TYPY DÝCHÁNÍ A DECHOVÁ FREKVENCE Při dýchání se nasává vzduch do plic při vdechu (inspiraci) a vypuzuje při výdechu (exspiraci). Při vdechu se rozšiřuje hrudní dutina činností svalů. Tím vzniká negativní sací tlak v hrudníku a v plicích, takže atmosférický vzduch vniká do plic. Hlavní dýchací svaly provádějící vdech jsou: bránice, která se při vdechu smršťuje a rozšiřuje tak hrudní dutinu vertikálně, a mezižeberní svaly zevní, které rozšiřují dutinu hrudní sagitálně (horní žebra) a transverzálně (dolní žebra). Při namáhavém dýchání přistupují k činnosti těchto hlavních svalů ještě pomocné svaly dýchací, jimiž mohou být všechny svaly upínající se na hrudník. Výdech znamená vypuzení vzduchu z hrudní dutiny. Nastává při klidném dýchání většinou pasivně elasticitou plic, vymizením deformující síly, vedoucí k pohybu žeber, účinkem zemské tíže, váhou hrudníku a tlakem břišních orgánů. Při namáhavém výdechu se účastní pomocné dýchací svaly, zejména mezižeberní svaly vnitřní a břišní lis. Podle převládajícího mechanizmu dýchání můžeme odlišit žeberní typ dýchání (kostální) a brániční typ dýchání (abdominální). U žen převládá horní typ kostální, u mužů dolní typ kostální a u dětí typ abdominální. Nejúčinnější se zdá být dýchání bránicí, jež se podílí asi na 60 % dechového objemu. Dýchání má určitou frekvenci a hloubku a těmito hodnotami je dána plicní ventilace. Při klidném dýchání je průměrná frekvence dechová u mužů 12 - 16, u žen 14 - 18, u děti je hodnota vždy vyšší. Nejvyšší je u novorozenců – průměrně 44 dechů za minutu.Výrazně vyšší klidové hodnoty, u dospělých nad 24 dechy za minutu, se nazývají polypnoe (tachypnoe). Hodnoty nižší, u dospělých pod 10 dechů za minutu, se nazývají oligopnoe Hloubka dechu bývá při klidném dechu kolem 500 ml, plicní ventilace kolem 8 litrů za minutu. Dechovou frekvenci (DF) počítáme při pohledu (aspexi) na pohybující se hrudník nebo pohmatem přiložením plochy ruky na horní část hrudníku nebo břicho v intervalu nejlépe 1 minuty. Podle frekvence a hloubky dechu lze rozlišit několik forem dýchání: eupnoe je klidné fyziologické dýchání, polypnoe (tachypnoe) je zrychlené dýchání, ale hloubka dechu se prakticky nemění, oligopnoe je zpomalené dýchání, hyperpnoe je prohloubené dýchání se zvětšením objemu bez subjektivního pocitu nedostatku vzduchu (např. při pohybovém zatížení), bradypnoe je mělké dýchání se zmenšením objemu, dyspnoe je dušnost se subjektivním pocitem nedostatku vzduchu, apnoe je zástavu dechu. Poslechem lze vyšetřit (přímo – přiložením ucha na stěnu hrudní nebo nepřímo – pomocí fonendoskopu) tzv. vlastní dýchací šelesty. Fyziologické dýchání sklípkové (kdy inspirium je provázeno srkavým šelestem a expirium neslyšné, či velmi tiché a krátké) lze slyšet nad celou plochou hrudníku, kromě míst v blízkosti dýchací trubice. Tam je naopak slyšitelné trubicové dýchání s delším a hlučnějším expiriem. Ostatní druhy dýchacích šelestů (hvízdoty, dýchání zostřené, oslabené, neslyšné, drané s prodlouženým výdechem) včetně vedlejších dýchacích fenoménu (chropty, třaskání, třecí šelesty) jsou projevem různých chorob. APNOICKÁ PAUZA Apnoická pauza je zástava dechu – doba, kdy jedinec nedýchá. Rozlišujeme inspirační apnoickou pauzu – doba bez dýchání, která následuje po nádechu (u mužů je průměrně 50 – 60 s, u žen 40 – 50 s) a expirační apnoickou pauzu - doba bez dýchání po výdechu (u mužů průměrně 30 – 40 s, u žen 25 – 35 s). STANGEHO ZKOUŠKA Stangeho zkouška je jednou z funkčních dechových zkoušek, ze které můžeme zhodnotit svůj fyzický stav. U zdatných jedinců bývá hodnota inspirační apnoické pauzy měřené bezprostředně po námaze zkrácena na polovinu doby zadržení dechu při klidném dýchání. Doba třetí apnoické pauzy bývá u zdatných osob shodná s první a u zvlášť zdatných se dokonce prodlužuje.
STANOVENÍ PLICNÍCH OBJEMŮ Běžně se při vyšetřeních stanovuje několik typů objemů plic, které charakterizují jejich fyziologický stav: VT (Tidal volume) – dechový objem = množství vzduchu při inspiriu, či exspiriu v klidových podmínkách (průměrně cca 500 ml) IRV (Inspiratory reserve volume) – inspirační rezervní objem = množství vzduchu, které lze vdechnout po klidovém inspiriu (orientačně muži 3,3 l, ženy 1,9 l) ERV (Exspiratory reserve volume) – exspirační rezervní objem = množství vzduchu, které lze vydechnou po klidovém exspiriu (orientačně muži 1,0 l, ženy 0,7 l) VC (Vital kapacity) – vitální kapacita = množství maximálně vydechnutého vzduchu po maximálním nádechu (orientačně muži 4,8 l, ženy 3,1 l), je součtem předchozích objemů – VC = VT + IRV + ERV Náležitá hodnota vitální kapacity plic Náležitá hodnota vitální kapacity plic (NHVC) ukazuje, jakou by měl jedinec mít VC vzhledem ke svým tělesným parametrům – tj. jakousi normu. Tato hodnota se dá vyjádřit ve vztahu k různým veličinám, jednotlivá vyjádření jsou různě přesná. Obvykle se pro výpočet používají tyto tři postupy: 1. vztaženo k povrchu těla muži: (NHVC) = povrch těla (m2) . 2 500 ženy: (NHVC) = povrch těla (m2) . 2 000 Povrch těla lze zjistit z přiložené tabulky (příloha 1) spojením vlastní výšky a hmotnosti v prvním a třetím sloupci. Povrch těla se odečte v průsečíku spojnice a prostředního sloupce. 2. vztaženo k věku a výšce muži: (NHVC) = {27,63 – [0,112 . věk(r)]} . výška (cm) ženy: (NHVC) = {21,78 – [0,101 . věk(r)]} . výška (cm) 3. vztaženo k bazálnímu metabolizmu (BM) muži: (NHVC) = náležitá hodnota BM (kJ.24h-1) . 0,62 ženy: (NHVC) = náležitá hodnota BM (kJ.24h-1) . 0,53 Náležitá hodnota metabolizmu udává základní energetický výdej odpovídající základní látkové přeměně, nezbytné k udržení základních životních funkcí vztažený k věku, výšce, hmotnosti a pohlaví. K výpočtu se používají tabulky – příloha 2, 3, 4. V nich zjistíme faktor pro věk a výšku a faktor pro hmotnost. Po sečtení obou faktorů dostaneme náležitou hodnotu bazálního metabolizmu v kJ/24h.
Zdroje teoretického úvodu a příloh: Seliger - Fyziologie tělesné zátěže, Machová - Cvičení z biologie III
Možnosti zpracování protokolu: Můžete použít protokol coby předlohu a pouze doplnit tabulky, vložit grafy, připsat pozorování, závěry a zhodnocení. Pouze graf, který máte sestrojit ručně je třeba ručně sestrojit a skenovat (vyfotit) a vložit do protokolu. A na závěr váš protokol vytisknout. (Bez teoretického úvodu a příloh) Můžete zpracovat i do sešitu, jak jste zvyklí – akorát graf z Data studia vytisknete a do sešitu vlepíte, stejně jako graf na milimetrovém papíře.
1) Dýchací pohyby, hloubka dýchání Pohledem zjistěte u spolužáka převládající typ dýchání a hloubku dechu. Sledujte změnu frekvence a hloubky dýchání při používání pouze jednotlivých typů dýchání. Pomocí fonendoskopu se snažte odlišit vlastní dýchací šelesty dýchání sklípkového nad plicními poli a dýchání trubicového nad dýchacími poli. 2) Zjišťování dechové frekvence a) vizuální měření Během šesti minut počítejte svou dechovou frekvenci. Dvě minuty v sedě, Dvě minuty ve stoje. Snažte se dýchat „normálně“. Hodnoty doplňte do tabulky. minuta
1
2
4
5
průměrná minutová dechová frekvence
počet dechů Nyní zkuste udělat cca 40 dřepů během jedné minuty a sledovat změnu v dechové frekvenci – stačí počítat jednu minutu. b) Digitální měření plicních objemů a frekvence Zapojte sondu spirometr přes USB link do počítače – otevřete se program Data studio. Zvolte možnost vytvořit experiment. Zavřete nabízenou možnost k měření. Vidíte dva grafy. V horním grafu klikněte pravým tlačítkem na kolonku „No Data“ a z nabídky vyberte „Odebrat vybraná data“. Tím vám zbude pouze graf objemu v závislosti na čase. Vlevo nahoře spusťte „start“, počkejte, až začne na sondě svítit zeleně „ready“ a začněte „normálně“ dýchat (použijte papírový náustek, kterým omotáte trubičku, do které dýcháte). Pokuste se dodržovat vaší normální frekvenci dýchání a hloubku dechu. Po cca 1 minutě se zkuste maximálně nadechnout a maximálně vydechnout. Potom opět normálně dýchejte. Po další cca minutě se opět maximálně nadechněte a vydechněte. Tak půl minuty dýchejte normálně a potom zkuste za stálého dýchání do přístroje udělat dvacet dřepů. Po skončení cvičení dýchejte do přístroje ještě tak cca půl minuty. Poté měření ukončete. Graf přeneste do protokolu a popište na něm (uvažujte hodnoty v klidu): dechový objem, inspirační rezervní objem, expirační rezervní objem, maximální nádech, maximální výdech, vitální kapacitu. Nezapomeňte uvést příslušné hodnoty, jak vám z grafu vycházejí. Pokud je hodnota v grafu vidět vícekrát, zkuste vybrat tu nejčastější. Zkuste odhadnout svou „normální“ dechovou frekvenci a podle toho dobu jednoho nádechu a výdechu – zakreslete v grafu. V závěru porovnejte vaše klidové hodnoty s hodnotami při a po cvičení. Jak přenést graf: Ještě před přenesením si ho můžete v Data studiu trochu upravit – těsně nad grafem je úplně vlevo ikonka upravit měřítko – po kliknutí se nastaví měřítko, aby byl celý průběh grafu dobře vidět. Tažením pravého dolního rohu okna s grafem myší můžete upravit velikost grafu. Jeli aktivní okno Data studia (vidíte na monitoru váš graf) stiskněte klávesu PrintScreen (uloží se obrázek „monitoru“ a otevřete program Malování (v Programy – Příslušenství), pomocí kláves Ctrl V vložte obrázek obrazovky, vyberte (klikněte v liště na možnost vybrat) vhodnou oblast obrázku (aby zůstaly u grafu osy), zmáčkněte Ctrl C, najeďte si zpět na protokol a použitím kláves Ctrl V, vložte na příslušné místo, je-li třeba rohem obrázku, upravte velikost
3) Vitální kapacita plic Pomocí spirometru (máte-li hodnotu z předchozí úlohy, jednu použijte a znovu nadýchejte jen 2x) zjistěte svou hodnotu vitální kapacity plic (použijte papírový náustek). Největší hodnotu porovnejte s náležitou hodnotou vitální kapacity plic (NHVKC). Tu zjistěte všemi třemi způsoby (viz teoretický úvod) a pro porovnání použijte jejich průměr. Jako porovnání uveďte, kolik procent představuje vaše nejvyšší hodnota z náležité hodnoty. Vysvětlete, která hodnota NHVC je asi nejpřesnější. Do tabulky, která bude součástí protokolu, uveďte průměrnou hodnotu náležité hodnoty vitální kapacity plic, nejvyšší hodnotu vitální kapacity a procentuální porovnání obou hodnot 9 svých spolužáků a v tabulce uveďte i sebe. Zhodnoťte celkové výsledky a porovnejte svůj stav s ostatními. naměřené hodnoty vitální kapacity náležité hodnoty vitální kapacity
1. měření
2. měření
3. měření
k povrchu těla
k věku a výšce
k nál. hodnotě BM
průměrná hodnota jméno
vitální kapacita
procentuální porovnání náležitá hodnota VC
procentuální porovnání
4) Apnoická pauza Změřte svou klidovou inspirační a expirační pauzu. Porovnejte své hodnoty s teoretickým úvodem. inspirační pauza
expirační pauza
5) Stangeho zkouška Během 30 vteřin udělejte 20 dřepů. Ihned po skončení cvičení zjistěte svou inspirační pauzu (v tabulce druhá) a minutu po skončení druhé insp. pauzy zjistěte třetí insp. pauzu. Zaznamenejte do tabulky a porovnej s teoretickým úvodem. klidová inspirační pauza
druhá inspirační pauza
třetí inspirační pauza
6) Změny množství kyslíku ve třídě Pomocí Xploreru a příslušné sondy změřte množství O2 ve třídě a to na začátku a před koncem laboratorních prací. Během laboratorních prací dbejte na to, aby nezůstávaly otevřené dveře a neotvírejte okna. Jako srovnávací vzorek, že změna koncentrace je skutečně dána přítomností lidí ve třídě, měřte stejným způsobem i na chodbě. Množství kyslíku se příslušnou sondou Pasco měří v přiložené nádobce, aby nedocházelo ke zkreslení údajů prouděním vzduchu. Při novém měření nechte vždy nádobku „vyvětrat“ – aby se vyměnil vzduch v ní se vzduchem venkovním. „Vyvětrání“ provádějte vždy v cca stejné výšce od podlahy, aby nedošlo ke zkreslení tím, že kyslík je plyn s jinou hustotou než vzduch. Po zapnutí přístroje hodnotu cca 20 vteřin ustálit. Pracujte stále se stejnou sondou. Naměřené hodnoty: množství O2 na začátku (ppm i %)
množství O2 na konci (ppm i %)
třída chodba Doplňkové úkoly: 1) Hodnoty množství kyslíku ve třídě uveďte v jednotkách ppm i v procentech. Co udává hodnota ppm? (Přepínat jednotky můžete tak, že když měříte množství kyslíku, zmáčknete na Exploreru „OK“ a kurzorem najedete na jednotky. Po potvrzení můžete jednotky měnit.) 2) Pomocí měřidla a výpočtu určete objem místnosti. 3) Spočítejte objem kyslíku (jako procenta z celkového objemu) v místnosti na začátku a na konci praktik. 4) Rozdílem hodnot objemů zjistěte úbytek objemu kyslíku. 5) Zjistěte úbytek objemu O2 na jednoho studenta. na začátku hodiny procentuální zastoupení O2 ve třídě objem třídy objem O2 ve třídě objem úbytku O2
na konci hodiny
7) Změny ve složení vydechovaného vzduchu Zapojte sondu pro měření množství O2 a sondu pro měření CO2 do Exploreru. Sondy zaveďte skrz zátky do plastové nádobky, kterou jste před tím „vyvětrali“, aby obsahovala vzduch stejného složení jako je v okolí. Změřte počáteční hodnoty kyslíku a oxidu uhličitého. Do nádoby dýchejte skrz trubičku, aby se do plic dostával vzduch pouze z nádoby a naopak, aby se vydechovaný vzduch dostával pouze do nádoby. Po každém nádechu a výdechu zaznamenejte hodnotu množství kyslíku a oxidu uhličitého - vždy je třeba určitou dobu počkat, aby se hodnoty z obou sond ustálily. Takto opakujte, dokud bude možné se z nádoby nadechovat. Hodnotami doplňte tabulku v protokolu. Z uvedených hodnot sestavte graf – množství kyslíku v závislosti na počtu nádechů a stejně tak množství oxidu uhličitého. Oboje hodnoty zpracovávejte do jednoho grafu – na vodorovné ose bude počet nádechů, na ose svislé množství plynů – pro každý z plynů zvolte vhodné jednotky, aby křivky byly „u sebe“ (množství oxidu uhličitého je podstatně menší než kyslíku, při použití stejného rozsahu jednotek pro oba plynu by byly křivky daleko od sebe). Jde nám o to, aby byly vidět sklony křivek. Množství oxidu uhličitého lze měřit pouze v jednotkách ppm, pro měření kyslíku si můžete zvolit procenta nebo ppm. Přepínat jednotky můžete tak, že když měříte množství kyslíku, zmáčknete na Exploreru „OK“ a kurzorem najedete na jednotky. Po potvrzení můžete jednotky měnit.) počet nádechů/výdechů
Graf:
množství kyslíku (ppm)
množství CO2 (ppm)
Přílohy Příloha 1: Nomogram pro zjištění povrchu těla
Příloha 2: Tabulka pro výpočet náležitých hodnot bazálního metabolizmu – faktor pro hmotnost (muži)
Příloha 3: Tabulka pro výpočet náležitých hodnot bazálního metabolizmu – faktor pro hmotnost (ženy)
Příloha 4: Tabulka pro výpočet náležitých hodnot bazálního metabolizmu – faktor pro věk a výšku
