HUR GÅR VI FRÅN ATT ”CHECKA AV YTTERLIGARE EN TILL … · pedagogiskt projektarbete hur gÅr vi...

PEDAGOGISKT PROJEKTARBETE

HUR GÅR VI FRÅN ATT

”CHECKA AV YTTERLIGARE EN LABORATION”

TILL ”LEARNING BY DOING”?

ETT UTVECKLINGSARBETE FÖR ATT ÖKA VÄRDET AV

LABORATIONSMOMENT UNDER LÄKARPROGRAMMETS KURS

I CIRKULATIONSFYSIOLOGI VID SAHLGRENSKA AKADEMIN

HELENA GUSTAFSSON

MD, PHD

PEDAGOGISKT PROJEKTARBETE | HELENA GUSTAFSSON

2

BAKGRUND

Laborationsmoment har i över 150 år varit modellen för aktiv inlärning inom fysiologin och porten mot kliniken

för den blivande läkaren. Den tyske fysiologiprofessorn och pionjären JE Purkyne började redan 1830 att låta

medicinstudenterna delta i praktiska laborationer i kombination med föreläsningar och bjöd in dem till forskning

(Rangachari 2007). I början på 1900-talet var den medicinska kunskapsmassan stor nog för att skapa problem för

studenterna, s.k. ”overloaded curriculum”, och den ökade snabbt i takt med att nya upptäckter gjordes. Eftersom

lärarna på fakulteten också var forskare var det naturligt att experimentella laborationer sågs som en metod för att

minska korvstoppningsundervisningen, och införa vad som idag är den del av den moderna pedagogiken som

kallas ”active learning” (Bonwell CC and Eison JA 1991). Pedagogiken, som då var mer känd som ”learning by

doing”, togs också tidigt upp och etablerades i bl a Montessoripedagogiken och inom scoutrörelsen.

Sedan 70-talet har dock komplexiteten inom läkarutbildningen, med nya kompetensområden som behöver

utrymme i kursplanen, minskat den faktiska tiden för fysiologiämnet och dess laborativa möjligheter. Vetenskapligt

arbete har också de senaste åren blivit ett eget kursmoment i den svenska läkarutbildningen, och minskat behovet

av att förmedla vetenskapsteori som en integrerad del av kurserna, vilket också kan ha bidragit till färre laborationer

då dess experimentella och vetenskapligt pedagogiska betydelse minskat.

Regional reglering av blodflöde studerat med pletysmografisk metod i underarm har varit en laboration under

kursen i cirkulationsfysiologi vid Göteborgs Universitet sedan mer än 40 år. Det är en av de mest klassiska

laborationerna som ännu finns kvar. Den introducerades i brittisk läkarutbildning redan i början av 1900-talet i

samband med att pletysmografi började introduceras som en klinisk undersökningsmetod. Dock har ny teknik

inneburit förändrade pedagogiska och mättekniska förutsättningar för att illustrera flödesreglering (pletysmografi

används idag sällan i klinisk praxis), och ny kunskap om lokal flödesreglering har tillkommit sedan metoden

introducerades. Det är också en risk att laborationens teknikaliteter skymmer sikten för inlärning och förståelse av

momenten (Richardson 1997). Det finns således många argument för att hela laborationen skulle kunna datoriseras

eller illustreras med en film. Men om syftet med kursen är att ge studentens insikter och förståelse, gäller det att

hitta vägen från passiv medverkan i en demonstration till att praktiskt delta i en innovativ undersökning av

fysiologiska fenomen, och då är troligen inte lösningen en filmad eller datoriserad laboration.

En av orsakerna till att en laboration många gånger bara ses som ett kul avbrott i undervisningen, eller i värsta fall

en obegriplig transportsträcka som måste klaras av, är att man inte gett studenten rätt pedagogiska förutsättningar.

När man gör ett experiment, en laboration, i forskningssyfte följs denna naturligt av att man i efterhand analyserar

resultaten och drar slutsatser. Om man vill använda laborationen som metod i pedagogiskt syfte för att öka

förståelse och befästa kunskap, är det kanske inte självklart forskningssituationen man skall efterlikna. Att använda

laborationen som redskap för ”active learning” innebär i stället att studenten innan experimentet vet syftet med

varje moment (förväntat resultat) och är väl förtrogen med själva försöksuppställningen (Bransford et al 2000).

Syftet med det aktuella arbetet blev därför att undersöka hur en pedagogisk instruktionsfilm (i direkt anslutning

till laborationen, respektive tillgänglig via universitetets webbsite innan) skulle kunna påverkade värdet av en

laboration med en komplex försöksuppsättning (pletysmografi). Detta i tillägg till två muntliga instruktionstillfällen

innan laborationen, ett skriftligt kompendium samt handledning under laborationen. Instruktionsfilmen visar hur

man praktiskt genomför de olika försöksmomenten men också vilka fysiologiska principer för flödesreglering som

de olika momenten förväntas illustrera, dvs ökar fokus på syftet med laborationen.


3

METOD

Pletysmografilaborationen i sin ursprungliga form har en textinstruktion uppbyggd av en teoretisk del och en

praktisk instruktion (Bilaga 1). Den teoretiska delen sätter den regionala genomblödningen av vävnader i ett

kliniskt perspektiv, redogör för kärlbäddens kontrollprinciper och beskriver metoder för mätning av blodflöde.

Den praktiska instruktionen beskriver hur laborationsmomenten praktiskt skall utföras och innehåller förklarande

figurer. Projektarbetet utfördes under fyra konsekutiva kurser i cirkulationsfysiologi där laborationen successivt

byggdes ut med olika pedagogiska metoder, dels för att öka studenternas mottaglighet för laborationens budskap

och dels för att minska frustration över apparatur och osäkerhet om vad som skulle åstadkommas. Alla fyra

kurserna hade samma föreläsare under föreläsningsserien Cirkulationsfysiologi som föregår laborationen, och

samma huvudansvarige handledare för laborationen. Varje kurs delades upp i labbgrupper om ca 10 studenter.

En kurs (1) genomförde laborationen enligt det ursprungliga upplägget: med tillgång till kompendier innan och en

gemensam muntlig genomgång precis innan laborationsmomenten. En kurs (2) fick höra den muntliga

genomgången vid ytterligare ett tillfälle, i anslutning till en föreläsning. En kurs (3) genomförde laborationen efter

ytterligare tillägg av en instruktionsfilm (Bilaga 2) precis innan laborationen. En kurs (4) hade även tillgång till

filmen digitalt i god tid innan laborationen. Textinstruktionen var samma för alla fyra kurserna.

Utvärdering skedde via enkäter (Bilaga 3a och b) till studenterna, i direkt eller nära anslutning till genomförd laboration, som besvarades anonymt.

RESULTAT

Svarsfrekvensen varierade mellan kurserna, från 80 % (kurs 2) till 50 % (kurs 3) medan kurs 1 och 4 hade en

svarsfrekvens på 65 %. Alla svar är därför relaterade till andel av inlämnande enkäter.

KOMPENDIUM – TEORETISK DEL

FIGUR 1 ENKÄTSVAR TEORETISKT KOMPENDIUM PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Figur 1 visar ingen tydlig trend eller mönster som skulle tala för att fler genomgångar eller filminstruktion

av den laborativa delen stimulerar till ökad teori-inläsning eller påverkar det uppskattade värdet av texten.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4

An

del

av

inlä

mn

ade

enkä

ter

Kurs nr

Teoretisk del

Jag har innan labben läst igenom den teoretiska delen i kompendiet

Den teoretiska delen gav mig ny kunskap

Den teoretiska delen gav mig god förståelse av laborationen

Syftet med laborationen framgick tydligt


4

KOMPENDIUM – PRAKTISK DEL

FIGUR 2 ENKÄTSVAR PRAKTISKT KOMPENDIUM PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Av Figur 2 framgår att något fler studenter hade läst laborationsinstruktionen när det erbjöds färre muntliga

genomgångar och ingen film (kurs 1). När egen tillgång till instruktionsfilmen innan fanns, tyckte fler

studenter att instruktionerna i kompendiet också var lätta att förstå och att figurerna var tillräckliga och

tydliga (kurs 4).

INSTRUKTIONSFILM

Värdet av instruktionsfilm redovisas sammantaget för de två kurser (3 och 4) som hade tillgång till filmen,

antingen i anslutning till laborationen eller innan.

FIGUR 3 ENKÄTSVAR INSTRUKTIONSFILM PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Figur 3 visar att en klar majoritet (> 86 %) av studenterna tyckte att filmen ökade deras motivation och

intresse för laborationen och att den också gav en ökad förståelse för laborationens syfte. Filmen

underlättade även förståelsen av de praktiska momenten jämfört med textkompendiet.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1 2 3 4

An

del

av

inlä

mn

ade

enkä

ter

Kurs nr

Praktisk del

Jag har innan labben läst igenom den praktiska delen i kompendiet

Instruktionerna var lätta att förstå

Kompendiet innehöll tillräckligt med förklarande figurer

Figurerna var tydliga

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Var lagom omfattande

Ökade förståelsen för laborationens syfte

Underlättade de praktiska momenten jmf kompendiet

Ökade mitt intresse och motivation för laborationen

Andel av inlämnade enkäter

Instruktionsfilmen


5

HANDLEDNING UNDER LABORATIONEN

Alla laborationstillfällena hade samma huvudhandledare, medan medhjälpare (amanuenser) varierade något

mellan kurserna 1-4.

FIGUR 4 ENKÄTSVAR HANDLEDNING PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Figur 4 visar en förskjutning mot omdömet ”utmärkt” om handledningen , ju mer pedagogiska moment kring

det praktiska genomförandet av laborationen som studenten hade tillgång till.

DE PRAKTISKA MOMENTEN

Studenterna skulle genom att använda pletysmografisk metod studera blodflödet i muskulaturen

(underarmen) a) vid vila b) efter avstängt blodflöde, reaktiv hyperemi c) efter muskelarbete, funktionell hyperemi

d) vid förändring av central blodvolym och e) räkna ut filtrationen över kapillärerna, den kapillära

filtrationskoefficienten (CFC). Handledare fanns att tillgå under samtliga moment.

I enkäterna undersöktes hur problemfritt de olika momenten a-e kunde utföras.

FIGUR 5 ENKÄTSVAR PRAKTISKA MOMENTENS UTFÖRANDE PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Figur 5 visar att studenterna tyckte att försöksmomenten fungerade bra generellt, möjligen något färre

problem korrelerat till utökad/förbättrad praktisk instruktion innan, oavsett form av instruktion (kurs 2-4).

Här spelar nog handledningen under själva laborationen en mer avgörande roll för utfallet.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

utmärkt bra varken/eller bristande dålig

An

del

av

inlä

mn

ade

enkä

ter

Handledningen var...........

1 2 3 4

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4An

del

av

inlä

mn

ade

enkä

ter

Kurs nr

Instämmer i att respektive moment flöt på bra

a) Viloflöde b) Reaktiv hyperemi c) Funktionell hyperemi d) Förändring av central blodvolym e) CFC-mätning


6

Av intresse var också att testa hypotesen att mer tid ägnas åt att diskutera försöksresultaten och mindre tid

läggs på att förstå hur laborationen praktiskt skall genomföras, om man har tillgång till en instruktionsfilm.

FIGUR 6 ENKÄTSVAR TIDSÅTGÅNG UNDER DE PRAKTISKA MOMENTEN PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Av figur 6 framgår att hypotesen inte kunde verifieras då ingen tydlig skillnad mellan kurs 1-2 (ingen film)

och 3-4 (film) framkom, men man verkar ha diskuterat resultaten mest i den kurs som hade egen tillgång

till filmad instruktion innan (kurs 4). Fler ägnade tid under laborationen åt att förstå CFC i kurs 3 och 4.

Vid alla laborationstillfällen tyckte >70 % att mycket tid ägnades åt att förstå hur laborationen skulle

genomföras praktiskt.

FRIA KOMMENTARER OCH OMDÖMEN Alla enkäter hade utrymme för fri text under rubriken ”Laborationen gav mig….”

Svaren delades in i fyra kategorier:

A) Laborationen har nått sitt syfte (såsom ökad förståelse, insikter, kunskap och intresse för ämnet)

B) Laborationen har tillfört annan kunskap (såsom ansvar/ledarskap, använda utrustning, utföra laborativa

moment, insamla/analysera data)

C) Laborationen har inte tillfört något/nonsenskommentarer (t.ex. ”för svårt”, ”bara datainsamling”,

”inget sammanhang” eller ”tid att filosofera”, ”en trevlig vilostund”, ”sveda och värk”)

D) ingen kommentar

Laborationens värde

A Nått sitt syfte

B Tillfört annan kunskap

C Utan värde/nonsens

D Ingen kommentar

Kurs 1 42 % 14 % 21 % 23 %

Kurs 2 43 % 13 % 14 % 31 %

Kurs 3 55 % 3 % 9 % 33 %

Kurs 4 54 % 8 % 4 % 35 %

TABELL 1 ENKÄTSVAR FRI TEXT ”LABORATIONENS VÄRDE” PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Av Tabell 1 framgår att i de kurser där film användes i förberedelserna för laborationen (kurs 3-4), var det

ca 10 % fler som uttryckte att laborationen var av värde för ämnet (A) än när enbart text och muntlig

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1 2 3 4

An

del

av

inlä

mn

ade

enkä

ter

Kurs nr

Under laborationen ägnades mycket tid åt att:

diskutera våra resultat förstå hur laborationen skulle genomföras praktiskt

förstå den kapillära filtrationskoefficienten (CFC) korrigera baslinjeförskjutningar, artefakter mm


7

genomgång tillhandahölls (kurs 1-2). Andelen som uttryckte att laborationen var utan värde sjönk också

drastiskt på samma sätt; från 21 % (kurs 1) till 4 % (kurs 4).

Alla enkäter hade utrymme för fri text under rubriken ”Förslag till förbättringar av laborationen”

Svaren delades in i två kategorier:

X) förbättringar som rör laborationskompendium, instruktion, genomgångar

Y) förbättringar som rör utrustning, praktiska förutsättningar, labbmoment

Förbättrings- förslag

X Pedagogik

Y Praktiskt utförande

Kurs 1 40 % 12 %

Kurs 2 26 % 14 %

Kurs 3 26 % 5 %

Kurs 4 9 % 15 %

TABELL 2 ENKÄTSVAR FRI TEXT ”FÖRSLAG TILL FÖRBÄTTRINGAR” PLETYSMOGRAFILABORATIONEN

Andelen studenter som föreslog pedagogiska förbättringar (kolumn X) sjönk från 40 % (kurs 1) till 9 % (kurs

4) när en instruktionsfilm fanns tillgänglig innan laborationen (Tabell 2). Laborationens övriga förutsättningar

var oförändrade under kurs 1, 2, 3 och 4, med varierande inslag av problem, vilket speglas i kolumn Y (Tabell

2).

DISKUSSION

Cirkulationsapparatens uppgift är att tillhandhålla ett behovsanpassat flöde av syresatt blod till kroppens alla organ, vilket innebär att en förståelse av flödesprinciperna och interaktionen mellan tryck och flöde är essentiell för den blivande läkaren. Ämnet är komplext och omfattar såväl lokala som regionala och centrala reglermekanismer som samverkar. Dessutom kan cirkulationsrubbningar bero på en rad olika faktorer, vilka ger varierande konsekvenser som måste identifieras och handläggas i kliniken. Den metod som använts i fysiologikursen sedan decennier för att öka förståelsen för hur de olika principerna för flödesreglering interagerar, är en laboration där den klassiska pletysmografimetoden används. Inom läkarutbildningen har laborationer varit metoden för ”active learning” sedan mer än 150 år. Tidigare var pletysmografen också en metod för att mäta blodflöde i klinisk praxis, men den har idag ersatts av andra metoder.

Eftersom pletysmografilaborationen tar lång tid och har många moment som kräver instruktion och handledning under försöken, fanns det anledning att undersöka värdet av dess bidrag till inlärning och förståelse av ämnet. Kvarstår dess värde för ”active learning” då nyttan av att lära sig metoden för att kunna utföra den i klinisk praxis har försvunnit?

Nackdelen med en laboration är att metoden, att klara av alla praktiska moment, tar fokus från syftet. Detta

verkar gälla all form av laboration, även om momenten datoriseras (Richardson 1997). Jag fann heller inga

belägg i litteraturen för att en datoriserad laboration per automatik skulle vara överlägset mer pedagogisk än

en ”verklig” laboration där studenterna studerar sin egen flödesreglering. Tvärtom är risken stor för att en

datoriserad laboration blir en minilektion, utan engagemang från studenten. Däremot kan en instruktionsfilm

inför ett aktivt laborativt moment, öka studenternas mottaglighet för laborationens budskap. Detta genom


8

att filmen både minskar frustration över utrustning man annars är helt obekant med och minskar osäkerhet

om vad som skall åstadkommas, till fördel för ökad fokusering på laborationens budskap (Smith et al 1986).

En laboration, när den utförs som grupparbete (i sin bästa form), innebär lärande genom samarbete, interaktion mellan studenterna. I en sådan situation lär studenterna varandra (peer learning), och det finns

goda belägg för att detta är en effektivare metod än individuell inlärn ing (Bound et al 1999). Klinisk

teamarbetsförmåga tränas inte mycket under läkarutbildningens kurser, men att ta ansvar för en gemensam förståelse genom att samarbeta i en laborationsgrupp är ett steg på vägen till teamarbete.

För att skapa en robust laboration som ger studenten möjlighet till ökad förståelse av ämnet ville jag därför fokusera på en pedagogik som underlättar de praktiska momenten och ge en ökad tydlighet och förkunskap i vad som skall göras, förstås och varför. Målet var att komma så nära definitionen av aktivt lärande som möjligt, dvs aktiviteter där studenter gör saker och aktivt funderar över vad de gör, så att kunskapen blir en del av dem själva. En praktisk laboration ger på köpet en ökad förståelse för tekn iska och tolkningsmässiga svårigheter i experimentell forskning, en viktig insikt som ibland förbises. Slutsatsen blev därför att behålla den ursprungliga grupplaborationen som pedagogisk metod, men att använda filmmediet för att underlätta förståelsen av laborationens syfte.

Resultaten visar att instruktionsfilmen uppfyllde målsättningen att underlätta förståelsen av de praktiska

momenten jämfört med textkompendiet (87 % svarade ja på frågan). En absolut majoritet av studenterna

(ca 90 %) ansåg även att filmen ökade deras motivation och intresse för laborationen och gav en ökad

förståelse för laborationens syfte. Fler uttryckte att de fått en ökad förståelse och insikt i cirkulationsfysiologi

i de grupper som sett filmen, jämfört med de som bara haft tillgång till text, muntlig genomgång och

handledning. Möjligen fanns det också en trend till att diskutera mer kring resultaten i filmgrupperna. I dessa

grupper ägnade man också mer tid till att förstå CFC, vilket kan tyda på ett ökat intresse för att ta till sig och

förstå den teoretiskt mer komplicerade delen av laborationen. Enkätens fält för fria kommentarer

”Laborationen gav mig…” och ”Förslag till förbättringar” ger också stöd för att fri tillgång till instruktionsfilmen

innan laborationen (kurs 4), är ett bra svar på studenternas pedagogiska behov (Tabell 2) och ökar intresset

för laborationen (Tabell 1). Eftersom studenter lär sig det som intresserar dem och kommer ihåg det de

förstår (Ericksen 1984) blir slutsatsen att filmen bidragit till att befästa pletysmografi-laborationens värde

för studentens bestående kunskap om cirkulationsfysiologi.

Enkätsvaren visar att förförståelse för vilka fysiologiska principer laborationen illustrerar, ger mer värde för

studentens inlärningsprocess än att först göra laborationen och sedan klura ut varför allt blev som det blev.

Att aktivt utföra laborationen efter att man tillägnat sig stor förkunskap om momenten kan ses som en

variant av vad som i modern pedagogik kallas ”flipped classroom” eller inverterat klassrum (Lage et al 2000).

Tanken bakom denna pedagogik är att om studenterna individuellt har kunnat tillägna sig översikts-

/baskunskap innan lektionen (via olika medier) så kan lärarens uppgift i mycket högre grad fokuseras på att

fördjupa förståelse och diskutera sammanhang. Den bärande tanken är att kompetens fås genom ökad

förståelse av sammanhangen (context) och inte genom mängd överförd kunskapsmassa (content) . Det är

samma tanke som WT Porter formulerade med orden ”Train for power not for information” när han

argumenterade för laborativa moment i fysiologiundervisningen 1898.

Projektarbetes svar på titelfrågan blir således att en enkel instruktionsfilm som studenten har tillgång till

innan laborationen, där varje laborativt moment visas fysiskt i anslutning till en förklaring av momentets

syfte, bidrar till att studenten verkligen upplever laborationen som ”learning by doing”.

“YOU MUST LEARN BY DOING THE THING

FOR THOUGH YOU THINK YOU KNOW IT-

YOU HAVE NO CERTAINTY, UNTIL YOU TRY”

SOFOKLES


9

REFERENSER

Bonwell C and Eison J (1991). Active Learning: Creating Excitement in the Classroom AEHE-ERIC Higher

Education Report No. 1. Washington, D.C.: Jossey-Bass.

Bound D, Cohen R and Sampson J (1999). Peer learning and assessment. Assessment and Evaluation in Higher

Education 24(4); 413-26.

Bransford JD, Brown AL, and Cocking RR (2000). How people learn: Brain mind, experience and school.

Washington, D.C: National Academy Press

Ericksen, Stanford C. (1984). The Essence of Good Teaching. San Francisco: Jossey-Bass

Lage MJ, Platt GJ and Treglia M (2000). Inverting the classroom: a gateway to creating an inclusive learning

environment. The Journal of Economic Education 31 (1); 30-43

Porter WT (1898). The teaching of physiology in medical schools. Boston Med Surg J 139:647-652

Rangachari PK (2007). Back to the future? Active learning of medical physiology in the 1900s. Advan in Physiol

Edu 31; 283-287.

Richardson D (1997) Student perceptions and learning outcomes of computer-assisted versus traditional

instruction in physiology. Am J Physiol 273 (Adv. Physiol Edu 18) S55-S58.

Smith SG, Jones LL. and Waugh M L (1986). Production and evaluation of interactive videodisc lessons in laboratory instruction. Journal of Computer-Based Instruction, 13(4), 117-121.

BILAGOR

KOMPENDIER (BILAGA 1)

FILM (BILAGA 2)

ENKÄTFRÅGOR (BILAGA 3A OCH B)

TACK

Stort tack till dr Marcus Ulleryd, ansvarig laborationshandledare och filmproducent, för all praktisk hjälp

och konstruktiva diskussioner kring pedagogiska frågeställningar och laborationsmoment, samt prof.

Holger Nilsson för pedagogisk handledning.

39

PLETYSMOGRAFISK MÄTNING AV BLODFLÖDE I UNDERARM

Innehållsförteckning

Teoretisk del: I. Betydelsen av regional genomblödningsmätning i kliniken. (s. 40) II. Kärlbäddens kontrollprinciper. (s. 41)

A. Blodkärlens basala tonus. (s. 41)

B. Lokal kontroll av blodcirkulationen. (s. 41)

C. Den kemiska faktorn. (s. 41)

D. De sympatiska vasokonstriktorfibrerna. (s. 41)

E. Reflexogen aktivering av sympatiska vasokonstriktorfibrer. (s. 42)

III. Metoder för mätning av blodflöde. (s. 43)

Praktisk del: I. Beskrivning av laborationen. (s. 44)

II. Underarmspletysmografi. (s. 45)

A. Beskrivning av apparatur (s. 45)

B. Deltagarnas uppgifter (s. 45)

C. Översikt mätuppgifter (s. 47)

D. Underarmspletysmografi och mätuppgifter (s. 47)

E. Uträkningar (s. 49)

III. Artefakter vid registrering (s. 50)

IV. Redovisning (s. 50)

V. Härledning (s. 51) MJ + MH Vt-03

40

TEORETISK DEL I. Betydelsen av regional genomblödning i kliniken. Arteriella och venösa obstruktioner är vanliga tillstånd i kliniken och kan i svårare fall hota vävnadens överlevnad. Dock har kärlkirurgin gjort stora framsteg inom detta område på senare tid. På inflödessidan skiljer man på organiska och funktionella hinder som försvårar blodtillflödet. Exempel på organiska hinder är arterioskleros, tromboser, embolier och diabetesförändringar i kärlen. Funktionella störningar kan vara t.ex. Raynaud’s fenomen och s.k. vita fingrar efter lång tids användning av vibrerande verktyg, t.ex. högtrycksmaskiner. Det vanligaste organiska hindret är arteriosklerosiska förändringar hos äldre, främst i A. iliaca, A. femoralis och A. poplitea, vilket förr ofta ledde till gangrän (kallbrand) och amputation. De funktionella hindren är inte alls lika alarmerande och farliga men kan naturligtvis upplevas mycket obehagliga av patienterna. Det är därför viktigt att kunna skilja på de organiska respektive funktionella hindren. På avflödessidan förekommer t.ex. varicer (åderbråck) som ger tryckstegring bakåt i kärlsystemet vid upprätt kroppsställning och därmed kroniska ödem som så småningom kan leda till nutritionsrubbning i vävnaden och ibland svårläkta bensår. Vidare förekommer ventromboser som, vid stor omfattning, kan bli mycket akuta och hota genomblödningen genom svår avflödesstas. Genomblödningen i ett stort område, t.ex. ett ben, kan därmed bli mycket dålig. Ventromboser kan dessutom lossna och orsaka ännu mer skada då de kan fastna i lungkärlen och därmed orsaka lungödem och hjärtsvikt på grund av att cirkulationen i lungorna försämras och lungkretsloppet inte längre fungerar. På mikrokärlnivå finns bl.a. diabetesangiopati med spridda perifera cirkulationsstörningar i t.ex. hud och tår. Det är även på denna kärlnivå, i små artärer och arterioler, i fingrar och tår som de funktionella, spastiska tillstånden med ökande mediaförtjockning av typen Raynaud’s sjukdom och vibrationsskador, finns. Med ökande möjligheter till kärlkirurgisk behandling av patologiska hinder ökar också kraven på snabb, säker och helst non-invasiv metodik för a) differentialdiagnostik mellan obstruktiv och funktionell störning, b) lokalisering av flödeshinder och c) kvantifiering av hur allvarligt den regionala genomblödningskapaciteten påverkats. Med dessa metoder kan man bedöma om kärlkirurgi är möjlig och behövlig (vid ett mindre hinder avvaktar man och försöker i stället stimulera till kollateraltillväxt och kärlbäddsanpassning med hjälp av bl.a. fysisk träning). Man kan också bedöma hur mycket ett kirurgiskt ingrepp skulle förbättra tillståndet. De metoder som används för dessa bedömningar är en kombination av 1) Hudtemperaturmätning (i fingrar och tår, visar apikala hudgenomblödningen). 2) Ultraljudsundersökning för mätning av artärpulsationer på olika nivåer för att lokalisera artärhinder. 3) Flebografi som är en kontraströntgenologisk verifiering och lokalisering av hinder av framförallt större natur. 4) Pletysmografi främst för kvantitativ mätning av såväl maximal- som vilogenomblödning i företrädesvis vad- och underarmsregionen; kvoten mellan max- och vilogenomblödningen minskar i proportion till flödeshindrets omfattning. Denna metod är den enda som kan bestämma genomblödningen i absoluta tal. Vid ett kärlhinder sker en kompensatorisk dilatation distalt om hindret och därmed upprätthålls viloflödet in i det längsta. Därav är det ingen idé att mäta enbart viloflöden. Denna flödeskompensation sker på bekostnad av de ”cirkulationsreserver” man normalt har för att kunna öka genomblödningen vid arbete, i form av den tonusreglering som finns i kärlväggen. Därav följer att en person, med stor kärlobstruktion, vid arbete inte längre har någon reserv utan snabbt drabbas av ischemi vid ökade krav på genomblödning från den arbetande muskulaturen. Pletysmografimetoden tillåter kvantitativ och lättreproducerbar mätning av genomblödning både i vila och vid maximal dilatation. Dessutom kan man mäta den kapillära filtrationskapaciteten. Detta ger en god uppfattning om perfunderad yta och venös avflödeskapacitet. Man följer hur snabbt det stasade venblodet rinner undan vid ändringar i regional blodvolym och kan följa regionalt systoliskt och diastoliskt artärtryck, samt regionalt ventryck. Man kan därmed kvantifiera t.ex. en artärstenos svårighetsgrad. Om artärtrycket sjunker under ca 40 mmHg finns risk för celldöd p.g.a. nutritionsstörningar. Metodiken för denna laboration ger god inblick i muskelkärlbäddens fysiologi. För att rätt förstå metoden och dess kliniska användning ska vi först summera vissa cirkulationsfysiologiska grundprinciper.

41

II. Kärlbäddens kontrollprinciper.

A. Blodkärlens basala tonus. Kroppens blodkärl har i vila en mer eller mindre uttalad basaltonus, vars storlek är beroende av vilken kärlsektion som avses, men också i vilken vävnad kärlet befinner sig. Denna tonus byggs upp av kärlmuskelceller av typen ”singel-unit”, medan ”multi-unit”-typen vanligen har låg myogen aktivitet. Hög basaltonus föreligger främst i kärlbäddarnas prekapillära resistenskärl och sfinktersektioner (och ibland i postkapillära resistenskärl), medan låg basaltonus vanligen förekommer i venösa kapacitanskärl. Ett exempel på en kärlbädd med hög vilotonus i prekapillära resistenskärl är skelettmuskulaturens. Denna tonus orsakas endast till ca 15-30% av de sympatiska vasokonstriktorfibrerna. Resten bygger alltså på den myogena aktiviteten i "single-unit"-cellerna. Den maximala genomblödningen, vid maximal dilatation av prekapillära resistenskärl, är här 10-15 ggr större än vilogenomblödningen. (D.v.s. skillnaden mellan den höga vilotonusen och den mycket låga tonus som ses vid hårt arbete är mycket stor.) De postkapillära resistenskärlen och speciellt de venösa kapacitanskärlen har mycket lägre basaltonus, varför t.ex. den regionala blodvolymen i en kärlbädd bara ökar 20-30% vid maximal vasodilatation i dess vensektion. Dess tonus bestäms främst av aktiviteten i de sympatiska vasokonstriktorfibrerna (något som är särskilt uttalat i huden). Njurens resistenskärl utgör ett undantag och uppvisar en relativt låg basal tonus. Särskilt hos organ med stor variation i metabolisk aktivitet, t.ex. tvärstrimmig muskulatur och spottkörtlar, föreligger hög basal tonus, som kraftigt modifieras av vävnadens funktionsgrad. I samband med ökad vävnadsaktivitet utlöses t.ex. i spottkörteln en uttalad kärldilatation, som möjliggör flödesökningar upp till 20-25 gånger.

B. Lokal kontroll av blodcirkulationen. Den lokala kontrollen av cirkulationen bygger på två mekanismer: Dels den myogena aktiviteten, som stimuleras av tänjning orsakat av blodtrycket, dels metaboliter som vid lokal ansamling har vasodilaterande effekt. Dessa moduleringssystem kan både samverka och motverka varandra. Där neurogent och hormonellt inflytande saknas tenderar dessa lokala faktorer att verka för att både blodflöde och kapillärtryck hålls konstant så länge vävnadens ämnesomsättning inte ändras. Detta kallas autoreglering. Ett exempel på detta är när det arteriella trycket stiger: Den myogena aktiviteten prekapillärt stimuleras av ökat tryck och det ökade blodflödet gör att metaboliter effektivt sköljs bort och pO2 ökar. De båda mekanismerna samverkar alltså till att höja basal tonus och därmed återgår kapillärtrycket och blodflödet snart till utgångsvärdet. Motsatt effekt får man alltså om blodtrycket skulle sjunka. Även en artärobstruktion leder till en samverkan: nedgången i transmuralt tryck med hämning av den myogena aktiviteten tillsammans med lokal metabolitansamling ger upphov till ökade blodflöden i kärlbädden. En antagonistisk verkan mellan de båda mekanismerna uppstår vid t.ex. en isolerad ventryckshöjning, vilket innebär ett minskat perfusionstryck (Pa- Pv) men ett ökat intravaskulärt tryck (Pa+ Pv)/2. I denna situation dominerar vanligen den lokalkemiska faktorn, med resultatet att kärlbädden relaxerar.

C. Den kemiska faktorn. I detta begrepp bör inräknas såväl lokalt bildade metaboliter som ämnen som tillförs kärlbädden genom blodet, t.ex. O2, H+ och CO2. Sänkt arteriellt pO2 och pH samt förhöjt arteriellt pCO2, orsakar alla vasodilatation i systemkretsloppet. I lungkretsloppet orsakar hypoxi däremot kärlkonstriktion. Vad gäller metabolitansamlingens effekter så är det troligen själva samverkan mellan dessa ämnen och inte de enskilda ämnena som påverkar kärlbädden. Man vet att i skelettmuskulatur åstadkommes en liten eller måttlig vasodilatation av lågt pO2 och/eller ansamling av vätejoner, adenosinföreningar och laktat. Lågt pO2 , framförallt i kombination med kaliumjoner samt lokal hyperosmolaritet samverkar däremot till att relaxera skelettmuskelns kärlbädd i proportion till muskelaktivitet. I koronarkärlen förefaller adenosin och lågt pO2 ha störst effekt, medan vätejoner dominerar vid relaxation av hjärnans kärlbädd. Tunntarmens funktionella hyperemi är främst en effekt av en lokal intramural reflex och insöndring av vissa hormoner. För alla dessa substanser gäller att den vasodilatation de åstadkommer liknar den som ses i samband med en funktionell hyperemi, d.v.s. en relaxation av framför allt prekapillära resistenskärl och sfinktersektionen medan postkapillära resistenskärl förblir relativt opåverkade, det vill säga förblir under det sympatiska nervsystemets kontroll. D. De sympatiska vasokonstriktorfibrerna. De sympatiska vasokonstriktorfibrerna förefaller ha tre viktiga funktioner i en kärlbädd: För det första regleras den regionala flödesresistensen.

42

För det andra regleras kvoten mellan pre- och postkapillärt motstånd, vilket innebär att det transkapillära vätskeutbytet kraftigt kan påverkas. Detta gäller särskilt skelettmuskulaturen, där man, tack vare den stora vävnadsmassan, kan mobilisera stora vätskemängder via sympatikusstimulering, t.ex. vid en blödningschock (autotransfusion). Detta är viktigt på längre sikt, men omedelbart vid en stor blödning upprätthålls cirkulationen med hjälp av en ”sympatikusdrive” som ger vasokonstriktion och ökad hjärtfrekvens. För det tredje regleras de venösa kapacitanskärlen vilket är mycket viktigt för det venösa återflödet till hjärtat. Den sympatiska innervationen varierar i täthet, såväl mellan olika kärlbäddar, som mellan deras olika seriekopplade kärlsektioner. (Det är bara placentas kärl som helt saknar sympatiska vasokonstriktorfibrer). De cerebrala och koronara kärlen är relativt sparsamt innerverade, medan tätheten av adrenerga nerver till andra organ, exempelvis huden, kan vara mycket hög. Av de seriekopplade kärlsektionerna mottar de största artärerna, venerna och de prekapillära sfinktrarna vanligen relativt sparsamt med sympatiska nervfibrer. Som följd av denna ojämna distribution kommer naturligtvis effekten av de sympatiska vasokonstriktorfibrernas aktivitet att variera mellan olika blodkärl. Dessutom skiftar förmågan hos de sympatiska nerverna i olika vävnader att behålla sin vasokonstringerande effekt i konkurrens med de lokala metaboliterna. En konstant blodflödesreduktion kan bibehållas i skelettmuskulaturen, medan den nervösa effekten på prekapillära kärl är mer övergående ("autoregulatory escape") i andra organ såsom mag-tarmkanalen och levern. Även de prekapillära sfinktrarna, vilka bestämmer storleken av den kapilläryta som är tillgänglig för transkapillärt utbyte, påverkas starkast av de lokala mekanismerna.

E. Reflexogen aktivering av sympatiska vasokonstriktorfibrer. Den helt dominerande delen av det efferenta sympatiska utflödet till perifera organ förmedlas via VMC - vasomotor-centrum i hjärnstammen. Den toniska aktiviteten påverkas hela tiden av såväl excitatoriska som inhibitoriska afferenta inflytanden från både perifera kardiovaskulära proprioceptorer och från högre autonoma centra i hypothalamus och cortex. Det vanligaste är att det afferenta inflödet leder till att den vagala inhibitionen är mest dominerande. Vad gäller de enskilda reflexbågarnas efferenta mönster, så är dessa relativt väl kända på försöksdjur: Så ger avlastning av baroreceptorerna i aortabågen och A. carotis upphov till ökad hjärtfrekvens samtidigt som blodflödet i tarmkanalen stryps. Blodflödesminskningen är vanligen klart mindre uttalad i njurar och uteblir helt i t.ex. hudens arterio-venösa shuntar (se nedan). Aktivering av de omyeliniserade mekanoreceptorerna (C-fibrer) i hjärtats förmak och kammare utlöser en inhibition av VMC och en minskad konstriktoraktivitet vilket resulterar i en dilatation i främst njurar och skelettmuskulatur. Samtidigt stimuleras de vagala fibrerna till hjärtat, vilket ger en bradykardi. Aktivering av de myeliniserade hjärtförmaks-afferenterna verkar inhiberande på ADH-frisättningen från hypothalamus. Av naturliga skäl är vår kunskap om de kardiovaskulära reflexerna hos människa baserad på mer indirekta undersökningar. Direkt registrering från enskilda receptorer kräver att man preparerar fram och ibland denerverar vissa receptorer. Med hjälp av indirekta metoder (t.ex. "lower body negative pressure": passiv höjning av ben och nedsänkning i vatten till halsnivå av en sittande försöksperson) kan man dock studera de enskilda kardiovaskulära reflexerna relativt specifikt. De enskilda reflexerna tycks dock i allt väsentligt vara likartade hos människa och djur även om effekterna kan vara kvantitativt olika. Skillnader som dock är värda att notera är att 1) baroreceptorer hos människa utövar sin huvudsakliga effekt på hjärtfrekvens och blodflöde i mag-tarmkanalen, medan 2) måttlig stimulering av omyeliniserade mekanoreceptorer i hjärtat hos människa främst leder till blodflödesförändringar i skelettmuskel (som p.g.a. sin stora massa är av mycket stor betydelse för total perifer resistans och därmed blodtryck) och har liten effekt på hjärtfrekvens. Dessa skillnader mellan människa och djur är naturligtvis inte förvånande i beaktande av de speciella krav som ställs p.g.a. människans uppresta kroppsställning och mot bakgrund av hur differentierat det autonoma nervsystemet är. Således leder måttlig variation av central blodvolym (ex. förändring i kroppsläge, lätt blödning, m.m.) hos människa till påverkan av omyeliniserade mekanoreceptorer i hjärtats förmak och kammare utan att ge förändringar i artärtryck, d.v.s. utan att påverka baroreceptorer. De mycket komplexa omställningsmönster som förmedlas via hypothalamus har till funktion att ställa om hela organismen så att vissa påträngande problem både i den inre och i den yttre miljön löses på adekvat sätt. Dessa funktioner kräver därför en uttalad samordning av impulser från många olika delar av CNS. Exempel på sådana mönster är regleringen av kroppens vätske-saltbalans, födointag, temperatur, sexuella beteende samt reaktionerna på t.ex. akut fara. Det sistnämnda inbegriper framför allt den s.k. "defence reaction", vars funktion i djurvärlden är att snabbt mobilisera kroppens alla resurser inför flykt eller strid. Om flykt och strid ter sig utsiktslöst, inträder istället en generell, akut inhibition "playing dead reaction". Även människan uppvisar, i stort, samma svar vid påfrestningar av olika slag, exempelvis vid mer subtila, psykosocialt inducerade stress-situationer, där vår motsvarighet till "playing dead" torde vara den emotionella svimningen. De effekter som ses i "defence reaction" är en aktivering av i det närmaste samtliga

43

adrenerga fibrer i kroppen, d.v.s. en kraftig inotrop och kronotrop effekt på hjärtat samt en resistensökning i kroppens olika kärlkretsar. Ett viktigt undantag är emellertid skelettmuskulaturen vars sympatiska konstriktoraktivitet närmast inhiberas, med följd att stora delar av den neurogent ökade hjärtminutvolymen kan omdirigeras till denna vävnad. Den blodtrycksstegring och ökade hjärtfyllnad som följer med reaktionen medför naturligtvis sekundärt en stimulering av baroreceptorer och hjärtreceptorer, men deras inflytande moduleras i denna situation i hjärnstammens kardiovaskulära centra så att deras reflexinhibitoriska effekter på hjärtat helt undertrycks, medan kärlreflexeffekterna påverkas mindre. Slutresultatet blir därför snarast en ytterligare ökning i hjärtminutvolymen som favoriserar muskler, myocard och CNS. - Vid emotionell svimning utlöses massiv vagusbradykardi samt inhibition av all sympatikusaktivitet.

III. Metoder för mätning av blodflöde. Mätning av blodflödet innebär en bestämning av volymflödet per tidsenhet, korrelerat till det försörjda organets storlek, vanligen angivet som ml x (min x 100 ml vävnad)-1. Man får inte förväxla mätning av volymflödet med mätning av den lineära flödeshastigheten. Lineär flödeshastighet löper nämligen ej alltid parallellt med volymflödet. Volymflödet, som är av störst intresse, är proportionellt mot flödeshastigheten multiplicerad med kärlets genomsnittliga tvärsnittsyta. Registrering av den lineära flödeshastigheten får störst värde om man samtidigt mäter volymblodflödet och samtidigt kan beräkna kärlbäddens volymkapacitet. Det finns flera metoder för mätning av volymflödet hos människa. De flesta är dock indirekta metoder, som är behäftade med ibland rätt stora felkällor. De vanligaste metoderna är: Fick-principen, Stewart-Hemilton-metodiken (främst för mätning av "cardiac output"), eliminationsmetoden (clearance), olika färg- och temperaturmätmetoder (alla behäftade med stora felkällor) och slutligen pletysmografimetoden. Här tar vi endast upp och diskuterar två av dessa metoder. Fick-principen: Man kan mäta volymflödet per tidsenhet (Q) genom ett organ, om blodet under passagen antingen upptar eller avger känd mängd av ett ämne (t.ex. O2 ), vars arteriovenösa koncentrationsdifferens kan bestämmas. Denna princip är grunden för vår äldsta (Adolph Fick 1856) metod för bestämning av hjärtats minutvolym. O2-koncentration från ett A. brachialisprov respektive från blandat venöst blod taget med katetrar från A. pulmonalis. O2-konsumtion / min arteriovenösa O

2-differensen

Den för mätning av njurgenomblödningen använda metoden, PAH-clearance, bygger också på Ficks princip men med den förenklingen att venblodskoncentrationen antages vara noll, eftersom njuren normalt helt befriar artärblodet från dessa substanser om koncentrationen ej är för hög. Pletysmografi: (Grek. "att registrera ökning"). Denna metod angavs 1905 av Brodie för mätning av ursprungligen blodvolymsförändringar i viscerala organ vid djurförsök, t.ex. njurar och mjälte, s.k. oncometri. Metoden modifierades sedan av Hewlett och van Zwaluwenburg för mätning av blodflödet till extremiteterna hos människa, och med hjälp av tillfällig venstas. Korrekt utförd är metoden förvånansvärt exakt och dessutom enkel att handha när man väl vant sig vid den. Den tjänstgör fortfarande som referensmetod för andra metoder och är, som inledningsvis angavs, den enda kliniska metoden för absolut bedömning av extremitetsgenomblödningen. Venbädden i en kroppsdel bildar en distensibel reservoar, som med mycket små tryckändringar kan ackumulera en relativt stor volym blod. Den kan, i genomsnitt, ta emot en blodmängd på ungefär 2% av vävnadsvolymen utan alltför störande ökningar av ventrycket. Om det venösa avflödet plötsligt stängs, ökas venreservoarens volym av det blod som strömmar till från artärerna. Kroppsdelens volymökning per tidsenhet är då lika med det arteriella flödets storlek, varigenom man på ett oblodigt sätt får ett uttryck för det arteriella flödet genom registrering av volymökningen per tidsenhet. När venfyllnaden blir alltför stor stiger trycket i venerna markant, som då minskar den effektiva tryckgradienten, varför givetvis inflödet blir långsammare. Det är därför bara under de första sekunderna efter venstasen, som en exakt korrelation föreligger mellan det opåverkade artärinflödets storlek och den registrerade volymökningen per tidsenhet. Pletysmografi kan mäta flera olika parametrar av extremitetsgenomblödning. Vi kommer förutom den som nämnts att utnyttja metoden för att mäta CFC (se nedan). Bestämning av CFC (kapillära filtrationskoefficienten) Den kapillära filtrationskoefficienten (Capillary Filtration Coefficient = CFC) utgör ett mått på vätskepermeabiliteten hos kapillärmembranen. Den definieras som den mängd vätska, som per minut och 100 g vävnad förflyttas över kapillärmembranen vid en transkapillär tryckgradient av 1 mm Hg och anges i ml x (min x 100 g x mm Hg)-1. För att kunna bestämma filtrationskoefficienten behöver man således dels kunna åstadkomma en känd förändring av det hydrostatiska medelkapillärtrycket och dels samtidigt kunna bestämma storleken av det transkapillära vätskeflödet. Vid

44

bestämning av kapillär filtrationskoefficient i skelettmuskulatur hos människa höjs det venösa utflödestrycket med hjälp av en blodtrycksmanschett. Eftersom förhållandet mellan pre- och postkapillärt motstånd i skelettmuskulaturens kärlbädd är ca 4 : 1 multipliceras ventrycksförändringen med faktorn 0.8 vid beräkning av förändringen av hydrostatiska medelkapillärtrycket. Det transkapillära vätskeflödet kan bestämmas genom att mäta vikt- eller volymsändringar av det undersökta organet. Vid undersökningar av skelettmuskulatur hos människa bestäms volymsändringar med pletysmograf eller trådtöjningsgivare. Enligt vår nuvarande uppfattning om kapillärernas struktur bestämmes storleken av den kapillära filtrationskoefficienten dels av den kapilläryta som är tillgänglig för vätskeutbyte, samt av porstorlek och portäthet i kapillärmembranen. Den första faktorn, kapillärytan, varierar med tonus hos de s.k. prekapillära sfinktrarna. I situationer då dessa sfinktrar dilateras, t.ex. i samband med ett skelettmuskelarbete, kommer följaktligen filtrationskoefficienten att öka i storlek (permeabiliteten ändras dock ej, eftersom såväl portäthet som porstorlek är oförändrade). Med hjälp av vissa farmaka såsom histamin och bradykinin kan på vensidan flera "stora" porer öppnas, vilket kraftigt ökar CFC och även plasmaprotein passagen. Hittills har det inte varit möjligt att med hjälp av farmaka eller på något annat sätt minska kapillärporernas storlek, eller direkt påverka de vanliga "små" porerna. Den kapillära filtrationskoefficienten varierar från organ till organ hos en och samma organism, avspeglande skillnader i kapillärtäthet och/eller i porernas storlek och antal. I tabellen nedan anges den kapillära filtrationskoefficientens storlek i några organ hos människa och katt.

Organ CFC ( ml x (min x 100g x mmHg)-1) Människa Katt Skelettmuskel, vila ca 0.005 0.01-0.02 Skelettmuskel, arbete ca 0.035 ca 0.04 Tarm - 0.1-0.4 Njure - ca 1.0 Hud (fot resp, tass - normalflöde) 0.005-0.009 0.03-0.04 PRAKTISK DEL

I. Beskrivning av laborationen. Under laborationen skall ni undersöka vad som händer med underarmens volym och även filtration från kärlen ut i vävnaden vid olika betingelser så som venstas, artärstas och arbete. Detta mäter ni genom att använda er av pletysmografi. Först beskrivs här grunderna och apparaturen vid mätningarna av underarmspletysmografi. Därefter följer en noggrann beskrivning av varje enskilt moment . Underarmen består huvudsakligen av muskelvävnad (proportion muskel:hud = 3:1). Flödet i underarmen är sålunda framför allt ett "muskelflöde". En kort förklaring av hur laborationen går till; Förstår ni detta så har ni förstått laborationen!: Om man stänger av blodflödet från en kroppsdel, men fortfarande låter tillflödet ske som vanligt (t.ex. genom att fästa en blodtrycksmanchett runt en arm och pumpa upp den över ventryck men inte så hårt att artärtrycket överstigs) så kommer vävnaden i kroppsdelen att öka i volym när blodet strömmar in men inte ut. Vävnadens volym ökar alltså med samma hastighet som blodets strömningshastighet, dvs. volymsökningshastighet = flödet! Eftersom kärlen är eftergivliga till en viss gräns, och dessutom inte helt fyllda initialt, kommer tillflödet i början att fortsätta med samma storlek som tidigare, och vävnaden ökar i volym med konstant hastighet. Men allteftersom kärlbädden i den aktuella vävnaden fylls upp så kommer det slutligen bli ett visst motstånd och inflödet minskar och volymökningen går långsammare. Så småningom blir trycket så stort i venerna (större än den venstas som man anlade med manschetten) att blodet börjar sippra förbi det avstängda området och det flödar ut lika mycket blod som det flödar in. Den volymökning som man kan iaktta initialt när man stänger av frånflödet kommer ni att mäta genom att vira en kvicksilverfylld gummislang runt försökspersonens underarm. När armvolymen ökar tänjs kvicksilvertråden ut och resistensen i tråden förändras och därmed också den elektriska spänningen, vilket mäts och registreras kontinuerligt. För att studera flödesförändringar låter man försökspersonen göra olika saker, t.ex. muskelarbete eller utsätter försökspersonen för andra fysiologiska förändringar. När man då sätter på venstas efter en sådan påverkan kommer man att se att volymförändringarna (flödet) sker olika snabbt i vävnaden som man undersöker - detta är alltså ett relativt enkelt sätt att studera hur flödet förändras.

45

Registreringen av flödet (volymförändringen) sker med hjälp av en dator kopplad till den kanal som mäter kvicksilvertrådens spänning. Lutningen på kurvan visar alltså flödets storlek!

II. Underarmspletysmografi. A. Beskrivning av apparatur

Underarmspletysmografen: Består av en speciell hållare av plast till vilken en tunn slang av silikongummi, fylld med kvicksilver, är fästad. (Med hjälp av en skruv och en kamerautlösare kan slangen sträckas i kalibrerade steg.) Tryckluftspruta. Då luft pumpas upp i en stasmanschett trängs en del vävnad långsamt åt sidan, vilket medför att vävnadsvolymen inne i pletysmografen ändras och man får en s.k. artefakt på kurvan (se nedan). För att göra denna artefakt så kortvarig som möjligt och därmed klart avgränsbar från kurvans övriga delar används en stor tryckluftspruta, som möjliggör en snabb fyllnad och tömning av stasmanschetten. Manschetter. Dels har ni en manschett på överarmen som i huvudsak används för ventryck (ibland också artärtryck vid ischemi-försöken), dels har ni en manschett på handleden där ni anlägger artärtryck varje gång ni ska mäta flöde i underarm - detta för att ”koppla bort” handen så att det verkligen är underarmen, och inte underarmen och handen, som ni mäter flödet i! Dator med Biopac. Är en dator med mjukvaran Biopac till vilket kvicksilverslangen är kopplad. Vid registreringen fås kurvor vars lutning avspeglar volymsförändringar i pletysmografen, dvs. i vävnaden. B. Deltagarnas uppgifter Varje kurvregistrering innefattar flera arbetsmoment, så det är nödvändigt att var och en av medlemmarna i gruppen vet sin uppgift och sköter den perfekt. Följande arbetsfördelning har visat sig lämplig: Försöksledaren måste vara absolut förtrogen med försökets gång, så att han kan dirigera de olika momenten. Försökspersonen måste kunna ligga absolut stilla. Hans/ hennes uppgift är inte enbart behaglig, då han/hon ju blir fjättrad vid apparaten under de timmar som försöket varar. Gå på toaletten innan! Tredje man sköter om tryckluftsprutan Fjärde man sköter artärstasen på handleden Femte man sköter dator och kurvnumrering Sjätte man skriver ner värden Resterande hjälper till med tidtagning och pulsmätning när så behövs Ven- respektive artärstas: Detta ska personen som sköter blodtrycksmanschetten vara införstådd med innan själva lab-moment 1 på nästa sida startar. Vid venstas pumpas först trycket i manschetten upp till 40-60 mmHg för hand (se till att kolven inte åker upp - håll den i bottenläget), sätt därefter en peang på slangen till pumpblåsan. Använd därefter enbart kolven. (När man drar upp kolven släpps trycket och vice versa.) Tryck ned sprutan snabbt till venstastrycket. Prova detta några gånger.

Figur 1

46

Vid artärstas pumpas manschetten upp för hand, så att man, när artärstas skall anbringas, kan gå mellan 180 och 0 mmHg genom att endast använda kolven. Det är viktigt vid anläggning av artärstas att det går snabbt, så att venträdet inte hinner fylla sig. Vid alla mätningar (utom CFC) skall artärstas vara applicerad på handleden (150-200 mmHg). Dator registrering med BioPac Mätarenheten ansluts till MP30 Hardware, Channel 1 via kopplingsdosa. Starta programmet genom att direkt eller via Biopac välja BslPro36. Öppna registreringsfilen genom att gå till File<Open<Pletysmography.gtl. Kalibrering: Försökspersonen måste vara ”uppkopplad” och mätsignalen inom det gröna mätområdet. Klicka på grafens y-axel. Tryck på scaling. Medan FP håller armen stilla klicka på Cal 1 (i rutan till höger skall det stå 0). Ett värde (mV) kommer nu upp i rutan intill Cal 1. Tryck på kamerautlösaren så att kvicksilvertråden sträcks. Denna sträckning motsvarar 1 mm ökning av armens omkrets. Tryck in kamerautlösaren och tryck på Cal 2. Detta ger ett nytt värde (mV) i rutan intill. I rutan längst till höger skall det stå 1, och enheten i rutan under skall det stå mm. Tryck Ok<Ok. Registrering: Start/stopp av registrering sker på knappen längst ner till höger. Vill man göra en notering vilket försöksmoment man gör skriver man i textraden ovanför grafen, varje gång F9 trycks in kommer en pil att markeras i grafen.. Mätvärden från grafen: För att ”räkna ut” värdet (∆c/∆t) på grafen, tryck på I – symbolen nere till höger om grafen (jämte start/stopp). Håll ner vänster musknapp och dra över det område av kurvan som du vill mäta. Släpp musknappen och läs av värdet i fönstret ”slope”. Detta värde är ∆c/∆t uttryckt i mm/s. Detta visar alltså omkretsvariationen (∆c) över tiden (∆t). Registreringskurvans utseende: Eftersom flödet i artärer är pulserande men mera jämnt i vener uppstår skillnader mellan tillflödets och avflödets storlek under pulscykelns olika moment, vilket kan ses som variationer i vävnadsvolymen i takt med pulsen om registrerings-systemets dämpning är låg. Baslinjen kan därför eventuellt pulsera en aning. Då venstasen plötsligt kopplas på, iakttages vanligen en s.k. artefakt, antingen som en ökning eller minskning av den registrerade vävnadsvolymen (se B i fig. 2). Artefakten orsakas av att vävnaden under stasmanschetten förskjutes då trycket i denna ändras. Särskilt markerad brukar artefakten bli vid ischemiförsöken, då trycket sjunker från 180 till 40 mm Hg. En noggrann beskrivning av möjliga artefakter finns i slutet av laborationens beskrivning. Läs den om ni får artefakter för att i tid kunna åtgärda onödiga fel! Efter artefakten registreras så lång tid att man märker att kurvan planar av, d.v.s. vendepån fylls upp (se C-E i fig. 2). Endast den första delen av kurvan (C) kan användas vid beräkningen av blodflödet. Under denna period rinner nämligen blodet in i vendepåer utan att trycket i dessa stiger nämnvärt och volymförändringen blir direkt proportionell mot inflödet. Under den del av registreringen, som i fig. 2 betecknas med D, börjar venerna nå maximal fyllnad: Ventrycket stiger och därmed minskar perfusions-trycket genom kärlbädden. Inflödet av blod blir därigenom långsammare, något som avspeglas i den allt långsammare stegringen av volymkurvan. När ventrycket nått stastryckets nivå (40-60 mmHg), börjar venblodet läcka förbi stasmanschetten: Ett nytt "steady state" uppnås där till- och avflödena balanserar varandra och kurvan ligger på en ny nivå (E). Denna sakta stigande nya nivå betingas av en långsam utåtfiltration på kapillärnivå (alltså vätskeutträde från kärlen till vävnaden, se nedan), eftersom kapillärtrycket nu är förhöjt ungefär lika med venstastrycket. Åtminstone en blodflödesbestämning bör vara så långvarig att denna del av kurvan registreras. Visa amanuens!

Figur 2

47

C. Översikt mätuppgifter 1. Kalibrera

2. Viloflöden, (3-5 st).

3. Reaktiv hyperemi a) 1 min artärocklusion. b) 4 min artärocklusion.

4. Funktionell hyperemi a) 10 handkontraktioner. b) 10 handkontraktioner +artärstas i 1 minut.

5. Förändring av central blodvolym a) Ökad central blodvolym. (mät pulsen före, under och efter momentet) b) Minskad central blodvolym. (mät pulsen före, under och efter momentet)

6. CFC-mätning.

7. Mät underarmens omkrets. D. Underarmspletysmografi och mätuppgifter 1. Försökspersonens arm placeras på kuddar. Den lilla kudden lägges under handen så att handen ligger något högre än armbågen. Se till att även lägga kuddar in mot axeln så att försökspersonen kan ligga mycket bekvämt. Underarmen måste ligga minst 10-15 cm ovanför hjärthöjd för att hålla venerna semikollapsade så att de rymmer mer inflöde. 2. Plasthållaren lägges på den tjockaste delen av underarmen och kamerautlösare och anslutningssladd fästes vid huden med tejp. Kvicksilverslangen läggs i en dubbel slinga och spänns lagom genom att viras runt den lilla plastrullen. Spänn slangen så mycket att den ligger väl an mot huden i hela sin längd. Undvik att spänna för hårt. 3. Anlägg stasmanschetten 5 cm ovanför armbågen. Se till att försökspersonen har armbågen ganska sträckt, ej mindre än 120° vinkel. I annat fall är det risk att stasmanschetten mekaniskt kan interferera med plexiglashållaren. Artärstas-manschetten placeras runt handleden. 4. Kvicksilverslangen anslutes till datorns bryggförstärkare via en speciell kopplingsdosa med reglerbart motstånd. 5. Kalibrering sker så att 1 mm sträckning av slangen motsvarar 1 mm utslag på datorn. OBSERVERA! Skilj på artärstas (som förekommer i vissa lab.moment nedan) och venstas: Artärstas är ett försöksmoment som alltså helt stänger av blodflödet till en kroppsdel, medan venstas är det hjälpmedel ni använder för att mäta vad som händer efter respektive försöksmoment. Ni använder er alltså av venstas varje gång ni ska mäta flödet och vill få ut en kurva på pappret. 1. Viloflöden, upprepade registreringar, långa registreringar.Gör 3-5 st mätningar, där C-delen av kurvan

kommer med, som senare används för medelvärdesberäkning av viloflödet. Använd endast flödeskomponenten (C-delen), (gäller ej CFC). Artärstasen på handleden sätts på precis innan varje flödesmätning, dvs. innan venstas på överarmen!

2. Reaktiv hyperemi

a) Flöde omedelbart efter en artärocklusion om 1 min samt fortsatt upprepade registrering tills dess flödet är tillbaka till vilovärdet.

b) Dito artärstas om 4 min; i övrigt exakt som i moment a).

Det är lämpligt att man pumpar upp handstasen mot slutet av ischemiperioden (eller mot slutet av arbetsperioden i punkt 3 nedan). Handstasen kan därefter ligga på under några minuter. I dessa moment är det viktigt att man registrerar upprepade mätningar! Första värdet efter stas sker genom att

48

trycket i manschetten sänkes direkt från 180 till 60 mm Hg. Man registrerar därefter pletysmografikurvan så man får en ”c-del” (det går mycket snabbt!) varefter trycket i manschetten sänkes till 0 i någon sekund, därefter anläggs ny venstas. På detta sätt kan man få upprepade flödesmätningar. Tänk på att det är bara den initiala stigningen (c-delen) på kurvan som ska registreras, släpp sedan trycket och gör en ny mätning!!! Baslinjen behöver inte vara stabil mellan mätningarna.

3. Funktionell hyperemi

a) Flöden omedelbart efter 10 handkontraktioner. Använd en gummiring eller dylikt att krama om. Upprepade registreringar tills dess flödet är tillbaka till vilovärdet. b) Flöden omedelbart efter 10 handkontraktioner med samtidig artärstas i 1 minut.

4. Förändring av central blodvolym

a) Ökad central blodvolym: Registrera 3 viloflöden. Höj därefter försökspersonens underkropp genom att en person ställer sig på bordet, tar tag i benen på fp och lyfter dessa till 60°. Se till att detta sker stabilt så att fp inte rör armen för mycket! Gör täta flödesregistreringar under 2 minuter. Tänk på att eventuella förändringar kan vara mycket snabba. Gör därför första registreringen så fort som benen höjts! Mät även fp´s puls 2 gånger per minut (räkna alltså pulsslagen under 15 sekunder och multiplicera med 4) före, under och efter att benen sänkts. b) Minskad central blodvolym: Sätt på en lårmanschett på vardera ben och pumpa upp trycket till ca 60 mmHg. Registrera flödet i underarmen så snabbt som möjligt efter lårmanschettens uppumpning och sedan upprepade gånger under 3 minuter. Registrera även fp´s puls.

5. CFC-mätning Bestämning av kapillära filtrationskoefficienten (CFC): Handen lämnas ostasad under hela momentet. Först registreras en basnivå i ca 1 min (se A i fig. 3).

Då en venstas av 30 mm Hg lägges på iakttages en volymökning som består av två faser: Den snabba venfyllnadsfasen motsvarande pletysmogrammet, åtföljt av filtrationsfasen då vätska filtreras ut i interstitiet genom det ökande hydrostatiska trycket. Denna fas är långsammare än venfyllnadsfasen men helt registrerbar. När filtrationsfasen haft ett linjärt eller i det närmaste linjärt förlopp i 5 minuter (se B i fig. 3), ökas stasen ytterligare 30 mm Hg till 60 mm Hg. Volymen ökar då ytterligare i två faser. När filtrationsfasen varit linjär i ca 5 min (C) släpps all stas. Det krävs absolut stillhet av försökspersonen under hela momentet för att registreringen skall lyckas.

6. Mät armens omkrets.

Figur 3

49

5 min

5 min

a

A

CFC = (d-e) / 24 ml x (min x 100 g vävnad x mmHg)

+30 mmHg

+30 mmHg

CFC = (d-e)/24 ml/(min x 100 g vävnad x mmHg)

E. Uträkningar Uträkning av blodflöde Datorns värde är ∆c/∆t uttryckt i mm/s. Detta visar alltså omkretsvariationen (∆c) över tiden (∆t). I formeln nedan omvandlas detta värde till cm/min genom att multipliceras med talet 6. c = omkretsen av armen i cm Q = Flödet i ml/min Volymen = Area x höjd ( höjd = 1 cm = avståndet mellan kvicksilvertrådens dubbla slingor = längden på cylindern man mäter på armen) => Volym = 1 x c2 4 π

Detta är formeln som ni ska använda. För härledning se s 51 i kompendiet

Q = 1 x c

x ∆ c X 6 ( ml/min)

2 π ∆ t OBS!!! Detta är värdet från datorn För att få flödet per 100 ml vävnad: Dividera med den ursprungliga vävnadsvolymen och multiplicera med 100: (Q / volym) x 100 ml/(min x 100 ml vävnad) Uträkning av den kapillära filtrationskoefficienten (CFC) Vid ett definierat tryck på vensidan vet man att endast ~80% av detta tryck når kapillärerna p.g.a. postkapillär resistans och vävnadstryck. Pre/postkvoten är 4:1. Om man då sätter trycket på vensidan till 30 mmHg kommer det endast bli 24 mmHg kapillärt (0,8 x 30). Vid 60 mmHg kommer trycket kapillärt att bli 48 mmHg. Genom att definiera 2 stycken trycknivåer kan man ta reda på filtrationen per mmHg tryckändring, dvs. CFC. Använd formeln nedan. Denna är korrigerad för att tryckändringen i kapillärerna endast blir 24 mmHg. c = omkretsen av armen i mm a = höjningen av tangenten efter 5 min vid 30 mmHg = datorvärde (mm/s) x 300 A = höjningen av tangenten efter 5 min vid 60 mmHg = datorvärde (mm/s) x 300 d = 20 A / c e = 20 a / c

∆c (mm)

∆t (s)

50

III. Artefakter i registreringarna Flödesmätningar med pletysmografisk metodik kan vara förknippade med artefakter som man dock till viss mån kan undvika med ganska enkla medel.

1. Baslinjeförskjutningar: För att undvika baslinjeförskjutningar är det mycket viktigt att försökspersonen är avslappnad och andas lugnt.

2. Baslinjeartefakter i anslutning till venocklusionen: Omedelbart i anslutning till venstasen kan man se både en abrupt stegring i baslinjenivå eller en abrupt sänkning i baslinjenivå. Initiala stegringar beror på att man får en kompression av vävnad inom det segmentet som omslutes av venocklusionsmanschetten. Om venocklusionsmanschetten ligger omedelbart ansluten till pletysmografen kan man få en abrupt ökning av volymen. Första åtgärd vid en sådan artefakt blir därför att öka avståndet från venstasmanschetten till pletysmografen något.

3. Svårigheter med kurvformen: Inflödestangenten bör helst dras utmed den "diastoliska" delen av volymspulsen. I

vissa fall kan det vara svårt att se tangenten p.g.a. att man får en kraftig konvex kurva där man har svårt att avskilja artefakten från den reella inflödestangenten. Denna konvexitet betingas av att vensidans kapacitet snabbt tas i anspråk vid stora blodvolymer. Man kan också se det vid mera måttliga flöden om kapacitanskärlens tonus är stegrad t.ex. vid hög sympatikustonus. Samma sak kan också ses om underarmen placeras för lågt, d.v.s. man har då för hög blodvolym i venerna i vila, eller då underarmen är stasad redan i vila av exempelvis en för hårt anlagd stasmanschett, en åtsittande gummikrage eller en hårt upprullad skjorta. Detta leder då till att venerna ej tömmes adekvat då stasen släpps. Lämpliga åtgärder vid konvex kurvform blir sålunda att tillse att stasmanschetten eller andra saker ej orsakar venstas i vila! Dessutom måste man se till att underarmen ej ligger för lågt i förhållande till hjärtat. Ibland kan man se även en konkav kurvform. Vanligtvis betingas denna kurvform av ett allt för stort avstånd mellan ocklusionsmanschetten och pletysmografen. Orsaken kan också vara ett allt för högt extremitetsläge i förhållande till hjärtnivån.

IV. Redovisning Följande delar skall ingå i redovisningen: Introduktion: Vad var syftet med labben, vad belyste den? Kortfattad beskrivning av vad ni gjort, vilken utrustning som använts, varför ni använde just den utrustningen. Metoder och materiel: Noggrannare förklaring till vilken metod och utrustning ni använde. Man ska inte gå in på varje detalj, hänvisa till labkompendiet, men förklara vad utrustningen har för funktion i sin helhet. Resultat: Viloflödets storlek? Vad hände vid de olika momenten? - Steg eller sjönk flödet? Plotta diagram med blodflöde (Q) på y-axeln och tid (min) på x-axeln, så att de olika momenten kan jämföras med avseende på maximalt flöde och tidsdurationer tills flödet återgått till viloflödet. Alla moment skall ha ett vilovärde inritat på kurvan strax före varje delmoment. Ni ska INTE tala om VARFÖR saker och ting skedde i resultatdelen - det redovisas i diskussionsdelen! Diskussion: Varför fick ni de resultaten som ni fick? Vilka fysiologiska mekanismer ligger bakom? Om ni fick konstiga värden så talar ni om vad ni, enligt era fysiologikunskaper, förväntat er och varför ni tror att det blev ”fel”. Referenser: Varifrån har ni hämtat era kunskaper, dels om laborationen, dels era fysiologikunskaper som ni ju använt er av när ni skrivit diskussionsdelen? Stor vikt läggs vid resultat och diskussion!

Kommentar [HN1]: OBSERVERA! Detta är en del av duggan! Laborationsrapporten ska vara utskriven på dator eller med mycket tydlig och snygg handstil. Rapporten ska vara snyggt gjord och vara enkel att läsa! Hela gruppen SKA delta i skrivandet av rapporten och alla ska kunna svara för vad som står i den. Diagrammen ska vara lagom stora och tydliga så att man utan ansträngning kan läsa dem. För att redovisningen, både den skriftliga och den muntliga, ska bli bra, måste ni ha läst teoridelen i labkompendiet.

51

V. Härledning till uträkning av flöde

cOmkrets 2 r c r2

= π = ⇒ =π

2 2

2 c cArea r Area Area2 4

= π ⇒ = π ⇒ = π π

21 cVolym Area Höjd Volym

4⋅

= ⋅ ⇒ =π

(höjd = 1 cm = avståndet mellan kvicksilvertrådens dubbla slingor = längden på cylindern man mäter på armen)

( )

dV 2 1 c 1 cdV dcdc 4 2

dV 1 c cQ ml / mint 2 t

⋅ ⋅ ⋅⋅ = ⇒ = ⋅

π π

⋅ ∆⇒ = = ⋅

∆ π ∆

Introduktionsfilm Pletysmografilaboration

Filen med filmen för stor att skicka på mail

kan hämtas på GUL https://gul.gu.se/node.do?id=32215237

Producenter: Helena Gustafsson och Marcus Ulleryd

https://gul.gu.se/node.do?id=32215237









Det praktiska handhavandet under följande moment flöt på bra:1. Viloflöde

2. Reaktiv hyperemi



5. CFC-mätning

Under laborationen ägnades mycket tid åt att:a) diskutera våra resultat

b) korrigera baslinjeförskjutningar, artefakter mm

c) förstå hur laborationen skulle genomföras praktiskt

d) förstå den kapillära filtrationskoefficienten (CFC)

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt 1

Enkät Pletysmografilaboration kurs 1 och 2

Ja Nej

Ja Nej

Min uppgift under laborationen var………………………………………………………………………

Jag kommer att skriva labrapporten

Laborationen gav mig ……………………………………………………………...............................

………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………

Handledningen var utmärkt bra varken/eller bristande dålig

Förslag till förbättringar av laborationen…………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………….....

Övriga kommentarer………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………

Ja Nej

2









Instruktionsfilmen (kommentera gärna under Övriga synpunkter sid 2)Var lagom omfattande

Ökade förståelsen av laborationens syfte

Underlättade de praktiska momenten jmf med kompendiet

Ökade mitt intresse och motivation för laborationen

Det praktiska handhavandet under följande moment flöt på bra:

1. Viloflöde

2. Reaktiv hyperemi



5. CFC-mätning

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Enkät Pletysmografilaboration kurs 3 och 4

Ja Nej

Ja Nej

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Ja Nej

Under laborationen ägnades mycket tid åt att:a) diskutera våra resultat

b) korrigera baslinjeförskjutningar, artefakter mm

c) förstå hur laborationen skulle genomföras praktiskt

d) förstå den kapillära filtrationskoefficienten (CFC)

Min uppgift under laborationen var………………………………………………………………………

Jag kommer att skriva labbrapporten

Laborationen gav mig ……………………………………………………………................................

………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………

Handledningen under laborationen var utmärkt bra varken/eller bristande dålig

Förslag till förbättringar av laborationen…………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………….....

Övriga kommentarer (synpunkter på instruktionsfilmen)……………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………

Ja Nej

2

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

Sant Falskt

HUR GÅR VI FRÅN ATT ”CHECKA AV YTTERLIGARE EN TILL … · pedagogiskt projektarbete hur gÅr vi...

Documents

Transcript of HUR GÅR VI FRÅN ATT ”CHECKA AV YTTERLIGARE EN TILL … · pedagogiskt projektarbete hur gÅr vi...