UDC 612.215+612.1 BBK E 92 + E 911
A.B. Zagainova, N.V. Turbasova. Fisiologi pernapasan dan peredaran darah. Panduan pendidikan dan metodologi mata kuliah “Fisiologi Manusia dan Hewan”: untuk mahasiswa ODO tahun ke-3 dan ODO tahun ke-5 Fakultas Biologi. Tyumen: Rumah Penerbitan Tyumen Universitas Negeri, 2007. - 76 hal.
Manual pendidikan meliputi pekerjaan laboratorium, disusun sesuai dengan program mata kuliah “Fisiologi Manusia dan Hewan”, yang banyak di antaranya menggambarkan prinsip-prinsip ilmiah dasar fisiologi klasik. Beberapa karyanya bersifat terapan dan mewakili metode pemantauan diri terhadap kesehatan dan kondisi fisik, metode untuk menilai kinerja fisik.
EDITOR YANG BERTANGGUNG JAWAB: V.S.Soloviev , Doktor Ilmu Kedokteran, Profesor
© Universitas Negeri Tyumen, 2007
© Rumah Penerbitan Universitas Negeri Tyumen, 2007
© A.B. Zagainova, N.V. Turbasova, 2007
Subyek penelitian pada bagian “respirasi” dan “sirkulasi darah” adalah organisme hidup dan struktur fungsinya yang menyediakan fungsi vital tersebut, yang menentukan pilihan metode penelitian fisiologis.
Tujuan kursus: untuk membentuk gagasan tentang mekanisme fungsi organ pernafasan dan peredaran darah, tentang pengaturan aktivitas sistem kardiovaskular dan pernafasan, tentang perannya dalam memastikan interaksi tubuh dengan lingkungan luar.
Tujuan workshop laboratorium: mengenalkan mahasiswa pada metode penelitian fungsi fisiologis manusia dan hewan; menggambarkan prinsip-prinsip ilmiah yang mendasar; menyajikan metode pemantauan diri terhadap kondisi fisik, penilaian kinerja fisik selama aktivitas fisik dengan intensitas yang bervariasi.
Untuk menyelenggarakan kelas laboratorium pada mata kuliah “Fisiologi Manusia dan Hewan”, dialokasikan 52 jam untuk ODO dan 20 jam untuk ODO. Bentuk pelaporan akhir mata kuliah “Fisiologi Manusia dan Hewan” adalah ujian.
Persyaratan ujian: perlu memahami dasar-dasar fungsi vital tubuh, termasuk mekanisme berfungsinya sistem organ, sel dan individu. struktur seluler, peraturan kerja sistem fisiologis, serta pola interaksi organisme dengan lingkungan luar.
Manual pendidikan dan metodologi ini dikembangkan sebagai bagian dari program kursus umum “Fisiologi Manusia dan Hewan” untuk mahasiswa Fakultas Biologi.
FISIOLOGI PERNAPASAN
Inti dari proses pernafasan adalah penyampaian oksigen ke jaringan-jaringan tubuh, yang menjamin terjadinya reaksi oksidatif, yang berujung pada pelepasan energi dan pelepasan karbon dioksida dari tubuh, yang terbentuk sebagai akibat dari proses pernapasan. metabolisme.
Suatu proses yang terjadi di paru-paru dan melibatkan pertukaran gas antara darah dan lingkungan(udara yang masuk ke alveolus disebut pernapasan luar, paru, atau ventilasi.
Sebagai hasil pertukaran gas di paru-paru, darah menjadi jenuh dengan oksigen dan kehilangan karbon dioksida, yaitu. kembali menjadi mampu mengangkut oksigen ke jaringan.
Pembaruan Komposisi Gas lingkungan internal tubuh terjadi karena peredaran darah. Fungsi transpor dilakukan oleh darah melalui pelarutan fisik CO 2 dan O 2 di dalamnya serta pengikatannya pada komponen darah. Dengan demikian, hemoglobin mampu melakukan reaksi reversibel dengan oksigen, dan pengikatan CO 2 terjadi sebagai akibat pembentukan senyawa bikarbonat reversibel dalam plasma darah.
Konsumsi oksigen oleh sel dan pelaksanaan reaksi oksidatif dengan pembentukan karbon dioksida adalah inti dari proses tersebut intern, atau respirasi jaringan.
Hanya dengan demikian studi berurutan Ketiga bagian pernapasan tersebut dapat memberikan gambaran tentang salah satu proses fisiologis yang paling kompleks.
Untuk belajar pernapasan eksternal(ventilasi paru), pertukaran gas di paru-paru dan jaringan, serta transportasi gas dalam darah digunakan berbagai metode, memungkinkan penilaian fungsi pernapasan saat istirahat, dengan aktivitas fisik dan berbagai efek pada tubuh.
PEKERJAAN LABORATORIUM No.1
PNEUMOGRAFI
Pneumografi adalah registrasi gerakan pernapasan. Hal ini memungkinkan Anda untuk menentukan frekuensi dan kedalaman pernapasan, serta rasio durasi inhalasi dan pernafasan. Pada orang dewasa, jumlah gerakan pernapasan adalah 12-18 per menit; pada anak-anak, pernapasan lebih sering. Pada pekerjaan fisik itu dua kali lipat atau lebih. Selama kerja otot, frekuensi dan kedalaman pernapasan berubah. Perubahan ritme pernapasan dan kedalamannya diamati saat menelan, berbicara, setelah menahan napas, dll.
Tidak ada jeda antara dua fase pernapasan: inhalasi langsung berubah menjadi pernafasan dan pernafasan menjadi inhalasi.
Biasanya, inhalasi sedikit lebih pendek daripada pernafasan. Waktu inhalasi berhubungan dengan waktu pernafasan, seperti 11:12 atau bahkan seperti 10:14.
Selain gerakan pernafasan berirama yang memberikan ventilasi pada paru-paru, gerakan pernafasan khusus dapat diamati seiring berjalannya waktu. Beberapa di antaranya muncul secara refleks (gerakan pernafasan pelindung: batuk, bersin), yang lain secara sukarela, sehubungan dengan fonasi (ucapan, nyanyian, pengajian, dll).
Registrasi gerakan pernapasan dada dilakukan dengan menggunakan alat khusus - pneumograf. Catatan yang dihasilkan - pneumogram - memungkinkan Anda menilai: durasi fase pernapasan - inhalasi dan pernafasan, frekuensi pernapasan, kedalaman relatif, ketergantungan frekuensi dan kedalaman pernapasan pada keadaan fisiologis tubuh - istirahat, bekerja, dll.
Pneumografi didasarkan pada prinsip transmisi udara dari gerakan pernapasan dada ke tuas tulis.
Pneumograf yang paling umum digunakan saat ini adalah ruang karet berbentuk bujur sangkar yang ditempatkan dalam wadah kain, dihubungkan secara kedap udara dengan tabung karet ke kapsul Marais. Dengan setiap inhalasi, dada mengembang dan menekan udara di pneumograf. Tekanan ini disalurkan ke dalam rongga kapsul Marais, tutup karet elastisnya naik, dan tuas yang bertumpu di atasnya menulis pneumogram.
Tergantung pada sensor yang digunakan, pneumografi dapat dilakukan cara yang berbeda. Yang paling sederhana dan mudah diakses untuk merekam gerakan pernapasan adalah sensor pneumatik dengan kapsul Marais. Untuk pneumografi, rheostat, pengukur regangan, dan sensor kapasitif dapat digunakan, tetapi dalam hal ini diperlukan alat penguat dan perekam elektronik.
Untuk bekerja Anda membutuhkan: kymograph, manset sphygmomanometer, kapsul Marais, tripod, tee, tabung karet, timer, larutan amonia. Objek penelitiannya adalah seseorang.
Melaksanakan pekerjaan. Rakitlah instalasi untuk merekam gerakan pernapasan, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1, A. Manset dari sphygmomanometer dipasang pada bagian dada subjek yang paling bergerak (untuk pernapasan perut ini akan menjadi sepertiga bagian bawah, untuk pernapasan dada - sepertiga tengah dada) dan dihubungkan menggunakan tee dan karet tabung ke kapsul Marais. Melalui tee, dengan membuka klem, sejumlah kecil udara dimasukkan ke dalam sistem perekaman, pastikan ada terlalu banyak tekanan tinggi selaput karet kapsul tidak pecah. Setelah memastikan pneumograf diperkuat dengan benar dan gerakan dada diteruskan ke tuas kapsul Marais, hitung jumlah gerakan pernapasan per menit, lalu letakkan juru tulis secara tangensial ke kymograph. Nyalakan kymograph dan timer dan mulailah merekam pneumogram (subjek tidak boleh melihat pneumogram).
Beras. 1. Pneumografi.
A - rekaman grafis pernapasan menggunakan kapsul Marais; B - pneumogram direkam selama tindakan berbagai faktor menyebabkan perubahan pernapasan: 1 - manset lebar; 2 - tabung karet; 3 – tee; 4 - kapsul Marais; 5 – kimografi; 6 - penghitung waktu; 7 - tripod universal; a - pernapasan tenang; b - saat menghirup uap amonia; c - selama percakapan; d - setelah hiperventilasi; d - setelah menahan napas secara sukarela; e - selama aktivitas fisik; b"-e" - tanda pengaruh yang diterapkan.
Jenis pernapasan berikut dicatat pada kymograph:
1) pernapasan tenang;
2) pernapasan dalam (subjek secara sukarela mengambil beberapa napas dalam-dalam dan menghembuskan napas - kapasitas vital paru-paru);
3) pernapasan setelah aktivitas fisik. Untuk melakukan ini, subjek diminta, tanpa melepas pneumograf, untuk melakukan 10-12 squat. Sementara itu, agar ban kapsul Marey tidak pecah akibat hentakan udara yang tajam, digunakan penjepit Pean untuk menekan tabung karet yang menghubungkan pneumograf dengan kapsul. Segera setelah selesai jongkok, penjepit dilepas dan gerakan pernapasan dicatat);
4) pernafasan saat mengaji, pidato sehari-hari, tertawa (perhatikan bagaimana durasi inhalasi dan pernafasan berubah);
5) bernapas saat batuk. Untuk melakukan ini, subjek melakukan beberapa gerakan batuk pernafasan secara sukarela;
6) sesak napas - sesak napas akibat menahan napas. Percobaan dilakukan dengan urutan sebagai berikut. Setelah merekam pernapasan normal (eipnea) dengan subjek duduk, minta dia menahan napas saat menghembuskan napas. Biasanya, setelah 20-30 detik, pemulihan pernapasan yang tidak disengaja terjadi, dan frekuensi serta kedalaman gerakan pernapasan menjadi jauh lebih besar, dan sesak napas diamati;
7) perubahan pernapasan dengan penurunan karbon dioksida di udara dan darah alveolar, yang dicapai melalui hiperventilasi paru-paru. Subjek melakukan gerakan pernapasan dalam dan sering hingga merasa sedikit pusing, setelah itu terjadi menahan napas secara alami (apnea);
8) saat menelan;
9) saat menghirup uap amonia (kapas yang dibasahi larutan amonia didekatkan ke hidung subjek uji).
Beberapa pneumogram ditunjukkan pada Gambar. 1,B.
Tempelkan pneumogram yang dihasilkan ke dalam buku catatan Anda. Hitung jumlah gerakan pernapasan dalam 1 menit pada kondisi yang berbeda pendaftaran pneumogram. Tentukan pada fase pernapasan apa, menelan dan berbicara terjadi. Bandingkan sifat perubahan pernapasan di bawah pengaruh berbagai faktor pengaruh.
PEKERJAAN LABORATORIUM No.2
SPIROMETRI
Spirometri adalah suatu metode untuk menentukan kapasitas vital paru-paru dan volume udara penyusunnya. Kapasitas vital Paru-paru (VC) adalah jumlah udara terbesar yang dapat dihembuskan seseorang setelah melakukan inhalasi maksimal. Pada Gambar. Gambar 2 menunjukkan volume dan kapasitas paru-paru yang mencirikan keadaan fungsional paru-paru, serta pneumogram yang menjelaskan hubungan antara volume dan kapasitas paru-paru dan pergerakan pernapasan. Status fungsional paru-paru tergantung pada usia, tinggi badan, jenis kelamin, perkembangan fisik dan sejumlah faktor lainnya. Untuk menilai fungsi pernafasan pada seseorang, volume paru yang diukur harus dibandingkan dengan nilai yang sesuai. Nilai yang tepat dihitung menggunakan rumus atau ditentukan menggunakan nomogram (Gbr. 3); penyimpangan ± 15% dianggap tidak signifikan. Untuk mengukur kapasitas vital dan volume komponennya digunakan spirometer kering (Gbr. 4).
Beras. 2. Spirogram. Volume dan kapasitas paru-paru:
ROVD - volume cadangan inspirasi; LAKUKAN - volume pasang surut; ROvyd - volume cadangan ekspirasi; OO - volume sisa; Evd - kapasitas inspirasi; FRC - kapasitas sisa fungsional; Kapasitas vital - kapasitas vital paru-paru; TLC - kapasitas total paru-paru.
Volume paru-paru:
Volume cadangan inspirasi(ROVD) - volume udara maksimum yang dapat dihirup seseorang setelah bernapas dengan tenang.
Volume cadangan ekspirasi(ROvyd) - volume udara maksimum yang dapat dihembuskan seseorang setelah menghembuskan napas dengan tenang.
Volume sisa(OO) adalah volume gas dalam paru setelah ekspirasi maksimal.
Kapasitas inspirasi(Evd) adalah volume udara maksimum yang dapat dihirup seseorang setelah menghembuskan napas dengan tenang.
Kapasitas sisa fungsional(FRC) adalah volume gas yang tersisa di paru-paru setelah terhirup dengan tenang.
Kapasitas vital paru-paru(VC) – volume udara maksimum yang dapat dihembuskan setelah inhalasi maksimum.
Kapasitas paru-paru total(Oel) - volume gas di paru-paru setelah inspirasi maksimal.
Untuk bekerja Anda membutuhkan: spirometer kering, klip hidung, corong, alkohol, kapas. Objek penelitiannya adalah seseorang.
Keuntungan spirometer kering adalah portabel dan mudah digunakan. Spirometer kering adalah turbin udara yang diputar oleh aliran udara yang dihembuskan. Putaran turbin ditransmisikan melalui rantai kinematik ke panah perangkat. Untuk menghentikan jarum pada akhir pernafasan, spirometer dilengkapi dengan alat pengereman. Volume udara yang diukur ditentukan dengan menggunakan skala perangkat. Skala dapat diputar, memungkinkan penunjuk diatur ulang ke nol sebelum setiap pengukuran. Udara dihembuskan dari paru-paru melalui corong.
Melaksanakan pekerjaan. Corong spirometer diseka dengan kapas yang dibasahi dengan alkohol. Setelah melakukan inhalasi maksimal, subjek menghembuskan napas sedalam-dalamnya ke dalam spirometer. Kapasitas vital vital ditentukan dengan menggunakan skala spirometer. Keakuratan hasil meningkat jika kapasitas vital diukur beberapa kali dan nilai rata-rata dihitung. Untuk pengukuran berulang, perlu diatur posisi awal skala spirometer setiap saat. Untuk melakukan ini, skala pengukuran spirometer kering diputar dan pembagian skala nol disejajarkan dengan panah.
Kapasitas vital vital ditentukan dengan subjek berdiri, duduk dan berbaring, serta setelah aktivitas fisik (20 squat dalam 30 detik). Perhatikan perbedaan hasil pengukurannya.
Kemudian subjek menghembuskan napas pelan ke dalam spirometer beberapa kali. Pada saat yang sama, jumlah gerakan pernafasan dihitung. Dengan membagi pembacaan spirometer dengan jumlah pernafasan yang dilakukan ke dalam spirometer, tentukan volume pasang surut udara.
Beras. 3. Nomogram untuk menentukan nilai kapasitas vital yang tepat.
Beras. 4. Spirometer udara kering.
Untuk menentukan volume cadangan ekspirasi Setelah pernafasan tenang berikutnya, subjek menghembuskan nafas maksimal ke dalam spirometer. Volume cadangan ekspirasi ditentukan dengan menggunakan skala spirometer. Ulangi pengukuran beberapa kali dan hitung nilai rata-ratanya.
Volume cadangan inspirasi dapat ditentukan dengan dua cara yaitu dihitung dan diukur dengan spirometer. Untuk menghitungnya, perlu mengurangi jumlah volume udara pernafasan dan cadangan (ekspirasi) dari nilai kapasitas vital. Saat mengukur volume cadangan inspirasi dengan spirometer, sejumlah udara tertentu ditarik ke dalamnya dan subjek, setelah menghirup dengan tenang, mengambil napas maksimal dari spirometer. Perbedaan antara volume awal udara dalam spirometer dan volume yang tersisa setelah inspirasi dalam sesuai dengan volume cadangan inspirasi.
Untuk menentukan volume sisa udara tidak ada metode langsung, jadi digunakan metode tidak langsung. Mereka dapat didasarkan pada prinsip-prinsip yang berbeda. Untuk tujuan ini, misalnya, plethysmography, oxygemometri dan pengukuran konsentrasi gas indikator (helium, nitrogen) digunakan. Dipercaya bahwa biasanya volume residu adalah 25-30% dari kapasitas vital.
Spirometer memungkinkan untuk menetapkan sejumlah karakteristik aktivitas pernapasan lainnya. Salah satunya adalah jumlah ventilasi paru. Untuk menentukannya, jumlah siklus pernapasan per menit dikalikan dengan volume tidal. Jadi, dalam satu menit sekitar 6000 ml udara biasanya dipertukarkan antara tubuh dan lingkungan.
Ventilasi alveolar= laju pernapasan x (volume tidal - volume ruang “mati”).
Dengan menetapkan parameter pernapasan, Anda dapat menilai intensitas metabolisme dalam tubuh dengan menentukan konsumsi oksigen.
Selama bekerja, penting untuk mengetahui apakah nilai yang diperoleh seseorang berada dalam batas normal. Untuk tujuan ini, nomogram dan formula khusus telah dikembangkan yang memperhitungkan korelasi karakteristik individu fungsi pernapasan eksternal dan faktor-faktor seperti jenis kelamin, tinggi badan, usia, dll.
Nilai kapasitas vital paru-paru yang tepat dihitung dengan menggunakan rumus (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990):
untuk pria -
VC = ((tinggi badan (cm) x 0,052) – (umur (tahun) x 0,022)) - 3,60;
untuk wanita -
VC = ((tinggi badan (cm) x 0,041) - (umur (tahun) x 0,018)) - 2,68.
untuk anak laki-laki berusia 8 -12 tahun -
VC = ((tinggi badan (cm) x 0,052) - (umur (tahun) x 0,022)) - 4,6;
untuk anak laki-laki berusia 13 -16 tahun-
VC = ((tinggi badan (cm) x 0,052) - (umur (tahun) x 0,022)) - 4,2;
untuk anak perempuan berusia 8 - 16 tahun -
VC = ((tinggi badan (cm) x 0,041) - (umur (tahun) x 0,018)) - 3,7.
Pada usia 16-17 tahun, kapasitas vital paru-paru mencapai nilai karakteristik orang dewasa.
Hasil pekerjaan dan desainnya. 1. Masukkan hasil pengukuran pada Tabel 1 dan hitung nilai rata-rata vitalnya.
Tabel 1
|
Nomor pengukuran | Kapasitas vital vital (istirahat) |
||
| kedudukan | duduk | ||
| 1 2 3 Rata-rata | |||
2. Bandingkan hasil pengukuran kapasitas vital (istirahat) sambil berdiri dan duduk. 3. Bandingkan hasil pengukuran kapasitas vital pada saat berdiri (istirahat) dengan hasil yang diperoleh setelah melakukan aktivitas fisik. 4. Menghitung % nilai layak, mengetahui nilai vital yang diperoleh dengan mengukur berdiri (istirahat) dan nilai vital yang tepat (dihitung dengan rumus):
Fakta GEL. x 100 (%).
5. Bandingkan nilai VC yang diukur dengan spirometer dengan VC yang tepat yang diperoleh menggunakan nomogram. Hitung volume sisa serta kapasitas paru-paru: kapasitas paru total, kapasitas inspirasi, dan kapasitas sisa fungsional. 6. Menarik kesimpulan.
PEKERJAAN LABORATORIUM No.3
PENENTUAN VOLUME MENIT RESPIRASI (MOV) DAN VOLUME PARU
(TIDATORY, VOLUME CADANGAN INSPIRASI
DAN VOLUME CADANGAN EKSPIRATORAL)
Ventilasi ditentukan oleh volume udara yang dihirup atau dihembuskan per satuan waktu. Volume pernapasan menit (MRV) biasanya diukur. Nilainya dengan pernapasan tenang adalah 6-9 liter. Ventilasi paru-paru tergantung pada kedalaman dan frekuensi pernapasan, yaitu 16 per 1 menit saat istirahat (dari 12 hingga 18). Volume pernapasan menit sama dengan:
MOD = KE x BH,
dimana DO - volume pasang surut; RR - laju pernapasan.
Untuk bekerja Anda membutuhkan: spirometer kering, penjepit hidung, alkohol, kapas. Objek penelitiannya adalah seseorang.
Melaksanakan pekerjaan. Untuk menentukan volume udara pernafasan, subjek uji harus menghembuskan nafas dengan tenang ke dalam spirometer setelah melakukan pernafasan dengan tenang dan menentukan volume tidal (TI). Untuk menentukan volume cadangan ekspirasi (ERV), setelah pernafasan yang tenang dan normal ke ruang sekitarnya, hembuskan napas dalam-dalam ke spirometer. Untuk menentukan volume cadangan inspirasi (IRV), atur silinder bagian dalam spirometer pada tingkat tertentu (3000-5000), kemudian, tarik napas tenang dari atmosfer sambil menahan hidung, ambil napas maksimal dari spirometer. Ulangi semua pengukuran tiga kali. Volume cadangan inspirasi dapat ditentukan dengan perbedaan:
ROVD = VITAL - (LAKUKAN - ROvyd)
Dengan menggunakan metode perhitungan, tentukan jumlah DO, ROvd dan ROvd yang membentuk kapasitas vital paru (VC).
Hasil pekerjaan dan desainnya. 1. Sajikan data yang diperoleh dalam bentuk tabel 2.
2. Hitung volume pernapasan menit.
Meja 2
PEKERJAAN LABORATORIUM No.4
Untuk menilai kualitas fungsi paru-paru, volume tidal diperiksa (menggunakan alat khusus - spirometer).
Volume tidal (TV) adalah jumlah udara yang dihirup dan dihembuskan seseorang selama pernapasan tenang dalam satu siklus. Biasa = 400-500ml.
Volume respirasi menit (MRV) adalah volume udara yang melewati paru-paru dalam 1 menit (MRV = DO x RR). Normal = 8-9 liter per menit; sekitar 500 liter per jam; 12000-13000 liter per hari. Dengan meningkatnya aktivitas fisik, MOD meningkat.
Tidak semua udara yang dihirup ikut serta dalam ventilasi alveolar (pertukaran gas), karena sebagian tidak mencapai asinus dan tetap berada di dalam saluran pernafasan dimana tidak ada peluang untuk difusi. Volume saluran udara tersebut disebut “ruang mati pernapasan”. Normalnya untuk orang dewasa = 140-150 ml, mis. 1/3 KE.
Volume cadangan inspirasi (IRV) adalah jumlah udara yang dapat dihirup seseorang selama inhalasi maksimum terkuat setelah inhalasi tenang, yaitu. keterlaluan. Biasa = 1500-3000ml.
Volume cadangan ekspirasi (ERV) adalah jumlah udara yang dapat dihembuskan tambahan oleh seseorang setelah menghembuskan napas dengan tenang. Biasa = 700-1000ml.
Kapasitas vital paru-paru (VC) adalah jumlah udara yang dapat dihembuskan secara maksimal oleh seseorang setelah menarik napas sedalam-dalamnya (VC=DO+ROVd+ROVd = 3500-4500 ml).
Volume paru sisa (RLV) adalah jumlah udara yang tersisa di paru setelah ekspirasi maksimal. Biasa = 100-1500ml.
Kapasitas paru total (TLC) adalah jumlah maksimum udara yang dapat ditahan di paru-paru. TEL=VEL+TOL = 4500-6000ml.
DIFUSI GAS
Komposisi udara yang dihirup: oksigen - 21%, karbon dioksida - 0,03%.
Komposisi udara yang dihembuskan: oksigen - 17%, karbon dioksida - 4%.
Komposisi udara yang terkandung dalam alveoli: oksigen - 14%, karbon dioksida -5,6%.
Saat Anda mengeluarkan napas, udara alveolar bercampur dengan udara di saluran pernapasan (di “ruang mati”), yang menyebabkan perbedaan komposisi udara.
Transisi gas melalui penghalang udara-hematik disebabkan oleh perbedaan konsentrasi di kedua sisi membran.
Tekanan parsial adalah bagian dari tekanan yang terjadi pada gas tertentu. Pada tekanan atmosfer 760 mm Hg, tekanan parsial oksigen adalah 160 mm Hg. (yaitu 21% dari 760), di udara alveolar tekanan parsial oksigen adalah 100 mm Hg, dan karbon dioksida adalah 40 mm Hg.
Tegangan gas adalah tekanan parsial dalam cairan. Ketegangan oksigen dalam darah vena adalah 40 mm Hg. Karena gradien tekanan antara udara alveolar dan darah - 60 mm Hg. (100 mm Hg dan 40 mm Hg), oksigen berdifusi ke dalam darah, lalu berikatan dengan hemoglobin, mengubahnya menjadi oksihemoglobin. Darah yang mengandung oksihemoglobin dalam jumlah besar disebut darah arteri. 100 ml darah arteri mengandung 20 ml oksigen, 100 ml darah vena mengandung 13-15 ml oksigen. Selain itu, sepanjang gradien tekanan, karbon dioksida memasuki darah (karena terkandung dalam jumlah besar di jaringan) dan karbhemoglobin terbentuk. Selain itu, karbon dioksida bereaksi dengan air, membentuk asam karbonat (katalis reaksinya adalah enzim karbonat anhidrase, yang ditemukan dalam sel darah merah), yang terurai menjadi proton hidrogen dan ion bikarbonat. Ketegangan CO2 dalam darah vena adalah 46 mm Hg; di udara alveolar – 40 mm Hg. (gradien tekanan = 6 mm Hg). Difusi CO2 terjadi dari darah ke lingkungan luar.
Salah satu metode utama penilaian fungsi ventilasi paru yang digunakan dalam praktek pemeriksaan tenaga kerja medis adalah spirografi, yang memungkinkan Anda menentukan volume paru statistik - kapasitas vital paru-paru (VC), kapasitas sisa fungsional (FRC), volume sisa paru-paru, kapasitas paru-paru total, volume paru dinamis - volume tidal, volume menit, ventilasi maksimum.
Kemampuan mempertahankan komposisi gas darah arteri secara penuh belum menjamin tidak adanya insufisiensi paru pada pasien dengan patologi bronkopulmoner. Arterialisasi darah dapat dipertahankan pada tingkat mendekati normal karena kompensasi berlebihan pada mekanisme yang menyediakannya, yang juga merupakan tanda kegagalan paru. Mekanisme tersebut terutama mencakup fungsi ventilasi.
Kecukupan parameter ventilasi volumetrik ditentukan oleh “ volume paru-paru yang dinamis", yang termasuk volume pasang surut Dan volume pernapasan menit (MOV).
Volume pasang surut saat istirahat Orang yang sehat adalah sekitar 0,5 liter. Jatuh tempo MAUD diperoleh dengan mengalikan laju metabolisme basal yang dibutuhkan dengan faktor 4,73. Nilai yang diperoleh dengan cara ini berada pada kisaran 6-9 l. Namun perbandingan nilai sebenarnya MAUD(ditentukan dalam kondisi metabolisme basal atau mendekatinya) dengan arti yang tepat hanya untuk penilaian ringkasan perubahan nilai, yang dapat mencakup perubahan ventilasi itu sendiri dan gangguan konsumsi oksigen.
Untuk menilai penyimpangan ventilasi aktual dari norma, perlu diperhitungkan Faktor pemanfaatan oksigen (KIO 2)- rasio O 2 yang diserap (dalam ml/menit) dengan MAUD(dalam l/mnt).
Berdasarkan faktor pemanfaatan oksigen efektivitas ventilasi dapat dinilai. Pada orang sehat, CI rata-rata 40.
Pada KIO 2 ventilasi di bawah 35 ml/l berlebihan dibandingkan dengan oksigen yang dikonsumsi ( hiperventilasi), dengan meningkatnya KIO 2 di atas 45 ml/l yang sedang kita bicarakan hipoventilasi.
Cara lain untuk menyatakan efisiensi pertukaran gas pada ventilasi paru adalah dengan mendefinisikan setara pernapasan, yaitu volume udara berventilasi per 100 ml oksigen yang dikonsumsi: tentukan perbandingannya MAUD dengan jumlah oksigen yang dikonsumsi (atau karbon dioksida - DE karbon dioksida).
Pada orang sehat, 100 ml oksigen yang dikonsumsi atau karbon dioksida yang dilepaskan disediakan oleh volume udara berventilasi mendekati 3 l/menit.
Pada pasien dengan patologi paru-paru gangguan fungsional efisiensi pertukaran gas berkurang, dan konsumsi 100 ml oksigen memerlukan ventilasi lebih banyak dibandingkan pada orang sehat.
Saat menilai efektivitas ventilasi, peningkatan kecepatan pernapasan(BH) dianggap sebagai tanda khas kegagalan pernapasan, disarankan untuk mempertimbangkan hal ini selama pemeriksaan persalinan: dengan gagal napas derajat I, frekuensi pernapasan tidak melebihi 24, dengan derajat II mencapai 28, dengan derajat III Lubang hitam itu sangat besar.
Rehabilitasi medis / Ed. V.M.Bogolyubova. Buku I. - M., 2010. hlm.39-40.
Ventilasi adalah proses memperbarui komposisi gas di udara yang terkandung di paru-paru secara terus menerus dan terkontrol. Ventilasi paru-paru dipastikan dengan memasukkan ke dalamnya udara atmosfer, kaya oksigen, dan mengeluarkan gas yang mengandung karbon dioksida berlebih selama pernafasan.
Ventilasi paru ditandai dengan volume pernapasan yang sangat kecil. Saat istirahat, orang dewasa menghirup dan menghembuskan 500 ml udara dengan frekuensi 16-20 kali per menit (menit 8-10 l), bayi baru lahir bernapas lebih sering - 60 kali, anak berusia 5 tahun - 25 kali per menit. Volume saluran pernapasan (di mana pertukaran gas tidak terjadi) adalah 140 ml, yang disebut udara berbahaya; dengan demikian, 360 ml memasuki alveoli. Pernafasan yang jarang dan dalam mengurangi volume ruang yang berbahaya, dan ini jauh lebih efektif.
Volume statis meliputi besaran yang diukur setelah selesainya suatu manuver pernapasan tanpa membatasi kecepatan (waktu) pelaksanaannya.
Indikator statis mencakup empat volume paru primer: - volume tidal (VT - VT);
Volume cadangan inspirasi (IRV);
Volume cadangan ekspirasi (ERV);
Volume sisa (RO - RV).
Dan juga wadah:
Kapasitas vital paru-paru (VC - VC);
Kapasitas inspirasi (Evd - IC);
Kapasitas sisa fungsional (FRC - FRC);
Kapasitas paru total (TLC).
Besaran dinamis mencirikan kecepatan volumetrik aliran udara. Mereka ditentukan dengan mempertimbangkan waktu yang dihabiskan untuk melakukan manuver pernapasan. Indikator dinamis meliputi:
Volume ekspirasi paksa pada detik pertama (FEV 1 - FEV 1);
Kapasitas vital paksa (FVC - FVC);
Aliran ekspirasi volumetrik puncak (PEV), dll.
Volume dan kapasitas paru-paru orang sehat ditentukan oleh beberapa faktor:
1) tinggi badan, berat badan, umur, ras, ciri-ciri konstitusional seseorang;
2) sifat elastis jaringan paru-paru dan saluran pernafasan;
3) ciri kontraktil otot inspirasi dan ekspirasi.
Untuk menentukan volume dan kapasitas paru digunakan metode spirometri, spirografi, pneumotachometry dan body plethysmography.
Untuk perbandingan hasil pengukuran volume dan kapasitas paru, data yang diperoleh harus dikorelasikan dengan kondisi standar: suhu tubuh 37 o C, tekanan atmosfir 101 kPa (760 mm Hg), kelembapan relatif 100%.
Volume pasang surut
Volume tidal (TV) adalah volume udara yang dihirup dan dihembuskan selama pernapasan normal, rata-rata sebesar 500 ml (dengan fluktuasi 300 hingga 900 ml).
Dari jumlah tersebut, sekitar 150 ml merupakan volume udara di ruang mati fungsional (FSD) di laring, trakea, dan bronkus, yang tidak berperan dalam pertukaran gas. Peran fungsional HFMP adalah bercampur dengan udara yang dihirup, melembabkan dan menghangatkannya.
Volume cadangan ekspirasi
Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara sebesar 1500-2000 ml yang dapat dihembuskan seseorang jika setelah melakukan pernafasan normal ia menghembuskan nafas secara maksimal.
Volume cadangan inspirasi
Volume cadangan inspirasi adalah volume udara yang dapat dihirup seseorang jika setelah melakukan inhalasi normal ia menarik napas secara maksimal. Sama dengan 1500 - 2000 ml.
Kapasitas vital paru-paru
Kapasitas vital paru-paru (VC) adalah jumlah udara maksimum yang dihembuskan setelah penghirupan sedalam-dalamnya. Kapasitas vital vital merupakan salah satu indikator utama kondisi alat pernafasan luar yang banyak digunakan dalam pengobatan. Bersama dengan volume sisa, mis. volume udara yang tersisa di paru-paru setelah pernafasan terdalam, kapasitas vital membentuk kapasitas paru total (TLC).
Biasanya, kapasitas vital adalah sekitar 3/4 dari total kapasitas paru-paru dan mencirikan volume maksimum di mana seseorang dapat mengubah kedalaman pernapasannya. Selama pernafasan yang tenang, orang dewasa yang sehat menggunakan sebagian kecil dari kapasitas vital: menghirup dan menghembuskan 300-500 ml udara (yang disebut volume tidal). Dalam hal ini, volume cadangan inspirasi, yaitu. jumlah udara yang dapat dihirup tambahan oleh seseorang setelah pernafasan yang tenang, dan volume cadangan pernafasan, sama dengan volume udara tambahan yang dihembuskan setelah pernafasan yang tenang, masing-masing rata-rata kira-kira 1500 ml. Selama aktivitas fisik, volume tidal meningkat karena penggunaan cadangan inhalasi dan ekshalasi.
Kapasitas vital merupakan indikator mobilitas paru dan dada. Terlepas dari namanya, hal ini tidak mencerminkan parameter pernapasan dalam kondisi (“kehidupan”) nyata, karena bahkan pada tuntutan tertinggi yang dibebankan oleh tubuh sistem pernapasan, kedalaman pernapasan tidak pernah mencapai nilai semaksimal mungkin.
Dari sudut pandang praktis, tidak tepat untuk menetapkan standar “tunggal” untuk kapasitas vital paru-paru, karena nilai ini bergantung pada sejumlah faktor, khususnya pada usia, jenis kelamin, ukuran dan posisi tubuh, serta derajatnya. kebugaran.
Seiring bertambahnya usia, kapasitas vital paru-paru menurun (terutama setelah usia 40 tahun). Hal ini disebabkan oleh penurunan elastisitas paru-paru dan mobilitas dada. Perempuan rata-rata memiliki 25% lebih sedikit dibandingkan laki-laki.
Hubungannya dengan tinggi badan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
VC=2,5*tinggi (m)
Kapasitas vital tergantung pada posisi tubuh: pada posisi vertikal sedikit lebih besar dibandingkan pada posisi horizontal.
Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa di posisi vertikal paru-paru mengandung lebih sedikit darah. Pada orang yang terlatih (terutama perenang dan pendayung) bisa mencapai 8 liter, karena atlet telah mengembangkan alat bantu yang sangat berkembang otot pernapasan(pektoralis mayor dan minor).
Volume sisa
Volume sisa (VR) adalah volume udara yang tersisa di paru-paru setelah ekspirasi maksimal. Sama dengan 1000 - 1500 ml.
Kapasitas paru-paru total
Kapasitas paru total (maksimum) (TLC) adalah penjumlahan dari volume pernafasan, cadangan (inhalasi dan pernafasan) dan volume sisa yaitu 5000 - 6000 ml.
Kajian volume tidal diperlukan untuk menilai kompensasi kegagalan pernafasan dengan meningkatkan kedalaman pernafasan (inhalasi dan pernafasan).
Kapasitas vital paru-paru. Pendidikan jasmani dan olahraga yang sistematis berkontribusi pada pengembangan otot pernapasan dan perluasan dada. Sudah 6-7 bulan setelah mulai berenang atau lari, kapasitas vital paru-paru atlet muda bisa meningkat 500 cc. dan banyak lagi. Penurunannya adalah tanda terlalu banyak bekerja.
Kapasitas vital paru-paru diukur dengan alat khusus - spirometer. Untuk melakukan ini, pertama-tama tutup lubang di silinder bagian dalam spirometer dengan sumbat dan desinfeksi corongnya dengan alkohol. Setelah menarik napas dalam-dalam, hembuskan napas dalam-dalam melalui corong. Dalam hal ini, udara tidak boleh melewati corong atau melalui hidung.
Pengukuran diulangi dua kali, dan hasil tertinggi dicatat dalam buku harian.
Kapasitas vital paru-paru pada manusia berkisar antara 2,5 hingga 5 liter, dan pada beberapa atlet mencapai 5,5 liter atau lebih. Kapasitas vital paru-paru bergantung pada usia, jenis kelamin, perkembangan fisik dan faktor lainnya. Penurunan lebih dari 300 cc mungkin mengindikasikan terlalu banyak bekerja.
Sangat penting untuk belajar mengambil napas dalam-dalam dan menghindari menahannya. Jika saat istirahat biasanya frekuensi pernafasan 16-18 per menit, maka saat beraktivitas fisik, saat tubuh membutuhkan lebih banyak oksigen, frekuensinya bisa mencapai 40 atau lebih. Jika Anda sering mengalami pernapasan dangkal atau sesak napas, Anda harus berhenti berolahraga, catat hal ini dalam buku harian pemantauan diri Anda dan konsultasikan dengan dokter.
Volume tidal dan kapasitas vital merupakan karakteristik statis yang diukur selama satu siklus pernafasan. Namun konsumsi oksigen dan pembentukan karbon dioksida terjadi terus menerus di dalam tubuh.
Oleh karena itu, keteguhan komposisi gas darah arteri tidak bergantung pada karakteristik satu siklus pernapasan, tetapi pada laju pemasukan oksigen dan pembuangan karbon dioksida dalam jangka waktu yang lama. Ukuran kecepatan ini, sampai batas tertentu, dapat dianggap sebagai volume pernapasan menit (MVR), atau ventilasi paru, yaitu. volume udara yang melewati paru-paru dalam waktu 1 menit. Volume pernapasan menit dengan pernapasan otomatis seragam (tanpa partisipasi kesadaran) sama dengan produk volume tidal dengan jumlah siklus pernapasan dalam 1 menit. Saat istirahat pada pria, rata-rata 8000 ml atau 8 liter per menit)" (500 ml x 16 napas per menit). Dipercaya bahwa volume pernapasan menit memberikan informasi tentang ventilasi paru-paru, tetapi sama sekali tidak menentukan efisiensi pernapasan. Dengan volume tidal 500 ml, selama inhalasi, alveoli pertama-tama menerima 150 ml udara yang terletak di saluran pernapasan, yaitu di ruang mati anatomis, dan masuk ke dalamnya pada akhir pernafasan sebelumnya. .Ini sudah merupakan udara bekas yang masuk ke ruang mati anatomis dari Udara “segar” mengisi ruang mati anatomis dan tidak ikut pertukaran gas dengan darah dalam 1 menit dengan volume tidal 500 ml dan 16 napas pada menit pertama, bukan 8 liter udara atmosfer yang akan melewati alveoli, tapi 5,6 liter (350 x 16 = 5600), yang disebut ventilasi alveolar. Ketika volume tidal dikurangi menjadi 400 ml, untuk mempertahankan nilai volume pernapasan menit yang sama, laju pernapasan harus ditingkatkan menjadi 20 napas per 1 menit (8000: 400). Dalam hal ini, ventilasi alveolar akan menjadi 5000 ml (250 x 20) bukan 5600 ml, yang diperlukan untuk mempertahankan komposisi gas darah arteri yang konstan. Untuk menjaga homeostasis gas darah arteri, perlu dilakukan peningkatan laju pernapasan menjadi 22-23 napas per menit (5600: 250-22.4). Hal ini berarti peningkatan volume pernapasan menit menjadi 8960 ml (400 x 22,4). Dengan volume tidal 300 ml, untuk mempertahankan ventilasi alveolar dan homeostasis gas darah, laju pernapasan harus ditingkatkan menjadi 37 napas per menit (5600: 150 = 37,3). Dalam hal ini, volume pernapasan menit adalah 11100 ml (300 x 37 = 11100), mis. akan meningkat hampir 1,5 kali lipat. Jadi, volume pernapasan kecil itu sendiri tidak menentukan efektivitas pernapasan.
Seseorang dapat mengendalikan pernapasannya dan, sesuka hati, bernapas dengan perut atau dadanya, mengubah frekuensi dan kedalaman pernapasan, durasi inhalasi dan pernafasan, dll. Namun, tidak peduli bagaimana dia mengubah pernapasannya, dalam a keadaan istirahat fisik jumlah udara atmosfer yang masuk ke alveoli dalam 1 menit)", harus tetap kurang lebih sama, yaitu 5600 ml, untuk memastikan komposisi gas darah normal,
kebutuhan sel dan jaringan akan oksigen dan untuk menghilangkan kelebihan karbon dioksida. Jika Anda menyimpang dari nilai ini ke segala arah, komposisi gas darah arteri berubah. Mekanisme homeostatis untuk mempertahankannya segera diaktifkan. Mereka bertentangan dengan nilai ventilasi alveolar yang sengaja dilebih-lebihkan atau diremehkan. Dalam hal ini, perasaan nyaman bernapas menghilang, dan perasaan kekurangan udara atau perasaan sesak ketegangan otot. Dengan demikian, mempertahankan komposisi gas darah yang normal sambil memperdalam pernapasan, yaitu. dengan peningkatan volume tidal, hal ini hanya mungkin dilakukan dengan mengurangi frekuensi siklus pernapasan, dan sebaliknya, dengan peningkatan frekuensi pernapasan, mempertahankan homeostasis gas hanya mungkin dilakukan dengan penurunan volume tidal secara simultan.
Selain volume pernapasan menit, ada juga konsep ventilasi pulmonal maksimum (MVL) - volume udara yang dapat melewati paru-paru dalam 1 menit pada ventilasi maksimum. Pada pria dewasa yang tidak terlatih, ventilasi maksimum selama aktivitas fisik dapat melebihi volume pernapasan menit saat istirahat sebanyak 5 kali lipat. Pada orang terlatih, ventilasi maksimal bisa mencapai 120 liter, mis. Volume pernapasan menit dapat meningkat 15 kali lipat. Dengan ventilasi paru yang maksimal, rasio volume tidal dan laju pernapasan juga signifikan. Dengan nilai ventilasi maksimum paru-paru yang sama, ventilasi alveolar akan lebih tinggi pada laju pernapasan yang lebih rendah dan, karenanya, pada volume tidal yang lebih besar darah arteri Pada saat yang sama, lebih banyak oksigen yang masuk dan lebih banyak karbon dioksida yang keluar.
Lebih lanjut tentang topik VOLUME PERNAPASAN MENIT:
- PARU-PARU TIDAK MEMILIKI ELEMEN KONTRAK SENDIRI. PERUBAHAN VOLUMENYA ADALAH AKIBAT PERUBAHAN VOLUME RONGGA DADA.
- SIFAT PERNAPASAN MERUPAKAN FAKTOR PENTING DALAM PEMBENTUKAN KARAKTERISTIK MORPHO-FUNGSIONAL ORGAN DALAM. PERNAPASAN DALAM MENJAGA SIFAT ELASTIS AORTA DAN ARTERI, MENANGGUNG PERKEMBANGAN ATHEROSKLEROSIS DAN HIPER KETEGANGAN ARTERI.
