Работа 3. измерение объемной скорости воздушного потока при вдохе и выдохе с помощью пневмотахометра
При болезнях дыхательной системы часто бывает необходимо определить, сколько воздуха вмещают легкие, а также какой объем воздуха и с какой скоростью человек может выдыхать. Объем воздуха, который вдыхается или выдыхается за определенный отрезок времени при каждом дыхательном цикле, измеряют и анализируют. При необходимости исследование повторяют после того, как человек примет лекарство, которое расширяет дыхательные пути (бронхолитическое средство).
Пневмотахометры предназначены для измерения объемной скорости установившегося воздушного потока и используются как индикаторы для оценки проходимости бронхиального дерева.
Принцип работы пневмотахометра состоит в измерении объемной скорости воздушного потока при помощи сужающего устройства (диафрагмы) пневмотахометра составляют измерительный блок и датчик, присоединенный к измерительному блоку соединительными трубками. 
Измерительный блок представляет собой дифференцированный манометр. Для облегчения фиксации показаний измерительного блока в его конструкции предусмотрен обратный клапан, обеспечивающий плавное возвращение стрелки от максимального до минимального значения диапазона измерений за время не менее 1 с.
Датчик пневмотахометра выполнен в виде цилиндрического трубчатого корпуса с установленной в нем диафрагмой . Статическое давление по обе стороны диафрагмы, возникающее при прохождении воздушного потока через ее отверстие, через штуцеры и соединительные трубки передается в мембранную коробку и корпус измерительного блока.
Перемещения мембранной коробки, соответствующие разности (перепаду) давлений, через передаточно-множительный механизм передаются на стрелку, по отклонению которой определяются результаты измерений объемной скорости воздушного потока.
Две концентрические шкалы пневмотахометра градуированы для диапазонов измерений от 0,5 до 2,1 л/с (внешняя шкала) и от 2,0 до 10,5 л/с (внутренняя шкала). Для измерений в указанных диапазонах применяются датчики с проходными отверстиями диафрагм диаметром 10 и 20 мм соответственно.
Пневмотахометрический показатель (ПТП) (мм рт. ст.) дает возможность оценить силу дыхательной мускулатуры, которая является основой процесса вентиляции. ПТП снижается при гиподинамии, при длительных перерывах между тренировками, при переутомлении и др. Исследуемый производит выдох (или вдох) в мундштук аппарата. В норме у здоровых лиц ПТП в среднем составляет у мужчин на выдохе 328 ± 17,4 мм рт. ст., на вдохе – 227 + 4,1 мм рт. ст., у женщин – соответственно 246 ± 1,8 и 200 ± 7,0 мм рт. ст. При заболеваниях легких, гиподинамии, переутомлении эти показатели снижаются, например при легочном фиброзе и искривлении позвоночника (кифосколиозе). Скорость потока воздуха отражает степень сужения (обструкции) дыхательных путей. Скорость потока изменяется при таких заболеваниях, как бронхит, эмфизема легких, бронхиальная астма. Эти заболевания называются обструктивными.
Материальное обеспечение
Пневмотахометр, спирт, вата.
Последовательность выполнения задания
Произвести дезинфекцию прибора с помощью ватки, смоченной спиртом. Пациент плотно охватывает колпачок губами и выполняет предельно быстрый, форсированный дыхательный маневр (вдоха или выдоха) соответственно надписям на корпусе датчика.
Если исследования проводятся на датчике с диаметром проходного отверстия диафрагмы 10 мм, то показания считываются по внешней шкале пневмотахометра, если на датчике с диаметром проходного отверстия диафрагмы 20 мм – то по внутренней шкале.
Протокол выполнения заданий
1. Заполните в тетради таблицу 5.5
Таблица 5.5
Определение индивидуальной объемной скорости воздушного потока
| Действие | Объемная скорость воздушного потока, л/с |
| Вдох | |
| Выдох |
2. Запишите вывод.
3. Заполните таблицу 5.6
Таблица 5.6
Сравнение объемной скорости воздушного потока у юношей и девушек
| Измерение № п/п | Девушки | Юноши |
| 3 и т. д. |
4. Запишите выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое внешнее и внутреннее дыхание?
2. Как отличается по составу вдыхаемый и выдыхаемый воздух?
3. Как обнаружить углекислый газ во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе?
4. Что такое спирометрия?
5. Каковы назначение, устройство и принцип действия спирометра?
6. Что такое жизненная емкость легких? Из каких объемов она состоит?
7. Каковы назначение, устройство и принцип действия пневмотахометра?
8. Какое значение имеет определение объемной скорости воздуха при вдохе или выдохе?
ТЕМА 6. СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА
Цель занятия: Изучить основные механизмы работы сердца и сосудов.
Задачи занятия:
1. Изучить методику измерения артериального давления (АД) с помощью тонометра.
2. Овладеть методикой подсчета пульса на лучевой артерии.
3. Рассчитать ударный, или систолический, объем крови (УОК), минутный объем крови (МОК), периферическое сопротивление сосудов (ПСС) расчетным методом по формуле Старра.
4. Освоить принцип работы электрокардиографа.
5. Сделать запись ЭКГ.
6. Провести анализ ЭКГ.
Теоретические сведения
Сердечно-сосудистая система играет главную роль в обеспечении выполнения транспортной функции крови – транспортную. Только при движении кровь переносит различные вещества в организме при обмене веществ. В основном это происходит только в капиллярах, их суммарная площадь 1000 м2. В стенках сердца и сосудов вырабатываются биологически активные вещества: атриопептид – натрийуретический гормон, эндотелин – сосудосуживающее вещество, антитела, гепарин, гистамин, серотонин, факторы свертывания крови.
Основными составляющими цикла сердечной деятельности являются: систола (сокращение) и диастола (расширение) предсердий и желудочков.
Систола предсердий (0,1 с) обеспечивает дополнительную подачу крови в желудочки. К этому моменту мускулатура предсердий и желудочков расслаблена, атриовентрикулярные клапаны провисают в желудочки, сфинктеры расслаблены и представляют кольцевую мускулатуру предсердий в области впадения вен в предсердия и выполняют функцию клапанов. Так как миокард расслаблен, давление в полостях сердца равно нулю. Из-за градиента давления в полостях сердца и артериальной системы полулунные клапаны закрыты.
Возбуждение предсердий начинается в области впадения полых вен. Клапаны закрываются, давление в предсердиях начинает расти и дополнительная порция крови (1/5 от конечнодиастолического объема) поступает в желудочки. Кровь обратно не возвращается. Давление в левом предсердии к концу систолы возрастает до 10–12 мм рт. ст., в правом − до 4–8 мм рт. ст.
Систола желудочков (0,33 с) состоит из 2-х периодов напряжения и изгнания и начинается сразу после систолы предсердий. Каждый из периодов делится на 2 фазы.
Вфазу асинхронного (неодновременного) сокращения возбуждение мышечных волокон распространяется по обоим желудочкам. Давление в желудочках повышается и закрываются атриовентрикулярные клапаны, начинается фаза изометрического сокращения. Давление в желудочках быстро нарастает. В левом желудочке до 70–80 мм рт. ст., в правом – 15–20 мм рт. ст. Когда давление в левом желудочке окажется больше диастолического давления в аорте (70–80 мм рт. ст.), а в правом желудочке − больше диастолического давления в легочной артерии (15–20 мм рт. ст.), открываются полулунные клапаны, что происходит в начале периода изгнания.
Оба желудочка сокращаются одновременно. В период быстрого изгнания давление в левом желудочке достигает 120–140 мм рт. ст. (систолическое давление в аорте и крупных артериях большого круга), а в правом желудочке – 30–40 мм рт. ст.
Вслед за фазой изгнания начинается диастола желудочков и их пауза (покой), которая частично совпадает с паузой предсердий. И данный период называется общей паузой сердца.
Общая пауза сердца (0,37 с) начинается с протодиастолы –это период отначала расслабления мышц желудочков до закрытия полулунных клапанов. Давление в желудочках становится ниже, чем в аорте и легочной артерии, и клапаны закрываются. Вфазу изометрического расслабления полулунные клапаны закрыты, а атриовентрикулярные еще не открыты. Так как расслабление желудочков продолжается, давление в них падает, что приводит к открытию атриовентрикулярных клапанов массой крови, которая накопилась во время диастолы в предсердиях. Начинается период наполнения желудочков.
Основные свойства сердечной мышцы и ее энергообеспечение
Свойства сердечной мышцы определяются структурными особенностями кардиомиоцитов и их функциональными возможностями.
1. Возбудимость– это способность клеток генерировать потенциал действия (ПД).
2. Проводимость – возбуждение кардиомиоцитов распространяется из любой точки (диффузно) во всех направлениях, что обеспечивается нексусами (тесными контактами) с низким электрическим сопротивлением.
3. Сократимость – подчиняется закону «все или ничего»: 1) сердечная мышца либо не отвечает на раздражение, либо отвечает максимальным сокращением; 2) у сердечной мышцы длительный период одиночного сокращения; 3) сердечная мышца не может сокращаться тетанически, т. е весь период сокращения мышца сердца невозбудима.
4. Растяжимость и эластичность: 1) оба свойства смягчают гидравлический удар; 2) увеличивают силу сокращений миокарда в начале систолы; 3) эластичность обеспечивает возникновение упругих сил в конце систолы, способствующих расслаблению сократившегося миокарда. Стенки расслабляются, как предварительно сдавленная резиновая груша.
5. Главным источником энергии является процесс аэробного окисления. Источником энергии в сердце являются неуглеводные субстраты (молочная кислота и жирные кислоты, пировиноградная кислота, кетоновые тела и аминокислоты); 30 % расходуемой сердцем энергии покрывается глюкозой.
Таким образом, во время общей паузы предсердий и желудочков сердце отдыхает, миокард интенсивно снабжается кровью, получает кислород и питательные вещества.
Функциональные особенности сердечно-сосудистой системы определяют ее экономичность в условиях покоя и при физической нагрузке, а также в основном лимитируют производительность мышечной работы.
О функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы достаточно достоверно можно судить по следующим показателям гемодинамики: частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД), ударный объем крови (УОК), минутный объем крови (МОК), периферическое сопротивление сосудов (ПСС).