_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнических систем

отчет

по лабораторной работе № 2

по дисциплине «Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы»

Тема: Исследование респираторного цикла

Студент гр. 7501		Исаков А.О.
Студентка гр. 7501		Фалевская А.Н.
Студентка гр. 7501		Кирьянова А.М.
Студентка гр. 7501		Сачкова Н.Д.
Преподаватель		Машевский Г. А.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: зарегистрировать и измерить вентиляцию с помощью пневмографа и датчика температуры воздуха, показать связь между вентиляцией и температурными изменениями потока воздуха в ноздре; пронаблюдать и зарегистрировать увеличение и сокращение грудной клетки, изменения частоты дыхательного цикла, связанные с церебральным воздействием и воздействием хеморецептора на компоненты дыхательного центра, расположенные в продолговатом мозге.

Оборудование и материалы:

• BIOPAC Датчик дыхательного усилия SS5LA

• BIOPAC Датчик температуры SS6L

• Односторонняя (медицинская) клейкая лента (TAPE1)

• Biopac Student Lab System: ПО BSL 3.7.3, основной блок MP36

• Компьютер

Основные теоретические положения

Три основные функции дыхательной системы:

• обеспечение кислородом энергетических потребностей тела;

• выведение ;

• поддержание рН уровня плазмы крови.

Респираторный цикл содержит два процесса: вдыхание и выдыхание. Во время вдоха скелетные мышцы сокращаются, таким образом увеличивая объем полости грудной клетки и легких. Возросший объем понижает давление в легких относительно атмосферного, и воздух попадает в легкие. Во время спокойного выдоха дыхательные мышцы расслабляются, уменьшая объем полости грудной клетки и легких. При спокойном дыхании выдох осуществляется пассивно. При физической нагрузке и форсированном выдохе, выдыхание происходит благодаря активности экспираторных мышц.

Во время вдоха кислород, находящийся в легких, поступает в клетки тканей через эритроциты. При продуцировании энергии эти клетки высвобождают двуокись углерода, как продукт выделения. Часть двуокиси углерода в организме вступает в реакцию с водой и образует угольную кислоту, которая затем распадается на и бикарбонат. Эритроциты доставляют и обратно в легкие. В легких и вновь вступают в химическую связь и образуют воду и .

Рисунок 1 – Дыхательный процесс

Многие факторы влияют на регуляцию вентиляции (дыхания), частоты и глубины дыхания. Основной ритм дыхания регулируется инспираторным и экспираторным центрами мозга.

• Инспираторный центр инициирует вдох, активацией инспираторных мышц. Во время нормального спокойного дыхания средняя частота дыхания составляет 12-14 циклов в минуту. Инспираторный центр всегда действует для производства активного вдоха.

• Действия экспираторного центра, наоборот, направлены на сдерживание и подавление действий инспираторного центра, таким образом происходит пассивный выдох.

На этот нормальный паттерн (рисунок) дыхания влияют:

• Дыхательные центры мозга.

• Обратный сигнал из периферических и центральных хеморецепторов, расположенных в аорте и продолговатом мозге, соответственно.

• Рецепторы растяжения (тензорецепторы) легких.

• Другие чувствительные нервные окончания.

Различные хеморецепторы определяют уровень кислорода и углекислого газа в крови и в цереброспинальной жидкости мозга. При гипервентиляции частота и глубина дыхания увеличиваются до такого уровня, что легких выводят двуокись углерода из организма быстрее, чем она продуцируется. Ионы водорода удаляются из жидких сред организма, уровень рН возрастает. Это понижает вентиляцию до тех пор, пока не восстановится нормальный уровень. Временная приостановка дыхания после произвольной гипервентиляции называется апноэ.

При гиповентиляции легкие направляют двуокись углерода и жидкие среды организма поскольку не могут выводить ее также быстро, как она образуется. Усилившееся продуцирование угольной кислоты вызывает повышение содержания ионов водорода, понижая рН в жидких средах организма. Хеморецептор вызывает усиление дыхания до тех пор, пока уровни содержания не достигнут нормы.

В этой лабораторной работе проводилось измерение вентиляции, при регистрации частоты и глубины дыхательного цикла с помощью пневмографа. Этот датчик преобразовывает увеличение и сокращение грудной клетки в изменение напряжения, которое отразится на кривой. Один респираторный цикл регистрируется как увеличение напряжения (возрастающий участок) во время вдоха и уменьшение напряжения (убывающий) во время выдоха.

Кроме того, регистрировалась температуру воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого через ноздрю, с помощью датчика температуры. Изменение температуры воздуха, обратно пропорционально изменению объема грудной клетки человека. Во время вдоха человек вдыхает относительно прохладный воздух. Во время выдоха более теплый воздух выходит из дыхательных путей.

Протокол

лабораторной работы № 2

по дисциплине «МедПАСиК»

Тема: Исследование респираторного цикла

Имя студента:

Дата: 26 ноября 2019 г.

Сведения о пациенте

Имя: Рост: 178 Вес: 64

Возраст: 21 Пол: женский

Полученные данные и измерения

1. Эйпноэ (Нормальное дыхание)

Измерение	Цикл 1	Цикл 2	Цикл 3
Продолжительность вдоха, с	2,53	2,5	2,04
Продолжительность выдоха, с	2,04	2,1	2,62
Общая продолжительность, с	4,16	4,89	4,54
Частота дыхания, дых/мин	12,269	15,151	10,733

2. Сравнение интенсивности вентиляции по длительности респираторного цикла

Измерение	Цикл 1	Цикл 2	Цикл 3
Гипервентиляция, с	1,6	1,65	1,63
Гиповентиляция, с	1,53	1,25	1,52
Кашель, с	3,17
Чтение вслух, с	2,43	2,18	2,69

3. Сравнение интенсивности вентиляции по частоте дыхания

Измерение	Цикл 1	Цикл 2	Цикл 3
Частота дыхания при гипервентиляции, дых/мин	37,5	36,363	36,809
Частота дыхания при гиповентиляции, дых/мин	39,215	48	39,473
Частота дыхания при кашле, дых/мин	18,927
Частота дыхания при чтении вслух, дых/мин	24,691	27,522	22,304

4. Сравнительная глубина дыхания

Глубина	Цикл 1	Цикл 2	Цикл 3
Нормальное дыхание, мВ	0,288	0,331	0,332
Гипервентиляция, мВ	2,293	1,804	1,906
Гиповентиляция, мВ	0,791	0,792	0,938
Кашель, мВ	0,476

5. Связь глубины и температуры дыхания

Измерение	Эйпноэ	Гипервентиляция	Гиповентиляция
Наибольший перепад температур, °С	1,268	0,987	0,651
Дельта Т между мах вдохом и наибольшим перепадом температур, с	4,99	3,21	3,13

Студенты гр. 7501		Исаков А.О.
		Фалевская А.Н.
		Кирьянова А.М.
		Сачкова Н.Д.
Преподаватель		Машевский Г. А.