Sistemul respiratorVolume și capacități pulmonare.

Pneumograma . VEMS . ( Sistemul BIOPAC)

Ion Violeta ,grupa 37

Paiu Alina Magda , grupa 36

Sistemul respirator

- Alcătuit din 2 plămâni și un sistem de structuri tubulare.

- Este împărțit în 2 segmente:

1. Segment aerifer :

- cavitatea nazală

- nazofaringe

-laringe

-trahee

-bronhii

-bronhiole

-bronhiole terminale

2. Segment respirator :

- bronhiole respiratorii

- ducte alveolare

- alveole pulmonare

Rolurile segmentului aerifer:

- Constituie un sistem prin care aerul este condus din mediul extern în plămâni și invers

- Condiționează aerul inspirat.

- Pentru a asigura un flux aeric neîntrerupt,segmentul aerifer cuprinde elemente cartilaginoase , fibre elastice și

colagenice , care îi conferă un grad de flexibilitate și extensibilitate.

- sunt structuri saciforme specializate

- constituie cea mai mare parte a plămânilor

- la nivelul acestora se desfășoară schimbul gazos de O2 și CO2 între aerul inspirat și sânge.

Surfactantul

- Este un agent activ de suprafata

- este secretat de celule epiteliale numite alveolocite de tip 2 care reprezinta aprox. 10% din suprafata alveolelor . Aceste celule sunt granulare , continand incluziuni lipidice pe care le secreta odata cu surfactantul la nivel alveolar

- Contine un amestec complex de fosfolipide , proteine si ioni (ex. Ca)

Plamanul este o structura de tip elastic care colabeaza asemeni unui balon si expulzeaza tot continutul aeric prin trahee in abesenta unei forte capabile sa-l mentina destins.

De fapt plamanul pluteste in cavitatea toracica fiind inconjurat de un strat subtire de lichid pleural care lubrifiaza miscarile pulmonare din interiorul cavitatii .

Presiunea pleurala

- reprezinta presiunea lichidului din spatiul ingust cuprins intre pleura viscerala si cea parietala .

- este rezultatul un suctiuni usoare fiind prin urmare usor negativa .

- La inceputul inspiratiei aceasta are o valoare normala de -5 cm / coloana de apa si reprezinta forta de suctiune necesara pentru a putea mentine plamanii destinsi in conditii de repaus.

- In timpul inspiratiei expansiunea cutiei toracice conduce la o negativare mai mare a presiunii , in medie de -7,5 cm / coloana de apa.

Presiunea alveolara

- Reprezinta presiunea aerului din interiorul alveolelor pulmonare.

- Cand glota este deschisa si la nivel pulmonar nu exista aflux sau eflux aeric , presiunile din toate segmentele sistemului respirator sunt egale cu presiunea atmosferica , altfel spus 0 cm / coloana de apa si reprezinta nivelul presional de referinta pentru caile aerifere.

- Pentru a determina patrunderea aerului in inspiratie , presiunea alveolara , trebuie sa scada sub valoarea priesiunii atmosferice.Aceasta presiune usor negativa este suficienta pentru a produce patrunderea in plamani a unui volum aeric de 0.5 L timp de 2 secunde .

Pe de alta parte in expir sunt generate presiuni contrare : presiunea alveolara are valoare de 1 cm / coloana de apa , iar acest lucru determina eliminarea din plamani a unui volum aeric de 0.5 L in decurs de 2-3 secunde .

Presiunea transpulmonara

- Reprezinta diferenta dintre presiunea alveolara si cea pleurala . Aceasta diferenta presionala dintre alveole si suprafata plamanilor constituie o masura a fortelor elastice pulmonare care tind sa colabeze plamanii in fiecare secunda a respiratiei si este denumita presiune de recul.

Complianata toracelui si a plamanului

- Complianta intregului sistem pulmonar poate fi masurata prin distensia plamanilor unei persoane complet relaxate.

- Aerul este introdus fortat in plamani, putin cate putin in timp ce se determina presiunile si volumele pulmonare .

- Pentru distensia intregului sistem pulmonar este necesara o presiune de aprox.de 2 ori mai mare decat presiunea necesara distensiei plamanilor dupa ce au fost indepartati din cavitatea toracica.

- Aceasta complianta reprezinta aprox. Jumatate din complianta pulmonara – un volum de 110 ml / cm coloana de apa in cazul sistemului plaman-torace spre deosebire de 200 ml / cm coloana de apa in cazul plamanilor luati separat.Cand se produce expansiunea plamanilor pana la volume mari sau compresiunea acestora pana la volume mici , miscarile toracelui sunt drastic limitate ; inaintea atingerii acestor limite , complianta sistemului plaman – torace devine de 5 ori mai mica decat complianta plamanilor.

1. Volumul curent = volumul de aer inspirat sau expirat in cursul unei respiratii normale .

Valoare normala : 500 ml la adultul de sex masculin

2. Volumul inspirator de rezerva = volumul de aer suplimentar care poate fi inhalat peste volumul curent printr-o inspiratie fortata

Valoare normala : 3000 ml

3. Volumul expirator de rezerva = volumul suplimentar maxim care poate fi eliminat printr-o expiratie fortata care urmeaza unei expiratii normale , curente

Valoarea normala : 1100 ml

4.Volumul rezidual = volumul de aer care ramane in plamani la sfarsitul unei expiratii fortate

Valoarea normala :1200 ml

Capacitati pulmonare

In descrierea evenimentelor care au loc in ciclul pulmonar este necesara considerarea a doua sau mai multor volume pulmonare impreuna . Aceste combinatii sunt denumite capacitati pulmonare .

3. Capacitatea vitala

=suma dintre volumul inspirator de rezerva , volumul curent si cel expirator de rezerva

= cantitatea maxima de aer care poate fi eliminata din plamani printr-o expiratie fortata

Valoarea normala : 4600 ml

4. Capacitatea pulmonara totala

= suma dintre capacitatea vitala si volumul rezidual

= volumul maxim pana la care pot fi destinsi plamanii in urma unui efort inspirator maxim

Valoare normala : 5800 ml

= cu 20-25 % mai mici la sexul feminin comparativ cu cel masculin

= mai mari in cazul persoanelor cu talie mare si constitutie atletica spre deosebire de persoanele cu talie mica si constitutie astenica

Pe scurt : CV = VIR + VC + VER

CV = CI + VER

CPT = CV + VR

CPT = CI + CFR

CFR = VER + VR

SPIROMETRIA

– inregistrarea variatilor volumului pulmonar

= o metoda simpla de investigare a ventilatiei pulmonare ce consta in determinarea volumului de aer care iese si intra in plamani .

Structura spirometrului :

- Alcatuit dintr-un cilindru rasturnat deasupra unei camere cu apa , cilindru fiind contrabalansat de o greutate

- In interiorul cilindrului se gaseste un gaz pentru inhalatie (aer/ O2) , legatura dintre camera de gaz si cavitatea orala este asigurata de un tub

- Cand are loc inspirarea si expirarea continutului din camera de gaz, cilindrul urca si coboara , miscarile sale fiind inregistrate pe o coala de hartie mobila

- Deoarece valoarea acestui parametru se modifica semnificativ in anumite afectiuni pulmonare , determinarea acestuia este deseori necesara .

- Pentru masurarea acesteia se recurge la tehnici de spirometrie indirecta = metoda dilutiei heliului

- Un spirometru de volum cunoscut este umplut cu un amestec de aer si heliu in concentratie cunoscuta.Inainte de a respira , amestecul din spirometru , subiectul respira normal.

- La sfarsitul acestei expiratii volumul de aer ramas in plamani reprezinta CRF –ul . In acest moment subiectul incepe imediat sa respire , amestecul din spirometru , iar gazele intrapulmonare se vor amesteca . Ca urmare se produce dilutia He in volumul de gaze care constituie CRF –ul , acest volum putand fi dedus din gradul de dilutie al He , utilizand formula :

CRF = ( CiHe / CfHe -1 )ViSpir

-Dupa determinarea CRF poate fi calculat volumul rezidual prin scaderea din valoarea CRF a volumui expirator de rezerva , masurat prin spirometrie directa . Mai poate fi calculata capacitatea pulmonara totala prin insumarea capacitatii inspiratorii si a CRF .

= capacitatea totala de aer care patrunde in caile respiratorii in fiecare minut ;

- aceasta cantitate se obtine inmultind VC cu frecventa respiratiilor pe min

Valoarea normala : 500 ml

Valoarea frecventei respiratiilor : 12 / min

Debitul respirator este in medie : 6 L / min

- Omul poate supravietui peroade scurte de timp cu o valoare a debitului de 1.5 L / min si a frecventei respiratiilor de 2-4 /min .

- Exista situatii in care frecventa respiratiilor creste la 40 / min iar VC poate creste la valorile capacitatii vitale (4600 ml ) in cazul unui adult tanar de sex masculin . In acest caz , debitul respirator este de peste 30 de ori mai mare . Majoritatea indivizilor nu pot mentine debite respiratorii mai mari de jumatate din aceasta valoare pentru o perioada de timp mai mare de 1 minut

Pneumograma

1.Pneumografia/Toracografia = metoda cu care se face inregistrarea miscarilor respiratorii.

Principiu:

- Consta in modificarea presiunii intr-un sistem inchis sub actiunea deplasarii peretilor cutiei toracice si inregistrarea pe un kimograf a acestor variatii de presiune.

Pentru efectuarea inregistrarii este nevoie de :

Pneumograf=dispozitiv format din 2 capsule(unite prin tub inextensibil):

1.capsula exploratoare se aseaza pe torace.

- Poate avea aspecte diferite si in functie de ea se cunosc mai multe tipuri de pneumografe(Lehmann,Marey).

- In cazul in care aceasta este formata dintr-o capsula metalica pe cre se intinde o membrana elastica, atunci se aplica cu membrana elastica direct pe torace(pneumograf Lehmann). In inspiratie, membrana elastica este impinsa si astfel se realizeaza o crestere a presiunii in sistem.

- Pneumograful Marey are o capsula mai complicata,.ea se gaseste intr-o montura metalica fixata pe o placa metalica elastica (placa se aseaza pe torace).Placa este prevazuta cu 2 brate prin intermediul carora se face fixarea placii pe torace.In inspiratie se realizeaza tractiune pe cele 2 brate, care se transmite printr-o parghie membranei elastice pe care o trage in afara.Inspiratia determin ao scadere a presiunii in sistem.

2.capsula inregistratoare(metalica) care se afla in legatura cu un kimograf prin intermediul unei penite.Pe suprafata capsulei ,partea libera ,este intinsa o membrana elastica in centrul careia se afla fixat un disc metalic.Pedisc se sprijina o penita inscriitoare prin intermediul unei tije.Miscarile memranei elastice, ca urmare a variatiilor de presiune din sistem, se transmit penitei si pot fi inscrise pe kimograf.

Capsula exploratoare se aplica pe stern prin 2 benzi inextensibile care trec pe sub mameloane si pe sub varfurile omoplatilor.Aplicarea trebuie facuta strans, fara a stanjenii miscarile respiratorii.Deplasarile cutiei toracice vor determina variatii de presiune in sistemul celor 2 capsule ce se vor transmite penitei si se vor inscrie pe kimogarf.(graficul inscris reprezinta pneumograma)

Analiza pneumogramei:

Pneumograma se prezinta sub forma unei succesiuni de linii ascendente si descendente , succesiune ritmica , fara intervale intre ele ,avand o frecventa de 14-18/min. Inspiratia va apare sub forma de linii ascendente (pn.Lehmann) sau descendente(pn.Marey) . Oricare ar fi directia sa se caracterizeaza printr-o viteza constanta , ceea ce se traduce pe grafic printr-o linie ce

are in intregime aceeasi inclinatie, cu o mare tendinta la verticalitate din cauza inspiratie bruste.

Expiratia apare sub forma unei linii frante care in prima ei parte,de durata mai scurta este mai apropiata de verticala.Iar in a doua din cauza vitezei mai scazute, se orizontalizeaza.Acest aspect grafic al expiratiei se datoreaza revenirii cutiei toracice in 2 timpi.

La inceput are loc revenirea brusca a tuturor tesuturilor elastice puse sub tensiune in timpul inspiratiei , apoi continua retractarea doar a plamanului, care trage dupa sine cutia toracica.

Urmarind raportul dintre durata expiratiei si inspiratiei se constata ca este de 1.2 - 1.3 .

Amplitudinea miscarilor respiratorii depinde de forta de contractie a musculaturii si de mobilitatea articulatiilor costale.

Frecventa este de:

11-13/min. la barbati

15-18/min. la femei

20-30/min.la copii

Aspecte patologice ale pneumogramei

Alungirea expiratiei:

- consta in marirea raportului expiratie/inspiratie la 2-4.

- Se intalneste la cazurile in care expiratia se face mai greu

Respiratia de tip Küssmaul :

- se caracterizeaza prin miscari respiratorii ample si zgomotoase si prin aparitia de pauze intre respiratii.

- Apare in coma prin acidoza.

Respiratia periodica: apare sub forma unei alterari periodice de miscari ample si miscari de amplitudine redusa.

Respiratia de tip Cheyne-Stokes: caracterizata prin perioade ce incep cu miscari de amplitudine redusa care se amplifica si ajung la un maximum apoi scad treptat si se intrerup printr-o pauza respiratorie dupa care incepe o noua perioada respiratorie.Acest ritm apare in: intoxicatii, leziuni ale centrilor respiratori,hipoxii.

Respiratia de tip Biot: se caracterizeaza prin aparitia de pauze respiratorii care intrerup din cand in cand miscarile respiratorii,toate de amplitudine mare.Apare in: tulburari cerebrale grave.

Inregistrarea pneumogramei

Se face in scop didactic pentru ilustrarea caracterului inspiratiei, a lipsei pauzelor, a raportului expiratie/inspiratie.

• In cercetare -> pentru a face corelatia dintre miscarile respiratorii si alti parametrii urmariti.

• In practica -> se foloseste mai mult observarea subiectului, prin care ne putem da seama de frecventa , ritmicitate ,amplitudine ,prezenta sau absenta pauzelor si se poate aprecia aproximativ raportul dintre durata expiratiei si a inspiratiei.

Volum expirator maxim pe secunda(VEMS)

- Reprezinta cantitatea de aer ce poate fi eliminata din plamani in prima secunda a unei expiratii fortate, facuta cu maximum de viteza care a fost precedata de o inspiratie fortata.

- Determinarea se face spirografic,pe un kimograf cu o viteza de 30mm/sec.

- Pentru a determina cati ml de aer au fost eliminati in prima secunda ,pe grafic se prelungeste linia de 0 si la o distanta de 3 cm(punct A) de la inceputul expiratiei(o secunda) se coboara o perpendiculara.

- Se masoara lungimea perpendicularei de la linia de 0 pana la locul unde intalneste curba expiratiei(AB).

- Stiind ca la spirograf: h=1cm -> v=200ml; se poate afla volumul de aer expirat in prima secunda(formula: ABx200=….ml)

- Este mai utila exprimarea VEMS in procente fata de CV.In acest scop se masoara distanta dev la linia 0 la deflexiunea maxima a curbei (CD)

Exemplu: Cd=20cm => 20x200 = 4000 ml ( CV )

4000………………………..100% 3400…………………………X => X = 85 %

VEMS reprezinta in mod normal nu mai putin de 70% di capacitatea vitala.

VEMS

Vems –ul poate scadea paralel cu CV,in acest caz procentul nu se modifica (in cazul disfunctiilor restrictive), dar poate scadea si independent de CV si atunci procentul scade sub 70%.

Aceasta disjunctie intre VEMS si CV apare ori de cate ori expiratia se face mai incet(fie din cauza stramtorarii lumenului bronsic ce se poate datora- unui spasm – astm bronsic

- unui proces inflamator -bronsite

- disparitia suportului elastic al bronhiolelor – emfizem

- scaderea fortei musculaturii cutiei toracice- miastenie

Daca VEMS procentual scade sub 40% fata de CV iar ca valoare absoluta sub 1200 ml , este indicata o hipoventilatie alveolara

Determinarea VEMS

Se folosesc o serie de probe farmacodinamice :

1. Testul cu noradrenalina (sub forma de novudrin , alupent , aleudrina , etc)

- este utilizat pentru a diferentia un sindrom obstructiv prin spasm , de unul prin leziuni organizate.

Metoda de lucru : Subiectului ii se face aerosol cu una din aceste substante si dupa 5-10 minute se repeta VEMS. Daca acesta creste cu peste 10 %se interpreteaza in favoarea unui spasm bronsic

2. Testul cu acetilcolina

- folosit pentru a aprecia tendinta la spasm , mai ales in cazul formelor latente de astm bronsic.

- este pozitiv in conditiile in care avem o scadere cu 10% a valorii VEMS in urma aerosolului.

DETERMINAREA VOLUMELOR ŞI CAPACITĂŢILOR PULMONARE FOLOSIND BIOPAC

OBIECTIVELE EXPERIMENTULUI :

► observarea experimentală, înregistrarea şi/sau calcularea unor volume şi capacităţi pulmonare

► compararea valorilor observate cu valorile medii sau ideale

► compararea valorilor volumelor şi capacităţilor pulmonare la persoane de vârstă,sex şi înălţime diferită

DETERMINAREA VOLUMELOR ŞI CAPACITĂŢILOR PULMONARE FOLOSIND BIOPAC

MATERIALE NECESARE :

► traductor de flux BIOPAC (SS11LA)

► filtru bacteriologic BIOPAC, unul la fiecare subiect

► piesă bucală de unică folosinţă BIOPAC

► pensă nazală BIOPAC

► seringă de calibrare BIOPAC

► unitatea de achiziţii date MP30

► calculator cu Windows şi Biopac Student Lab System instalat

DETERMINAREA VOLUMELOR ŞI CAPACITĂŢILOR PULMONARE FOLOSIND BIOPAC

METODA DE LUCRU

1. Porniţi calculatorul

2. Asiguraţi-vă că unitatea BIOPAC MP30 este oprit.

3. Conectaţi traductorul de flux (în Portul 1).

4. Puneţi un filtru la capătul siringii de calibrare şi conectaţi la traductorul de flux. Siringa de calibrarea se montează pe traductor pe partea notată „Inlet”, ca cablul să fie pa partea stângă .

5. Porniţi unitatea de achiziţii a datelor şi programul BIOPAC Student Lab, selectaţi „Lesson 12” şi introduceţi numele.

6. Calibraţi echipamentul: click pe butonul „Start setup”. Urmaţi instrucţiunile pentru a calibra aparatul. Calibrarea se desfăşoară în doi paşi:

Pasul 1: stabilizarea liniei de referinţă. În această fază nu trebuie să existe flux de aer prin traductor, acesta trebuie ţinut în poziţie verticală şi nemişcat. În această parte a calibrării se înregistrează două trasee de câte 4 secunde. După terminarea acestei faze pistonul siringii trebuie tras afară complet.

Pasul 2: calibrează amplitudinea şi compensează pentru temperatura şi presiunea atmosferică. Un volum cunoscut de aer trece prin traductor (se efectuează cinci cicluri cu

siringa), iar programul calculează factori de corecţie pentru înregistrările ulterioare. Dacă sunteţi pregătiţi pentru această parte a calibrării daţi click pe butonul „Yes”. După ce începe înregistrarea efectuaţi cinci cicluri complete cu siringa, terminaţi cu pistonul tras afară complet. Apăsaţi butonul „Stop setup”.

7. Înregistrarea se face urmărind precis descrierea de mai jos (calcularea volumului din flux este foarte sensibilă). Pentru a obţine date cât mai precise:

► subiectul trebuie să stea şezând, privind în direcţia opusă monitorului, relaxat, cu ochii închişi

► subiectul îşi pune pensa nazală şi fixează piesa bucală; şi respiră normal prin aparat cel puţin 20 de secunde înaintea începerii înregistrării

► întotdeauna se respiră prin capătul traductorului marcat „Inlet” (cablul este spre stânga)

► traductorul trebuie ţinut drept pe toată durata înregistrării

► un ciclu respirator înseamnă inspiraţie-expiraţie. Dacă începeţi cu o inspiraţie, este bine să terminaţi cu o expiraţie, şi invers. Acest lucru nu este critic, dar creşte

acurateţea calculelor făcute de program.

Daţi click pe butonul „Record 12” şi respiraţi normal pentru 5 cicluri, apoi inspiraţi cât de profund puteţi, urmat de o expiraţie forţată. La final respiraţi normal pentru cinci cicluri.

Apăsaţi butonul „Stop”, apoi butonul „Find volume”.

Pentru a completa secţiunea A din Fişa de lucru observaţi CV

Pentru a completa secţiunea B din Fişa de lucru faceţi două măsurători

Pentru a calcula VC mediu. Folosind unealta de selecţie „|” selectaţi faza de inspiraţie (de la punctul cel mai declin până la vârf) a ciclului 3 şi notaţi valoarea p-p. Apoi selectaţi faza de expiraţie (de la vârf până la punctul cel mai declin) a ciclului 3 şi notaţi valoarea p-p.

Patologie Apneea obstructiva de somn

Apneea

- absenta respiratiei spontane

- poate aparea ocazional in cursul somnului

in cazul pacientilor care sunt deja diagnosticati cu aceasta patologie durata episoadelor este de cel putin 10 secunde si se repeta de 300-500 ori in cursul noptii

- se poate produce in urma obstructiei cailor aerifere superioare ( in special faringe )

- Sau din cauza unor disfunctii ale controlului respirator de la nivelul SNC

- In mod normal muschii faringelui mentin deschis lumenul acestuia permitand aerului sa patrunda in plamani . In timpul somnului , acesti muschi se relaxeaza insa caile aerifere raman deschise asigurand un flux aeric adecvat (la unii indivizi , diametrul cailor aerifere este mic si relaxarea musculaturii acestora in timpul somnului duc la ocluzia completa a lumenului faringian , blocand afluxul aeric la plamani )

Apneea obstructiva de somn

Pacientii cu apnee de somn prezinta un grad anormal de somnolenta diurna , hipersimpaticotonie , tahicardie , hipertensiune pulmonara si sistemica si un risc cardiovascular semnificativ crescut.

Forma obstructiva a apneei este intalnita de obicei la persoanele in varsta,cu obezitate , care prezinta depozite adipoase la nivelul tesuturilor moi ale faringelui .

Apneea poate fi asociata obstructie nazale , macroglosiei , tumefactiei amigdaliene sau anumitor morfologii palatine.

Mijloace terapeutice :

- excizia chirurgicala a excesului de tesut adipos de la nivel retrofaringian (uvulopalatofaringoplastie),excizia amigdalelor , sau crearea unui orificiu traheal (traheostomie)

- ventilatia nazala cu presiune pozitiva continua in caile respiratorii

Bibliografie

- Tratat de fiziologie a omului, editia a 11- a, Guyton & Hall, Editura Medicala Callisto;

- Tratat si atlas de Histologie, editia a 11- a, Luiz Carlos Junqueira, Editura Medicala Callisto;

- Fiziologie –lucrari practice, Prof.dr.doc.Petru Groza, Facultatea de Medicina Generala-Catedra de Fiziologie

http://www.youtube.com/watch? v=dMkQsxn5Hgk&feature=related&fb_source=message

http://www.youtube.com/watch? v=inmop4Kv8PI&feature=related&fb_source=message

http://www.youtube.com/watch? v=HiT621PrrO0&feature=related