В.Б.Брин, И.Г.Джиоев, Н.В.Боциева, Т.В.Молдован, Ж.К.Албегова, А.К.Митциев, Н.Р.Албегова

ПРАКТИКУМ

по

Нормальной физиологии

ЛЕЧЕБНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Часть 2. Четвертый семестр

Владикавказ

2012

Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Осетинская государственная медицинская академия»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

В.Б.Брин, И.Г.Джиоев, Н.В.Боциева, Т.В.Молдован, Ж.К.Албегова, А.К.Митциев, Н.Р.Албегова

ПРАКТИКУМ

по

Нормальной физиологии

(для студентов, обучающихся по специальности «Лечебное дело»

в 4-м семестре)

Владикавказ

2012

В.Б.Брин, И.Г.Джиоев, Н.В.Боциева, Т.В.Молдован, Ж.К.Албегова, А.К.Митциев, Н.Р.Албегова

Практикум по нормальной физиологии. Под ред. проф. В.Б.Брина. Владикавказ. 2012. 66 с.

Практикум по нормальной физиологии представляет собой переработанное издание 2001 года, составлен в соответствии с «Примерной программой по нормальной физиологии» ФГОС 3-го поколения. Практикум предназначен для практических занятий по курсу нормальной физиологии, преподаваемому на педиатрическом факультете в III семестрах учебного года. Все разделы и занятия составлены по единой методической схеме, включающей обязательный тестовый контроль знаний студентов. Кроме приводимых в настоящих указаниях тестовых заданий, приводятся ссылки на сборник тестовых заданий, изданный кафедрой ранее.

Примерный хронометраж двухчасовых занятий:

1. Тестовый исходный контроль – 10 мин.

2. Опрос и рассмотрение основных вопросов темы – 30 мин.

3. Проверка и разбор заданий самостоятельной работы - 10

4. Просмотр видеопрактикума или выполнение экспериментов – 30 мин.

5. Тестовый контроль итогового уровня – 10 мин

В конце каждого раздела приводится список дополнительной литературы. Основной литературой, рекомендуемой студентам для освоения курса дисциплины, являются:

1. Брин В.Б. с соавт. Нормальная физиология человека. Учебник для медвузов. Под ред. Б.И .Ткаченко. М. «Медицина», 2005

2. Брин В.БЬ. с соавт. Физиология человека. Compendium/Под ред. Б.И.Ткаченко. Учебник. М. «Гэотар-Медиа», 2009.

3. Физиология человека. Учебник для медвузов под ред. В.М.Покровского и Г.Ф.Коротько. М.Медицина, 2011. В.Б.Брин в соавт.

4. Брин В.Б. с соавт. Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии. Учебное пособие. Владикавказ, ИПП им. В. Гассиева, 2006.

5. Брин В.Б. Избранные лекции по нормальной физиологии. Часть 1. Владикавказ, ИПО СОИГСИ, 2009.

6. Брин В.Б. Избранные лекции по нормальной физиологии. Часть 2. ИПО СОИГСИ, Владикавказ, 2011.

Коллектив кафедры надеется, что предлагаемый практикум поможет студентам в усвоении практических навыков и теоретических вопросов курса нормальной физиологии.

Раздел: физиология внешнего дыхания, энергетического обмена и терморегуляции.

Занятие № 1

ТЕМА: ЗНАЧЕНИЕ ДЫХАНИЯ ДЛЯ ОРГАНИЗМА. ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ. МЕХАНИЗМ ВДОХА И ВЫДОХА. МОДЕЛЬ ДОНДЕРСА.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Студент должен знать: механизмы эластической тяги аппарата дыхания и легких; механизм поступления воздуха в легкие.

Студент должен уметь: определить величину воздушного потока с помощью пневмотахометра; назвать основные мышцы, участвующие в дыхании; объяснить результаты опыта Дондерса;

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:

1. Что такое система внешнего дыхания?

2. Что такое вентиляция?

3. Какие мышцы называются инспираторными? Экспираторными?

4. Чем отличается активный выдох от пассивного?

5. Где кровь содержит больше кислорода: в легочных артериях или легочных венах?

6. Какова общая площадь альвеолярной поверхности легких?

7. Что такое сурфактант?

8. Какие функции выполняют легкие?

9. Что включает в себя малый круг кровообращения?

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

1. Система внешнего дыхания, его основные этапы.

2. Основные процессы внешнего дыхания.

3. Механизм вдоха и выдоха: роль дыхательных мышц, величины транспульмонального, внутриплеврального давлений, свойств легочной ткани, сурфактанта. Модель Дондерса.

4. Методы исследования функционального состояния аппарата внешнего дыхания.

Видеодемонстрация опыта Дондерса

Изучение механизма вдоха и влияния сурфактанта на растяжимость легких.

Цель опыта: продемонстрировать: а) значение изменения объема грудной клетки в разные фазы дыхательного цикла; б) роль сурфактанта во время вдоха.

Порядок проведения работы. Приготовление модели Дондерса. Обездвиживают двух лягушек. Вскрыв грудную полость, извлекают легкие вместе с трахеей и гортанью. В голосовую щель одного препарата вводят стеклянную канюлю и перевязывают ниткой. Затем погружают легкие в бутыль, дно которой образовано резиновой мембраной. Обязательно контролируется плотность вхождения пробки с канюлей в горлышко бутылки. То же самое проделать со вторым препаратом, предварительно с помощью шприца осторожно и тщательно промыть его в солевом растворе (100 мг/мл). Предварительно закрепив бутыль на штативе, нужно присоединить выступающую канюлю к водяному манометру.

Такая установка позволяет измерить разрежение, которое будет создаваться в бутыли при оттягивании резиновой мембраны. Оттягивая резину на дне бутыли, мы, произвольно меняя объем полости, меняем давление внутри сосуда. При этом легкие будут спадаться или растягиваться.

Занести в протокол схему Дондерса, сравнить силы необходимые для одинакового растяжения легких в нативном состоянии и отмытых в солевом растворе. Учитывая, что солевой раствор вымывает сурфактант из легких, сделать вывод о влиянии этого секрета альвеолярных клеток на растяжимость легких.

Опыт № 1. Определение скорости воздушного потока в верхних дыхательных путях во время дыхания.

Цель опыта: определить максимальную объемную скорость воздушного потока при форсированном вдохе и выдохе.

Порядок проведения работы.

Датчик пневмотахометра соединяют с измерительным блоком, для чего штуцеры измерительного блока соединяют со штуцерами датчика по схеме «1-1» и «2-2» резиновыми трубками. Кран-переключатель при этом находится в положении «вдох». Испытуемый садится на стул и плотно зажимает губами наконечник дыхательной трубки, предварительно протертый спиртом. Для определения объемной скорости вдоха нужно вдохнуть через рот как можно глубже и быстрее. При этом на шкале манометра отмечают максимальную величину расхода воздуха. Затем, переключив кран в положение «выдох» таким же образом определяют максимальную скорость воздуха на выдохе. Внимание! Шкала отсчета прибора избирается соответственно диафрагме, установленной на датчике.

В норме у мужчин скорость выдоха равна 5-8 л/с. Мощность вдоха несколько слабее. Данный показатель позволяет судить о силе дыхательных мышц и о величине бронхиального сопротивления.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ:

1. Роль легких в синтезе биологически активных веществ.

2. Дыхание в условиях пониженного и повышенного барометрического давления.

3. Регуляция просвета дыхательных путей.

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:

1. Каким образом меняется внутриплевральное давление во время вдоха, паузы, активного и пассивного выдоха?

2. При некоторых заболеваниях, сопровождающихся затрудненным дыханием, больные предпочитают сидеть, наклонившись вперед и опершись о колени руками. Почему?

3. Как обеспечить эффективное дыхание человека, если во время хирургической операции вскрывается грудная клетка?

4. При лечении туберкулеза легких часто используется введение воздуха в плевральную полость с пораженной стороны, так называемое «поддувание» легкого. Что при этом происходит с легким? Каков смысл такого воздействия?

5. При автокатастрофе человек получил травму грудной клетки, в результате которой плевральная полость справа стала сообщаться с окружающей средой. Как при этом изменится дыхание? Почему?

6. Что необходимо срочно предпринять, если при травме грудная клетка повреждена с обеих сторон и плевральные полости открыты?

Из раздела «Физиология дыхания» сборника «Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии» задачи №№ 1- 40.

Занятие 2.

ТЕМА: ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ. ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ И ЕМКОСТИ. СОСТАВ ВДЫХАЕМОГО, АЛЬВЕОЛЯРНОГО И ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Студент должен знать: виды легочных объемов и емкостей, их средние значения у мужчин и женщин; что такое вентиляция, диффузия, перфузия; что такое вентиляционно-перфузионное отношение и его значение для физиологии дыхания;

Студент должен уметь: пользоваться спирометром, спирографом и пневмотахометром; определять основные параметры внешнего дыхания, объемы и емкости легких;

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:

1. Что такое спирометрия?

2. Что такое глубина дыхания?

3. Что такое объемы легких и емкости легких?

4. Что такое «мертвое пространство»?

5. Какова связь дыхания и энергетического обмена?

6. Что такое альвеолярная вентиляция?

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

1. Легочные объемы и емкости.

2. Методы исследования функционального состояния аппарата внешнего дыхания.

3. Анатомическое и физиологическое мертвое пространство.

4. Минутная вентиляция легких в разных условиях.

5. Альвеолярная вентиляция. Неравномерность вентиляции разных отделов.

6 Вентиляция и перфузия в разных отделах легких и их физиологическое значение.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ:

Опыт № 1. Спирометрия.

Цель работы: овладение методикой регистрации легочных объемов.

Порядок проведения работы.

1. Цилиндр спирометра опускается до нулевого положения и плотно затыкается пробкой. Испытуемый зажимает нос зажимом и через рот делает максимальный вдох. При этом тело выпрямляется, плечи поднимаются, голова слегка откидывается. После вдоха испытуемый зажимает губами мундштук и делает медленный максимальный выдох в спирометр. При этом он несколько сгибается, напрягает мышцы брюшного пресса и наклоняет голову вперед.

По шкале определяют объем выдоха. Такую процедуру повторяют трижды и вычисляют среднее значение жизненной емкости легких (ЖЕЛ).

2. Определение ЖЕЛ произвести после 20 приседаний в течение 1 минуты. После физической нагрузки у здоровых людей ЖЕЛ снижается не более чем на 15 %.

3. Определение дыхательного объема. В порядке, описанном выше, испытуемый делает спокойный выдох в спирометр.

4. Определение резервного объема выдоха. Испытуемый зажимает нос зажимом и после обычного выдоха берет в рот трубку спирометра и делает максимальный выдох.

5. Определение резервного объема вдоха. Их цилиндра вынимают пробку и устанавливают его на делении 3000 мл. Снова закрывают пробкой отверстие. После ряда спокойных дыхательных движений, в конце обычного вдоха, испытуемый зажимает нос и через мундштук вдыхает максимальное количество воздуха ртом из спирометра. Разность между первым и вторым положением цилиндра показывает объем резерва вдоха. Объем воздуха, который находится в легких и не выдыхается, называется остаточным объемом воздуха. Его величина составляет в среднем 1000 мл. На основании полученных данных, зная объем остаточного воздуха, вычисляют коэффициент легочной вентиляции, который представляет отношение количества дыхательного воздуха к сумме резервного объема выдоха и остаточного объема. В норме он колеблется от 1/6 до 1/10.

Опыт № 2. Спирография на приборе «Метатест».

Цель опыта: овладеть методом спирографии.

Порядок выполнения работы.

Испытуемый берет в рот загубник, накладывает носовой зажим. Приводят систему записи в рабочее положение. Нажимают кнопку «50» и в конце выдоха переводят ручку крана в положение «Пациент». Определяют следующие параметры:

1. При спокойном дыхании, по амплитуде спирограммы находят дыхательный объем.

2. После нормального спокойного выдоха производится максимально глубокий вдох. Измеряя прирост амплитуды, находим резервный объем вдоха.

3. После спокойного вдоха производится максимальный выдох. По изменению амплитуды спирограммы определяется резервный объем выдоха.

4. После максимального вдоха производится максимальный выдох. Амплитуда между пиками характеризует жизненную емкость легких.

5. При расчете учитывать, что в положении «50» 25 мм записи соответствуют 1 литру воздуха.

6. Полученные данные сравнить с результатами, получаемыми с помощью эмпирических формул:

а) у мужчин ДЖЕЛ = рост (см)  0,5 – (возраст в годах  0,022) – 3,6;

у женщин ДЖЕЛ = рост (см)  0,04 – (возраст в годах  0,021) – 2,68

Считается допустимым отклонение  19%.

б) для определения ДЖЕЛ по Балдвину:

у мужчин: (27,63 – (0,112  возраст в годах))  рост в см;

у женщин: (21,78 – (0,101  возраст в годах))  рост в см.

Проанализировать полученные данные.

Таблица № 1

Соотношение легочных объемов

Общая емкость легких (ОЕЛ)
Остаточный объем (ОО)		Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ)			Емкость вдоха Е вд
ОО	Резервный объем выдоха (РО выд)		Дыхатель. объем (ДО)	Резервный объем вдоха (РО вд)

Таблица № 2

Зависимость альвеолярной вентиляции (Va) от частоты дыхания (ЧД)

и объема дыхания (ДО)

№	ЧД	ДО (мл)	МОД (мл)	Va (мл)
1	37	250	8000	3200
2	16	500	8000	5000
3	8	1000	8000	6800

Рассчитать должные величины параметров внешнего дыхания можно следующим образом:

а) Должная жизненная емкость легких (ДЖЕЛ)

Наиболее удобен расчет ДЖЕЛ по формуле Антони:

ДЖЕЛ = должный основной обмен (ДОО)  2,3

б) Должная максимальная вентиляция легких (ДМВЛ)

Расчет этого параметра основан на формуле В. Е. Рыжковой:

ДМВЛ = 1/3 ФЖЕЛ  72

Эта формула применяется, если легкие усиленно вентилируются в течение 1 минуты. Если же время вентиляции меньше, то пропорционально снижается и коэффициент. Так при вентиляции в течение 10 секунд, формула выглядит так:

ДМВЛ = 1/3 ДЖЕЛ12

при вентиляции в течение 15 секунд:

ДМВЛ = 1/3 ДЖЕЛ18

при вентиляции в течение 20 секунд

ДМВЛ = 1/3 ДЖЕЛ 24

в) Должный минутный объем дыхания (ДМОД)

Рассчитывается с помощью формулы А. Г. Дембо:

ДМОД = ДОО/283

Для практической работы по рассчету данных параметров удобно пользоваться специальными таблицами (см. приложение № 2 и таблицу № 5)

Приложение №1.

Правила пользования таблицами для расчета должных параметров внешнего дыхания.

1. Определить должный основной обмен по таблицам Гарриса-Бенедикта (приложение №1).

2. Найденную величину ДОО найти в первом столбце таблицы. Величины ДЖЕЛ, ДМОД, ДМВЛ будут находиться на этой же строчке в соответствующих графах.

Пример: основной обмен равен 1735 ккал.

ДЖЕЛ = 4,0; ДМВЛ (10’’) = 16,0; ДМВЛ (15’’) = 23,9; ДМВЛ (20’’) = 31,9; ДМОД = 6,0.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ:

1. Изменение дыхательных характеристик в условиях пониженного и повышенного барометрического давления.

2. Изменение показателей вентиляции легких с возрастом

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИТОГОВОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:

1. Чему равна общая емкость легких, если ЖЕЛ равна 4,5 литра?

2. Как рассчитать минутный объем дыхания?

3. Чему равен дыхательный объем, если МОД составляет 7 литров, а ЧД – 16?

4. Чему равен коэффициент вентиляции, если дыхательный объем = 480 мл, а функциональная остаточная емкость легких равна 2,2 литра?

5. При измерении ФОЕ с помощью метода разведения гелия получено: первоначальная концентрация гелия – 12%, конечная – 8%, объем спирометра – 6 литров. Какова функциональная остаточная емкость легких?

6. Какие легочные объемы нельзя измерить с помощью спирометра – ЖЕЛ, ФОЕ, ДО, ОО?

7. Определить должные величины вентиляции у двадцатипятилетнего мужчины весом 80 кг, ростом 175 см.

8. Рассчитать должные величины вентиляции у женщины 17 лет, ее вес – 60 кг, рост – 160 см.

9. Человек с исходными значениями: частота дыхания – 14, ДО – 450 мл, объем мертвого пространства – 150 мл, ФОЕ – 2250 мл; погрузился под воду и стал дышать через трубку, объем которой 50 мл. Как изменится альвеолярная вентиляция, если условно принять, что исходные ЧД, ДО и ФОЕ не изменились?

10. ЖЕЛ испытуемого равна 4 л, РОВд – 2,1 л, РОВыд. – 1,5 л. Рассчитать, сколько воздуха поступает в альвеолы за 1 мин, если ЧД = 16 в мин.

11. На сколько обновится альвеолярный воздух за один вдох, если его объем составляет 2,7л, дыхательный объем = 600 мл, а объем мертвого пространства – 150 мл?

12. Чему равен МОД, если ЖЕЛ -= 4,1 л, РОВд. – 2 л, РОВыд. – 1,7 л, ЧД – 18 в мин?

Из раздела «Физиология дыхания» сборника «Контрольные вопросы по курсу нормальной физиологии» задачи №№ 41-55.

Занятие № 3

ТЕМА: СТРУКТУРА АЭРОГЕМАТИЧЕСКОГО БАРЬЕРА. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ И НАППРЯЖЕНИЕ ГАЗОВ В КРОВИ. ТРАНСПОРТ КИСЛОРОДА. ЗНАЧЕНИЕ ГЕМОГЛОБИНА. КРИВАЯ ДИССОЦИАЦИИ ОКСИГЕМОГЛОБИНА. КИСЛОРОДНАЯ ЕМКОСТЬ КРОВИ. КИСЛОРОДНЫЙ КАСКАД.

УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

Студент должен знать: закономерности перехода газов из альвеол в кровь и обратно; физиологические и патологические формы гемоглобина; физиологический смысл графика диссоциации оксигемоглобина; формы транспорта кислорода; что такое кислородный;

Студент должен уметь: объяснить механизм изменения рН при насыщении крови; работать со спирометаболографом «Метатест»; нарисовать и объяснить график образования и распада оксигемоглобина.

ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ ИСХОДНОГО УРОВНЯ ЗНАНИЙ:

1. Из чего состоит аэрогематический барьер?

2. От чего зависит диффузия газов?

3. В каких формах существует в крови кислород? Углекислый газ?

4. В каких структурах существует минимальное парциальное давление кислорода?

5. Почему при накоплении углекислоты кровь несколько закисляется?

6. Какие Вы знаете разновидности гемоглобина?

7. Какие Вы знаете соединения гемоглобина?

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

1. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Способы определения.

2. Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе. Напряжение газов в крови.

3. Структура и свойства легочной мембраны.

4. Транспорт кислорода. Значение гемоглобина. Его формы. Миоглобин.

5. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Факторы, влияющие на диссоциацию оксигемоглобина. Кислородная емкость крови.

6. Газообмен в тканях. Напряжение кислорода в тканевой жидкости и клетках.

7. Кислородный каскад и его значение.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ.