Volúmenes de respiración. Métodos de investigación e indicadores de respiración externa. El volumen corriente es normal.
IVL! Si lo entiendes, equivale a la aparición, como en las películas, de un superhéroe (médico) Super armas(si el médico comprende las sutilezas de la ventilación mecánica) contra la muerte del paciente.
Para comprender la ventilación mecánica, necesita conocimientos básicos: fisiología = fisiopatología (obstrucción o restricción) de la respiración; las partes principales, la estructura del ventilador; suministro de gases (oxígeno, aire atmosférico, gas comprimido) y dosificación de gases; adsorbedores; eliminación de gases; válvulas de respiración; mangueras de respiración; bolsa de respiración; sistema de humidificación; circuito respiratorio (semicerrado, cerrado, semiabierto, abierto), etc.
Todos los ventiladores realizan la ventilación por volumen o por presión (como se llamen, según el modo que haya configurado el médico). Básicamente, el médico establece el modo de ventilación para enfermedades pulmonares obstructivas (o durante la anestesia) por volumen, con restricción por presión.
Los principales tipos de IVL se designan de la siguiente manera:
CMV (Ventilación obligatoria continua) - Ventilación controlada (artificial) de los pulmones
VCV (ventilación controlada por volumen)
PCV (ventilación controlada por presión)
IPPV (ventilación con presión positiva intermitente): ventilación con presión positiva intermitente en la inspiración
ZEEP (presión espiratoria final cero) - ventilación mecánica con presión espiratoria final igual a la atmosférica
PEEP (Presión positiva al final de la espiración) - Presión positiva al final de la espiración (PEEP)
CPPV (Ventilación con presión positiva continua) - ventilación mecánica con PEEP
IRV (relación de ventilación inversa)
SIMV (ventilación mandatoria intermitente sincronizada) - Ventilación mandatoria intermitente sincronizada = Una combinación de respiración espontánea y hardware, cuando, cuando la frecuencia de la respiración espontánea disminuye a un cierto valor, con intentos continuos de inhalar, superando el nivel del activador establecido, hardware la respiración está conectada sincrónicamente
Siempre debes fijarte en las letras ..P.. o ..V.. Si P (Presión) significa por presión, si V (Volumen) por volumen.
- Vt es el volumen corriente,
- f - frecuencia respiratoria, VM - ventilación por minuto
- PEEP - PEEP = presión espiratoria final positiva
- Tinsp - tiempo inspiratorio;
- Pmax es la presión inspiratoria o presión máxima en las vías respiratorias.
- Flujo de gas de oxígeno y aire.
- Volumen corriente(Vt, TO) fijado de 5 ml a 10 ml/kg (dependiendo de la patología, normalmente 7-8 ml por kg) = cuánto volumen debe inhalar el paciente a la vez. Pero para esto, debe averiguar el peso corporal ideal (adecuado, predicho) de un paciente determinado utilizando la fórmula (¡NOTA! Recuerde):
Hombres: IMC (kg) = 50 + 0,91 (altura, cm - 152,4)
Mujeres: IMC (kg) = 45,5 + 0,91 (altura, cm - 152,4).
Ejemplo: un hombre pesa 150 kg. Esto no significa que tengamos que establecer el volumen corriente en 150 kg 10ml= 1500 mililitros Primero calculamos el IMC = 50 + 0,91 (165cm-152,4) = 50 + 0,91 12,6 = 50 + 11,466 = 61,466 kg debe pesar nuestro paciente. ¡Imagina, oh allai deseishi! Para un hombre con un peso de 150 kg y una altura de 165 cm, debemos establecer el volumen corriente (TR) de 5 ml/kg (61.466 5=307.33 ml) a 10 ml/kg (61.466 10=614.66 ml) dependiendo sobre patología y distensibilidad de los pulmones.
2. El segundo parámetro que debe establecer el médico es frecuencia respiratoria(F). La frecuencia respiratoria normal es de 12 a 18 por minuto en reposo. ¿Y no sabemos qué frecuencia poner 12 o 15, 18 o 13? Para ello, debemos calcular pendiente MOD (MV). Sinónimos de volumen respiratorio por minuto (MOD) = ventilación por minuto de los pulmones (MVL), tal vez algo más... Esto significa cuánto aire necesita el paciente (ml, l) por minuto.
MOD=IMC kg:10+1
de acuerdo con la fórmula de Darbinyan (una fórmula obsoleta, a menudo conduce a la hiperventilación).
O un cálculo moderno: MOD \u003d BMIkg 100.
(100%, o 120%-150% dependiendo de la temperatura corporal del paciente.., del metabolismo basal en definitiva).
Ejemplo: La paciente es mujer, pesa 82 kg, estatura 176 cm IMC=45,5+0,91 (altura, cm – 152,4)=45,5+0,91 (176 cm-152,4)= 45,5+0,91 23,6=45,5+21,476= 66,976 kg debe pesar. MOD=67(redondeado inmediatamente) 100= 6700ml o 6,7 litros por minuto. Ahora solo después de estos cálculos podemos averiguar la frecuencia respiratoria. F=MOD:TO=6700 ml: 536 ml=12,5 veces por minuto, entonces 12 o 13 una vez.
3. Instalar PAR. Normal (antes) 3-5 mbar. Ahora usted puede 8-10 mbar en pacientes con pulmones normales.
4. El tiempo inspiratorio en segundos se establece por la relación entre la inhalación y la exhalación: I: mi=1:1,5-2 . En este parámetro serán de utilidad los conocimientos sobre el ciclo respiratorio, relación ventilación-perfusión, etc.
5. Pmax, la presión máxima de Pinsp se establece para no causar barotrauma ni desgarrar los pulmones. Normalmente pienso en 16-25 mbar, dependiendo de la elasticidad de los pulmones, el peso del paciente, la extensibilidad del tórax, etc. Que yo sepa, los pulmones pueden romperse cuando Pinsp es más de 35-45 mbar.
6. La fracción de oxígeno inhalado (FiO 2 ) no debe exceder el 55% en la mezcla respiratoria inhalada.
Se necesitan todos los cálculos y conocimientos para que el paciente tenga tales indicadores: PaO 2 \u003d 80-100 mm Hg; PaCO 2 \u003d 35-40 mm Hg. Simplemente, ¡oh allai deseishi!
Los indicadores de ventilación pulmonar dependen en gran medida de la constitución, preparación física, altura, peso corporal, sexo y edad de una persona, por lo que los datos obtenidos deben compararse con los denominados valores propios. Los valores adecuados se calculan de acuerdo con nomogramas y fórmulas especiales, que se basan en la definición del metabolismo basal adecuado. Muchos métodos de investigación funcional se han reducido con el tiempo a un cierto volumen estándar.
Medición de volúmenes pulmonares
Volumen corriente
El volumen corriente (TO) es el volumen de aire inhalado y exhalado durante la respiración normal, igual a un promedio de 500 ml (con fluctuaciones de 300 a 900 ml). Alrededor de 150 ml es el volumen de aire del espacio muerto funcional (VFMP) en la laringe, la tráquea, los bronquios, que no participa en el intercambio de gases. El papel funcional del HFMP es que se mezcla con el aire inhalado, humedeciéndolo y calentándolo.
volumen de reserva espiratorio
El volumen de reserva espiratorio es el volumen de aire igual a 1500-2000 ml, que una persona puede exhalar si, después de una exhalación normal, realiza una exhalación máxima.
Volumen de reserva inspiratorio
El volumen de reserva inspiratoria es el volumen de aire que una persona puede inhalar si, después de una inspiración normal, realiza una inspiración máxima. Igual 1500 - 2000 ml.
Capacidad vital de los pulmones
La capacidad vital de los pulmones (VC) es igual a la suma de los volúmenes de reserva de inhalación y exhalación y el volumen corriente (promedio 3700 ml) y es el volumen de aire que una persona es capaz de exhalar durante la exhalación más profunda después de una inhalación máxima.
Volumen residual
El volumen residual (VR) es el volumen de aire que permanece en los pulmones después de la exhalación máxima. Igual 1000 - 1500 ml.
Capacidad pulmonar total
La capacidad pulmonar total (máxima) (TLC) es la suma de los volúmenes respiratorio, de reserva (inhalación y exhalación) y residual y es de 5000 - 6000 ml.
El estudio de los volúmenes respiratorios es necesario para valorar la compensación de la insuficiencia respiratoria aumentando la profundidad de la respiración (inhalación y exhalación).
Espirografía de los pulmones
La espirografía de los pulmones proporciona los datos más fiables. Además de medir los volúmenes pulmonares, se puede utilizar un espirógrafo para obtener una serie de indicadores adicionales (volúmenes respiratorios y de ventilación por minuto, etc.). Los datos se registran en forma de espirograma, que se puede utilizar para juzgar la norma y la patología.
El estudio de la intensidad de la ventilación pulmonar
Volumen minuto de respiración
El volumen minuto de respiración se determina multiplicando el volumen corriente por la frecuencia respiratoria, en promedio es de 5000 ml. Más precisamente determinado por espirografía.
Ventilación máxima
La ventilación máxima de los pulmones ("límite de respiración") es la cantidad de aire que pueden ventilar los pulmones a la tensión máxima del sistema respiratorio. Se determina por espirometría con la respiración más profunda posible con una frecuencia de alrededor de 50 por minuto, normalmente igual a 80 - 200 ml.
Reserva de aliento
La reserva respiratoria refleja la funcionalidad del sistema respiratorio humano. En una persona sana, es igual al 85% de la ventilación máxima de los pulmones, y en caso de insuficiencia respiratoria se reduce al 60-55% o menos.
Todas estas pruebas permiten estudiar el estado de la ventilación pulmonar, sus reservas, cuya necesidad puede surgir al realizar un trabajo físico pesado o en caso de una enfermedad respiratoria.
Estudio de la mecánica del acto respiratorio.
Este método le permite determinar la proporción de inhalación y exhalación, esfuerzo respiratorio en diferentes fases de la respiración.
EFZHEL
La capacidad vital forzada espiratoria de los pulmones (EFZhEL) se examina según Votchal-Tiffno. Se mide de la misma manera que cuando se determina la VC, pero con la exhalación forzada más rápida. En individuos sanos, es un 8-11% menor que la CV, principalmente debido a un aumento de la resistencia al flujo de aire en los pequeños bronquios. En una serie de enfermedades acompañadas de un aumento de la resistencia en los bronquios pequeños, por ejemplo, en síndromes broncoobstructivos, enfisema pulmonar, cambios en EFVC.
IFZHEL
La capacidad vital forzada inspiratoria (IFVC) se determina con la inspiración forzada más rápida. No cambia con el enfisema, pero disminuye con la alteración de la permeabilidad de las vías respiratorias.
Neumotacometría
Neumotacometría
La neumotacometria evalúa el cambio en las velocidades de flujo de aire "pico" durante la inhalación y exhalación forzadas. Le permite evaluar el estado de la permeabilidad bronquial. ###Tacografía neumática
La neumotacografía se lleva a cabo utilizando un neumotacógrafo, que registra el movimiento de la corriente de aire.
Pruebas para la detección de insuficiencia respiratoria manifiesta o latente
Basado en la determinación del consumo de oxígeno y la deficiencia de oxígeno mediante espirografía y ergoespirografía. Este método puede determinar el consumo de oxígeno y la deficiencia de oxígeno en un paciente cuando realiza una determinada actividad física y en reposo.
Frecuencia respiratoria - el número de inhalaciones y exhalaciones por unidad de tiempo. Un adulto realiza una media de 15-17 movimientos respiratorios por minuto. La formación es de gran importancia. En personas entrenadas, los movimientos respiratorios se realizan más lentamente y ascienden a 6-8 respiraciones por minuto. Entonces, en los recién nacidos, la BH depende de una serie de factores. Cuando está de pie, la frecuencia respiratoria es mayor que cuando está sentado o acostado. Durante el sueño, la respiración es más rara (aproximadamente 1/5).
Durante el trabajo muscular, la respiración se acelera de 2 a 3 veces, alcanzando hasta 40-45 ciclos por minuto o más en algunos tipos de ejercicios deportivos. La frecuencia respiratoria se ve afectada por la temperatura ambiente, las emociones, el trabajo mental.
Profundidad de respiración o volumen corriente - la cantidad de aire que una persona inhala y exhala durante la respiración normal. Durante cada movimiento respiratorio, se intercambian 300-800 ml de aire en los pulmones. El volumen corriente (TO) cae a medida que aumenta la frecuencia respiratoria.
Volumen minuto de respiración- la cantidad de aire que pasa a través de los pulmones por minuto. Se determina por el producto de la cantidad de aire inhalado por el número de movimientos respiratorios en 1 min: MOD = TO x BH.
En un adulto, la MOD es de 5-6 litros. Los cambios relacionados con la edad en los parámetros de la respiración externa se presentan en la Tabla. 27
Pestaña. 27. Indicadores de respiración externa (según: Khripkova, 1990)
La respiración de un recién nacido es frecuente y superficial y está sujeta a importantes fluctuaciones. Con la edad, se produce una disminución de la frecuencia respiratoria, un aumento del volumen corriente y de la ventilación pulmonar. Debido a la mayor frecuencia respiratoria en los niños, el volumen minuto de respiración (en términos de 1 kg de peso) es mucho mayor que en los adultos.
La ventilación de los pulmones puede variar según el comportamiento del niño. En los primeros meses de vida, la ansiedad, el llanto y los gritos aumentan la ventilación de 2 a 3 veces, principalmente debido a un aumento en la profundidad de la respiración.
El trabajo muscular aumenta el volumen minuto de respiración en proporción a la magnitud de la carga. Cuanto más grandes son los niños, más intenso es el trabajo muscular que pueden realizar y más aumenta su ventilación. Sin embargo, bajo la influencia del entrenamiento, se puede realizar el mismo trabajo con un aumento menor de la ventilación pulmonar. Al mismo tiempo, los niños entrenados pueden aumentar su volumen respiratorio por minuto durante el trabajo a un nivel más alto que sus compañeros que no hacen ejercicio (citado en: Markosian, 1969). Con la edad, el efecto del entrenamiento es más pronunciado, y en adolescentes de 14 a 15 años, el entrenamiento provoca los mismos cambios significativos en la ventilación pulmonar que en los adultos.
Capacidad vital de los pulmones- la cantidad máxima de aire que se puede exhalar después de una inspiración máxima. La capacidad vital (VC) es una característica funcional importante de la respiración y consiste en el volumen corriente, el volumen de reserva inspiratorio y el volumen de reserva espiratorio.
En reposo, el volumen corriente es pequeño en comparación con el volumen total de aire en los pulmones. Por lo tanto, una persona puede inhalar y exhalar un gran volumen adicional. Volumen de reserva inspiratorio(RO vd): la cantidad de aire que una persona puede inhalar adicionalmente después de una respiración normal y es de 1500-2000 ml. volumen de reserva espiratorio(RO vyd) - la cantidad de aire que una persona puede exhalar adicionalmente después de una exhalación tranquila; su valor es de 1000-1500 ml.
Incluso después de la espiración más profunda, queda algo de aire en los alvéolos y las vías respiratorias de los pulmones; esto es volumen residual(OO). Sin embargo, durante la respiración tranquila, queda significativamente más aire en los pulmones que el volumen residual. La cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración tranquila se llama capacidad residual funcional(ENEMIGO). Consiste en el volumen pulmonar residual y el volumen de reserva espiratorio.
La mayor cantidad de aire que llena completamente los pulmones se denomina capacidad pulmonar total (TLC). Incluye el volumen residual de aire y la capacidad vital de los pulmones. La relación entre los volúmenes y las capacidades de los pulmones se muestra en la fig. 8 (Atl., pág. 169). La capacidad vital cambia con la edad (Cuadro 28). Dado que la medición de la capacidad pulmonar requiere la participación activa y consciente del propio niño, se mide en niños de 4-5 años.
A la edad de 16-17 años, la capacidad vital de los pulmones alcanza valores característicos de un adulto. La capacidad vital de los pulmones es un indicador importante del desarrollo físico.
Pestaña. 28. El valor medio de la capacidad vital de los pulmones, ml (según: Khripkova, 1990)
Desde la infancia hasta los 18-19 años, la capacidad vital de los pulmones aumenta, de los 18 a los 35 años se mantiene constante y después de los 40 disminuye. Esto se debe a una disminución en la elasticidad de los pulmones y la movilidad del tórax.
La capacidad vital de los pulmones depende de una serie de factores, en particular de la longitud corporal, el peso y el sexo. Para evaluar la capacidad vital, el valor adecuado se calcula utilizando fórmulas especiales:
para los hombres:
BIENVENIDO debería = [(crecimiento, cm∙ 0,052)] - [(edad, años ∙ 0,022)] - 3,60;
para mujeres:
BIENVENIDO debería = [(crecimiento, cm∙ 0.041)] - [(edad, años ∙ 0,018)] - 2,68;
para niños de 8 a 10 años:
BIENVENIDO debería = [(crecimiento, cm∙ 0,052)] - [(edad, años ∙ 0,022)] - 4,6;
para niños de 13 a 16 años:
BIENVENIDO debería = [(crecimiento, cm∙ 0,052)] - [(edad, años ∙ 0,022)] - 4,2
para niñas de 8 a 16 años:
BIENVENIDO debería = [(crecimiento, cm∙ 0.041)] - [(edad, años ∙ 0,018)] - 3,7
En mujeres, la CV es un 25% menor que en hombres; en personas entrenadas es mayor que en personas no entrenadas. Es especialmente alto cuando se practican deportes como natación, carrera, esquí, remo, etc. Por ejemplo, para remeros es de 5500 ml, para nadadores - 4900 ml, para gimnastas - 4300 ml, para futbolistas - 4 200 ml, levantadores de pesas - unos 4.000 ml. Para determinar la capacidad vital de los pulmones, se utiliza un dispositivo espirómetro (método de espirometría). Consiste en un recipiente con agua y otro recipiente colocado boca abajo con una capacidad de al menos 6 litros, que contiene aire. Un sistema de tubos está conectado al fondo de este segundo recipiente. A través de estos tubos, el sujeto respira, de modo que el aire en sus pulmones y en el vaso forma un solo sistema.
El intercambio de gases
El contenido de gases en los alvéolos.. Durante el acto de inhalación y exhalación, una persona ventila constantemente los pulmones, manteniendo la composición del gas en los alvéolos. Una persona inhala aire atmosférico con un alto contenido de oxígeno (20,9%) y un bajo contenido de dióxido de carbono (0,03%). El aire exhalado contiene 16,3% de oxígeno y 4% de dióxido de carbono. Al inhalar, de 450 ml de aire atmosférico inhalado, solo unos 300 ml ingresan a los pulmones y aproximadamente 150 ml permanecen en las vías respiratorias y no participan en el intercambio de gases. Durante la exhalación, que sigue a la inhalación, este aire sale sin cambios, es decir, no difiere en su composición del atmosférico. Por eso lo llaman aire. muerto o dañino espacio. El aire que ha llegado a los pulmones se mezcla aquí con los 3000 ml de aire que ya están en los alvéolos. La mezcla de gases en los alvéolos que participan en el intercambio de gases se llama aire alveolar. La porción de aire que ingresa es pequeña en comparación con el volumen al que se agrega, por lo que la renovación completa de todo el aire en los pulmones es un proceso lento e intermitente. El intercambio entre aire atmosférico y alveolar tiene poco efecto sobre el aire alveolar, y su composición permanece prácticamente constante, como se puede ver en la tabla. 29
Pestaña. 29. Composición del aire inhalado, alveolar y exhalado, en %
Al comparar la composición del aire alveolar con la composición del aire inhalado y exhalado, se puede observar que el cuerpo retiene una quinta parte del oxígeno entrante para sus necesidades, mientras que la cantidad de CO 2 en el aire exhalado es 100 veces mayor que la cantidad que ingresa al cuerpo durante la inhalación. En comparación con el aire inhalado, contiene menos oxígeno, pero más CO 2 . El aire alveolar entra en estrecho contacto con la sangre, y la composición gaseosa de la sangre arterial depende de su composición.
Los niños tienen una composición diferente tanto del aire exhalado como alveolar: cuanto más pequeños son los niños, menor es su porcentaje de dióxido de carbono y cuanto mayor es el porcentaje de oxígeno en el aire exhalado y alveolar, respectivamente, menor es el porcentaje de uso de oxígeno (Tabla 30) . En consecuencia, en los niños, la eficiencia de la ventilación pulmonar es baja. Por lo tanto, por la misma cantidad de oxígeno consumido y dióxido de carbono liberado, un niño necesita ventilar los pulmones más que los adultos.
Pestaña. 30. Composición del aire exhalado y alveolar
(datos promedio para: Shalkov, 1957; borrador Por: Markosian, 1969)
Dado que en los niños pequeños la respiración es frecuente y superficial, una gran proporción del volumen respiratorio es el volumen del espacio "muerto". Como resultado, el aire exhalado consiste más en aire atmosférico y tiene un porcentaje más bajo de dióxido de carbono y un porcentaje más bajo de utilización de oxígeno de un volumen dado de respiración. Como resultado, la eficiencia de la ventilación en niños es baja. A pesar del aumento, en comparación con los adultos, el porcentaje de oxígeno en el aire alveolar en los niños no es significativo, ya que 14-15% de oxígeno en los alvéolos es suficiente para saturar completamente la hemoglobina sanguínea. Más oxígeno del que se une a la hemoglobina no puede pasar a la sangre arterial. El bajo nivel de dióxido de carbono en el aire alveolar en los niños indica su menor contenido en la sangre arterial en comparación con los adultos.
Intercambio de gases en los pulmones. El intercambio de gases en los pulmones se lleva a cabo como resultado de la difusión de oxígeno desde el aire alveolar hacia la sangre y dióxido de carbono desde la sangre hacia el aire alveolar. La difusión ocurre debido a la diferencia en la presión parcial de estos gases en el aire alveolar y su saturación en la sangre.
Presión parcial- esta es la parte de la presión total que recae sobre la proporción de este gas en la mezcla de gases. La presión parcial de oxígeno en los alvéolos (100 mm Hg) es mucho mayor que la tensión de O 2 en la sangre venosa que ingresa a los capilares de los pulmones (40 mm Hg). Los parámetros de presión parcial para CO 2 tienen el valor opuesto: 46 mm Hg. Arte. al comienzo de los capilares pulmonares y 40 mm Hg. Arte. en los alvéolos. La presión parcial y la tensión de oxígeno y dióxido de carbono en los pulmones se dan en la Tabla. 31
Pestaña. 31. Presión parcial y tensión de oxígeno y dióxido de carbono en los pulmones, mm Hg. Arte.
Estos gradientes de presión (diferencias) son la fuerza motriz para la difusión de O 2 y CO 2 , es decir, el intercambio de gases en los pulmones.
La capacidad de difusión de oxígeno de los pulmones es muy alta. Esto se debe a la gran cantidad de alvéolos (cientos de millones), su gran superficie de intercambio de gases (alrededor de 100 m 2 ), así como al pequeño espesor (alrededor de 1 micra) de la membrana alveolar. La capacidad de difusión de oxígeno de los pulmones en humanos es de aproximadamente 25 ml/min por 1 mm Hg. Arte. Para el dióxido de carbono, debido a su alta solubilidad en la membrana pulmonar, la capacidad de difusión es 24 veces mayor.
La difusión de oxígeno es proporcionada por una diferencia de presión parcial de aproximadamente 60 mm Hg. Art., y dióxido de carbono: solo alrededor de 6 mm Hg. Arte. El tiempo para que la sangre fluya a través de los capilares del círculo pequeño (alrededor de 0,8 s) es suficiente para igualar completamente la presión parcial y la tensión del gas: el oxígeno se disuelve en la sangre y el dióxido de carbono pasa al aire alveolar. La transición del dióxido de carbono al aire alveolar con una diferencia de presión relativamente pequeña se explica por la alta capacidad de difusión de este gas (Atl., Fig. 7, pág. 168).
Así, en los capilares pulmonares hay un intercambio constante de oxígeno y dióxido de carbono. Como resultado de este intercambio, la sangre se satura de oxígeno y se libera de dióxido de carbono.
UDC 612.215+612.1 BBK E 92 + E 911
AB Zagainova, NV Turbasova. Fisiología de la respiración y la circulación. Material didáctico para el curso "Fisiología Humana y Animal": para estudiantes de 3° año de ODO y 5° año de OZO de la Facultad de Biología. Tyumen: Editorial de la Universidad Estatal de Tyumen, 2007. - 76 p.
El material didáctico incluye trabajos de laboratorio compilados de acuerdo con el programa del curso "Fisiología humana y animal", muchos de los cuales ilustran los principios científicos fundamentales de la fisiología clásica. Algunas de las obras son de carácter aplicado y representan métodos de autocontrol de la salud y del estado físico, métodos de evaluación del rendimiento físico.
REDACTOR RESPONSABLE: VS Soloviev , Doctor en Medicina, Profesor
© Universidad Estatal de Tyumen, 2007
© Editorial de la Universidad Estatal de Tyumen, 2007
© AB Zagainova, NV Turbásova, 2007
Nota explicativa
El tema de investigación en las secciones "respiración" y "circulación sanguínea" son los organismos vivos y sus estructuras funcionales que proporcionan estas funciones vitales, lo que determina la elección de los métodos de investigación fisiológica.
El propósito del curso: formar ideas sobre los mecanismos de funcionamiento de los órganos respiratorios y circulatorios, sobre la regulación de la actividad de los sistemas cardiovascular y respiratorio, sobre su papel para garantizar la interacción del cuerpo con el entorno externo.
Objetivos del taller de laboratorio: familiarizar a los estudiantes con los métodos de estudio de las funciones fisiológicas de humanos y animales; ilustrar posiciones científicas fundamentales; métodos actuales de autocontrol de la condición física, evaluación del rendimiento físico durante el esfuerzo físico de intensidad variable.
Se asignan 52 horas para ODO y 20 horas para OZO para realizar clases de laboratorio en el curso "Fisiología humana y animal". El formulario de informe final para el curso "Fisiología Humana y Animal" es un examen.
Requisitos del examen: es necesario comprender los conceptos básicos de la vida del cuerpo, incluidos los mecanismos de funcionamiento de los sistemas de órganos, células y estructuras celulares individuales, la regulación del trabajo de los sistemas fisiológicos, así como los patrones de interacción de los cuerpo con el ambiente externo.
El material didáctico se desarrolló como parte del programa del curso general "Fisiología Humana y Animal" para estudiantes de la Facultad de Biología.
FISIOLOGIA DE LA RESPIRACION
La esencia del proceso de respiración es el suministro de oxígeno a los tejidos del cuerpo, lo que asegura la aparición de reacciones oxidativas, lo que conduce a la liberación de energía y la liberación de dióxido de carbono del cuerpo, que se forma como resultado de metabolismo.
El proceso que tiene lugar en los pulmones y consiste en el intercambio de gases entre la sangre y el medio ambiente (el aire que entra en los alvéolos se denomina respiración pulmonar externa, o ventilación pulmonar.
Como resultado del intercambio de gases en los pulmones, la sangre se satura de oxígeno, pierde dióxido de carbono, es decir, vuelve a ser capaz de transportar oxígeno a los tejidos.
La renovación de la composición gaseosa del ambiente interno del cuerpo ocurre debido a la circulación sanguínea. La función de transporte la realiza la sangre debido a la disolución física de CO 2 y O 2 en ella y su unión a los componentes sanguíneos. Entonces, la hemoglobina puede entrar en una reacción reversible con el oxígeno, y la unión de CO 2 se produce como resultado de la formación de compuestos de bicarbonato reversibles en el plasma sanguíneo.
El consumo de oxígeno por parte de las células y la implementación de reacciones oxidativas con la formación de dióxido de carbono es la esencia de los procesos. interno, o respiración tisular.
Así, solo un estudio consistente de los tres eslabones de la respiración puede dar una idea de uno de los procesos fisiológicos más complejos.
Para estudiar la respiración externa (ventilación pulmonar), el intercambio de gases en los pulmones y tejidos, así como el transporte de gases en la sangre, se utilizan diversos métodos para evaluar la función respiratoria en reposo, durante el ejercicio y diversos efectos sobre el organismo.
LABORATORIO #1
NEUMOGRAFÍA
La neumografía es el registro de los movimientos respiratorios. Le permite determinar la frecuencia y la profundidad de la respiración, así como la relación entre la duración de la inhalación y la exhalación. En un adulto, el número de movimientos respiratorios es de 12 a 18 por minuto, en los niños, la respiración es más frecuente. Durante el trabajo físico, se duplica o más. Durante el trabajo muscular, tanto la frecuencia como la profundidad de la respiración cambian. Se observan cambios en el ritmo de la respiración y su profundidad al tragar, hablar, después de contener la respiración, etc.
No hay pausas entre las dos fases de la respiración: la inhalación pasa directamente a la exhalación y la exhalación a la inhalación.
Como regla general, la inhalación es algo más corta que la exhalación. El tiempo de inhalación está relacionado con el tiempo de exhalación como 11:12 o incluso como 10:14.
Además de los movimientos respiratorios rítmicos que proporcionan ventilación a los pulmones, se pueden observar movimientos respiratorios especiales a tiempo. Algunos de ellos surgen de forma refleja (movimientos respiratorios protectores: tos, estornudos), otros de forma voluntaria, en relación con la fonación (habla, canto, recitación, etc.).
El registro de los movimientos respiratorios del tórax se realiza mediante un dispositivo especial: un neumógrafo. El registro resultante, el neumograma, le permite juzgar: la duración de las fases de la respiración: inhalación y exhalación, frecuencia respiratoria, profundidad relativa, la dependencia de la frecuencia y la profundidad de la respiración en el estado fisiológico del cuerpo: descanso, trabajo, etc.
La neumografía se basa en el principio de transmisión aérea de los movimientos respiratorios del tórax a la palanca de escritura.
El neumógrafo más comúnmente utilizado en la actualidad es una cámara de goma alargada colocada en una caja de tela, conectada herméticamente con una cápsula de Marais por un tubo de goma. Con cada respiración, el pecho se expande y comprime el aire en el neumógrafo. Esta presión se transfiere a la cavidad de la cápsula de Marais, su tapa de goma elástica se eleva y la palanca que descansa sobre ella escribe un neumograma.
Dependiendo de los sensores utilizados, la neumografía se puede realizar de varias formas. El más sencillo y accesible para registrar los movimientos respiratorios es un neumosensor con cápsula de Marais. Para la neumografía se pueden utilizar sensores reostáticos, extensométricos y capacitivos, pero en este caso se requieren dispositivos electrónicos de amplificación y registro.
Para el trabajo necesitas: quimógrafo, manguito de esfigmomanómetro, cápsula de Marais, trípode, tee, tubos de goma, cronómetro, solución de amoníaco. El objeto de la investigación es una persona.
Realización de obra. Montar la instalación de registro de movimientos respiratorios, como se muestra en la Fig. 1, A. El manguito del esfigmomanómetro se fija en la parte más móvil del tórax del sujeto (con el tipo de respiración abdominal será el tercio inferior, con el tórax, el tercio medio del tórax) y conectado con un tee y tubos de goma a la cápsula de Marais. A través de la T, al abrir la abrazadera, se introduce una pequeña cantidad de aire en el sistema de grabación, asegurándose de que una presión demasiado alta no rompa la membrana de goma de la cápsula. Después de asegurarse de que el neumógrafo esté correctamente fijado y que los movimientos del tórax se transmitan a la palanca de la cápsula de Marais, se cuenta el número de movimientos respiratorios por minuto y luego se coloca el escritor tangencialmente al quimógrafo. Encienda el quimógrafo y el marcador de tiempo y comience a registrar el neumograma (el sujeto no debe mirar el neumograma).
Arroz. 1. Neumografía.
A - registro gráfico de la respiración utilizando la cápsula de Marais; B - neumogramas registrados bajo la acción de varios factores que provocan un cambio en la respiración: 1 - manguito ancho; 2 - tubo de goma; 3 - camiseta; 4 - Cápsula de Marais; 5 - quimógrafo; 6 - temporizador; 7 - trípode universal; a - respiración tranquila; b - al inhalar vapores de amoníaco; c - durante una conversación; d - después de la hiperventilación; e - después de una contención arbitraria de la respiración; e - durante la actividad física; b"-e" - marcas del impacto aplicado.
Los siguientes tipos de respiración se registran en el quimógrafo:
1) respiración tranquila;
2) respiración profunda (el sujeto toma arbitrariamente varias respiraciones profundas y exhalaciones: la capacidad vital de los pulmones);
3) respiración después del ejercicio. Para ello, se pide al sujeto, sin retirar el neumógrafo, que realice 10-12 sentadillas. Al mismo tiempo, para que, como resultado de fuertes golpes de aire, el neumático de la cápsula Marey no reviente, el tubo de goma que conecta el neumógrafo con la cápsula se sujeta con una abrazadera Pean. Inmediatamente después del final de las sentadillas, se retira la pinza y se registran los movimientos respiratorios);
4) respiración durante la recitación, habla coloquial, risa (preste atención a cómo cambia la duración de la inhalación y la exhalación);
5) respirar al toser. Para ello, el sujeto realiza varios movimientos arbitrarios de tos espiratoria;
6) dificultad para respirar: disnea causada por contener la respiración. El experimento se lleva a cabo en el siguiente orden. Habiendo registrado la respiración normal (eipnea) en la posición sentada, se le pide al sujeto que contenga la respiración mientras exhala. Por lo general, después de 20-30 segundos, se produce una restauración involuntaria de la respiración, y la frecuencia y la profundidad de los movimientos respiratorios aumentan mucho, se observa dificultad para respirar;
7) cambio en la respiración con una disminución de dióxido de carbono en el aire y la sangre alveolar, que se logra por hiperventilación de los pulmones. El sujeto realiza movimientos respiratorios profundos y frecuentes hasta un ligero mareo, después de lo cual se produce una contención natural de la respiración (apnea);
8) al tragar;
9) al inhalar vapores de amoníaco (se acerca a la nariz del sujeto un trozo de algodón empapado en una solución de amoníaco).
Algunos neumogramas se muestran en la Fig. 1,B.
Pegue los neumogramas obtenidos en un cuaderno. Calcule el número de movimientos respiratorios en 1 minuto en diferentes condiciones de registro de neumograma. Determine en qué fase de la respiración, la deglución y el habla se llevan a cabo. Compare la naturaleza del cambio en la respiración bajo la influencia de varios factores de influencia.
LABORATORIO #2
ESPIROMETRÍA
La espirometría es un método para determinar la capacidad vital de los pulmones y sus volúmenes de aire constituyentes. La capacidad vital (VC) es la cantidad máxima de aire que una persona puede exhalar después de una respiración máxima. En la fig. 2 muestra los volúmenes y capacidades pulmonares que caracterizan el estado funcional de los pulmones, así como un neumograma que explica la relación entre los volúmenes y capacidades pulmonares y los movimientos respiratorios. El estado funcional de los pulmones depende de la edad, la altura, el sexo, el desarrollo físico y otros factores. Para evaluar la función respiratoria de una persona determinada, los volúmenes pulmonares medidos en ella deben compararse con los valores adecuados. Los valores correctos se calculan mediante fórmulas o se determinan mediante nomogramas (Fig. 3), las desviaciones de ± 15% se consideran insignificantes. Se usa un espirómetro seco para medir VC y sus volúmenes constituyentes (Fig. 4).
Arroz. 2. Espirograma. Volúmenes y capacidades pulmonares:
Rvd - volumen de reserva inspiratoria; DO - volumen corriente; ROvyd - volumen de reserva espiratorio; OO - volumen residual; Evd - capacidad inspiratoria; FRC - capacidad residual funcional; VC - capacidad vital de los pulmones; TLC - capacidad pulmonar total.
Volúmenes pulmonares:
Volumen de reserva inspiratorio(RVD): el volumen máximo de aire que una persona puede inhalar después de una respiración tranquila.
volumen de reserva espiratorio(RO) es el volumen máximo de aire que una persona puede exhalar después de una exhalación normal.
Volumen residual(OO) - el volumen de gas en los pulmones después de la exhalación máxima.
Capacidad inspiratoria(Evd) - el volumen máximo de aire que una persona puede inhalar después de una exhalación tranquila.
Capacidad residual funcional(FOE) es el volumen de gas que queda en los pulmones después de una respiración tranquila.
Capacidad vital de los pulmones(VC) es el volumen máximo de aire que se puede exhalar después de una inspiración máxima.
Capacidad pulmonar total(Oel) - el volumen de gases en los pulmones después de la inspiración máxima.
Para el trabajo necesitas: espirómetro seco, pinza nasal, boquilla, alcohol, algodón. El objeto de la investigación es una persona.
La ventaja de un espirómetro seco es que es portátil y fácil de usar. Un espirómetro seco es una turbina de aire girada por un chorro de aire exhalado. La rotación del impulsor a través de la cadena cinemática se transmite a la flecha del dispositivo. Para detener la flecha al final de la exhalación, el espirómetro está equipado con un dispositivo de freno. El valor del volumen de aire medido está determinado por la escala del instrumento. La escala se puede girar, lo que permite que el puntero se ajuste a cero antes de cada medición. La exhalación de aire de los pulmones se realiza a través de la boquilla.
Realización de obra. La boquilla del espirómetro se limpia con algodón empapado en alcohol. El sujeto, después de una respiración máxima, exhala lo más profundamente posible en el espirómetro. La CV se determina en una escala de espirómetro. La precisión de los resultados aumenta si la medición de VC se realiza varias veces y se calcula el valor promedio. Con mediciones repetidas, es necesario establecer la posición inicial de la escala del espirómetro cada vez. Para hacer esto, gire la escala de medición en el espirómetro seco y alinee la división cero de la escala con la flecha.
La CV se determina en la posición del sujeto de pie, sentado y acostado, así como después de la actividad física (20 sentadillas en 30 segundos). Tenga en cuenta la diferencia en los resultados de la medición.
Luego, el sujeto realiza varias exhalaciones tranquilas en el espirómetro. En este caso, se cuenta el número de movimientos respiratorios. Al dividir las lecturas del espirómetro por el número de exhalaciones realizadas en el espirómetro, determine volumen corriente aire.
Arroz. 3. Nomograma para determinar el valor adecuado de VC.
Arroz. 4. Espirómetro de aire seco.
Para determinar volumen de reserva espiratorio el sujeto realiza, después de la siguiente exhalación tranquila, la exhalación máxima en el espirómetro. El espirómetro mide el volumen de reserva espiratorio. Repita las mediciones varias veces y calcule el valor promedio.
Volumen de reserva inspiratorio se puede determinar de dos formas: calcular y medir con un espirómetro. Para calcularlo, es necesario restar la suma de los volúmenes de aire respiratorio y de reserva (exhalación) del valor de VC. Cuando se mide el volumen de reserva inspiratorio con un espirómetro, se aspira un cierto volumen de aire y el sujeto, después de una respiración tranquila, toma una respiración máxima del espirómetro. La diferencia entre el volumen inicial de aire en el espirómetro y el volumen que queda allí después de una inspiración profunda corresponde al volumen inspiratorio de reserva.
Para determinar volumen residual aire, no existen métodos directos, por lo tanto se utilizan métodos indirectos. Pueden basarse en diferentes principios. Para estos fines, por ejemplo, se utilizan la pletismografía, la oximetría y la medición de la concentración de gases indicadores (helio, nitrógeno). Se cree que normalmente el volumen residual es 25-30% del valor VC.
El espirómetro permite establecer una serie de otras características de la actividad respiratoria. Uno de ellos es la cantidad de ventilación pulmonar. Para determinarlo, se multiplica el número de ciclos de movimientos respiratorios por minuto por el volumen corriente. Entonces, en un minuto, normalmente se intercambian alrededor de 6000 ml de aire entre el cuerpo y el medio ambiente.
ventilación alveolar\u003d frecuencia respiratoria x (volumen corriente - volumen del espacio "muerto").
Al establecer los parámetros de la respiración, es posible evaluar la intensidad del metabolismo en el cuerpo mediante la determinación del consumo de oxígeno.
En el curso del trabajo, es importante averiguar si los valores obtenidos para una persona en particular están dentro del rango normal. Para este propósito, se han desarrollado nomogramas y fórmulas especiales que tienen en cuenta la correlación de las características individuales de la función de la respiración externa y factores tales como: género, altura, edad, etc.
El valor propio de la capacidad vital de los pulmones se calcula mediante las fórmulas (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990):
para los hombres -
VC \u003d ((altura (cm) x 0,052) - (edad (años) x 0,022)) - 3,60;
para mujeres -
VC \u003d ((altura (cm) x 0,041) - (edad (años) x 0,018)) - 2,68.
para niños de 8 a 12 años -
VC \u003d ((altura (cm) x 0,052) - (edad (años) x 0,022)) - 4,6;
para chicos de 13 a 16 años -
VC \u003d ((altura (cm) x 0,052) - (edad (años) x 0,022)) - 4,2;
para niñas de 8 a 16 años -
VC \u003d ((altura (cm) x 0.041) - (edad (años) x 0.018)) - 3.7.
A la edad de 16-17 años, la capacidad vital de los pulmones alcanza valores característicos de un adulto.
Los resultados del trabajo y su diseño. 1. Ingrese en la tabla 1 los resultados de las mediciones, calcule el valor promedio de VC.
tabla 1
|
Número de medida | CV (calma) |
||
| de pie | sesión | ||
| 1 2 3 Promedio | |||
2. Compare los resultados de las mediciones de VC (reposo) de pie y sentado. 3. Compare los resultados de las mediciones de VC mientras está de pie (reposo) con los resultados obtenidos después del ejercicio. 4. Calcular el % del valor propio, conociendo el indicador VC obtenido al medir de pie (reposo) y el VC debido (calculado por la fórmula):
ZHEL hecho. x 100 (%).
5. Compare el valor de VC medido por el espirómetro con el VC adecuado encontrado en el nomograma. Calcular el volumen residual así como las capacidades pulmonares: capacidad pulmonar total, capacidad inspiratoria y capacidad residual funcional. 6. Sacar conclusiones.
LABORATORIO #3
DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN RESPIRATORIO MINUTO (MOD) Y DEL VOLUMEN PULMONAR
(RESPIRATORIO, VOLUMEN DE RESERVA ISP
Y VOLUMEN DE RESERVA)
La ventilación pulmonar está determinada por el volumen de aire inhalado o exhalado por unidad de tiempo. Por lo general, se mide el volumen minuto de respiración (MOD). Su valor con respiración tranquila es de 6-9 litros. La ventilación pulmonar depende de la profundidad y frecuencia de la respiración, que en reposo es de 16 por 1 min (de 12 a 18). El volumen minuto de respiración es igual a:
MOD \u003d A x BH,
donde DO es el volumen corriente; BH - frecuencia respiratoria.
Para el trabajo necesitas: espirómetro seco, pinza nasal, alcohol, algodón. El objeto de la investigación es una persona.
Realización de obra. Para determinar el volumen de aire respiratorio, el sujeto debe realizar una exhalación tranquila en el espirómetro después de una respiración tranquila y determinar el volumen corriente (TO). Para determinar el volumen de reserva espiratorio (ERV), después de una exhalación normal tranquila en el espacio circundante, realice una exhalación profunda en el espirómetro. Para determinar el volumen de reserva inspiratorio (IRV), ajuste el cilindro interno del espirómetro a algún nivel (3000-5000) y luego, tomando una respiración tranquila de la atmósfera, tapándose la nariz, realice la respiración máxima desde el espirómetro. Repita todas las medidas tres veces. El volumen de reserva inspiratoria se puede determinar por la diferencia:
Rovd \u003d ZhEL - (DO - ROvyd)
Método de cálculo para determinar la cantidad de DO, ROvd y ROvyd, que constituyen la capacidad vital de los pulmones (VC).
Los resultados del trabajo y su diseño. 1. Organice los datos recibidos en forma de tabla 2.
2. Calcular el volumen minuto de respiración.
Tabla 2
LABORATORIO #4
Volúmenes y capacidades pulmonares
En el proceso de ventilación pulmonar, la composición gaseosa del aire alveolar se actualiza continuamente. La cantidad de ventilación pulmonar está determinada por la profundidad de la respiración, o volumen corriente, y la frecuencia de los movimientos respiratorios. Durante los movimientos respiratorios, los pulmones de una persona se llenan de aire inhalado, cuyo volumen es parte del volumen total de los pulmones. Para cuantificar la ventilación pulmonar, la capacidad pulmonar total se dividió en varios componentes o volúmenes. En este caso, la capacidad pulmonar es la suma de dos o más volúmenes.
Los volúmenes pulmonares se dividen en estáticos y dinámicos. Los volúmenes pulmonares estáticos se miden con movimientos respiratorios completos sin limitar su velocidad. Los volúmenes pulmonares dinámicos se miden durante los movimientos respiratorios con un límite de tiempo para su implementación.
Volúmenes pulmonares. El volumen de aire en los pulmones y el tracto respiratorio depende de los siguientes indicadores: 1) características individuales antropométricas de una persona y el sistema respiratorio; 2) propiedades del tejido pulmonar; 3) tensión superficial de los alvéolos; 4) la fuerza desarrollada por los músculos respiratorios.
El volumen corriente (TO) es el volumen de aire que una persona inhala y exhala durante la respiración tranquila. En un adulto, el DO es de aproximadamente 500 ml. El valor de TO depende de las condiciones de medición (reposo, carga, posición del cuerpo). DO se calcula como el valor promedio después de medir aproximadamente seis movimientos respiratorios silenciosos.
El volumen de reserva inspiratorio (IRV) es el volumen máximo de aire que el sujeto puede inhalar después de una respiración tranquila. El valor de ROVD es de 1,5-1,8 litros.
El volumen de reserva espiratorio (ERV) es la cantidad máxima de aire que una persona puede exhalar adicionalmente desde el nivel de una exhalación tranquila. El valor de ROvyd es menor en la posición horizontal que en la posición vertical, y disminuye con la obesidad. Es igual a un promedio de 1.0-1.4 litros.
El volumen residual (VR) es el volumen de aire que permanece en los pulmones después de la exhalación máxima. El valor del volumen residual es de 1,0-1,5 litros.
Contenedores de pulmón. La capacidad vital (VC) incluye el volumen corriente, el volumen de reserva inspiratorio y el volumen de reserva espiratorio. En hombres de mediana edad, VC varía entre 3,5 y 5,0 litros o más. Para las mujeres, los valores más bajos son típicos (3.0-4.0 l). Dependiendo del método de medición de la VC, se distingue la VC de inhalación, cuando se realiza la inspiración más profunda después de una espiración completa y la VC de espiración, cuando se realiza la espiración máxima después de una inspiración completa.
La capacidad inspiratoria (Evd) es igual a la suma del volumen corriente y el volumen inspiratorio de reserva. En los seres humanos, la EUD tiene un promedio de 2,0 a 2,3 litros.
Capacidad residual funcional (FRC): el volumen de aire en los pulmones después de una exhalación tranquila. FRC es la suma del volumen de reserva espiratorio y el volumen residual. El valor de FRC se ve significativamente afectado por el nivel de actividad física de una persona y la posición del cuerpo: FRC es menor en una posición horizontal del cuerpo que en una posición sentada o de pie. La FRC disminuye con la obesidad debido a una disminución en la distensibilidad general del tórax.
La capacidad pulmonar total (TLC) es el volumen de aire en los pulmones al final de una respiración completa. OEL se calcula de dos maneras: OEL - OO + VC o OEL - FOE + Evd.
Los volúmenes pulmonares estáticos pueden disminuir en condiciones patológicas que conducen a una expansión limitada de los pulmones. Estas incluyen enfermedades neuromusculares, enfermedades del tórax, abdomen, lesiones pleurales que aumentan la rigidez del tejido pulmonar y enfermedades que causan una disminución en el número de alvéolos funcionales (atelectasia, resección, cambios cicatriciales en los pulmones).