Resimde betimlenen sahne, erken modern döneme (17.–18. yüzyıl estetiği) ait ilkel spirometri / solunum ölçümü fikrini çağrıştıran, ancak fizyolojik ve fiziksel açıdan çok sayıda mantık ve yöntem hatası içeren bir tasviri yansıtmaktadır.

1. EKeşfin Hikâyesi: Akciğer Testlerinin Doğuşu ve Bilimsel Zihinle Büyüyen Bir Ölçüm Geleneği

Solunumun ölçülebilir bir olgu olduğu fikri, insanlığın “nefes”i yalnızca yaşamsal bir işaret değil, aynı zamanda doğanın yasalarına bağlı, sayısallaştırılabilir bir süreç olarak kavramaya başladığı anlarda filizlenir. Akciğer testlerinin keşif süreci bu yüzden tek bir buluşun tarihi değildir; yüzyıllar boyunca ilerleyen bir merakın, çok disiplinli bir mühendisliğin ve klinik gözlemi nicel fiziğe bağlayan entelektüel bir dönüşümün hikâyesidir. Bu hikâyede her kuşak, kendisinden öncekinin “nefes hakkında sorduğu soruları” biraz daha keskinleştirir; ölçüm araçları incelir, yorumlama stratejileri derinleşir ve sonunda solunum fizyolojisi, modern tıbbın en standartlaştırılmış sayısal dillerinden birine dönüşür.

1) İlk Gözlemler: Nefesin Dili, Bedensel İşaretler ve Akciğerin Amacı Üzerine Düşünmek

Antik Yunan: Gözlemden Kavrama

Antik hekimlikte akciğerin “fonksiyonu” bugünkü anlamda ölçülmez; ama klinik gözlem çok güçlüdür. Hipokrat geleneği, hastalığı sayılarla değil, düzenli ve tekrar eden işaretlerle okur: solunum sayısı, nefesin derinliği, hırıltı, öksürüğün karakteri, göğüs ağrısının nefesle ilişkisi, balgamın niteliği, ateşin ritmi. Burada doğan temel fikir şudur: Solunum değişiyorsa, bedende değişen bir “mekanizma” vardır; hekim bu mekanizmayı anlamalıdır.

Aristoteles ve onu izleyen düşünürler, akciğerin kalbi “serinletme” gibi kavramsal açıklamalarla işlevselleştirilmesine yönelir. Bu açıklamalar bugünkü biyolojiyle örtüşmez; fakat bir şeyi mümkün kılar: “Akciğerin bir amacı var ve bu amaç hakkında deney yapılabilir” düşüncesi.

Roma ve Geç Antikçağ: Deney Kıvılcımı

Galen’in döneminde, solunumun fiziksel bir süreç olduğuna ilişkin sezgiler güçlenir. Solunum havasının “yakalanması”, dışarı verilen havanın “madde” olarak düşünülmesi ve göğüs kafesinin mekanik rolünün tartışılması, daha sonra ölçüme dönüşecek bir zihinsel zemindir. Henüz spirometre yoktur; ama “hava” artık yalnız metafor değildir.

2) Mekaniğin Sahneye Çıkışı: Hava, Basınç, Hacim ve Solunumun Fizik Yasaları

Akciğer testlerinin gerçek keşif çizgisi, solunumu bir “miktar” ve “akış” olarak ele almayı sağlayan fiziksel kavrayışla hız kazanır.

17. yüzyıl: Havanın Keşfi ve Göğüs Mekaniği

Bu yüzyılda bilim, “hava”yı görünmeyen bir unsur olmaktan çıkarır; basıncı, elastikiyeti ve hacmi olan bir madde gibi ele alır. Bu dönüşüm, akciğerin de bir “basınç-hacim sistemi” olarak düşünülebilmesinin ön koşuludur.

• Robert Boyle, gazların basınç-hacim ilişkisini formülleştirerek, ileride bütün akciğer hacim ölçümlerinin temelinde yer alacak düşünceyi doğurur: Kapalı bir sistemde gaz hacmi, basınçla düzenli bir ilişki içindedir.
• Robert Hooke, hayvan deneylerinde göğüs hareketinin ve ventilasyonun ayrıştırılabileceğini gösteren gösterimlerle, “solunumun yalnız göğüs kaslarının hareketinden ibaret olmadığı” fikrini güçlendirir.
• John Mayow, solunan havada “yaşamı sürdüren” bir bileşen bulunduğunu ileri sürerek, daha sonra oksijen kavramıyla birleşecek bir hattı açar. Bu hat, ileride yalnız akım ve hacmi değil, gaz değişimini de ölçme ihtiyacını doğuracaktır.

Bu dönemde ölçüm hâlâ ilkel olabilir; fakat soru artık nettir: “Bir nefeste kaç hacim hava hareket ediyor; bu hacim ne hızla ve hangi kuvvetle taşınıyor?”

18. yüzyıl: Kimyanın Solunuma Girişi

Akciğer testleri, yalnız mekanik değil, “kimyasal çıktı” sorusuyla da şekillenir.

• Joseph Priestley ve Antoine Lavoisier, havanın bileşimi ve yanma/solunum ilişkisi üzerinde çalışarak, solunumun bir tür “iç yanma” gibi ele alınabileceğini gösterir. Böylece akciğerin işi yalnız hava alıp vermek değil, oksijenin bedene girişi ve karbondioksitin çıkışıdır.
• Bu düşünce çizgisi, 20. yüzyılda kan gazı analizinin ve difüzyon testlerinin ortaya çıkacağı büyük hedefi belirler: “Akciğerin mekanik kapasitesi iyi görünebilir ama gaz değişimi bozulmuş olabilir; bunu ölçmek gerekir.”

3) Nicel Solunumun Doğumu: Vital Kapasite ve Modern Spirometrenin Ortaya Çıkışı

19. yüzyılın ortası: John Hutchinson ve “Vital Kapasite”nin Sahneye Çıkışı

Akciğer testleri tarihinin kırılma noktası, John Hutchinson’ın 1840’larda geliştirdiği su sızdırmaz düzenekli spirometre ve “vital kapasite” kavramıdır. Burada iki devrim aynı anda gerçekleşir:

1. Araç devrimi: Nefes, ilk kez klinikte pratik biçimde ölçülebilir bir hacme dönüşür.
2. Kavramsal devrim: Ölçülen değer yalnız “ne kadar nefes” değildir; kişinin sağlık, dayanıklılık ve hastalık riskiyle ilişkilendirilmeye aday bir biyolojik kapasitedir.

Hutchinson’un yaklaşımı, modern akciğer testlerinin temel mantığını kurar: Solunum fonksiyonunu yalnız tarif etmek değil, sayıya dökmek ve bu sayıyı bireyler arasında karşılaştırılabilir kılmak.

19. yüzyıl sonu: Standardizasyon ve klinik beklentinin doğması

Bu dönem, ölçümün “tek bir cihazın verdiği sayı” olmaktan çıkıp, bir normallik haritasına bağlanması gerektiğini fark eder. Yaş, boy ve cinsiyet gibi değişkenlerin akciğer hacimlerini etkilediği giderek daha net görülür. Böylece “referans değer” fikri doğar: Aynı sayı, farklı bir bedende farklı anlam taşır.

4) Akımın Keşfi: Zaman Boyutu, Obstrüksiyon ve Yeni Bir Fizyolojik İmza

20. yüzyılın ilk yarısı: Hacim yetmez, hız da gerekir

Hutchinson’un vital kapasitesi, akciğerin “ne kadar” hava hareket ettirebildiğini anlatır; fakat “ne kadar hızlı” sorusu, özellikle astım ve kronik obstrüktif hastalıkların anlaşılmasında kilittir. İşte burada spirometri, hacim ölçen bir alet olmaktan çıkıp akım-zaman dinamiğini yakalayan bir sisteme dönüşür.

• Tiffeneau ve Pinelli, 1940’ların sonlarında zorlu ekspirasyonun ilk saniyesindeki hacmin (sonradan FEV1 olarak yerleşecek) klinik anlamını vurgular ve FEV1’in vital kapasiteye oranını tanımlayarak obstrüksiyonun nicel bir imzasını sunar.
• Gaensler, 1950’lerde benzer biçimde zorlu ekspiratuvar parametreleri klinik yorumlamaya taşır ve spirometrinin çağdaş biçimini güçlendirir.

Bu gelişmeler, “obstrüksiyon” kavramını yalnız semptomlarla değil, akım kısıtlılığını sayısal olarak gösteren bir oranla tanımlanabilir hâle getirir. Akciğer testlerinin dili artık daha keskindir: “Hacim var ama akım yok; bu, hava yolu direncinin işaretidir.”

5) Akciğerin Görünmeyen Hacimleri: Rezidüel hacim, hiperinflasyon ve Plethysmography

1950’ler: Dubois ve beden plethysmografisi ile intratorasik gazın yakalanması

Spirometri, ağızdan çıkan havayı ölçer; oysa akciğerde daima içeride kalan bir hava vardır: rezidüel hacim. Obstrüktif hastalıklarda bu “içeride kalan” hava artar; akciğer şişer, göğüs duvarı mekaniği değişir, nefes darlığı yalnız akımdan değil, elastik yükten de doğar. Bu yüzden akciğer testleri, yalnız çıkan havayı değil, içeride kalan hacmi de ölçmek zorundadır.

• A. B. DuBois ve çalışma arkadaşları, 1956’da beden plethysmografisi ile toraks içi gaz hacmini ve hava yolu direncini ölçmeye yönelik yöntemleri yayımlayarak, klinik fizyolojiye yeni bir pencere açar. Boyle yasası, burada doğrudan uygulamaya dönüşür: Basınç ve hacim, artık klinikte birlikte ölçülebilir.

Bu aşama, KOAH gibi hastalıklarda “hava hapsi” ve “hiperinflasyon” kavramlarının testle görünür olmasını sağlar. Hastalık, artık sadece FEV1 düşüklüğü değildir; akciğerin içeride biriken hacim nedeniyle nasıl çalıştığı da sayısal hale gelir.

6) Gaz Değişimini Ölçmek: Difüzyon, Alveol-Kapiller bariyer ve Kan gazlarının doğuşu

Difüzyon fikri: Akciğer yalnız bir körük değil, bir membran

Akciğerin en kritik işlevi, havayı içeri sokmak değil, oksijeni kana geçirmek ve karbondioksiti uzaklaştırmaktır. Bu farkındalık, “akım-hacim” testlerinin yanına “gaz transferi” testlerini yerleştirir.

Difüzyon kapasitesi testleri, alveol-kapiller bariyerin etkinliğini ve pulmoner kapiller kan hacmi gibi bileşenleri dolaylı biçimde yakalamaya çalışır. İnterstisyel akciğer hastalıkları ve amfizem gibi tablolar, mekanik testlerden önce veya onlardan bağımsız biçimde gaz transferini bozabildiği için, bu testlerin klinik değeri çok yüksektir.

Kan gazı analizi: Solunumun biyokimyasal çıktısı

Gaz değişimini en doğrudan gösteren veri, arteriyel kandaki oksijen ve karbondioksit parsiyel basınçlarıdır. Burada tarihsel hat, “kimyasal analizin zorluğu”ndan “elektrot teknolojisinin olgunlaşması”na uzanır:

• Erken 20. yüzyılda manometrik ve kimyasal yöntemler, kan gazlarına yaklaşmayı sağlar; ancak hızlı, güvenilir ve klinikte rutin uygulanabilir ölçüm, elektrotların gelişmesiyle mümkün olur.
• Severinghaus çizgisi, karbondioksit elektrodu ve oksijen elektrodu gibi bileşenlerin klinik cihazlara dönüşmesiyle, kan gazı analizinin modern şeklini kurar. Bu, yoğun bakım ve acil tıbbın gelişimiyle de eşzamanlıdır: Akciğer testleri yalnız poliklinikte değil, kritik hastanın başucunda da “anlık fizyoloji” sunmaya başlar.

Bu noktada akciğer testleri iki eksene ayrılır ama birlikte çalışır:

• Mekanik eksen (hava akımı ve hacim)
• Gaz değişimi ekseni (oksijenlenme ve ventilasyonun kimyasal çıktısı)

7) Taşınabilirlik ve Hastanın Evine Taşınan Ölçüm: Peak Flow ve Kişisel İzlem Kültürü

1950’ler–1960’lar: Wright ve tepe ekspiratuvar akımın (PEF) klinik devrimi

Spirometri güçlüdür ama tarihsel olarak hacimli cihazlar, eğitimli personel ve laboratuvar düzeni gerektirir. Astım gibi değişken seyirli hastalıklarda ise ihtiyaç şudur: Hasta gün gün değişen hava yolu daralmasını kendi hayatının içinde izleyebilmelidir.

• Basil Martin Wright, 1950’lerin sonunda peak flow metreyi pratik ve taşınabilir bir izlem aracına dönüştürerek, solunum ölçümünü klinikten eve taşır. PEF ölçümü, hava yolu obstrüksiyonunun günlük dalgalanmalarını görünür kılar; tedavi yanıtı ve tetikleyici maruziyetlerin etkisi daha net izlenir.

Bu aşama, akciğer testlerinin toplumsal yüzünü değiştirir: Ölçüm, hekim merkezli bir ritüel olmaktan çıkıp hasta merkezli bir öz-izlem pratiğine dönüşür.

8) Standardizasyon Çağı: Aynı Manevra, Aynı Kalite, Aynı Dil

20. yüzyılın ikinci yarısı ve 21. yüzyılın başı, akciğer testlerinin “bilimsel olgunlaşma” dönemidir. Çünkü ölçüm ne kadar iyi olursa olsun, farklı laboratuvarların farklı tekniklerle yaptığı ölçümler karşılaştırılamazsa bilim ilerlemez.

Bu nedenle uluslararası solunum toplulukları:

• spirometri manevralarının kabul edilebilirlik ve tekrarlanabilirlik ölçütlerini,
• cihaz kalibrasyon ilkelerini,
• akciğer hacimleri ve difüzyon kapasitesinin standardize edilmesini,
• yorumlamada kullanılacak istatistiksel stratejileri
  kurumsal belgelerle belirler.

Bu standardizasyon, akciğer testlerini modern tıbbın en güvenilir nicel araçları arasına yerleştirir: Aynı hasta farklı bir ülkede ölçülse bile benzer biyolojik gerçekliğe yaklaşmak hedeflenir.

9) Çağdaş Dönem: Fenotipleme, Adaletli Referanslar, Dijital İzlem ve Yapay Zekâ ile Yeni Solunum Bilimi

9.1. Referans denklemlerinde küresel yaklaşım ve 2022 sonrası dönüşüm

Akciğer testi sonuçlarının yorumlanması “beklenen değer”e dayanır. Ancak beklenen değerler tarihsel olarak bazı popülasyonlara aşırı ağırlık verebilir; bu da yanlış sınıflandırma riskini doğurur. Bu nedenle 2010’lardan itibaren küresel veriyle geliştirilen referans denklemleri yaygınlaşır. 2020’lerin başında ise özellikle “ırk temelli düzeltmeler”in klinik ve etik etkileri yoğun biçimde tartışılır.

Bu bağlamda GLI-2022 gibi daha “ırk-nötr” veya küresel temsiliyeti artırmayı hedefleyen yaklaşımlar, akciğer fonksiyonunun yorumlanmasında yeni bir döneme işaret eder. Bu geçiş, yalnız istatistiksel bir güncelleme değildir; klinik kararın kimler için nasıl şekillendiğini etkileyen bir paradigma değişimidir. Farklı popülasyonlarda uygulanabilirlik, sınıflandırma değişimleri ve uzunlamasına izlemde yüzdelik tahminlerin davranışı güncel araştırmaların yoğunlaştığı alanlardan biridir.

9.2. Küçük hava yolları ve yeni ölçüm stratejileri: Osilometri ve çoklu nefes yıkama

Klasik spirometri, özellikle büyük ve orta hava yollarındaki akım kısıtlılığına duyarlıdır. Oysa bazı hastalıklarda küçük hava yolu patolojisi erken dönemde baskın olabilir. Bu nedenle:

• İmpuls osilometri gibi çaba bağımsız testler,
• çoklu nefes yıkama ve LCI gibi ventilasyon heterojenliğini ölçen yöntemler,
  özellikle pediatrik popülasyonlarda ve kistik fibrozis gibi hastalıklarda daha görünür bir rol kazanır.

9.3. Ev spirometrisi, tele-tıp ve sürekli oksimetri: Ölçümün süreklileşmesi

Günümüzde ölçüm “an”dan “zaman serisi”ne dönüşür. Ev spirometrisi, giyilebilir oksimetri, akıllı inhalerler ve tele-izlem platformları; solunum fizyolojisini klinik ziyaretin dışına taşır. Bu, özellikle alevlenmelerin erken yakalanması, rehabilitasyon programlarının izlenmesi ve kronik hastalık yönetiminin kişiselleştirilmesi açısından önemlidir.

9.4. Yapay zekâ ve otomatik kalite kontrol: Yeni bir yorumlayıcı ortak

Akciğer testlerinin en kırılgan noktalarından biri, manevra kalitesi ve yorumlayıcı varyasyonudur. Çağdaş yaklaşımlar:

• otomatik kalite denetimi,
• patern tanıma,
• klinik bağlamla entegre karar destek
  üzerine yoğunlaşır. Burada hedef, hekimin yerini almak değil; ölçüm hatalarını azaltmak, standardizasyonu güçlendirmek ve karmaşık veriyi klinik olarak daha okunur hale getirmektir.

10) Yanlış Atıfları Düzeltmek: Bilim Tarihinin İnceliği

Bazı popüler anlatılarda spirometrenin 17. yüzyılda John Evelyn tarafından icat edildiği veya Hipokrat’ın su tüpüne üfleme temelli bir “akciğer fonksiyon testi” tanımladığı gibi iddialar görülebilir. Bilim tarihinin daha güvenilir çizgisi ise modern spirometrenin ve “vital kapasite” kavramının 19. yüzyılda Hutchinson ile belirginleştiğini; antik dönemde ise daha çok klinik gözlem ve kavramsal fizyoloji tartışmalarının bulunduğunu gösterir. Bu ayrım önemlidir: Akciğer testlerinin tarihi, “eski çağlarda da ölçüm vardı” demekten çok, ölçümün hangi anda güvenilir, tekrarlanabilir ve klinik karar üretebilir hale geldiğini izlemeyi gerektirir.

1. Hutchinson, J. (1846). On the capacity of the lungs, and on the respiratory functions, with a view of establishing a precise and easy method of detecting disease by the spirometer. Medico-Chirurgical Transactions, 29, 137–252.
2. Cournand, A., Ranges, H. A. (1941). Pulmonary circulation and alveolar ventilation–perfusion relationships in health and disease. American Journal of Physiology ve ilişkili dönem yayınları (makale dizisi; bibliyografik ayrıntılar yayın bazında değişkendir).
3. Tiffeneau, R., Pinelli, A. (1947). Air circulant et air captif dans l’exploration de la fonction ventilatrice pulmonaire. Paris Médical, 37, 624–628.
4. Riley, R. L., Cournand, A. (1949). Ideal alveolar air and the analysis of ventilation-perfusion relationships. Journal of Applied Physiology, 1, 825–847.
5. West, J. B. (1962). Ventilation-perfusion relationships. American Review of Respiratory Disease, 86, 1–21.
6. Quanjer, P. H., Tammeling, G. J., Cotes, J. E., Pedersen, O. F., Peslin, R., Yernault, J.-C. (1993). Lung volumes and forced ventilatory flows. European Respiratory Journal, 6(Suppl. 16), 5–40.
7. Celli, B. R., MacNee, W., ATS/ERS Task Force (2004). Standards for the diagnosis and treatment of patients with COPD. European Respiratory Journal, 23(6), 932–946.
8. Miller, M. R., Hankinson, J., Brusasco, V., Burgos, F., Casaburi, R., Coates, A., Crapo, R., Enright, P., van der Grinten, C. P. M., Gustafsson, P., Jensen, R., Johnson, D. C., MacIntyre, N., McKay, R., Navajas, D., Pedersen, O. F., Pellegrino, R., Viegi, G., Wanger, J. (2005). Standardisation of spirometry. European Respiratory Journal, 26, 319–338.
9. Wanger, J., Clausen, J. L., Coates, A., Pedersen, O. F., Brusasco, V., Burgos, F., Casaburi, R., Crapo, R., Enright, P., van der Grinten, C. P. M., Gustafsson, P., Hankinson, J., Jensen, R., Johnson, D. C., MacIntyre, N., McKay, R., Miller, M. R., Navajas, D., Pellegrino, R., Viegi, G. (2005). Standardisation of the measurement of lung volumes. European Respiratory Journal, 26, 511–522.
10. MacIntyre, N., Crapo, R. O., Viegi, G., Johnson, D. C., van der Grinten, C. P. M., Brusasco, V., Burgos, F., Casaburi, R., Coates, A., Enright, P., Gustafsson, P., Hankinson, J., Jensen, R., McKay, R., Miller, M. R., Navajas, D., Pedersen, O. F., Pellegrino, R., Wanger, J. (2005). Standardisation of the single-breath determination of carbon monoxide uptake in the lung. European Respiratory Journal, 26, 720–735.
11. Pellegrino, R., Viegi, G., Brusasco, V., Crapo, R. O., Burgos, F., Casaburi, R., Coates, A., van der Grinten, C. P. M., Gustafsson, P., Hankinson, J., Jensen, R., Johnson, D. C., MacIntyre, N., McKay, R., Miller, M. R., Navajas, D., Pedersen, O. F., Wanger, J. (2005). Interpretative strategies for lung function tests. European Respiratory Journal, 26(5), 948–968.
12. Raghu, G., Collard, H. R., Egan, J. J., Martinez, F. J., Behr, J., Brown, K. K., Ancochea, J., ve çalışma grubu (ATS/ERS/JRS/ALAT) (2011). An official ATS/ERS/JRS/ALAT statement: idiopathic pulmonary fibrosis: evidence-based guidelines for diagnosis and management. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 183(6), 788–824.
13. Lötvall, J., Akdis, C. A., Bacharier, L. B., Bjermer, L., Casale, T. B., Custovic, A., Lemanske, R. F., Jr., ve diğerleri (2011). Asthma endotypes: a new approach to classification of disease entities within the asthma syndrome. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 127(2), 355–360.
14. Quanjer, P. H., Stanojevic, S., Cole, T. J., Baur, X., Hall, G. L., Culver, B. H., Enright, P. L., Hankinson, J. L., Ip, M. S. M., Zheng, J., Stocks, J. (2012). Multi-ethnic reference values for spirometry for the 3–95-yr age range: the global lung function 2012 equations. European Respiratory Journal, 40, 1324–1343.
15. Graham, B. L., Brusasco, V., Burgos, F., Cooper, B. G., Jensen, R., Kendrick, A., MacIntyre, N. R., Thompson, B. R., Wanger, J. (2017). 2017 ERS/ATS standards for single-breath carbon monoxide uptake in the lung. European Respiratory Journal, 49, 1600016.
16. GOLD Scientific Committee (2025). Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) Report.