنفس یك الگوی مشابه را نشان می‌دهد. ماكزیمم مقدار ‏FiCO۲‎‏ (یا مقدار ‏C‏) كمتر از ۲% است و زمان لازم برای رسیدن به مقدار ماكزیمم حدود ۱ دقیقه است بنابراین می‌تون گفت كه تشك محكم به تنهایی كمترین پتانسیل را برای حبس كردن ‏CO۲‎‏ دارد.‏
و درست برعكس این حالت تركیبی از تشك‌های نرم كه در حالت‌های مرگ استفاده شده‌اند پتانسیل حبس ‏CO۲‎‏ خیلی بیشتری دارند. رابطه بین تشك‌های نرم و خوابیدن به صورت دمر در مرگ‌های ناگهانی نوزادان كاملاً واضح نیست ولی برخی از مشخصه‌های آماری رابطه مثبتی را بین این دو قضیه نشان می‌دهد.
با استفاده از این مدل پتانسیل حبس ‏CO۲‎‏ تشك‌های مختلف را می‌توان به دست آورد. یك حوله دستی كتانی نازك رفتار مشابهی را نشان می‌دهد. حوله كتان حمام ضخیم به تنهایی می‌تواند پتانسیل حبس ‏CO۲‎‏ را به آرامی افزایش دهد. وقتی حوله‌ها به صورت تركیب همراه با تشك‌های محكم استفاده می‌شوند این پتانسیل تا حد بسیار زیادی افزایش می‌یابد. به طور خاص وقتی حوله حمام و تشك با هم مورد استفاده قرار می‌گیرند مقدار ماكزیمم ‏FiCO۲‎‏ بیشتر از ۱۰% در زمان ۲ تا ۳ دقیقه است كه بیشتر از مجموع ماكزیمم مقادیر ‏FiCO۲‎‏ وقتی تشك یا حوله حمام به تنهایی استفاده می‌شوند، است.
فضای بین حوله و تشك نیز ممكن است فضای پتانسیلی باشد كه مانع از مخلوط شدن گازهای با هوای تازه می‌شود. برای همه حالت‌های تشك، ‏FiCO۲(n)‎‏ كه به یك مقدار ماكزیمم پس از ۱۰۰ سیكل تنفس می‌رسد. نرخ تنفس یك كودك سالم حدود ۳۰ تنفس در دقیقه است بنابراین مقدار ماكزیمم به طور كلی پس از چند دقیقه حاصل می‌شود. این محاسبات برپایه یك سری فرضیات است. به عنوان مثال هوای استنشاق به طور كلی از طریق یك بازدم خراج می‌شود. در این آزمایش زمان دقیق برای رسیدن به مقدار ماكزیمم دقایقی بیشتر از آنچه به صورت تئوریك محاسبه شده است، است چرا كه گاز عبوری از تیوپ ونتیلاتور و پیستون با تأخیر انجام می‌‌شود.
در این تحقیق حالت‌های تنفس در حین یك ثبت تغییر نكرده است. نوزاد واقعی دینامیك است به عنوان مثال گاز استنشاق می‌تواند در داخل بدن باقی بماند و الگوی تنفسی می‌تواند در حالت‌های مختلف تغییر كند.
غلظت كسری ‏O۲‎‏ دم (‏FiO۲‎‏) در یك فضای پتانسیل در اطراف بینی مانكن با استفاده از رابطه زیر تخمین زده می‌شود: ‏
در اینجا ‏RQ‏) بهره تنفسی است و به عنوان نرخ تجمع ‏CO۲‎‏ جایگزین ‏O۲‎‏ در نظر گرفته می‌شود. شكل (۳) ‏Time Courseهای استاندارد تئوریك را در زمانی كه ۸/۰=‏RQ‏ با مقادیر طبیعی انسانی است را نشان می‌دهد. الگوی گراف رسم شده عكس ‏Time Course‏ ‏FiCO۲‎‏ است.
در نهایت ‏FiO۲‎‏ در فضای پتانسیل اطراف صورت مانكن با استفاده از رابطه (۳) تخمین زده می‌شود. با توجه به ‏Time Course‏ استاندارد تئوریك ‏FiO۲‎‏، برای تركیبی از حوله حمام و تشك ‏FiO۲‎‏ به سرعت در عرض ۲ دقیقه در سه حالت متفاوت تنفس تا زیر ۱۰% افت پیدا می‌كند. در این شبیه‌سازی‌ها فرض شده كه نرخ نسبی تغییرات ‏CO۲‎‏ و ‏O۲‎‏ برای فضای پتانسیل اطراف صورت مدل یكسان است و یك مقدار كم ذخیره ‏O۲‎‏ در بدن ممكن است نرخ كاهش ‏FiO۲‎‏ را تحت تأثیر قرار دهد. به صورت تئوری، ‏FiO۲‎‏ با تولید ‏CO۲‎‏ كاهش می‌یابد ولی زیاد تحت تأثیر تغییرات ‏FiCO۲‎‏ قرار نمی‌گیرد. به زبان ساده‌تر تغییرات ‏FiO۲‎‏ می‌تواند توسط تولید ‏CO۲‎‏ و جابه‌جایی گازها در اطراف صورت نوزاد ایجاد شود. تحقیقات اخیر با استفاده از نوزادان زنده‌ای كه به صورت دمر خوابانده شده بودند نشان داده است كه كاهش ‏FiO۲‎‏ خیلی بیشتر از افزایش ‏FiCO۲‎‏ است. ‏
شبیه‌سازی انجام شده روی كاهش سریع ‏FiO۲‎، پتانسیل خفگی محیطی را پررنگ‌تر نشان می‌‌دهد و مشخص می‌كند كه تنها تجمع ‏CO۲‎‏ باعث خفگی نمی‌شود، بلكه كاهش میزان ‏O۲‎‏ در اطراف صورت نیز از دلایل اصلی این مشكل است.‏
● نتیجه‌گیری ‏
تقریب پتانسیل حبس ‏CO۲‎‏ حالت‌های مختلف تشك می‌تواند با توجه به رابطه بین افزایش ‏Time Course‏ ‏FiCO۲‎‏ و استفاده از شبیه‌سازی سیستم تنفسی می‌توان نشان دهد. اگر چه تغییرات دقیق در ‏FiCO۲‎‏ در نوزادان واقعی را نمی‌توان توسط این سیستم نشان داد، چرا كه ذخیره ‏CO۲‎‏ در بافت بدن وجود دارد ولی رفتار ساده‌ای از این اتفاقات را می‌‌توان با استفاده از رابطه (۱) و دو ثابت ‏C‏ و‏D ‎‏ نشان داد. ‏

نویسنده: سرور بهبهانی

منبع : مجله مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی