Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity1 Spirometrie. Rozepsaný výdech vitální kapacity Praktické cvičení z fyziologie (podzimní semestr: 7. – 9. týden) Studijní materiály byly vytvořeny za podpory projektu MUNI/FR/1474/2018 2 Statické objemy plic ̶ Statické plicní objemy: ̶ dechový objem Vt (0,5 l) ̶ inspirační rezervní objem IRV (2,5 l) ̶ exspirační rezervní objem ERV (1,5 l) ̶ reziduální objem RV (1,5 l) IC IRV ERV RV VC Vt EC FRC V (l) t (min) ̶ Statické plicní kapacity: ̶ vitální kapacita plic VC (4,5 l) = IRV+Vt+ERV ̶ celková kapacita plic TLC (6 l) = IRV+Vt+ERV+RV ̶ inspirační kapacita IC (3 l) = IRV+Vt ̶ funkční reziduální kapacita FRC (3 l) = ERV+RV ̶ Závisí na výšce, váze, věku a pohlaví – (RV se zvyšuje, VC se snižuje s věkem) ̶ Všechny objemy lze měřit spirometricky kromě RV a FRC TLC Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity3 Frekvence a hloubka dýchání Zněny frekvence dýchání Bradypnoe – zpomalené dýchání Tachypnoe – zrychlené dýchání Eupnoe – normální dýchání Hyperpnoe – prohloubené dýchání Hypopnoe – mělké dýchání Zněny hloubky dýchání Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity4 Mrtvý prostor ̶ Objem vzduchu v konduktivní oblasti dýchacích cest, kde neprobíhá výměna plynů s krví ̶ Anatomický MP: objem respiračního systému mimo alveoly (150-200 ml) ̶ Funkční (fyziologický) MP: objem vzduchu, který se neúčastní výměny plynů s krví – zahrnuje neprokrvené alveoly ̶ U zdravých jedinců jsou oba mrtvé prostory stejné Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity5 Dynamické parametry ̶ Klidové dýchání: ̶ Frekvence dýchání 10 – 18 dechů/min ̶ Minutová ventilace – objem vzduchu prodýchání za minutu (Vt x frekvence dýchání) 5 – 9 l/min ̶ Maximální minutová ventilace(MMV) – množství vzduchu, které může být ventilováno při maximálním úsilí (až 160 l/min) ̶ Ventilace se zvýší zvýšením jak frekvence dýchání tak prohloubením ̶ Dechová rezerva = maximální ventilace/klidová ventilace ̶ Parametry rozepsaného usilovného výdechu Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity6 Rozepsaný výdech Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity7 Plicní poruchy ̶ Obstrukce: zvýšený odpor dýchacích cest (astma, bronchitida, otok hlasivek, tracheální stenóza, CHOPN, nádor v dýchacích cestách) ̶ Restrikce: snížené plicní objemy (nádor, zánět, otoky plic, pneumotorax,… ) ̶ Zvýšení dechové frekvence při konstantním dechovém objemu vede k relativnímu nárůstu mrtvého prostoru 8 Rozepsaný usilovný výdech ̶ Usilovná vitální kapacita FVC (maximální objem vzduchu, který lze po maximálním nádechu prudce vydechnout) ̶ Absolutní jednosekundová vitální kapacita FEV1 (objem vzduchu vydechnutý s největším úsilím za 1. sekundu po maximální nádechu) FVC 1s t (s) V (l) FEV1 ̶ Relativní jednosekundová vitální kapacita: Tiffaneův index = FEV1/FVC ≈ 0,7 – 1 9 Usilovný výdech – obstrukční porucha ̶ Obstrukce : zvýšený podpor dýchacích cest ̶ Příčiny: astma, bronchitida, otok hlasivek, tracheální stenóza, CHOPN, nádor v dýchacích cestách ̶ Snížené FEV1, Tiffaneův index < 0,7 FVC 1s t (s) V (l) FEV1 obstrukce FEV1FVC Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity10 Odpor dýchacích cest (Hagen-Poiseuillův zákon) ̶ Odpor dýchacích cest (Rd) vzniká následkem vnitřního tření mezi proudícím plynem a stěnou dýchacích cest. 𝑹 𝒅 = ∆𝑃 𝑄 = 8 ∙ 𝑙 ∙ 𝜂 𝜋 ∙ 𝒓 𝒅 𝟒 ̶ Malá změna poloměru dýchacích cest (rd) způsobí podstatně větší změnu jejich odporu vůči proudění vzduchu (Rd). ̶ Ke zúžení (obstrukci) dýchacích cest dochází při kompresi hrudníku, zduření sliznice, otoku hlasivek, konstrikci hladkých svalů dýchacích cest při vdechnutí cizího tělesa, astmatickém záchvatu či jiné alergické reakci ̶ Na odporu se nejvíce podílí bronchioly: velký podíl hladké svaloviny a žádná chrupavčitá výztuha, obsahují receptory pro různé působky (histamin – bronchiolokonstrikce, adrenalin - bronchiolodilatace) 11 Usilovný výdech – restrikční porucha ̶ Usilovná vitální kapacita FVC (maximální objem vzduchu, který lze po maximálním nádechu prudce vydechnout) ̶ Restrikce: snížené plicní objemy ̶ Snížený FVC, Tiffaneův index blízký 1 restrikce FVC 1s t (s) V [l] ̶ pulmonální příčiny ̶ plicní fibróza ̶ resekce plic ̶ plicní edém ̶ pneumonie ̶ extrapulmonální příčiny ̶ ascites ̶ kyfoskolióza ̶ popáleniny ̶ vysoký stav bránice ̶ Pokud jsou výdechové svaly dostatečně silné, může být tiffaneův index=1 a není to žádná patologie. Proto diagnostika restrikční poruchy na jeho základě není vhodná. FVC 12 Křivka průtok-objem ̶ PEF – vrcholový výdechový průtok; nejvyšší rychlost na vrcholu usilovného výdechu (odpovídá vzduchu v horních DC) ̶ MEF – maximální výdechové průtoky (rychlosti) na různých úrovních FVC, kterou je ještě třeba vydechnout (nejčastěji na 75 %, 50 % a 25 % FVC) PEF MEF25% MEF50% MEF75 % TLC IRV Vt ERV RV IRC VC FRC RV Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity13 Pneumotorax ̶ nahromadění vzduchu či jiného plynu v pleurální dutině s částečným nebo úplným kolapsem plíce ̶ Může být traumatický (poranění hrudníku, zlomenina žeber), spontánní (není znám původ), důsledek onemocnění (CHOPN, cystická fibróza), způsobený chirurgickým zákrokem ̶ Projevy: dušnost, bolest, vyšší odpor plic, snížení srdečního plnění, pokles krevního tlaku, tachykardie, snížená saturace krve kyslíkem Tenzní pneumotorax: vzniká tzv. ventilovým mechanismem, kdy při nádechu proniká do pleurální dutiny vzduch a při výdechu se defekt uzavírá, čímž se vzduch hromadí v dutině. Nejnebezpečnější, protože vzduch hromadící se v dutině hrudní postupně utlačuje všechny orgány mediastina na nepostiženou stranu, čímž se utlačuje i druhá plíce, zhoršuje funkce srdce a hrozí poškození velkých cév.