Respirační systém Proces výměny vzduchu mezi plícemi a atmosférou se nazývá ventilace, tedy vnější dýchání. Vnitřním dýcháním se rozumí děj, kdy dochází k rozvodu kyslíku krevním řečištěm k buňkám jednotlivých tkání v lidském těle. Plíce samy jsou tvořeny elastickou, houbovitou tkání a díky podtlaku v kapalinou utěsněné intrapleurální štěrbině zůstávají trvale rozepnuté. Ztráta podtlaku v pleurální štěrbině způsobená např. úrazem – pneumotorax – vede ke kolapsu plic. Na průběhu dýchání se podílejí mezižeberní svaly a bránice, nádech je děj aktivní, při klidném dýchání je výdech děj pasivní. Při ventilaci tedy plíce následují pohyby bránice a hrudního koše a střídavě se rozpínají (nádech) a smršťují (výdech). Ventilační pohyby dýchacích svalů a bránice jsou řízeny jednak autonomně z prodloužené míchy podle parciálních tlaků O2 a CO2, jednak jsou pod vlivem vyšších mozkových center. Pro zachování konstantních hladin pCO2 a pO2 v krvi roste při vyšší metabolické potřebě jak dechová frekvence, tak i respirační objem. 1) Základní plicní objemy a kapacity, jejich měření Respirační (dechový) objem VT je množství vzduchu nadechované nebo vydechované ve stavu fyzického a psychického klidu. Kromě klidového dechového objemu je možné ještě při maximálním úsilí vdechnout inspirační rezervní objem (IRV) vzduchu. Analogicky lze až do maximálního výdechu kromě respiračního dechového objemu vydechnout ještě exspirační rezervní objem (ERV). Tyto tři objemy dohromady jsou k dispozici pro životní potřeby jako tzv. vitální kapacita plic (VC). I po maximálním výdechu zůstává v plicích reziduální objem (RV). Funkční reziduální kapacita (FRC) je součet ERV a RV. Celková (totální) plicní kapacita (TC) je pak množství vzduchu obsažené v plicích po hlubokém vdechu. Fyziologické hodnoty: Respirační objem (VT) 0,5 l Dechová frekvence 10-18/min Minutová ventilace 5-8 l/min Vitální kapacita plic (VC) 5,0 l Fyziologické hodnoty plicních objemů a kapacit vykazují individuální rozdíly, závisí na pohlaví, věku, hmotnosti, výšce, trénovanosti a zdravotním stavu jedince. Odchylka větší než 20 % je obecně považována za patologickou. Jako náležitá hodnota vitální kapacity NVC je označována ta, která zohledňuje výšku, věk a pohlaví testované osoby. Její hodnota se získá výpočtem dle Cournand-Beldwinovy rovnice: ženy: NVC (ml) = [21,78 – (0,112 x věk)] x výška (cm) muži: NVC (ml) = [27,63 – (0,112 x věk)] x výška (cm) Spirometrie Spirometrie je metoda sloužící ke zjišťování funkčnosti plic, k měření plicních objemů a ventilace. Patří k základním vyšetřením v diagnostice onemocnění plic a dýchacích cest. Obvykle se měří průtok proudícího vzduchu (kolik litrů vzduchu člověk vydechne za 1 sekundu) v závislosti na objemu vzduchu v plících. Díky spirometrickému vyšetření lze stanovit zda pacient trpí restrikční, či obstrukční chorobou. Při restrikčních poruchách (např. plicní fibróza) jsou všechny plicní objemy menší, ale rychlost výdechu zůstává normální. Jedná se o omezení dýchací plochy. Při poruchách obstrukčních (např. astma) je celkový objem plic normální, ale maximální výdechová rychlost je nízká. Snížení rychlosti je způsobeno zúžením dýchacích cest. Usilovná vitální kapacita (Forced Vital Capacity - FVC) je definována jako množství vzduchu, které může vyšetřovaný po maximálním vdechu co nejprudčeji vydechnout. Jednosekundová vitální kapacita (FEV1) udává, kolik litrů vzduchu je vydechnuto během jedné sekundy při usilovném výdechu. Hodnota FEV1 by měla být u zdravých osob vyšší než 75 % hodnoty FVC. Nižší hodnoty poukazují na obstrukci dýchacích cest. Úloha č. 3: Stanovení vitální kapacity plic Postup: Vybraný student dýchá do spirometru běžným tempem – měření začne třemi běžnými nádechy a výdechy, po kterých následuje ihned maximální nádech s maximálním výdechem, poté pokračuje v dýchání běžným tempem do skončení měření. Z grafu odečteme vitální kapacitu i další parametry, srovnáme s uvedenými fyziologickými hodnotami. Vypočítáme NVC a srovnáme s hodnotou VC získanou měřením pomocí spirometru. Výsledky: Doba mezi dvěma nádechy Δt (s) (tažením myši od jednoho maxima k sousednímu; viz obr. 1) - odečteme z grafu tři hodnoty, vypočítáme hodnotu průměrnou Dechová frekvence f = 60/ Δt Objem jednoho klidného vdechu Δy (l) (tažením myši od maxima k minimu, viz obr. 2) - odečteme z grafu tři hodnoty, vypočítáme hodnotu průměrnou Minutová ventilace f . Δy (l/min) Vitální kapacita plic VC = Δy (l) (tažením myši od maxima k minimu, viz obr. 3) Náležitá vitální kapacita NVC (l) Obr. 1 (dle Cournand-Beldwinovy rovnice) Obr. 2 Obr. 3 Úloha č. 4: Funkční vyšetření plic Postup: Student dýchá do spirometru běžným tempem, poté provede maximální nádech a co nejprudší výdech. Z grafu odečteme hodnoty FVC (objem maximálního výdechu), FEV1 (objem vydechnutého vzduchu během první vteřiny výdechu), stanovíme jejich poměr a srovnáme s fyziologickou hodnotou. Výsledky: (FEV1/FVC) x 100 (%) 2) Pulzní oxymetrie Pulzní oxymetrie je neinvazivní metoda, kterou se měří saturace hemoglobinu kyslíkem v arteriální části krevního řečiště. Senzor pulzního oxymetru vyzařuje světlo dvou vlnových délek, které proniká tkání (většinou prstem). Světlo těchto dvou různých vlnových délek je deoxyhemoglobinem a oxyhemoglobinem absorbováno odlišně. Přístroj tak vyhodnocuje, kolik světla o dané vlnové délce procházejícího tkání bylo během pulzní vlny absorbováno. Výpočet saturace probíhá podle následujícího vzorce SaO2 = HbO2/HbO2+Hb, kde HbO2 je oxyhemoglobin a Hb je deoxyhemoglobin. Detektor pulzního oxymetru se umísťuje na periferii, na prst nebo ušní lalůčky. Vzhledem k cirkulační době detekuje snímač umístěný na ušním lalůčku změny dříve než snímač umístěný na prstu končetiny. Interpretace hodnot SaO2 při oxygenoterapii: Hodnoty SaO2 Klinické poznámky Novorozenci: > 90 % děti nad 1 měsíc, dospělí: > 95 % fyziologické hodnoty Novorozenci: < 90 % děti nad 1 měsíc, dospělí: < 95 % patologické hodnoty < 80 % kritický stav v horizontu desítek minut < 60 % bezprostřední kritická desaturace Úloha č. 5: Měření saturace hemoglobinu kyslíkem pomocí pulzního oxymetru Postup: Student si na prst připevní pulzní oxymetr, provede měření a odečte hodnotu tepové frekvence a saturace periferní krve kyslíkem. Výsledek vyhodnotíme dle tabulky uvedené výše. použité zdroje: S laskavým svolením prof. Váchy https://is.muni.cz/auth/el/1433/test/serv05/um/vacha/outweb/index.html http://oxymetr.cz/pulsni-oxymetrie.htm http://www.vernier.cz/ http://www.remedia.cz/Okruhy-temat/Diabetologie/8-V.folder.aspx Trojan S. a kol. Lékařská fyziologie. Praha.