SPIROMETRIJA NA BIOPAC SISTEMU

- diplomski rad -

Novi Sad, Septembar 2016.

Sadržaj

1. Uvod ...........................................................................................................1

2. Anatomija respiratornih organa čoveka .....................................................2

3. Fiziologija disanja ......................................................................................6

3.1. Funkcije disajnih puteva

........................................................................6

3.2. Difuzija O2 i CO2 između alveola i krvi

...................................................7

3.2.1. Fizički zakoni difuzije

................................................................9

3.2.2. Pritisci gasova rastvorenih u vodi i tkivima

.....................................9

3.2.3. Difuzija gasova u alveolama

.......................................................12

3.3. Transport O2 i CO2 u krvi i telesnim tečnostima do ćelija i od njih

.............15

3.3.1. Transport O2

............................................................................15

3.3.2. Transport CO2

........................................................................16

3.4. Regulacija ventilacije

..........................................................................18

3.5. Mehanika disanja

................................................................................20

3.6. Plućni volumeni i kapaciteti

.................................................................22

4. Spirometrija ..............................................................................................26

5. Biopac sistem ...........................................................................................28

5.1. Vežba 12: Plućna funkcija I

..................................................................29

5.2. Vežba 13: Plućna funkcija II

.................................................................39

6. Zaključak ..................................................................................................46

7. Literatura ..................................................................................................47

Biografija ..................................................................................................48

Anatomija

respiratornih

organa

čoveka

Gotovo sva živa bića, i životnje i biljke, dišu, tj. crpe iz vazduha ili vode kiseonik, a izbacuju iz sebe

ugljen  -  dioksid.  Ljudi  mogu  da  žive  samo  ako  imaju  vazduha.  U  bezvazdušnom  prostoru,  kao  i  u
prostoru  u  kojem  nema  kiseonika  ili  u  vodi,  ljudi  brzo  umiru,  jer  ne  dobijaju  kiseonik  koji  im  je
potreban za život. Od rođenja pa do smrti čovek mora da diše. Za sve to vreme vrši se ravnomerno
udisanje i izdisanje vazduha pomoću organa za disanje. (Slika 1) Sistem za disanje čoveka je veoma
složen  i osim  razmene  gasova, neki  njegovi  delovi omogućuju  stvaranje  glasa  i govor.  Čine  ga  nos,
ždrelo, grkljan, dušnik, dušnice i pluća, razvrstani u gornji i donji respiratorni trakt. Respiratorni trakt
delimo na:



gornji

respiratorni

trakt

(nos, nosna šupljina, ždrelo, grlo (grkljan), i gornji deo

dušnika),



donji

respiratorni

trakt

(donji deo dušnika, i pluća koja uključuju bronhije i alveole).

Slika

Organi

disanje

Deo respiratornog sistema su i plućna maramica i respiratorni mišići koji „ograđuju“ plućni prostor
(dijafragma i međurebarni mišići).

Nos

nosnom

dupljom

predstavlja početni deo sistema organa za disanje. Spolja je obložen kožom,

a sa unutrašnje strane koštano – hrskavičava pregrada deli nosnu duplju na levu i desnu nozdrvu. U
gornjem  delu  nosne  duplje  su  receptori  mirisa.  Na  ulazu  u  nozdrve  (sluzokoža)  se  nalaze  dlačice  i
treplje  koje  zaustavljaju  protok  čestica  i  mikroorganizama  iz  vazduha.  U  nosnoj  šupljini  je  nosna
mukoza koja proizvodi „mukus“. U toku udisanja vazduh se greje i vlaži. Bakterije i nečistoće se „lepe“
za mukus. Najveći deo mukusa čovek proguta, a bakterije  se unište pri varenju. U nosnu duplju se
uliva suzno – nosni kanal.

Ždrelo

je organ koji pripada i organima za disanje i organima za varenje. To je mišićna tuba iza nosne

duplje i usta i ispred kičme. U njemu se ukrštaju putevi za prolaženje hrane i vazduha. Meka paleta
sprečava da hrana i pljuvačka odlaze u nos na gore. Ždrelo prelazi u početni prošireni deo dušnika-

grkljan

. Iznad grkljana se nalazi grkljanski poklopac, koji pri gutanju hrane zatvara ulaz u dušnik. U

grkljanu se nalaze dva para sluzokožnih nabora – glasne žice. One učestvuju u stvaranju glasa. Grkljan
se  često  naziva  „zvučna  kutija“.  Obezbeđuje  prolaz  vazduha  između  dušnika  i  ždrela.  Čine  ga  9
hrskavičavih  prstena  povezanih  ligamentiima,  i  treba  da  bude  uvek  otvoren  za   prolaz  vazduha.
Najveći prsten se naziva  troidna hrskavica koji može da se napipa sa prednje strane vrata.

rkljan se nastavlja u

dušnik

, hrskavičavu cev dužine od 10 do 13 cm. Zidovi imaju 16 do 20 hrskavica

u obliku slova C. Otvoreni deo prstenova je sa zadnje strane da bi se dozvolilo širenje jednjaka u toku
gutanja. On se u grudnoj duplji grana na dve dušnice ili bronhije, od kojih svaka ulazi u po jedno
plućno krilo i grana se u sve manje bronhiole.

Primarne

bronhije

(leve i desne) su grane dušnika. U

plućima primarne bronhije se granaju u bronhijalno stablo. Bronhijalno stablo se dalje grana na

bronhiole

. Svaki krak se deli na toliko dušnica (bronhija) koliko njegova strana ima režnjeva. Na taj

način svaki plućni režanj dobija vazduh iz dušnika i kroz svoju glavnu dušnicu - bronhiju. U svakom
režnju, bronhija se razgranjava na bezbroj krupnih, sitnih i najsitnijih vazdušnih kanala, koje se sve
završavaju grozdastiim mehurićima -

alveolama

. (Slika 2.)

Alveole

su od elastiičnog tkiva i ima ih nekoliko miliona. Svaka alveola je obavijena

pulmonarnim (plućnim)  kapilarima.  Alveole  su  obavijene  telesnom  tečnošću  koja  je  potrebna  da
bi  se  u  njoj   rastvorili  gasovi  i  prešli  iz  jedne  u  drugu  ćeliju.  Alveole  su  kesasta  proširenja
respiratornih  bronhiola, koje  plućima  daju  sunđerast  izgled.  Strukturno,  alveole  podsećaju  na
male  džepove.  Unutar  tih  kupastih  proširenja  obavlja  se  razmena  gasova,  kiseonika  i  ugljen  –
dioksida,  između  vazduha  i  krvi. Građa  alveolarnih  zidova  je  specijalizovana  da  bi  se  olakšala
difuzija  između  spoljašnje  i  unutrašnje  sredine.  Kiseonik  iz  alveolarnog  vazduha  prolazi  u  krv
kapilara  preko  te  barijere,  a  ugljen  –  dioksid difunduje u suprotnom smeru. U te grozdaste mehure
dolazi  na  kraju  vazduh  i  u  njima  se  vrši  pravo disanje,  tj. upijanje  kiseonika i  izbacivanje ugljen –
dioksida, o čemu će još biti govora.

Grudni

koš

je sastavljen od kostiju i mišića. Kosti grudnog koša su rebra (kojih ima sa svake strane po

dvanaest),  kičma  i  grudna  kost.  Rebra  su  vezana  posebnim  zglobovima  za  kičmu,  a  hrskavicom  za
grudnu kost. Pošto su rebra tanka i elastična, ona mogu u izvesnoj meri menjati oblik i na taj način
smanjivati  ili  povećavat  obim  grudnog  koša.  Sva  rebra  su  vezana,  kako  među  sobom  tako  i  sa
susednim  kostima  (kao  što  su  kičma,  lopatiice  i  ključne  kostii),  vrlo  snažnim  mišićima  koji  služe
za njihovo pokretanje. Pomoću tiih mišića šire se i skupljaju rebra, koja na taj način deluju kao mehur
za uvlačenje  (udisanje)  i  izbacivanje  (izdisanje)  vazduha.  Proširenje  grudnog  koša,  mereno  u  visini
grudi, na  kraju  najjačeg  udisaja  iznosi  u  proseku  7  cm.  Ukoliko  je  proširenje  manje,  utoliko  je  i
mogućnost uvlačenja  vazduha  manja  pa  prema  tome,  ljudi  koji  nemaju  dovoljno  pokretna  rebra
teže dišu, a pri hodu, trčanju ili radu brže se zamaraju.

Dijafragma

(prečaga)

je širok, pljosnat, tanak mišić koji deli grudni koš od trbušne šupljine. To je

glavni  inspiratorni  mišić.  Ima  oblik  dveju  izvrnutih  plitkih  činijica,  sraslih  između  sebe,  a  svojim
slobodnim  ivicama  su vezani za kičmu, rebra i grudnu kost.  Iznad prečage nalaze se  pluća i  srce, a
ispod nje želudac, jetra, slezina, bubrezi i creva. Pokretanjem prečage prema unutrašnjosti grudnog
koša,  odnosno  naviše,  smanjuje  se  šupljina  grudnog  koša  i  vrši  se  izdisaj,  a  spuštanjem  prečage  u
trbušnu šupljinu, odnosno naniže, povećava se šupljina grudnog koša i vrši se udisaj. Prečaga mnogo
više utiče na širenje i smanjivanje pluća nego rebra. Pri normalnom disanju grudni koš se vrlo malo
pokreće,  tj.  povećava  i  smanjuje.  Samo  u  slučaju  bolestii  sa  visokim  temperaturama,  zatim  pri
oboljenju  trbušnih  organa,  trčanju  i  teškom  radu,  grudni  koš  dejstvuje  aktivnije.  I  trudne  žene,
naročito u drugoj polovini trudnoće, dišu više pomoću grudnog koša.

Fiziologija

disanja

Disanje

je potpuno automatizovana operacija, i odvija se na podsvesnom nivou. Moguće je

uticat  na  disanje  voljnim  aktvnostiima.  Disanje  predstavlja  razmenu  gasova  između  krvi  i  spoljne
sredine a odigrava se u plućima, i to predstavlja primarnu funkciju pluća. Veoma važna uloga pluća je
održavanje kiselosti krvi konstantnom (pH – vrednost). Takođe imaju sekundarnu ulogu u  razmeni
toplote,  tako  što  zagrevaju  i  vlaže  vazduh.  Našim  disanjem  se  obezbeđuje  kontrolisani  protok
vazduha za

govor,

kašalj,

kijanje,

smejanje,

zevanje,

smrcanje,

jecanje

i dr. Respiracija predstavlja

naizmenično smenjivanje udisaja i izdisaja. Osnovna uloga disanja je da tkivima obezbedi kiseonik i da
iz njih odstrani ugljen-dioksid. Ovu ulogu disanje ostvaruje kroz 4 glavne funkcije:

1) Plućna ventilacija – strujanje vazduha između atmosfere i plućnih alveola;

2) Difuziju O

i CO

između alveola i krvi;

3) Transport O

i CO

u krvi i telesnim tečnostima do ćelija i od njih;

4) Regulacija ventilacije.

3.1.

Funkcije

disajnih

puteva

Vazduh koji mi udišemo se sastoji od 80% N

(azota) i 20% O

(kiseonika). Vazduh koji mi izdišemo se

sastoji od 80% N

, 16% O

i 4 %CO

(ugljenik-dioksida). Dnevno udahnemo oko 10 kg vazduha. Od

toga pluća apsorbuju oko 0,5 kg kiseonika (400 ml O

) i ispuštaju nešto manju količinu CO

. Tokom

disanja mi vazduh zasitimo sa vodom. Kad udišemo suv vazduh, naš izbačen vazduh sadrži i do 0,5 kg
vode svakodnevno.  Po  hladnom  vremenu  zato  i vidimo  naš  izdah,  jer  se voda kondenzuje.  Vazduh
sadrži  i  čestiice  prašine,  dim,  smog,  vazdušno  prenosive  bakterije,  štetne  gasove  itd.  koji  ulaze
u kontakt  sa  krvlju.  Pluća  imaju  imaju  veoma  veliku  izloženost  spoljašnjoj  okolini,  mnogo  veću
nego i jedan deo organizma npr. koža, zato je iznenađujuče kako nemamo više bolesti pluća.

Vazduh  obično  ulazi  u  telo  kroz  nos  gde  se  obično  zagreva  (ako  je  potrebno),  fiiltrira  i  vlaži.
Vlažne površine  i  dlake  u  nosu  zadržavaju  prašinu,  bubice,  nečistoće  itd.  Tokom  teških  fiizičkih
aktivnosti  kao što  je  recimo  trčanje,  vazduh  ulazi  kroz  usta  i  tako  se  zaobilazi  ovaj  fiiltrirajući
sistem.  Nakon  toga  vazduh  prolazi  kroz  dušnik,  koji  se  račva  na  2  grane  preko  kojih  se  pluća
snabdevaju  vazduhom  i  nazivaju  se  bronhije.  Svaka  bronhija  se  deli  oko  15  puta  što  rezultira
obrazovanjem  bronhiola,  koje snabdevaju  vazduhom  milionske  male  kesice  –  alveole.  One  su  kao
umreženi mehurići poluprečnika 0,2  mm  (stranica  koju  čitate  je  debljine  0,1  mm)  i  zidova  debljine
0,4  µm.  One  se  šire  i  skupljaju tokom  disanja;  predstavljaju  „mesto  gde  se  dešava  akcija“  pri
razmeni  O

i CO

. Svaka alveola je okružena sa krvlju tako da O

može difuzijom da pređe iz alveola

u crvena krvna zrnca i CO

difuzijom da se prebaci iz krvi u vazduh u alveolama. Na rođenju pluća

imaju oko 30 miliona alveola; do osme godine broj alveola se poveća na 300 miliona (

100000/dan).

Posle osme godine broj ostaje relatvno konstantan, ali se alveole povećavaju po dijametru
(prečniku). Alveole imaju veoma bitnu funkciju i biće o njima dalje reči.

3) Zona 3: oblast sa dobrom ventilacijom i dobrom prokrvljenošću.

Kod zdravih pluća treći tiip zauzima oko 90 % celih pluća. Ako je protok krvi onemogućen delu pluća
usled ugruška (tromba), taj deo pluća je slabo prokrvljen. Razmena gasova O

i CO

sa krvi se dešava

usled difuzionog zakona fizike i parcijalnih pritiska gasova.

Slika

Prikaz

zona

prokrvljenosti

plućima

3.2.1.

Fizički

zakoni

difuzije

Svi gasovi su jednostavni molekuli koji se slobodno kreću jedni među drugima, i taj proces se naziva

difuzija

. Svi molekuli se neprekidno kreću. U gasnom, tečnom, čak i u određenoj meri i u čvrstom

stanju, molekuli ne stoje na istom mestu. Kada bi na primer mogli da identifkujemo grupu molekula
u sobi (kap parfema npr.), za par minuta bi se molekuli premestli tj pomerili kroz sobu

Molekuli

difuzno

kreću

mesta

veće

koncentracije

mesto

niže

koncentracije,

sve

dok

koncentracije

izjednače

Kod pluća posmatramo difuziju i kod tečnog i kod gasovitog stanja. Molekuli gasa se na

sobnoj temperaturi kreću približno brzini zvuka. Svaki molekul pretrpi oko 10

sudara/sekundi pri

haotičnom kretanju. Najverovatnija udaljenost d koju molekul može da pređe posle N sudara:







gde je





slobodan put (srednja udaljenost između sudara); u vazduhu



~ 10



m, a u tkivu



~ 10



m. Izvor energije kretanja molekula u gasovima je samo kretanje molekula. Nakon sudara

sa drugim slobodnim molekulima, molekuli nastavljaju svoje kretanje ali u novom smeru, sve dok se
opet ne sudare sa novim molekulima. Razdaljina za molekule u plućima je obično manja od mm, a

difuzija se odvija u deliću sekunde. Pri razmeni O

i CO

sa tkivima posmatramo difuziju u tečnosti.

Njihova difuzija je oko 10000 puta sporija nego u vazduhu, ali debljina tkiva kroz koju difunduju

molekuli u plućima je veoma mala (

0,4 µm) i odvija se brže od 1 s.

Da bi razumeli ponašanje gasova u plućima podsetimo se

Daltonovog

zakona

o parcijalnim

pritiscima:

Pritisak

koji

vrši

gasna

mešavina

jednak

zbiru

pritsaka

koji

vršio

svaki

gasova

koji

čine

mešavinu,

ako

sam

zauzimao

celu

mešavinu

. Zamislimo zatvoren kanister od 1 l u kome

je suv vazduh pod atmosferskim pritiskom 101 kPa (760 mm Hg). Ako bi smo izvadili sve molekule iz
kanistera osim O

, pritisak bi se smanjio na 20 kPa (160 mm Hg). To je parcijalni pritiisak kiseonika

-pO

. Ako bi ostali samo molekuli N

, pritsak bi bio 80% od 101 kPa tj. 80 kPa (610 mm Hg). Parcijalni

pritisak vodene pare zavisi od vlažnosti. U prosečnoj sobi pritiisak vodene pare je od 2 – 2,6 kPa (15 –
20 mm Hg); u plućima na 37

C i 100 % vlažnosti parcijalni pritisak vodene pare je 6,2 kPa.

3.2.2.

Pritisci

gasova

rastvorenih

vodi

tkivima

Smeša gasova u alveolama nije ista kao i mešavina gasova u vazduhu. Pluća nisu prazna pre udisanja.
Gasovi koji su rastvoreni u vodi ili u telesnim tkivima, takođe daju pritisak, jer se rastvoreni molekuli
gasa kreću haotčno i imaju kinetčku energiju. Kada molekul rastvorenog gasa naiđe na na neku
površinu, kao što je ćelijska membrana, on ostvaruje svoj parcijalni pritisak na isti način kao i u gasnoj
sredini. Pritsak gasa ne određuje samo njegova koncentracija već i njegov

koefiicijent

rastvorljivost

Neke vrste molekula, naročito molekule CO

, fiizički ili hemijski privlače molekuli vode, dok

druge odbijaju.

Na  difuziju  gasa  u  tečnosti  utiču  ne  samo  razlika  u  pritscima  nego  i  drugi  faktori.  To  su  (1)
rastvorljivost gasa u tečnosti;  (2) površina preseka  tečnosti;  (3) udaljenost koju gas mora da pređe
difuzijom; (4) molekulska masa gasa; (5) temperatura tečnosti. U organizmu se temperatura održava
stalnom, pa je ne treba uzimati u obzir. Što je rastvorljivost gasa veća, za bilo koju razliku pritiiska biće
i više molekula koji mogu difundovat. Ako je veća površina difuzijskog puta, opet difunduje veći broj
molekula.  Međutim  ako  je  veća  udaljenost  koju  molekul  mora  da  pređe,  biće  mu  potrebno  više
vremena da procesom difuzije pređe taj put. Tako da što je veća brzina kinetičkog kretanja molekula,
a ona je na datoj temperuri obrnuto proporcionalna kvadratnom korenu molekulske mase, veća je i
difuzija gasa. Svi ovi faktori se mogu izraziti formulom:











gde su: D – veličina protoka;

ΔP – razlika u pritisku između dva kraja difuzijskog puta;

A – površina preseka puta;

S – rastvorljivost gasa;

d – udaljenost koju gas mora da pređe difuzijom;

MW – molekulska masa gasa.

Karakteristike samog gasa određuju dva faktora u formuli: rastvorljivost i molekulska masa. Oni

zajedno čine difuzijski koefcijent koji je proporcionalan sa

. Relatvna brzina kojom će različiti

gasovi pri jednakom pritsku difundovati, proporcionalna je njihovom difuzijskom koeficijentu. Ako
uzmemo da je difuzijski koeficijent za kiseonik 1, onda su relativni difuzijski koeficijenti za različite
respiracione gasove u telesnim tečnostima dati u Tabeli 2.

Tabela

Relativni

difuzijski

koefcijent

Kiseonik 1,0

Ugljen-dioksid 20,3
Ugljen-monoksid 0,81

Azot 0,53

Helijum 0,95

Azot  nema  nikakvu  poznatu  ulogu  za  funkcionisanje  ljudskog  tela,  on  ima  zaštiitničku  ulogu.  On
se rastvara u  krvi pri  njegovom  parcijalnom pritisku.  Ronioci  udišu  pod vodom  vazduh  pod  mnogo
većim   pritiskom  nego  na  površini  mora,  i  kao  rezultat  povećava  se  parcijalni   pritisak  N

što

prouzrokuje veću rastvorljivost azota u krvi i tkivima. Ako ronioc izroni previše brzo tada neki
molekuli N

mogu da formiraju mehuriće u zglobovima uzrokujući ozbiljne probleme pri savijanju

zglobova.

Kod ugljen – monoksida (CO) otrovni molekuli CO se veoma lako vezuju za krv i zauzimaju mesta koja
inače pripadaju kiseoniku. Imaju za oko 250 puta jaču vezu sa krvi nego kiseonik i veoma teško se
razlažu u tkivu. Osim što zauzimaju mesta molekulima O

, molekuli CO smanjuju i otpuštanje O

krvi, tako da i najmanja količina ugljen – monoksida može veoma da osiromaši tkivo i ćelije
kiseonikom. Pušači udišu oko 0,25 l CO pri svakoj kutiji, kao i ljudi koji učestvuju u veoma gustom
drumskom saobraćaju. Ugljen-monoksid može da izazove smrt tako što „izgladnjuje“ tkiva.

3.2.3.

Difuzija

gasova

alveolama

U alveolarnom vazduhu koncentracija gasova ni u kom slučaju nije ista kao u atmosferskom vazduhu,
što  se  može  videt  iz  tabele  3.  Postoji  više  razloga  za  nastajanje  te  razlike.  Prvo,  prilikom  svakog
udisaja,  alveolarni  vazduh  se  samo  delom  zamenjuje  atmosferskim  vazduhom.  Drugo,  kiseonik  se
stalno  apsorbuje  iz  alveolarnog  vazduha  u  krv.  Treće,  ugljen  –  dioksid  neprekidno  difunduje  iz  krvi
plućnih kapilara u alveole. I četvrto, suv atmosferski vazduh koji ulazi u disajne puteve, ovlaži se i pre
nego što dođe u alveole.

Tabela

Koncentracija

gasova

različitm

sredinama

Atmosferski vazduh

(mm Hg)

Ovlažen vazduh

(mm Hg)

Alveolarni vazduh

(mm Hg)

Izdahuti vazduh

(mm Hg)

563,4 (74,09%)

569 149,3 (19,67%)

104 0,3 (0,04%)

(6,20%)

597

159

0,3

O 3,7

Ukupno

760

(78,62%)

(20,84%)

(0,04%)

(0,50%)

(100%)

760

(100%)

760

(74,9%) 566

(13,6%) 120

(5,3%) 27

(6,2%) 47

(100%)

760

(74,5%)

(15,7%)

(13,6%)

(6,2%)

(100%)

Kiseonik se razlaže u vlažnom zidu alveola i prolazi kroz njega i raspršuje se u kapilare sve dok pO

krvi se ne izjednači sa pO

u alveolama. Ovaj proces traje manje od 0,5 s. Funkcionalni rezidualni

kapacitet pluća (količina vazduha koja preostane u plućima na kraju normalnog ekspirijuma – izdisaja)
iznosi  približno  2300  ml.  Takođe  znamo  i  da  350  ml  svežeg  vazduha  stiiže  u  alveole  sa
svakim normalnim  inspirijumom  –  udisajem,  a  ista  se  količina  starog alveolarnog  vazduha  izdiše.
Prema  tome svakim  udisajem  se  zamenjuje  samo  1/7  ukupne  količine  vazduha  u  alveolama  iz
vazduha,  zato  je potrebno  više  udisaja  da  se  veći  deo  alveolarnog  vazduha  izmeni.  Pri  normalnoj
ventilaciji  alveola,  približno  polovina  gasa  se  odstranjuje  iz  alveola  za  17  sekundi.  Pri  normalnoj
ventilaciji od 4,2 litra u minuti apsorpbuje se 250 ml u minuti kiseonika.

Slika

Respiraciona

membrana

Alveolarni  zidovi  su  veoma  tanki  i  u  njima  se  nalazi  gusta  mreža  međusobno  povezanih  kapilara.
Možemo  zamislitii  da  krv  kroz  alveolarni  zid  protiiče  kao  kroz  veoma  tanak  „sloj“.  Gasovi
između alveolarnog  vazduha  i  krvi  u  plućnim  kapilarima  razmenjuju  se  kroz  membrane  svih  th
završnih delova  pluća,  a  ne  samo  kroz  alveole.  Ove  membrane  su  poznate  pod  zajedničkim
imenom

respiraciona

ili

plućna

membrana

i prikazana je na Slici 4. Uprkos velikom broju

slojeva ova membrana u nekim područjima debljine svega 0,2 µm.

Prosečni prečnik plućnih kapilara je samo oko 5 µm, što znači da se eritrocit moraju probijati kroz
plućne kapilare. Zato membrana eritrocita uglavnom dodiruje zidove kapilara, tako da kiseonik i
ugljen – dioksid ne moraju prolaziti kroz velik sloj plazme kada difunduju između alveole i eritrocita.

3.3.

Transport

krvi

telesnim

tečnostima

ćelija

njih

3.3.1.

Transport

Posle difuzije kiseonika iz alveola u krv plućnih kapilara, on se uglavnom vezuje za hemoglobin,
transportuje do tkivnih kapilara odakle difunduje do ćelija koje ga koriste u razne svrhe. Prisustvo
hemoglobina u eritrocitima, omogućuje krvi da transportuje od 30 do 50 puta više kiseonika, nego
što bi se moglo transportovati da je kiseonik rastvoren u vodi plazme.

Veća količina kiseonika potrebna ćelijama, se prenosi u hemijskom jedinjenju sa

hemoglobinom

(Hb)

u crvenim krvnim zrncima. Jedno crveno krvno zrnce (eritrocit), moze da veže i prenese oko milion
molekula kiseonika. Svakih 100 ml krvi normalno transportuje iz pluća oko 5 ml kiseonika. Pošto
većina molekula kiseonika nije u rastvoru, zakoni difuzije su izmenjeni. Kiseonik će se vezivati ili
odvajati od hemoglobina na način na koji je prikazan na Slici 5.

Slika

Transport

kroz

plućne

kapilare

Slika

Prikaz

tečnosti

koji

okružuju

ćelije

tkiva

Gornji deo Slike 5. pokazuje blizak kontakt plućne alveole i plućnog kapilara, i difuziju molekula
kiseonika između alveolarnog vazduha i krvi plućnih kapilara. Parcijalni pritisak kiseonika u
alveolarnom zidu je u proseku 104 mm Hg, dok pO

u venskoj krvi, koja ulazi u plućne kapilare, iznosi

oko 40 mm Hg, budući da pri prolasku krvi kroz tkiva veliki deo kiseonika difunduje iz krvi u periferna
tkiva. Od toga potiče početna razlika u pritiiscima koja izaziva difuziju kiseonika u krv plućnih
kapilara, iznosi 104-40 mm Hg tj. 64 mm Hg. Kriva u donjem delu slike pokazuje kako se brzo
povećava pO

pri prolasku krvi kroz plućni kapilar; pO

u krvi plućnih kapilara se izjednačava sa pO

u alveolama (104 mm Hg) dok krv pređe prvu trećinu dužine kapilare.

Postoji još jedna bitna razlika u difuziji ova dva gasa:

ugljen-dioksid

difunduje

oko

puta

brže

kiseonika

. Zato su i gradijenti pritska, koji su potrebni za difuziju ugljen – dioksida, mnogo manji od

gradijenata pritsaka neophodnih za difuziju kiseonika. To su sledeći gradijent pritska:

1) Intercelularni pCO

– oko 46 mm Hg; interstiicijumski pCO

– oko 45 mm Hg; znači razlika u

pritiscima iznosi samo 1 mm Hg, kao što je prikazano na (Slici 8.).

2) pCO

u arterijskoj krvi koja ulazi u tkiva – 40 mm Hg; pCO

u venskoj krvi koja izlazi iz tkiva –

oko 45 mm Hg; znači, kao što je pokazano na (Slici 8.), krv u tkivnim kapilarama je u skoro
potpunoj ravnoteži sa intersticijumskim pCO

, koji iznosi takođe 45mm Hg.

3) pCO

u krvi koja ulazi u plućne kapilare na arterijskom kraju – 45 mm Hg; pCO

u alveolarnom

vazduhu je samo 40 mm Hg; znači gradijent pritiiska od samo 5 mm Hg je dovoljan da
obezbedi neophodnu difuziju ugljen-dioksida iz plućnih kapilara u alveole. Osim toga, kao što
se vidi sa (Slike 7.), pCO

u kapilarnoj krvi pluća dostiže istu vrednost kao pCO

u alveolarnom

vazduhu od 40 mm Hg, pre nego što krv pređe jednu trećinu dužine kapilara. Isto se događa i
pri difuziji kiseonika, kao što je rečeno, samo u suprotnom smeru.

U uslovima mirovanja, se izbacuje ugljen – dioksid u zapremini koja iznosi samo oko 82% zapremine
kiseonika unetog plućima u organizam.

Slika

Transport

kroz

plućne

kapilare

Slika

Prikaz

pCO

tečnosti

koji

okružuju

ćelije

tkiva

3.4.

Regulacija

ventilacije

Nervni  sistem,  normalno  podešava  intenzitet  alveolarne  ventilacije  skoro  tačno  prema  potrebama
organizma,  tako  da  se  parcijalni  pritisci  kiseonika  i  ugljen  –  dioksida  gotovo  ne  menjaju  ni  pri
intenzivnoj  fizičkoj  aktiivnostii  ili  drugim  tpovima  respiratornih  stresova.  Respiratorni  centar
čini nekoliko  grupa  neurona  smeštenih  u  produženoj  kičmenoj  moždini.  Disanje  je  jedna  od
retkih funkcija  u  organizmu,  koja  se  može  u  okviru  određenih  granica,  svesno  (voljno)  i  nesvesno
(nevoljno) kontrolisati.

Respiratorni

centar

prima

nervne

hemijske

hormonske

kontrolne

signale

kontroliše brzinu i dubinu respiratornih pokreta dijafragme i ostalih respiratornih mišića (Slika 9.).
Receptori igraju važnu ulogu u kontroli respiracije i to

hemoreceptori

mehanoreceptori

Hemoreceptor, je senzorni receptor, koji prevodi hemijski signal u akcioni potencijal tj. nervni signal.
Hemoreceptor detektuje određene hemijske stimulanse u okolini. Hemoreceptori detektuju nivo
ugljen-dioksida u krvi. Oni registruju koncentraciju H

jona u krvi, koji određuju pH krvi. pH je

negatvan logaritam koncentracije H

jona. Porast koncentracije ugljen – dioksida, dovodi do porasta

koncentracije H

jona što snižava pH, jer ugljen – dioksid sa vodom gradi ugljenu kiselinu, koja odmah

disosuje na H

jone i bikarbonate.

Mlečna kiselina, koja se stvara anaerobnom respiracijom tokom vežbanja takođe smanjuje pH. Pad
pH u krvi stimuliše hemoreceptore u karotidnim i aortnim telašcima da šalju nervne impulse do
respiratornog centra u produženoj moždini. Odgovor je, da respiratorni centar u produženoj moždini,
šalje nervne impulse do spoljašnjih međurebarnih mišića i dijafragme, preko nerava kako bi se
povećala frekvencija disanja i volumen pluća tokom inspirijuma.

Hemoreceptori

, koji utiiču na frekvenciju disanja, podeljeni su u dve

grupe:

Centralni

hemoreceptori

– detektuju promene pH cerebrospinalne (likvor) tečnosti koja je

pokazatelj promene koncentracije kiseonika ili ugljen – dioksida, koji su dostupni moždanom tkivu.
Porast pCO

u arterijama, često zbog povećanog stvaranja ugljen – dioksida indirektno dovodi do

zakišeljavanja krvi. Ne odgovaraju na pad kiseonika i vremenom se desenzitiivišu.

Periferni

hemoreceptori

– aortno telašce detektuje promene kiseonika i ugljen – dioksida u

krvi, ali ne i pH, dok karotidno telašce detektuje sva tri. Oni se ne desenzitivišu. Njihov efekat na
frekvenciju disanja je manji od centralnih hemoreceptora.



Odgovori refleksa kičmene moždine uključuju aktiivaciju dodatne respiratorne
muskulature kao kompenzaciju za hipoventilaciju i povećanje disajne frekvencije i volumena.



Nazopulmonalni i nazotorakalni reflleks regulišu mehanizam disanja produbljivanjem

udaha.

Respiratorni  centar  predstavlja  nevoljnu  kontrolu  respiracije.  Na  respiraciju  mogu  da  utiču  i
emocionalno  stanje  ili  temperatura.  Cerebralni  korteks  predstavlja  voljnu  kontrolu  disanja,  mada
hemoreceptorski  refleks  može  da  nadvlada  voljnu  kontrolu.  Voljna  kontrola  disanja  se  sreće  u
mnogim  oblicima  meditacije.  U  plivanju,  kardiofiitnesu,  pevanju,  uči  se  da  se  kontroliše  dah,
prvo svesno, a zatim i podsvesno. Ljudski govor isto zavisi od svesne kontrole disanja.

3.5.

Mehanika

disanja

Mehanika plućne ventilacije se najbolje objašnjava primenom

Bojl-ovog

zakona

, koji glasi:

zapremina

date

količine

gasa

pri

konstantnoj

temperaturi

varira

obrnuto

pritiiskom

gasa

Drugim   rečima,  ako  se  zapremina  gasa  povećava  na  konstantnoj  temperaturi,  pritisak  gasa  se
smanjuje. Ako se  zapremina  smanjuje,  onda  se  pritiisak  povećava.  Matematički,  proizvod  pritiska  i
zapremine gasa pri konstantnoj temperaturi su sami po sebi konstantni (pV = k) . Ako je p = 6 i V =
3  onda  je  k  =  18. Ako  se  p  smanji na  2,  V  se mora povećati  na  9, jer  je  vrednost  k=  18 dok je
temperatura konstantna.

Pluća  su  zaštićena  grudnim  košom,  koji  se  sastoji  od  grudne  kostii,  rebara,  kičmenog  stuba
i dijafragme.  Tkiva  grudnog  kaveza  formiraju  grudni  koš  koji  je  podeljen  na  više  manjih  delova
i  zaštićen  je  membranom  grudnog  koša.  Pluća  su  prekrivena  tankom  membranom  koja  se  zove
plućna maramica.  Na  koren  svakog  pluća,  gde  su  bronhije,  visceralna  plućna  maramica,  prekriva
pluća  i  podmazuje  membranu  koja  se  graniči  sa  grudnim  košom  i  pokriva  deo  dijafragme.
Normalno,  svako   plućno  krilo  potpuno  ispunjava   svoju   pleuralni   šupljinu   koju  obrazuje  plućna
maramica .

Pleuralna membrana omogućava plućima da slobodno klize u pleuralnoj šupljini u toku respiratornog
ciklusa.  Prostor  između  grudne  i  plućne  maramice,  koji  se  zove  pleuralni  prostor,  je  samo  prazan
prostor.  Naravno,  samo  tanak  sloj  pleuralne  tečnost  za  podmazivanje  razdvaja  dva  sloja  plućne
maramice.  Pleuralne  šupljine  su  hermetički  zatvorene  i  čine  deo  grudne  šupljine.
Međutiim, unutrašnjost  pluća  je  otvoren  za  vazduh  preko  disajnih  puteva.  Stoga,  kad  god  se
grudni  koš povećava, pleuralna šupljina se zajedno sa plućima takođe uvećava .

Pluća se mogu rastezati i skupljati. Promene u obimu grudnog koša nastaju usled kontrakcija
skeletnih mišića koji izazivaju pomeranje disajnih organa. Oni su proizvoljno podeljeni u dve grupe.

Inspiratorni

mišići

se kontrahuju i povećavaju obim grudnog koša . Dijafragma i spoljni medjurebrani

mišići su najvažniji predstavnici ovih mišića.

Ekspiratorni mišići

se kontrahuju i smanjuju obim

grudnig koša. Najvažniji predstavnici ovih mišića su stomačni (abdominalni) mišići i unutrašnji
međurebarni mišići. (Slika 10. Mehanika disanja)

Slika

10.

Mehanika

disanja

Početkom

inspirijuma

(udisaja)

, grudni koš se proširuje kontrakcijom dijafragme i spoljnih

međurebranih mišića. Dijafragma, koja je u obliku kupola (padobrana) u stanju mirovanja, postaje
ravnija kada se mišićna vlakana kontrahuju, povlači donju površinu pluća naniže, čime se povećava
obim grudnog koša. Spoljni međurebrani mišići podižu rebra koja se isture skoro direktno napred, pa
se i grudna kost pomera napred udaljavajući se od kičmenog stuba, čime se kao neka vrsta proširenja
prečnika povećava i obim grudnog koša.

Povećanje  grudnog  obima  praćeno je  povećanjem  plućnog  obima,  i prema  Bojlovom  zakonu,
smanjenju  plućnog  pritiska.  Čim  plućni  pritsak  padne  ispod  atmosferskog  pritiska,  vazduh  struji  iz
atmosfere  kroz  disajne  puteve  i  u  proširene  vazdušne  prostore  u  plućima  i  nastavlja  da  teče  dok
plućni  pritisak  ponovo  ne  postane  jednak  atmosferskom  pritsku. Na  kraju  udisaja,  plućni  pritsak  je
jednak  atmosferskom  pritiisku  i  protok  vazduha  prestaje,  i  plućna  zapremina  je  veća  nego  na
početku udisaja. Tokom inspirijuma (udisaja) alveole se uvećavaju i ulazi nov svež vazduh.

Ekspirijum

(izdisaj)

počinje

kada se mišići inspirijuma opuštaju. Dijafragma se vraća u prvobitan oblik,

smanjuje grudni koš i unutrašnji obim pluća. Relaksacija od eksternog širenja omogućava rebrima da
se vrate u njihov položaj u stanju mirovanja, čime se smanjuje prečnik, a samim tiim i obim
grudnog koša i pluća. Rebra se upravljaju nadole, a spoljašnji međurebarni mišići se pružaju napred
i nadole. Unutrašnji međurebarni mišići spuštaju rebra i dovode do smanjenja zapremine grudnog
koša.

Smanjenje unutrašnjeg volumena pluća je praćeno povećanjem plućnog pritiska. Tokom ekspirijuma
(izdisanja)  alveole  postaju  manje,  ispuštajući  neke  od  gasova  nazad  u  atmosferu.  Čim  vrednost
plućnog  pritiska  poraste  iznad  atmosferskog  pritiiska,  strujanje  vazduha  ka  plućima  prestaje  i
vazduh struji  u  atmosferu,  nastavljajući  da  teče  dok  plućni  pritisak  ne  bude  ponovo  jednak  sa
atmosferskim pritiskom. Proces koji obuhvata stalno i ciklično kretanje vazduha u i iz respiratornog
drveta se zove

plućna

ventlacija

Slika

11.

Volumeni

kapaciteti

Svi plućni volumeni i kapaciteti  (Slika 11.) su oko 20 – 25% manji kod žena nego kod muškaraca, a
očigledno su veći kod krupnih i atletski građenih osoba nego kod sitnih i asteničnih osoba. Zapremina
ostatka  RV  odražava  činjenicu  da  posle  prvog  udaha  na  rođenju,  pluća  nikada  nisu  u  potpunosti
ispražnjena  tokom  bilo  kog  respiratornog  ciklusa.

Minutni

volumen

disanja

je ukupna količina

vazduha, koji svakog minuta dospe u disajne puteve i jednak je proizvodu disajnog volumena i
frekvencije disanja. Normalni disajni volumen iznosi oko 500 ml, a normalna frekvencija disanja oko
12 udisaja u minutu. Prema tome, minutni volumen disanja

iznosi

oko

litara

minutu

Najznačajniji  faktor  u  procesu  plućne  ventilacije  je  onaj  koji  označava  koliko  se  vazduha  obnavlja
atmosferskim  vazduhom  u  područjima  pluća  gde  se  vrši  razmena  gasova,  u  područjima  gde  se
vazduh  nalazi  jako  blizu  kapilarnoj  krvi.  To  su  alveole,  alveolarni  sakulusi,  alveolarni  duktusi  i
respiratorne  bronhiole.  Količina  svežeg  vazduha  koji  stiiže  u  ta  područja  naziva  se
alveolarna ventilacija.

Deo udahnutog vazduha u toku inspirijuma, uopšte ne stigne do područja gde se obavlja razmena
gasova, već samo ispuni disajne puteve u kojima se ne obavlja gasna razmena. Taj vazduh se zove

vazduh

mrtvog

prostora

, jer se ne koristii u procesu razmene gasova, disajni putevi u kojima

nema razmene gasova zovu se

mrtvi

prostor

. U toku ekspirijuma, prvo se izdahne vazduh iz

mrtvog prostora, dakle, pre nego što vazduh iz alveola uopšte počne izlaziti u atmosferu. Prema
tome, mrtvi prostor deluje nepovoljno u toku odstranjivanja vazduha iz pluća ekspiracijom. Vazduh u
normalnom mrtvom prostoru, kod mladog, odraslog muškarca, zauzima zapreminu od oko 150 ml i
taj volumen se sa godinama malo povećava.

Pored ovog anatomskog mrtvog prostora, postoji i fiziološki mrtav prostor, koji se odnosi na situaciju
kad neke alveole ne mogu obavljati svoju funkciju ili je obavljaju samo delimično, jer krv ne protče ili
protiče samo oskudno kroz kapilare u tom području pluća. Kod normalnog čoveka anatomski i
fiziološki mrtav prostor su gotovo podjednaki tj. ne postoji alveolarni mrtav prostor, jer sve alveole
obavljaju svoju funkciju.

Minutni volumen alveolarne ventiilacije je ukupni volumen svežeg vazduha, koji svakog minuta ulazi
u alveole i susedna područja gde se vrši razmena gasova. Jednak je proizvodu frekvencije disanja
i količine svežeg vazduha, koji ulazi u alveole prilikom svakog udisaja:





(



)





(500



150)

min



4200

min

Gde su

- minutni volumen alveolarne

ventiilacije

- frekvencija disanja u minutu

- disajni volumen

- volumen fiiziološkog mrtvog

prostora

Alveolarna  ventiilacija  je  jedan  od  glavnih  faktora  od  kojih  zavisi  koncentracija  kiseonika  i  ugljen
–  dioskida  u  alveolama.  Pri  opisivanju  zbivanja  pri  disajnom  ciklusu,  ponekad  je  poželjno
razmotriti zajedno dva ili više volumena i takve kombinacije se nazivaju plućni  kapaciteti. Kapacitet
pluća  je  zbir dva  ili  više  primarnih  funkcija  pluća.  Postoji  pet  plućnih  kapaciteta,  koji  mogu  biti
izračunati kao što je prikazano u nastavku :

Inspiratorni

kapacitet

(IC),

jednak je zbiru disajnog volumena i inspiratornog

rezervnog volumena..





IRV

To je količina vazduha čija normalna vrednost iznosi oko 3.5 l, koju čovek može udahnuti
počev od kraja normalnog ekspirijuma i rastegnuti pluća do najveće moguće mere

Spirometrija

Merenja disajne funkcije su davno počela, još polovinom 19. veka. U to vreme se počelo sa

tumačenjima testova, i njihovom primenom, a potom se „umešala“ i tehnologija koja je omogućila da
postane dostupno ono što je ranije bilo teško mereno. Računari su, potom, omogućili još brža
merenja, pa se danas primenjuju metode kojima se iz samo jednog udaha mogu dobitii podaci koji
su ranije zahtevali mnogo rada. Ispitivanja disajne funkcije – merenja i testovi – ima brojne svrhe,
pre svega, da pokaže kako pluća u celini rade, ali i da nas „dovede“ do tačnog mesta poremećaja.

Osnovni

test

disajne

funkcije

jeste

spirometrija

(merenje vitalnog kapaciteta pluća) nakon koje se

postepeno, uključuju i drugi testovi koji treba bliže da odrede šta se dešava u plućima – ne samo da li
postoji poremećaj nego i gde se dogodio i kog je stepena, da li je promenjljiv, da li se terapijskim
postupcima može uticati na tu promenu itd.

Spirometrijom

mere

protoci

kroz

disajne

puteve

. Pacijent treba da udahne punim plućima i da

što brže i jače izduva sav vazduh. Taj forsirani manevar inače nije prirodan, ali numerički podaci koje
test daje pokazuju da li je protok vazduha očekivan, ili smanjen u odnosu na prosečne vrednosti usled
nekog poremećaja – astme, hronične opstruktiivne bolestii, tumora. Dovoljno je, recimo, da je
osoba pušač, i to ne dugog pušačkog staža, pa da se protočnost disajnih puteva smanji, jer za
oštećenja malih disajnih puteva ne treba više od godinu dana pušenja.

4.1.

Spirometar

Količina vazduha koju osoba udahne i izdahne može biti izmerena sa

spirometrom

( spiro = dah ,

metar = za merenje ). Relativno jednostavan instrument se koristi za merenje protoka vazduha u i iz
pluća. Tipičan spirometar je prikazan na Slici 12.

Slika

12.

Spirometar

Sastoji  se  od  cilindra  koji  je  uronjen  naglavačke  u  sud  sa  vodom,  i  kontratega.  U  cilindru  se  nalazi
mešavina gasova za udisanje, obično vazduh ili kiseonik, a jedna cev je spojena sa tom komorom sa
gasovima. Teg, povezuje zvono sa olovkom koja beleži na rotirajućem bubnju pri konstantnoj brzini.
Prilikom pojedinačnog udisanja i izdisanja vazduha iz komore, cilindar se podiže i spušta, a na hartji
rotirajućeg  bubnja  se  beleži  kriva  podataka.  Tokom  inspirijuma,  vazduh  se  troši  iz  zvona  i  olovka
raste, beležeći inspiratorni volumen. Tokom ekspirijuma, dok izdisajni vazduh ulazi u zvono, olovka
pada i beleži se izdisajni volumen. Zapisan rezultat volumena u jedinici vremena se zove

spirogram.

Ovaj metod merenja plućne funkcije, je u novije vreme povezan sa kompjuterskim programima, koji
automatski  računaju  sve  brojčane  vrednostii.  Spirometri  se  takođe  zasnivaju  na  merenju
protoka, gde  je  volumen  kalkulisan  integracijom  protoka  u  funkciji  vremena.  Najčešće  se  za  tu
svrhu  koriste spirometri  sa  pneumotahografom.  Pneumotahograf meri  volumen  na  osnovu  razlike
pritsaka  preko fiksnog  otpora,  a  zasniva  se  na

Poazejevom

(Poiseuille)

zakonu po kojem je,

pod

kapilarnim

uslovima,

čvrstoj

cevi,

protok

zapremine

vazduha

proporcionalan

gubitku

pritska

jedinici

dužine

(

Slika

.). Pneumotahograf, je posebno dizajniran u vidu levka, kako bi

postiigao laminarno kretanje i pri visokim vrednostiima protoka vazduha. Danas, se najčešće koriste
pneumotahografi  sa zagrejanom  fiinom  mrežom.  Pad  pritiska  uzrokovan  otporom,  daje  protok
koji  se  transformiše  u integrisani volumen po jedinici vremena. Na taj način se dobijaju parametri
plućne  ventilacije.  Podaci se  dobijaju u  obliku  spirometrijske  krivulje  ili  krivulje  u  koordinatnom
sistemu.

Slika

13.

Pneumatograf-

Transdjuser

Kao glavni zadatak ovog diplomskog rada navedena je spirometrija na

Biopac

student lab sistemu. Da

bih na najbolji način pokazala merenje plućnih funkcija, odabrala sam da izvedem merenja i obradu
podataka dve studentske vežbe i u ovom poglavlju ću ih prezentovati.

Merenja su izvršena u laboratoriji na Departmanu za fziku, a obrada podataka i diskusija se sastoji iz
odgovora na specifičan set pitanja koja su pripremljena od strane proizvođača u sklopu

Biopac

student lab sistema. Obrađene su studentske vežbe 12 i 13.

5.1.

Vežba

12:

Plućna

funkcija

UVOD

Vazduh  struji  kroz  zatvorenu  cev,  koja  je  podeljena  sitnom  membranom.  Membrana  stvara  blagi
otpor  protoku  vazduha  čime  se  postiže  veći  pritsak  na  jednoj  strani  (Slike  13  i  15).  Diferencijalni
transdjuser  pritiska  meri  razliku  pritiska,  koji  je  proporcionalan  protoku  vazduha  i  pretvara  ga  u
napon, koji se zatiim snima na

Biopac

MP jedinicama.

Kada je završeno snimanje protoka vazduha, sistem računa zapreminu integracijom podataka o

protoku  vazduha.  Ova  tehnika  integrisanja
podataka  je  jednostavna  metoda  za  dobijanje
zapremine, ali je veoma osetljiva na kalibraciju.
Iz tog razloga procedure kalibracije i snimanja
moraju  biti  veoma  tačno  izvedeni  kako  bi  se
dobili što tačniji  rezultati.

Slika

15.

Biopac

transdjuser

U ovoj vežbi se mere:



disajni volumen (TV)



inspiratorni rezervni volumen (IRV)



ekspiratorni rezervni volumen (ERV).

Veličine koje se računaju iz izmerenih vrednost volumena su:

1. rezidualni volumen (RV)

2. inspiratorni kapacitet (IC)

3. ekspiratorni kapacitet (EC)

4. funkcionalni rezidualni kapacitet (FRC)

5. vitalni kapacitet (VC)

6. totalni plućni kapacitet (TLC)

Sledeće formule (Tabela 4) se mogu koristiti za predviđanje vitalnih kapaciteta kod muskaraca i žena.

Tabela

Formule

predviđanje

vitalnih

kapaciteta

Gde

su:

V.C.
H
A

vitalni kapacitet u litrama

visina u centiimetrima
godine

Vitalni kapacitet zavisi i od drugih faktora, a ne samo od visine i godina. Ako se izmereni vitalni
kapacitet ne razlikuje za



20% od vrednosti izračunatog vitalnog kapaciteta to se smatra

vrednostiima u granicama normale.

Muškarci

Žene

Jednačine za izračunavanje vitalnog kapaciteta



0,052





0,022





3,60



0,41





0,018





2.69

III.

EKSPERIMENT

Kalibracija

Prvo se uključuje kompjuter i Biopac student lab zadata vežba “Plućna funkcija I” i povezuje se
aparatura. Pristupa se kalibraciji. Kalibraciju određuju parametri hardvera i od ključnog su značaja za
dobro izvođenje vežbe.

Kalibracija  počinje  mirnim  držanjem  transdjusera  (Slika  17)  a  kao  rezultat  bi  trebalo  da  se  dobije
“nula”  na  osnovnoj  liniji  (Slika  18).  Bilo  koji  pomeraj  osnovne  linije  tokom  kalibracije,  može  da
uzrokuje  grešku  pri  ispitanikovom  snimku.  Pomeraj  sa  osnovne  linije  se  može  javitii  usled:
protoka vazduha  kroz  sondu  usled  pokreta,  prašine  ili  čak  usled  disanja  pored  sonde;  promene
orjentacije sonde.  Sonda  se  mora  držati  mirno  i  u  istom  pravcu  u  kom  će  se  držati  i  tokom
snimanja. Ova faza kalibracije traje od 4 do 8 sekundi.

Slika

17.

Transdjuser

Slika

18.

Klaibraciona

slika

faza

prva

Druga faza kalibracije – pričvrstiiti kalibracioni špric (slika 19) i filter na transdjuser (slika 19) protoka
vazduha. Skroz izvući klip kalibracionog šprica. Ciklus povlačenja i guranja klipa traje pet puta (10
pokreta ukupno, slika 19. i 20)

Slika

19.

Kalibracioni

špric

montaža

Slika

20.

Ciklus

povlačenja

šprica

Izvršitii tačno 5 ciklusa, manje ili više mogu datii netačne podatke volumena. Špric se mora gurnuti
i izvući skroz do kraja. Držati aparaturu što mirnije. Koristiti određen ritam pri vršenju kalibracije.
Npr. 1 pokret po jednoj sekundi sa 2 sekunde pauze između pokreta. Mora biti pet pikova na dole
i pet pikova ka gore. Prvi pik mora biti ka dole (slika 21)

Slika

21.

Kalibracija

–

faza

druga

Nakon kalibracije, na mesto kalibracionog šprica pričvrstimo pisak. Zatim pripremimo ispitanika (slike
22. i 23):

- Ispitanik mora da sedi mirno i opušteno, okrenut od monitora.
- Pričvrstitii štpaljku na nos ispitanika.
- Ispitanik drži merač vazduha vertikalno, diše kroz pisak.
- Pre snimanja, ispitanik se klimatizuje tako što diše normalno 20-ak sekundi.
- Počet korake snimanja.

Slike

22.

23.

Priprema

ispitanika

merenja

Disajni

volumen

Slika

25.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Merenje

disajnog

volumena

(TV)

trećem

ciklusu

disanja

pri

udahu

(slika

gore)

pri

izdahu

(slika

dole).

Inspiratorni

rezervni

volumen

Slika

26.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Merenje

inspiratornog

rezervnog

volumena

(IRV).

Ekspiratorni

rezervni

volumen

Slika

27.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Merenje

ekspiratornog

rezervnog

volumena

(ERV).

Rezidualni

volumen

Slika

28.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Očitavanje

rezidualnog

volumena

(RV).

F. Inspiratorni

kapacitet

Slika

29.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Merenje

inspiratornog

kapaciteta

(IC).

Ekspiratorni

kapacitet

Slika

30.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Merenje

ekspiratornog

kapaciteta

(IC).

Totalni

plućni

kapacitet

Slika

31.

Grafik

izmerenih

vrednosti

plućnih

volumena

kapaciteta.

Očitavanje

totalnog

plućnog

kapaciteta

(TLC).

Pitanja

Zašto predviđeni kapacitet varira sa visinom?
Predviđeni kapacitet se povećava sa visinom, jer više osobe imaju veći grudni koš, samim
tiim i veća pluća kao i veće volumene i kapacitete.

Objasniti kako drugi faktori sem visine mogu da utiču na plućni kapacitet.
Godine takođe utiču na vrednost volumena i kapacatita, zatiim pol, građa, redovna
fiizička aktvnost, pušenje. Kod žena su vrednosti kapaciteta smanjene u odnosu na muškarce
za 20 – 25%, kod utreniranih osoba povećane su vrednost volumena i kapaciteta, dok su kod
pušača ove vrednosti nešto manje.

Kako bi se promenile vrednosti volumena ako bi se merenja vršila nakon teškog treninga?
Vrednosti volumena bi se povećale zato što je disanje posle vežbanja plitko i ubrzano, pa bi
se povećao i disajni volumen zbog korišćenja rezervnog volumena.

Koja je razlika između merenja volumena i kapaciteta?
Volumeni se očitavaju sa grafiika, i mogu se meriti, dok se kapacitetii računaju kao zbir dva
ili više volumena.

Definiši

Disajni

Volumen

Disajni volumen (TV) je volumen vazduha koji se udahne ili izdahne prilikom jedne normalne
respiracije, tj. ciklusa koji se sastoji od jednog udaha i jednog izdaha.

Defniši

Inspiratorni

Rezervni

Volumen

Inspiratorni rezervni volumen (IRV) je maksimalni, dodatni volumen vazduha, koji se može
udahnuti maksimalnom inspiracijom posle udisaja normalnog disajnog volumena.

Defniši

Expiratorni

Rezervni

Volumen

Ekspiratorni rezervni volumen (ERV) je maksimalni, dodatni volumen vazduha, koji se posle
normalnog ekspirijuma može izdahnuti forsiranom ekspiracijom.

Defiiniši

Rezidualni

Volumen

Rezidualni volumen (RV) je volumen vazduha, koji ostaje u plućima i posle najsnažnijeg
izdisaja.

Defiiniši

Plućni

Kapacitet

Kapacitet pluća je zbir dva ili više plućnih volumena.

Navedi

Plućne

Kapacitete

Inspiratorni kapacitet, ekspiratorni kapacitet, funkcionalni rezidualni kapacitet, vitalni
kapacitet i totalni plućni kapacitet.

5.2.

Vežba

13:

Plućna

funkcija

UVOD

Respiratorni ili plućni sistem obavlja veoma važnu ulogu u snabdevanju kiseonika (O

) tokom

udisanja, odnosno otklanjanja ugljen – dioksida (CO

) tokom izdisanja, kao i održavanja acido – bazne

ravnoteže (pH) u organizmu. Pošto je kiseonik neophodan za ćelijski metabolizam, količina vazduha
koju obezbeđuje disajni sistem je važna da bi se postavila gornja granica koja je potrebna za
obavljanje rada ili metabolizma. Zbog toga je merenje plućnog volumena i brzine protoka vazduha,
veoma važan zadatak da bi se procenili: zdravstveno stanje i plućni kapaciteti osobe.

U ovoj vežbi se mere vrednosti:

Forsirani

vitalni

kapacitet

(FVC)

– maksimalna količina vazduha koju osoba može dodatno da

izdahne nakon maksimalnog udaha.

Forsirani

ekspiratorni

volumen

(FEV)

– to je % FVC koju osoba forsirano izbaci u vremenskim

intervalima u trajanju od 1, 2 i 3 sekunde. (

FEV

1,0

FEV

2,0

FEV

3,0

)

Maksimalna

voljna

ventlacija

(MVV)

– to je plućni funkcionalni test koji kombinuje

volumene i protok da bi se uopšteno procenila plućna ventiilacija.

Ova  merenja  pokazuju  gornju  granicu  rada  za  koju  je  osoba  sposobna,  i  ona  je  bazirana  na
kapacitetima  njenog  ili  njegovog  respiratornog  sistema.  Kada  osoba  maksimalno  udahne  i  potom
maksimalno  izdahne,  količina  (zapremina)  izdahnutog  vazduha  je  njegov

jednostepeni

vitalni

kapacitet

(

SSVC

). Vreme za koje se ostvari maksimalna ekspiracija (izdah) nema nikakav faktor u

određivanju SSVC.

Pošto pluća leže u grudnom košu, vitalni kapacitet će biti ograničen veličinom grudnog koša i zavisi od
osobe do osobe. Zbog toga različite veličine (npr. godine, pol, težina) utiču na kapacitet respiratornog
sistema.

Kod odraslih, sa rastom godina se smanjuje prosečni plućni kapacitet. Žene imaju manje kapacitete
od muškaraca pri istim godinama i istoj težini. Kod iste osobe, potrošnja i potražnja za kiseonikom je
različita u različitim aktivnostiima i zavise od zdravstvenog stanja osobe. Prema tome brzina i
dubina

ventilacije

(količina vazduha koju udahnemo i izdahnemo u minuti), nisu konstantne, već

se  stalno prilagođavaju  promenljivim  i  različitim  potrebama  tela.  Kako  povećavamo  svoju  fizičku
aktivnost  iz stanja  mirovanja,  tako  se  povećava  i  količina  i  brzina  disanja.  Promene  u  volumenu  i
koliko  brzo dolazi  do  tih  promena  u  volumenu  se  mogu  iskoristiti  za  procenu  stanja  i  zdravlja
respiratornog sistema.

U ovoj vežbi se izvode 2 testa za merenje plućnog protoka:

1) FEV – forsirani ekspiratorni volumen

2) MVV – maksimalna voljna ventilacija

Slika

33.

Grafk

vrednosti

MVV

CILJ

VEŽBE:

1) Eksperimentalno utvrđivanje, snimanje i/ili izračunavanje forsiranog ekspiratornog volumena

(FEV) i maksimalne voljne ventilacije (MVV).

2) Poređenje utvrđenih vrednost FEV sa srednjim vrednostima.
3) Upoređivanje vrednosti MVV.

II.

APARATURA:

Aparatura i način rada je isti kao i u prethodnoj vežbi te ga neću ponovo
opisivatii.

III.

EKSPERIMENT

Forsirani

Ekspiratorni

Kapacitet:

FEV

1.0

FEV

2.0

FEV

3.0

Tabela

Izmerene

srednje

vrednosti

Vremenski
Intervali

(sek)

Forsirani

Ekspiratorni

Volumen

Vitalni

kapacitet

(VC)

FEV/VC

izračunati

(FEV/VC)

100

Normalni

FEV

opseg

kod

odraslih

0-1
0-2
0-3

3,45 l
4,23 l
4,47 l

4,55 l
4,55 l
4,55 l

0,76
0,93
0,98

izračunati

76%
93%

98%

FEV

1.0

66% - 83%

FEV

2.0

75% - 94%

FEV

3.0

78% - 97%

Slika

34.

Grafik

dobijenih

vrednosti

FEV

Slika

35.

Grafik

dobijenih

vrednosti

FEV1

Slika

36.

Grafik

dobijenih

vrednosti

FEV3

Slika

37.

Grafk

izmerenih

vrednosti

MVV

Slika

38.

Grafik

izmerenih

vrednosti

MVV

prvom

ciklusu

4) Izračunati prosečni volumen po ciklusu (AVPC):

Dodati volumene od svih izbrojanih ciklusa iz Tabele 8.

Suma = 20,35 l

AVPC



20,35





1,20

Gde

AVPC

–

prosečni

volumen

ciklusu

Pomnožiti AVPC sa brojem respiratornih ciklusa pa izračunati MVV

MVV



AVPC





1,20



min



102

min

ZAKLJUČAK

Na osnovu izmerenih vrednosti, vidimo da ispitanik ima blago povećane vrednosti FEV

3,0

i u

granicama normale vrednostii FEV

1,0

i FEV

2,0

. Analizom vrednostii rezultata maksimalne

voljne ventilacije, nalazimo da ispitanik ima smanjene vrednosti. Tablične vrednosti MVV iznose

od 120 – 170 l/min, što nam pokazuje da je osoba pušač, i da je to uzrok smanjenih vrednosti

MVV.

II.

Pitanja

Definisati Forsirani Ekspiratorni Volumen

(FEV).

To je % VC koju osoba forsirano izbaci u vremenskim intervalima u trajanju od 1, 2 i 3 sekunde.

Kako se ispitanikov FEV odnosi naspram prosečnih vrednosti iz Tabele 7.?

FEV

1.0

istii

kao

FEV

2.0

istii

kao

FEV

3.0

veće

Defnisati

Maksimalni

Voljni

Volumen

(MVV).

MVV meri najbolji rad pluća i respiratornih mišića. Računa se kao količina vazduha koja se kreće kroz
plućni sistem u jednom minutu pri hiperventilaciji.

Maksimalna voljna ventiilacija se smanjuje sa godinama.

Zašto?

Jer se sa godinama smanjuju funkcije organizma, samim tim i volumeni kao i MVV. Starenjem takođe
dolazi do smanjenja statičkih i dinamičkih plućnih volumena i kapaciteta.

Asmatčari često imaju sužene disajne puteve zbog kontrakcija glatgih mišića, zadebljanih
zidova i sekrecije mukusa. Kako to utiče na vitalni kapacitet FEV

1,0

i MVV?

Svako zakrčenje i suženje disajnih puteva dovodi do smanjenja plućnih funkcija, pa tako i ovih
vrednosti.

K. Bronho-dilatatorski lekovi šire disajne puteve i čiste mukus. Kako bi oni uticali na merenje i

rezultate FEV i MVV?

Oni bi povećali vrednosti ovih veličina, što nije dobro. Ako ispitanik koristi takve lekove, mora se i to
uzeti u obzir pri proračunu kapaciteta, jer ne bi imali tada pravu sliku na rezultate.

L. Hoće li sitnija osoba imati manji ili veći vitalni kapacitet od krupnije osobe?

◙

Manje

Veće

M. Kakvi bi bili rezultati FEV

1,0

i MVV kod asmatičara u poređenju sa atletičarem?

◙

Manje

Veće

Literatura

1. Arthur C. Guyton M.D., John E. Hall Phd, Textbook of Medical Physiology, jedanaesto izdanje,

2006. god

2. Slobodanka Stanković, Fizika ljudskog organizma, Novi Sad 2006. god

3. Sears, Francis W, Electricity and Magnetiism 1946.
god

4. Raymond A. Serway, Physics for Scientists and Engineers, 2005. god

htttps://www.biopac.com/

htttp://www.slideshare.net/mdraginaj/respiratorni-sistem-

oveka

htttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/handle/123456789/4694/Disertacija268.pdf?
sequence=

2&isAllowed=y

htttp://astma.rs/dijagnoza/spirometrija/

htttp://www.medicinski-leksikon.info/znacenje/plucni-

volumeni.html

10.

htttps://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5
%

D1%82%D1%80%D0%B8%D1%98%D0%B0

11.

htttp://mssgracanica.com/farmacija/ANATOMIJA%20I%20FIZIOLOGIJA%20COVJEKA%20II.pdf

12.

htttp://www.slideshare.net/DejanaDeki/testovi-plucne-

funkcije

13.

htttps://www.dropbox.com/sh/3f3pwazg4629o6p/AACQlF1CXARnphRngUzpqgr-
a/English%20-%20en/Lesson%20Procedures%20and%20Intros?
dl=0&preview=L12+Introductiion.pdf

14.

htttps://www.dropbox.com/sh/3f3pwazg4629o6p/AACQlF1CXARnphRngUzpqgr-
a/English%20-%20en/Lesson%20Procedures%20and%20Intros?
dl=0&preview=L12+Procedure.pdf

15.

htttps://www.dropbox.com/sh/3f3pwazg4629o6p/AACQlF1CXARnphRngUzpqgr-
a/English%20-%20en/Lesson%20Procedures%20and%20Intros?
dl=0&preview=L13+Introductiion.pdf

16.

htttps://www.dropbox.com/sh/3f3pwazg4629o6p/AACQlF1CXARnphRngUzpqgr-
a/English%20-%20en/Lesson%20Procedures%20and%20Intros?
dl=0&preview=L13+Procedure.pdf