1
Laborationskompendium
Fysiologi 7,5 hp
3MC555
2
Regler
Obligatorisk närvaro.
Tänk på att samtliga laborationer som ges under kursen är obligatoriska och krävs för att klara kursen. Om du missar ett tillfälle under denna kurs så kan du göra laborationen först nästa termin och då enbart i mån av plats. Detta innebär alltså att du inte är garanterad en plats vid nästa kurstillfälle och du kan behöva vänta en eller två terminer innan du ges tillfälle att genomföra laborationen. Det är starkt rekommenderat att i största möjligaste mån gå på laborationerna under ditt registrerade kurstillfälle. Ansökan om att göra laborationer vid nästa kurstillfälle handhas av kursadministratören. Sjukdom anmäls till kursadministratören.
Kom i tid.
Laborationerna startar på i schemat utsatt tid (t ex. kl. 8.15) och kort efter laborationen startar så kommer handledaren att stänga dörren. Om du kommer sent (när dörren har stängts) och laborationshandledaren talar om för dig att laborationen redan har startat så får du inte delta i laborationen och missar alltså denna termins laborationstillfälle. Detta är en strikt regel för att säkerställa att laborationerna kan genomföras på bästa sätt utan förseningar och störningar för övriga deltagare. Alltså, kom i tid till laborationen. Vi kommer att vara strikta och kommer inte ta hänsyn till långa resor, missade bussar, försovningar eller inställa tåg. Om du har lång resväg till universitetet så bör du planera din resa noggrant och med god marginal för att komma i tid till laborationen.
Aktivt deltagande.
För att bli godkänd på laborationen krävs förutom din närvaro även ditt aktiva deltagande i laborationens moment och teoretiska diskussioner. Om handledaren anser att du inte är tillräckligt aktiv i ditt deltagande så kommer du att underkännas på laborationen.
Läs och medtag laborationskompendiet.
Det är din uppgift att komma väl förberedd till laborationerna. Du ska ha kompendiet med dig (i papper eller elektronisk form) och du ska ha läst igenom instruktionerna till den laborationen du ska genomföra. Handledaren kan komma att pröva er kunskap om laborationskompendiet innan laborationen startat.
Tack för ditt aktiva deltagande i fysiologikursens laborationer!
3
4 Uppsala Universitet
Institutionen för Medicinsk Cellbiologi, Enheten för Integrativ Fysiologi
Jan Melin,VT-94, VT-95, Örjan Källskog HT-98, Louise Rügheimer VT-06, Liza Grapensparr VT- 12
Spirometri med heliumspädning
Spirometri kommer av orden spirere (andas) och metron (mäta). Spirometri är ett samlingsnamn för undersökningar som används för att bestämma olika lungvolymer.
Avsikten med laborationen är:
• Att ge den studerande färdigheter att kunna utföra lungvolymsbestämningar med statisk- och dynamisk spirometri samt bestämning av residualvolym med heliumspädningsteknik.
• Att vara ett stöd för inlärningen av definitioner och normalvärden för lung-volymen och dess underavdelningar samt respirationsfrekvens och ventilation i vila och under maximal ventilation.
Nomenklatur
Lungvolymer
TV (tidalvolym): Den luft som in- eller utandas vid lugn andning.
IRV (inspiratorisk reservvolym): Den extra volym som kan inandas utöver tidalvolymen vid maximal inandning.
5
ERV (expiratorisk reservvolym): Den volym luft som kan utandas utöver tidalvolymen vid maximal utandning.
RV (residualvolym): Den volym luft som finns kvar i lungorna efter maximal utandning.
Lungkapaciteter
IC (inspiratorisk kapacitet) = TV + IRV
FRC (funktionell residualkapacitet) = ERV + RV = Den volym som finns kvar i lungorna efter en normal utandning.
VC (vitalkapacitet) = IRV + TV + ERV = Volymen av ett maximalt andetag.
FVC (forcerad vitalkapacitet), som VC men under snabb utandningsfas.
TLC (total lungkapacitet) = VC + RV
FEV1 = Forcerad exspiratorisk volym mätt på 1 sekund
FEV % = Anger hur många % av vitalkapaciteten som utandas första sekunden
MVV = Maximal voluntär ventilation
PEF = Peak expiratory flow, maximala exspiratoriska flödet
PIF = Maximala inspiratoriska flödet
MEFx = Maximala exspiratoriska flödet vid X% av kvarvarande FVC
Teori
Vitalkapacitet
Mätningen görs vid långsam andning för att resultatet skall störas så lite som möjligt av flödesmotståndet. Värdet ger viss information om lungornas och bröstkorgens tänjbarhet men påverkas även av styrkan i andningsmuskulaturen och av luftvägarnas tendens att stänga sig vid djup andning.
Allmänt gäller att män har större VC än kvinnor. VC ökar med ökad kroppslängd och sjunker med stigande ålder, men VC påverkas även av en rad andra fysiologiska faktorer och en stor spridning ses i normalmaterialet. Vid graviditet, horisontalläge och när kroppen är nedsänkt i vatten skjuts diafragman upp och VC minskar.
FEV1,0 = Forcerad exspiratorisk volym mätt på 1 sekund
En undersökning av värde när man diagnosticerar olika lungsjukdomar är mätning av den luftvolym som blåses ut under första sekunden av en forcerad exspiration. Försökspersonen (FP) måste befinna sig vid sitt maximala inspiratoriska läge före exspirationen.
Lungsjukdomar som innebär flödeshinder i de intrathorakala luftvägarna (obstruktiva lungsjukdomar) kan sänka värdet på FEV1 och FEV%. Exempel är astma med förträngningar av de små luftrören och emfysem.
6 FEV % = FEV1,0/VC ⋅ 100
FEV% anger hur många procent av vitalkapaciteten som utandas under den första sekunden.
FEV % är lågt exempelvis vid högt motstånd i andningsvägarna, som vid kroniskt bronkit och abnormt hög vid minskad vävnadselasticitet, såsom lungfibros.
Maximal volontär ventilation (MVV)
Ett ofta använt mått på ventilationsförmåga är MVV. Man mäter vanligen individens maximala andningsvolym under 15 sekunder. Volymen som ventilerats omräknas till ett, virtuellt, liter/minut värde. MVV påverkas av elasticiteten, flödesförhållanden i andningsorganen och styrkan i andningsmuskulaturen. Undersökningen används mest för att följa utvecklingen av ett tillstånd som påverkar muskelfunktionen, tex myostenia gravis.
MVV kan mätas vid en valfri andningsfrekvens = MVVF där F står för fri frekvens, eller vid en bestämd frekvens. Exempel: MVV40 innebär en andningsfrekvens med 40 andetag/min.
7 Gastemperatur
Gas i lungorna har kroppstemperatur och är mättad med vattenånga. Den befinner sig i BTPS (Body Temperatur and Pressure Saturated with water vapour). För att få korrekta volymer vid spirometri måste man korrigera för skillnaden i temperatur och tryck mellan lungorna och rummet utanför. Gasen i spirometern befinner sig i ATPS (Ambient Temperature and pressure Saturated with water vapour).
Korrektionsfaktorn beräknas med hjälp av gaslagarna.
ATPS * 1,1 = BTPS
Flöde och volymsbestämning
Under normala förhållanden råder en balans mellan krafterna i thoraxväggen och det elastiska återfjädringstrycket i lungan så att pleuratrycket blir negativt. Vid en maximal inandning kommer bröstkorgen att vidgas så att pleuratrycket blir mer negativt, luftvägarna vidgas och luft sugs in i bronkerna. Under en därpå forcerad utandning kommer bröstkorgen och lungorna att tryckas ihop av andnings-muskulaturen och pleuratrycket blir då mindre negativt.
På bilden representeras bröstkorgens kompression av en kolv som trycks in. Inuti alveolen är trycket 5 kPa (a)
och minskar successivt ju längre upp man kommer i bronkträdet. Vid en forcerad utandning (b) kommer trycket i luftvägarna att minska och det initiala negativa pleuratrycket kan komma att stiga till +1 kPa. Dessutom kommer trycket i luftvägarna att minska då luften pressas ut. När pleuratrycket blir lika stort som trycket i luftvägarna uppstår förutsättningar för en kompression av luftvägarna. En sådan dynamisk kompression av luftvägarna ökar luftvägsmotståndet och därmed minskar flödet ut ur lungorna.
Som komplement till de dynamiska
spirometrimetoderna PEF, FEV1 och MVV kan man kontinuerligt mäta flödet vid en forcerad maximal in- och utandning. Flödet ställs i relation till den volym som finns i lungorna.
Flöde och volymsbestämning är en metod för att bestämma relationen mellan flöde och volym av utandningsluften vid forcerad utandning. Man använder sig av en spirometer med en pneumotachografdel som registrerar strömningshastigheten i utandningsluften.
Flödesbegränsningen vid höga lungvolymer beror under
8 utandningen främst på motståndet i de övre luftvägarna samt muskelstyrkan. Vid låga lungvolymer begränsas flödet främst av obstruktion i de mindre luftvägarna. Under inandning är luftvägarna vidgade på grund av det negativa pleuratrycket.
Detta medför ett lågt motstånd och ingen kompressionsrisk. En förändring av lungorna drabbar främst de perifera delarna med ökad obstruktion. Detta återspeglas som minskat flöde vid låga lungvolymer under forcerad maximal exspiration. Vid gravare obstruktion förändras även det maximala flödet. Kurvans utseende varierar med ålder, längd, vikt samt rökvanor.
Spirometrarnas principer
MasterScreen med heliumanalysator.
Mätningarna bygger på att FP:s andningsorgan och spirometern bildar ett slutet system. Varje form av läckage kommer att leda till felaktiga mätvärden. Det är således viktigt att näsklämman sitter riktigt och att läckage vid munstycket undviks.
Gasledningarna till och från försökspersonen slutar i en trevägskran (som gör att försökspersonen endera andas i spirometern eller rumsluft). I utandningsledningen är en koldioxidabsorber inkopplad, vilket är en behållare med natronkalk (CaO + NaOH), med en indikator, etylviolett, som med en lila färgton antyder när natronkalken bör bytas. CO2-absorbatorn ger ett ökat luftmotstånd.
För att reducera detta finns en elektrisk fläkt.
Under försökets gång kommer FP att förbruka en del av det syre som finns i systemet. Eftersom den koldioxid som FP bildar till följd av förbränningen tas upp av CO2- absorbatorn innebär detta att systemets gasvolym efter hand minskar. För att kompensera detta tillför apparaten kontinuerligt syrgas till systemet.
Bälgspirometern
Bälgspirometern består av en bälg som är kopplad till FP via en slang. På apparatens framsida finns en välvd platta där ett registreringspapper fästs. Registreringen sker genom att papperet svartnar när det utsätts för tryck från ett metallstift.
9 MasterScreen - Komplett spirometri
1. Börja med att trycka på ikonen ”Patient Data” och därefter ”New Patient” (F1). Fyll i de efterfrågade uppgifterna och bekräfta varje uppgift genom att trycka på ENTER. Observera: Vid uppgiften ”Identification” skriv ditt CAS användarnamn. Endast de 6 första uppgifterna är nödvändiga för att få korrekta värden. Spara uppgifterna genom att trycka på F12.
2. FP (försökspersonen) tar på sig näsklämman och ställer in rätt höjd på andningsmunstycket.
3. Öppna programmet ”Spirometry/Flow-Volume” innan FP kopplas in i spirometern och starta därefter mätningen genom att trycka på ”Start slow spirometry meassurement” (F2).
4. Be FP att andas normalt. Två staplar kommer nu dyka upp på skärmen och när andningen, TV (tidalvolym), är jämn kommer bägge dessa att bli gröna.
5. Då staplarna är gröna tryck på ”ERV and VC breathing maneuver” (F2) för att påbörja nästa mätning. FP skall nu långsamt göra en maximal utandning, följt av en maximal inandning, och därefter ytterligare en maximal utandning. FP andas därefter normalt.
6. Tryck på ”Flow volume” (F3) för att starta nästa program. FP skall nu långsamt göra en maximal ut- och inandning. Därefter skall FP göra en snabb maximal ut- och inandning. Det är viktigt att FP tar så djupa andetag som möjligt. FP börjar sedan åter andas normalt.
7. Ha metronomen inställd på 80 slag i minuten (dvs ett slag för inandning och ett för utandning
→ en andningsfrekvens på 40 andetag per minut). Tryck på F4 för att starta MVV40 mätningen.
FP har nu endast några sekunder på sig innan mätningen påbörjas, så be därför FP att vara beredd på detta. Då mätningen startar skall FP andas så djupt som möjligt i takt med metronomen fram till slutet på det markerade tidsspannet.
8. När försöket är färdigt tryck på F7. De beräknade värdena dyker nu upp till höger om kurvan.
Koppla ur FP och spara mätningen genom att trycka på F12.
10 Hand-vitalograf (PEF-mätare)
Använd även den lilla hand vitalographen för att få fram ett jämförande PEF-värde. En PEF- mätare omvandlar toppflödet som om det varat en hel minut.
1. Sätt på ett munstycke och för ned visaren till noll.
2. Titta rakt fram, se till att du ej håller mätaren så att du förhindrar visaren att löpa fritt.
3. Ta ett så djupt andetag som möjligt. Slut läpparna runt munstycket och blås ut så hårt och snabbt som du kan.
4. Där visaren stannar är ditt PEF värde.
5. För ner visaren till noll.
Undvik att göra spottande eller visslande tungrörelser.
11 Forcerad exspiratorisk volym - FEV (bälgspirometern)
Dynamisk spirometri
1. Sätt i ett papper i spirometern och ställ omkopplaren till höger på apparaten i läge . Fäll ned ritstiftet mot papperet. Se till att ritstiftet är vid den markerade startpunkten på papperet då försöket startar.
2. FP (försökspersonen) sätter på sig en näsklämma.
3. FP tar först några normala andetag och gör sedan en maximal inandning.
4. När FP har gjort sin maximala inandning skall han/hon anslutas till spirometern. Det är viktigt att läpparna sluter tätt om munstycket så att inget läckage uppstår.
5. Be FP att göra en maximal utandning. Spirometern börjar nu automatiskt sin registrering. FP ska hålla ut tills dess att spirometerns ritstift har nått papperets vänstra kant.
Heja på FP så att han/hon verkligen gör sitt allra bästa!
6. Ställ omkopplaren till höger på apparaten i läge ←
7. Upprepa försöket till dess att ni har två snygga registreringar.
OBS! Använd samma papper.
9. Avläs VC och FEV1.0 samt räkna ut FEV %. Jämför VC mellan detta försök och det från MasterScreen spirometern.
12 Bestämning av residualvolymen med hjälp av heliumutspädningsteknik
(heliumekvilibrering).
Residualvolymen kan inte mätas direkt (Fig.1 sid 1). Den mäts i stället genom utspädning i lungan av en testgas.
Observera att följande krav ställes på den använda testgasen:
• den bör lätt fördela sig jämt i luften
• den skall vara inert
• den skall ej ta sig över alveolarmembranet eller lösa sig i plasma i signifikanta mängder
• den bör ej reta slemhinnor
• den får ej vara explosiv
Helium uppfyller dessa krav tillfredsställande.
Till en okänd spirometervolym sättes en viss känd volym 100% Helium (den partiella volymen He). Då den späds i det slutna systemet antar den en ny lägre koncentration. Ur den kan systemvolymen beräknas. Den volymsprocent av spirometervolymen som helium utgör, uppmäts med hjälp av en katharometer som är ansluten till spirometern. Katharometer är ett varmtrådselement som bygger på principen att olika gaser och gaskoncentrationer har olika värme-ledningsförmåga. Den okända spirometervolymen kan nu beräknas då spirometervolym x volymprocent He = partiell volym He, eftersom inget He försvunnit ur systemet.
Vid det andningsläge som är mest konstant, vilket exspiratoriska viloläget anses vara, anslutes FP till systemet. Den volym gas som då finns i FP:s lungor är FRC. Vid anslutning fördelas (den konstanta) He-volymen i både spirometern och lungorna. He-koncentrationen sjunker således och vid jämvikt är: (Spirometervolym + FRC) x nya volymprocenten He = partiella volymen He. → FRC. FRC är sammansatt av ERV och RV. Om man känner till FRC och ERV kan RV bestämmas.
FRC – ERV = RV
Observera att man arbetar med ett slutet system (Näsklämma!). Läckage av gas från systemet ut i rummet ger fel resultat. Spirometern är också utrustad med syretillförsel. När försökspersonen andas åtgår syre. Eftersom den koldioxid som bildas absorberas av ett filter skulle volymen i systemet minska om man inte kompenserade för detta.
13 Utförande
1. Vrid på gaskranarna för syre och helium. Gaskranen för syre ska stå på 3-3,5 bar.
2. Koppla på påsen under absorbatorn och öppna programmet ”FRC-He Rebreathing”.
3. Tryck på ikonen ”Start FRC preparation” (F1). Påsen kommer nu att tömmas på luft, fyllas med syre, tömmas på syre och sedan fyllas med en bestämd blandning av syre (32%) och helium (9%). För att behålla denna syrenivå under försökets gång fylls det automatiskt på med 250-300 ml syre per minut.
4. FP sätter på sig en näsklämma och börjar andas normalt genom munstycket utan att vara inkopplad till spirometern.
5. Anslut FP genom att trycka på F1. FP har nu 30 sekunder på sig att göra en maximal utandning.
6. He-koncentrationen sjunker nu. FP fortsätter att andas normalt tills dess att en jämvikt uppnåtts.
Detta tar vanligtvis 1-2 minuter och efter denna tid kommer knappen F2 att aktiveras. Jämvikten kan kontrolleras genom att undersöka hur FRC-He värdet (upp till höger) förändras med tiden.
7. Tryck på F2 för att starta programmet ERV/VC och be FP att sakta göra en maximal utandning följt av en maximal inandning. FP återgår därefter till normalt andning.
8. När försöket är färdigt tryck på F7 och koppla ur FP. De beräknade värdena dyker nu upp till höger om kurvan. Spirometern behöver nu någon minut på sig för att nollställas inför nästa försök. Vänta tills tiden i det nedre vänstra hörnet räknat ner till noll och spara därefter mätningen genom att trycka på F12.
14
15
16 Uppsala Universitet
Medicinska fakulteten
Elisabeth Marklund & Louise Rügheimer HT-07
BLODTRYCKSBESTÄMNING
Teoretisk bakgrund
Blodtrycket mäts av olika anledningar. Vid besök på vårdcentraler och mottagningar kontrolleras blodtrycket för att identifiera eller följa ett högt blodtrycksvärde. Inom akutsjukvården är det oftast lågt blodtryck eller sjunkande blodtryck som ska identifieras för att undvika försämring, chock eller plötslig död.
Då avslappade muskler i elasticitetshänseende förhåller sig som vätskor, fortplantar sig ett tryck, runt exempelvis överarmen, oförändrat till armens centrum. Om en oeftergivlig manschett med uppblåsbar gummiblåsa på insidan anlägges runt överarmen och blåsan sedan pumpas upp kommer mjukdelarna att komprimeras. Om en manometer kopplas- till gummiblåsan kan vi mäta manschettrycket (= vävnadens mottryck mot manschetten). Detta ger oss en möjlighet att mäta blodtrycket med en icke invasiv metod.
Manschettens inverkan på armen kan då åskådliggöras:
När manschettrycket pumpats över det diastoliska (men ej över det systoliska trycket) kommer artären att komprimeras något och flödet genom denna kommer att bli turbulent och mera diskontinuerligt. Under varje systole öppnar sig artären, medan den under diastole ej förmår motarbeta manschettrycket utan komprimeras åter. När manschetten pumpas över det systoliska trycket går inget artärflöde förbi kompressionsstället.
Ljuden man hör orsakas dels av blodets turbulens som uppstår när artärväggarna är delvis komprimerade och dels av den snabba kärltillklämningen som sker vid varje diastole.
Turbulensljuden är av låg frekvens medan kärltillslutningsljudet har en högre frekvens och följaktligen uppfattas lättare. Detta kan vara av betydelse då ljuden är svåra att höra.
Blodtrycket går att mäta på flera sätt; palpatoriskt, auskultatoriskt, invasivt eller automatiskt. I denna metodbeskrivning är endast palpatorisk och auskultatorisk blodtrycksmätning beskriven.
Vid en palpatorisk mätning kan endast det systoliska blodtrycket mätas men ryssen Korotkov gick ett steg längre och avlyssnade pulsslagen distalt (bortom) om kompressionsstället och det blev då möjligt att mäta även det diastoliska trycket.
Det högsta trycket i de centrala kärlen under hjärtats utdrivningsfas (systole) är det systoliska trycket.
Det diastoliska trycket representerar det minsta trycket i artärerna, under hjärtats vilofas. Det är främst beroende på perifera motståndet (ju högre motstånd desto högre diastoliskt tryck).
17 Pulstrycket = Systoliskt blodtryck - Diastoliskt blodtryck.
Det ger en uppfattning om kärlens elasticitet. Ju större skillnad mellan trycken, desto stelare kärl och mindre elasticitet.
Medelartärtrycket (MAP, medelblodtrycket) utgör det egentliga drivande trycket.
Praktisk tillämpning
Manschetten
Manschettbredden bör vara omkring 40 % av extremitetens omkrets. Manschettens innerblåsa måste ha en längd motsvarande extremitetens omkrets, eller upp till 20 % längre. De vanligaste manschetterna för vuxna:
• Överarmsmanschett:
”smal” 9 x 28 cm, för armomkrets < 22 cm
”standard” 12 x 35 cm ” 22-32 cm
”bred” 15 x 43 cm ” > 32 cm
• Benmanschett, bredd 18 cm för lårben
Tricuffmanschett: en manschett med tre bredder i en (ej så vanlig).
Konisk manschett för korta tjocka överarmar finns ofta på mottagningar.
I alla manschetter finns en märkning som genom avläsning anvisar rätt manschettbredd för just denna person.
Obs! En för smal manschett till en bred arm ger ett falskt för högt blodtrycksvärde. Tvärtom gäller för en för bred manschett till en smal arm.
18 Ta ett rejält tag om blåsan och inneslut den i handflatan, då du pumpar upp manschetten.
Genom att stödja handen och blåsan mot ditt lår underlättas tömningen av blåsan.
Med hjälp av ”Heart level pillow” (HELP-kudde) kommer patientens arm i hjärthöjd.
Stetoskopet
Stetoskopet har två sidor att lyssna med, membranet för högfrekventa ljud och klockan för lågfrekventa ljud. Oftast används membranet men är ljuden svåra att höra är klockan ett bättre alternativ.
19 a) Palpatorisk metod
Manschetten anbringas stadigt men ej för hårt kring den liggande försökspersonens överarm. Armen skall vara avslappad och ligga i nivå med hjärtat. Pumpa upp tills pulsen i A. radialis (handled) eller A. brachialis (armveck) ej längre går att palpera (kännas) +30 mmHg till. Identifiering av pulsen sker med hjälp av två till tre fingrar dock ej tumme eller lillfinger.
Sedan släpper man sakta ut trycket med en hastighet av 2-3 mmHg/s och vid det manschettryck (avläst på manometern) då pulsen kan palperas igen är det systoliska trycket. Manschettrycket har då sjunkit till det tryck då artären kan släppa fram pulsar igen. Med den palpatoriska metoden kan endast det systoliska trycket mätas.
Det är en mycket bra och snabb metod för att få en uppfattning om patientens tillstånd vid en akut situation. Pulsens fyllighet ger information om blodtrycket. En stark och fyllig puls talar för ett bra blodtryck, en tunn och svag puls talar för ett lägre blodtryck och vid ett blodtryck under ca 80 mmHg är det svårt att överhuvudtaget känna pulsen.
Vid rytmrubbning och förmaksflimmer (vanligast) kan denna metod ge osäkra värden.
Vid ojämn rytm fylls hjärtat olika vid varje slag och vid en liten volym når ej alltid blodvågen fram till de yttre extremiteterna (till exempel A. radialis eller A. brachialis).
b) Auskultatorisk metod
Bäst och mest korrekt är att först utföra en palpatorisk mätning för att ej missa det systoliska trycket och med säkerhet veta hur mycket Du behöver pumpa upp manschetten för att ej hamna i ett så kallat ”silent gap” (tyst gap mellan systole och diastole). I de fall då det auskultatoriska trycket mätes utan föregående palpatorisk mätning bör manschetten pumpas upp till minst 200 mmHg.
Palpera radialispulsen (eller A.brachialis), pumpa upp manschetten. Stetoskopet placeras löst (så att artären inte oavsiktligt deformeras) i armbågsvecket över A.
radialis eller A. brachialis. Släpp därefter ut trycket i manschetten med 2-3 mmHg/
sekund.
Till att börja med hörs inget pulsljud (såvida manschetten är tillräckligt uppblåst), men sedan kan man urskilja följande ljudkvaliteter. Dessa kallas för Korotkovs fem faser.
20 1) Det första ljudet man hör är det systoliska trycket. Det kan variera i styrka mycket mellan olika individer. Det kan ibland höras mycket svagt i början för att sedan öka i intensitet medan det hos andra hörs kraftigt redan från början.
2) Dovt sorlande eller brusande turbulensljud.
3) Ett klarare, starkare ljud.
4) Ljuden dämpas.
5) Pulsljuden upphör = diastoliska trycket
Hos vissa patienter försvinner aldrig pulsljuden helt. Detta är vanligt hos äldre patienter och beror på oelasticitet i kärlen. Då elasticiteten i aorta blir sämre minskar det diastoliska trycket medan det systoliska trycket ökar. Artärväggen fungerar i normala fall som upplagringsställe för den energi som upptas under systole och avges under diastole. Även hos personer med aortainsufficiens (läckage i aortaklaffen) kan det diastoliska trycket höras ända ned till 0 mmHg.
Om det diastoliska trycket hörs även då manschetten är helt tömd kan det anges:
180/40-0, 180=systoliskt, 40=fas 4 (ljuden dämpas kraftigt) men 0 anges eftersom ljud hörs hela vägen ner till 0 mmHg.
Yngre personer med hög slagvolym kan ha ett lågt diastoliskt blodtryck.
Tillvägagångssätt för blodtrycksmätning av icke akuta patienter med exempelvis hypertoni.
Patienten bör vila 5 minuter (vänta 30 minuter om patienten rökt, ätit, druckit te eller kaffe).
Vid liggande blodtryck: skall benen ej vara korslagda, armarna skall ligga utefter sidorna. Vid sittande blodtryck: armen skall vila på ett armstöd. Ryggen vila mot ett ryggstöd.
Vid båda tillfällena ska armen placeras i hjärthöjd; i liggande ställning används en
”Heart level pillow” (HELP-kudde) under överarmen, i sittande ställning armstödet. Vid båda tillfällena ska handflatorna vändas uppåt så att armvecket blottas. Patienten ombeds slappna av i armen.
Välj rätt manschettbredd, se märkning i manschetten. Manschettens nederkant ska placeras ca 2 cm ovanför armbågsvecket. Inga kläder får stasa armen eller vara under manschetten.
För mer information se även utbildningsfilmen på:
http://doit.medfarm.uu.se/flvplayer/blodtryck/video16
21 Hur anges artärtrycket?
Tidigare har kvicksilverpelare använts.
Instrument med kvicksilver är förbjudna fr.o.m. 1 januari 1993. I klinisk praxis anger man även fortsättningsvis artärtrycket i mmHg.
I Sverige förkortas blodtryck "Bltr" eller
"BT".
a) Om endast ett värde anges är det alltid det systoliska. t ex BT=140
b) Om även det diastoliska trycket anges, skrives detta: t ex BT = 140/75 (snedstrecket uttalas "över" eller
"genom", men det är inte fråga om något matematiskt förhållande).
c) På observationslistor anges blodtrycket med pilar i diagrammet (se bild).
d) Blodtrycket avrundas oftast till
närmaste 0 respektive 5 mmHg på skalan men på vissa avdelningar och mottagningar bestäms blodtrycket på 2 mmHg när.
d) I journalanteckning skall mätstället anges.
22 Mer att tänka på…
• Det är mycket viktigt att inte trycka stetoskopet för hårt mot artären. Då kan kärlet komprimeras när det egentligen är öppet och ett felaktigt värde kan noteras eller pulsljuden inte höras alls.
• Om patienten ligger på sida blir blodtrycket lägre i den övre armen t.ex. hos patienter med illamående.
• Långvarig stas av armen kan ge ett falskt för högt värde. Trycket i manschetten måste alltid ned till 0 mmHg innan ett andra blodtryck mäts. Vänta en minut mellan mätningarna. Höj gärna armen för att tömma venstasen.
• Om olika blodtryck i armarna (ta blodtryck i båda armarna första gången) ska blodtrycket fortsättningsvis alltid mätas i armen med högst blodtryck.
• Blodtrycket mäts i möjligaste mån i samma arm och på samma sätt vid varje mättillfälle.
• Obs! Blodtrycket får aldrig mätas i en arm med fistel för hemodialys. Helst ej heller i en arm där lymfkörtelutrymning gjorts i axillen vilket är vanligt hos bröstcancerpatienter.
• Om patienten har en oregelbunden rytm (t ex förmaksflimmer) ska två värden mätas och medelvärdet av dessa två noteras. Det systoliska blodtrycket är det värde där 2 slag i rad hörs och därefter kommer fler slag (ibland kan ett slag höras, därefter blir det en kort paus och sedan kan pulsljuden återkomma).
• Blodtryck stående kan tas efter 1-2 minuter. Vi misstanke om ortostatism (blodtrycksfall vid lägesändring till stående) kan det tas tidigare.
• Obs! Vid högt blodtryck kan ett auskultatoriskt gap eller ”silent gap” uppträda. Det är vanligt vid högt blodtryck. Det innebär en tyst period mellan systole och distole. Ex:
Det systoliska blodtrycket är 180/80 mmHg. Vid mätningen hörs ljuden först vid 180 men vid t ex 160 blir det tyst och är tyst till 120 då man åter hör pulsljuden. Därefter upphör de vid 80 mmHg. Har Du då inte pumpat upp till över 160 mmHg blir blodtrycket felbedömt och uppfattas vara 120/80 (istället för det riktiga 180/80).
• Pulsen i A.radialis försvinner vid ca 80 mmHg, därefter i A.femoralis och sist i A.carotis. Känns pulsen bra i A.radialis och den är fyllig så är blodtrycket bra.
• Vid mycket låga blodtryck och hos patient i chock kan blodtrycket ibland mätas med en doppler, som förstärker pulsljuden. Proben med gel placeras över A.brachilis.
Blodtrycksmanschetten används som vanligt. Doppler finns bl.a. på akutmottagningar, kärlkirurgen, HIA- och IVA-avdelningar.
• Tänk på att de automatiska blodtrycksmätarna mäter medelblodtrycket med en oscillrometisk mätmetod och beräknar det systoliska och diastoliska blodtrycket utifrån det. Det är ej tillförlitligt vid högt & lågt blodtryck, hög och låg puls samt rytmrubbningar.
23 LABORATIONSANVISNINGAR
Mätningarna utförs som tidigare beskrivits för palpatorisk och auskultatorisk mätmetod.
Fyll i protokollet nedan.
• Välj rätt manschettbredd till försökspersonen. Ta först 2 palpatoriska blodtryck liggande. (Palpera A.radialis första gången och A.brachialis andra gången.)
• Därefter mäts 2 auskultatoriska blodtryck.
• Beräkna pulstryck samt medelartärtryck.
• Ta puls och blodtryck på stående försöksperson (som ej får stödja sig), omedelbart och efter 1, 2, och 5 minuter.
Vad händer när Du står upp utan stöd under en längre tid? Hur upplevs detta hos patienten? Vad är det ortostatiska trycket? Vilka kroppsliga funktioner förutom hjärtat hjälper till att transportera runt blodet i kroppen?
Blodtrycksbestämning
1. Palpatoriskt blodtryck liggande:
a.radialis……….a.brachialis………
2. Auskultatoriskt blodtryck mätt liggande (t.ex. 120/80):
…………../……….. ………./………
3. Pulstryck………..Medelartärtryck……….
4. Stående blodtryck (omedelbart)……… /………1 minut………./……….
2 minuter………/…………5 minuter…………../……….
5. Pulstryck……… och medelartärtryck ………..på det sist mätta stående blodtrycket.
24
25
26 Uppsala universitet
Institutionen för Neurovetenskap, enheten för Fysiologi HT 07 Magnus Bengtsson
Sammanfattning och Laboration: Arbetsfysiologi
Avsikten med laborationen är:
1. Att belysa några fysiologiska parametrar under arbete och deras reglering.
2. Att bestämma O2-upptaget vid olika arbetsbelastningar.
3. Att uppskatta den aeroba arbetskapaciteten enligt två vanliga tester.
4. Att ge en inblick i laktatbestämning som metod att bedöma arbetsintensitet.
Teoretisk bakgrund
Ämnet arbetsfysiologi beskriver funktionsförändringar i kroppen vid fysisk aktivitet samt hur och varför dessa förändringar uppkommer. Det är viktigt att skilja på de förändringar som sker vid ett enskilt arbetstillfälle och de adaptationer som ses efter upprepade träningstillfällen.
Ökade kunskaper inom arbetsfysiologi är inte enbart av nytta inom idrotten utan kan också hjälpa oss att på ett bättre sätt rehabilitera patienter med exempelvis kardiovaskulär sjukdom.
Energiförsörjning vid arbete
Kroppen har i princip fyra olika sätt att producera energi till det muskelarbete som sker vid fysisk aktivitet. ATP kan mobiliseras olika snabbt utifrån olika energisubstrat som räcker olika länge.
A) Energi kan utvecklas utan O2 (dvs. anaerobt) genom spjälkning av ATP och fosfokreatin (PCr). Denna energikälla kan mobiliseras mycket snabbt men räcker endast för några sekunders intensivt muskelarbete och kan därför jämföras med en startmotor.
B) Energi kan också utvecklas anaerobt genom spjälkning av glukos/glykogen i glykolysen. Anearob glykolys kan mobilisera tillräckligt med energi för någon minuts arbete.
C) Glykogen och givetvis blodglukos kan också förbrännas i närvaro av O2 (aerobt) och med denna energikälla finns det tillräckligt med energi för någon timmes arbete.
D) Slutligen kan fettsyror förbrännas aerobt vilket ger ett näst intill obegränsat energilager.
Vid mycket kortvariga intensiva övningar är man t.ex. beroende av PCr och anaerob glykolys medan man vid mer långvariga arbeten framför allt utnyttjar aerob förbränning.
Detta gör att kroppen till stor del måste förlita sig till anaerob förbränning i början av en fysisk aktivitet innan korrekt anpassning till arbetsnivån har skett.
Viktigt att tänka på är att vi alltid förbränner olika substrat samtidigt även om något av substraten dominerar.
27 Begränsning av arbetskapaciteten
En individs förmåga att utföra tungt fysiskt arbete varierar med typen av prestation.
Vanligen menar man med fysisk arbetsförmåga personens förmåga att under viss begränsad tid utföra ett maximalt eller submaximalt fysiskt arbete.
Vid korta arbetsinsatser såsom vid ett tungt lyft eller ett hopp blir prestationsförmågan framför allt en funktion av muskelstyrkan. Muskelstyrkan kommer att vara en funktion av antalet muskelceller och därmed också av hur mycket av de snabba energisubstraten som finns tillgängliga. Även vid andra kortvariga, intensiva prestationer (t.ex. vid ett sprinterlopp) spelar muskelfunktionen en betydande roll, medan kravet på syrgastransport under själva arbetstiden är jämförelsevis litet.
Förbränningen kommer ju till övervägande del att vara anaerob under arbetet. Skall arbetet däremot utföras under en längre tid kommer den fysiska arbetsförmågan istället att till största delen bestämmas av individens O2-transportkapacitet då förbränningen huvudsakligen sker aerobt. Syret som behövs för oxidativ metabolism når mitokondrierna via tre steg som skulle kunna tänkas vara begränsande.
1. Upptaget av O2 i lungorna som är beroende av ventilationen och diffusionsgradienten.
2. Transporten av O2 till muskeln som är beroende av blodflödet och blodets O2- koncentration.
3. Extraktionen av O2 från blodet till muskelcellen som beror på O2-transporten och PO2-gradienten mellan blodet och cellen.
Vilket av dessa steg som verkligen är det begränsande är omdebatterat men mycket tyder på att det är det kardiovaskulära systemet, särskilt coronarcirkulation, som sätter begränsningen i alla fall utom extremfall. De flesta parametrar som förändras vid långvarig konditionsträning är också sådana att de påverkar transportkapaciteten, t.ex.
ökad slagvolym, ökad koncentration av hemoglobin i blodet och tillväxt av kapillärnätet i musklerna.
Vid ett mycket tungt arbete räcker inte syret som transporteras ut till muskeln till och anaerob förbränning måste återigen användas. Vilket bl.a. resulterar i stigande laktathalt i blodet och sjunkande pH i musklerna. En individ kan inte utföra tyngre arbete än den maximala syreupptagningsförmåga och förmåga att tolerera en syreskuld totalt medger. Skall ett arbete utföras under steady-state betingelser krävs en ungefärlig jämvikt mellan O2-förbrukningen i vävnaderna och O2-upptaget.
Syreskulden är en benämning på skillnaden mellan den totalaenergiförbrukningen under en fysisk aktivitet och den del av det energibehovet som har täckts av aerob metabolism. Efter arbetets slut måste denna syreskuld ersättas genom aeroba
processer och därför förblir O2-upptaget högre än viloförbrukningen en tid efter arbetets slut. Ersättandet av syreskulden har en snabb initial fas då ATP-, PCr-förråden i muskulaturen ersätts samt, samt en långsamt avklingande fas under vilken laktat metaboliseras.
28 Slutligen kan det vara värt att nämna att helt andra faktorer, såsom kroppens energidepåer och vätske- och temperaturbalans att vara avgörande för prestationen vid mycket långvariga (>1 timme) arbetsinsatser.
Energiförbrukning
Energiförbrukningen beräknas oftast utifrån syreförbrukningen och koldioxidproduktionen vilka båda kan mätas. För en normalperson som äter en blandad diet motsvarar förbrukningen av 1 liter syre en ungefärlig energiproduktion på ca 21 kJ. Denna siffra påverkas av ”respirartory exchange ratio” (RER). RER är kvoten mellan mängden bildad CO2 i kroppen och mängden syre som förbrukats vid förbränningen, alltså O2-upptaget. RER kommer att bero på vilket substrat som förbränns och används därför ofta som ett mått på förbränningssituationen under ett visst arbete. Om det endast är kolhydrater som förbränns så blir kvoten 1,0 men om det istället är fett som förbränns så blir RER betydligt lägre.
Beroende på längden på den fettsyra som förbränns så blir kvoten ca 0,7.
Vid en blandad diet, så kallad europeisk normaldiet, brukar man vid vila kunna uppmäta ett RER-värde på 0,85. För att få en korrekt uppskattning av RER är det viktigt att mätningen sker under en steady-state-situation samt att det inte det inte sker en väsentlig andel anaerob förbränning.
Den kemiska energi som fås vid förbränningen av olika substrat ombildas sedan till rörelseenergi i muskulaturen. Vid denna omvandling sker energiförluster, framför allt som produktion av värme. Detta gör att man kan beräkna en verkningsgrad enligt följande formel.1
1 Mekaniskt arbete beräknas utifrån effekten (belastningen). Om man t.ex. cyklar med en belastning så att man utvecklar en effekt på 100 W i 60 s så utvecklar man arbetet 6000 Ws.
29 De cyklar som används vid arbetstester, ergometercyklar är konstruerade på sådant sätt att verkningsgraden är tämligen konstant oavsett ålder eller träningsgrad (ca 24%).
Då verkningsgraden är konstant kan man förvänta sig ett linjärt samband mellan utfört arbete och O2-förbrukning. Detta innebär att alla förbrukar ungefär samma mängd syrgas vid en given belastning.
Kardiovaskulär reglering
Den kardiovaskulära regleringen under arbete är mycket komplex och involverar mekanismer som stammar både från periferin och från det centrala nervsystemet.
Hjärtfrekvensen stiger ofta snabbt i början av en övning eller redan precis innan en övning startar, en s.k. anticipatorisk frekvensstegring. Denna anses beror på en emotionell stimulering av kardiovaskulära centra samt en viss ökning av adrenalin- och noradrenalinnivåerna i blodet. Inledningsvis kommer frekvensökningen framförallt att bero på att den parasympatiska broms som normalt dämpar hjärtats slagfrekvens lyfts bort men även till viss del på ökad sympatisk signalering. Den ökade sympatiska stimuleringen kommer dessutom att ge upphov till en viss vasokonstriktion, framförallt i huden, mag-tarmkanalen, njurar och andra inre organ.
Blodflödet genom en muskel regleras främst lokalt genom s.k. metabol vasodilatation, vilken leder till en relaxation av glattmuskulaturen i arterioler och prekapillära sfinktrar, men också till en viss del genom att cirkulerande adrenalin kan verka på beta- adrenerga receptorer i muskulaturens arterioler. Den metabola vasodilatationen är en funktion av muskelcellernas arbete vilket medför en frisättning av ämnen, t.ex.
adenosin, NO olika typer av prostaglandiner och bradykinin, som verkar vasodilaterande.
Vid förhållanden där tillgången på syre för muskelcellerna inte är tillräckligt god, som i inledningen av ett fysisk aktivitet eller efter en förändring i belastningsnivå förändras också nivåerna för laktat, pH och pCO2 eftersom cellerna måste öka andelen energi från anaerob förbränning. Dessa faktorer förstärker den metabola vasodilatationen.
När eller om den metaboliska situationen restitueras kommer dilatationen att upphöra i motsvarande mån. Ett lokalt metaboliskt krav på vasodilatation kommer alltid att dominera över en generell sympaticusstyrd konstriktion. Under det fortsatta arbetet kommer ett flertal olika faktorer att delta i den kardiovaskulära regleringen. Den kraftiga vasodilatationen i de arbetande musklerna kommer att påverka den perifera resistansen och leda till ett ökat sympaticuspåslag via de arteriella baroreceptorerna.
Vidare påverkar nervreflexer från kemo- och mekanoreceptorer ute i muskulaturen hjärtfrekvensen. Signaler från motorcortex är också av betydelse. Cirkulerande adrenalin och noradrenalin kommer att stimulera både hjärtfrekvens och vasokonstriktion. Konstriktion av de stora venerna (kapacitanskärlen), bröstkorgens rörelser under forcerad andning och inte minst skelettmuskelpumpen kommer att öka det venösa återflödet (preload) och därmed öka hjärtats slagvolym enligt Starlings lag.
Dessutom kommer kroppens ökande temperatur under arbetet kommer att ha en direkt stimulerande effekt på hjärtats slaghastighet.
Sammanfattningsvis, den integrerade effekten av neurala och kemiska faktorer på hjärta och kärl under arbete blir att man får en kraftigt ökad hjärtminutvolym och med helt annan distribution av blodflödet än den vid vila (Fig.1).
30 Figur 1: Schematisk bild över den relativa fördelningen av blod till olika organ vid vila respektive tung fysisk aktivitet. Hjärtminutvolymen kan bli fem gånger större vid arbete än i normalfallet och tack vare de adaptiva förändringar som sker i kärlträdet så kan blodflödet redistribueras till i huvudsak de arbetande musklerna. Arean på de svarta fyrkanterna är proportionell till blodflödet genom organen (ml/min). (Hämtat ur McArdle et al., Exercise Physiology 5th Ed., s152).
Pulmonär reglering
Ventilationen är under vila huvudsakligen styrd av kemoreceptorer, som känner av blodets sammansättning. Dessa är placerad placerade både centralt, i anslutning till
31 fjärde ventrikeln, och i periferin, aortabågen och karotis bifurkationen. Viktigast för regleringen är de centrala receptorerna som reagerar på förändringar i pCO2 tryck, förmodligen genom lokala förändringar av koncentrationen av H+.
Nivåerna av CO2 och vätejonkoncentration (pH) i blodet är nära kopplade till varandra och en ökning av något av dessa ämnen kommer att leda till en ökad ventilation. De perifera receptorerna känner framförallt av förändringar av pO2. De reagerar inte enbart på ett förhöjt pCO2 men om pCO2 är högt samtidigt som pO2 är lågt fås en synergistisk effekt. Signalerna från de olika receptorena integreras sedan i andningscentrum i medulla oblongata.
Ventilationens reglering under arbete är långt ifrån klarlagd. Mycket tyder på att det på samma sätt som i hjärtats reglering finns en anticipatorisk reglering där högre hjärncentra påverkar ventilationen direkt i anslutning till arbetets början. Det skickas under arbetet signaler från motorcortex som påverkar ventilationen och regulatoriska signaler mottas också från mekanoreceptorer i diafragman och i skelettmuskulaturen.
Dessa mekanismer gör att ventilationen kan uppregleras mycket snabbt vid en fysisk ansträngning men de står inte för någon finare reglering. Här spelar kemoreceptorena samma roll som vid vila och sammantaget får man en effektiv reglering av ventilationen som gör att det vid submaximal belastning i princip inte ser några förändringar i blodets gasnivåer eller pH.
Laktat
Vid fysisk ansträngning spjälkas glykogenreserverna i lever och muskulatur till den enkla sockerarten glukos och vid anaerob förbränning av glukos bildas laktat. Vid förbränningen frigörs också vätejoner.
Den klassiska synen säger att dessa vätejoner kommer från mjölksyra (laktat är mjölksyrans salt) men de flesta anser numera att vätejonerna istället härstammar från det ATP som bildas under processen. Nettoeffekten är dock den samma, för varje glukosmolekyl som bryts ner anaerobt så frisätts två vätejoner.
Vid varje belastning, upp till en viss nivå, uppnås ett steady-state för laktatkoncentrationen, ju högre belastning desto högre koncentration. Steady-state värdet karakteriseras av en jämvikt mellan laktatformation och elimination, vilket är fallet så länge arbetet sker huvudsakligen aerobt. Vid en så hård belastning att syretillförseln ej längre kan tillgodose musklernas behov, börjar laktat och därmed också vätejoner att ansamlas. Denna nivå benämns anaerob tröskel och är relativt lika mellan olika individer (Blod-laktat ca 4,0 mmol/l).
Dock har en mer vältränad person med en högre syreupptagningsfömåga en lägre laktatnivå vid en given belastning.
De ansamlade vätejonerna sänker pH i muskeln och antas vara en av de huvudsakliga faktorerna för den muskelutmattning som inträder efter en kort tids väldigt hård fysisk
32 ansträngning med anaerob förbränning. Eftersom blodets pH även påverkas av andningen och eftersom det finns en så stark koppling mellan laktat- och vätejonsansamling mäter man ändå i regel laktatnivåerna i blodet som ett uttryck för muskelutmattning.
Inom idrottsmedicin kan Blod-laktat användas som en metod för att mäta optimal träningsintensitet genom att hitta anaeroba tröskeln och på så sätt identifiera den högsta arbetsnivå som man kan vidhålla långsiktig utan att ackumulera mjölksyra.
Detta är den intensitet som ger optimal kardiovaskulär träning. Optimal träningsintensitet anses föreligga vid B-Iaktatnivåer mellan 2-4 mmol/l, vilket motsvarar pulsfrekvenser mellan ca 130-160.
Observera att maximal uttömning av krafter ej ger upphov till önskad kardiovaskulär adaption.
Bestämning av arbetskapacitet
Det är viktigt att kunna göra en bestämning arbetskapaciteten t.ex. vid diagnosticering av kardiovaskulära sjukdomar eller innan ett rehabiliteringsprogram påbörjas eller en operation genomförs. Dessutom är intresset för att kunna utvärdera arbetskapacitet stort inom idrottens värld. Tre huvudsakliga testmetoder brukar användas, löpband, cykelergometer eller ”steptest”. De olika metoderna har alla sina egna för och nackdelar och kommer också att ge olika resultat vid en mätning av den arbetskapaciteten.
I Sverige är det vanligast att man använder en cykelergometer och den metoden har flera fördelar. En enkel men nog så viktig fördel är det en typ av arbete som de flesta har en vana att genomföra. Metoden är dessutom oberoende av testpersonens vikt och den mekaniska verkningsgraden är relativt konstant mellan olika personer vilket underlättar utvärderingen. Ytterligare en fördel är att testpersonens överkropp är relativt stilla vilket underlättar mätningar.
Det finns olika mått på arbetskapacitet men två av de vanligaste är maximalt O2-upptag och ”physical work capacity” (PWC).
Maximalt O2-upptag
Maximalt O2-upptag ger ett mått på den aeroba arbetskapaciteten och uttrycks i l/min eller ml/kg, min. Den begränsande faktorn för maximalt O2-upptag anses främst vara kardiovaskulära parametrar anses vara och en ökning i O2-upptag under en viss fysisk ansträngning åstadkommes dels av en ökad slagvolym, dels och framför allt av en ökad frekvens. Syreupptaget ökar i linjärt i förhållande till belastningen upp till maximalt syreupptag då en platå nås.
Kvinnor har en genomsnittlig O2-upptagningsförmåga som är 70-75% av mäns. Räknat per kilo kroppsvikt blir skillnaden mindre (80-85%) och räknat per kg fettfri kroppsvikt föreligger ingen säker könsskillnad. Förmågan att prestera ett steady-state arbete vid en given hjärtfrekvens varierar med ålder och träningsgrad.
Generellt gäller att vid samma ålder kan en vältränad individ vara i cirkulatoriskt steady- state vid en högre hjärtfrekvens än vad en otränad har. Vid maximal hjärtfrekvens föreligger det dock aldrig ett steady-state.
33 Det maximala O2-upptaget kan bestämmas med relativt stor säkerhet med ett s.k.
maxtest. Vid ett maxtest anses en utplanande O2-upptagskurva oftast vara den mest valida slutpunkten och en indikator på maximal ansträngning. Andra faktorer som har använts för att avgöra när den maximala funktionella arbetsnivån är nådd är:
1. Subjektiv utmattning, oförmåga att fortsätta 2. RER som överstiger 1,00 eller 1,10
3. Laktatnivåer i blodet som överstiger 10,0 mmol/l 4. Puls som ligger inom 10 slag från maxpulsen
Bestämning av det maximala O2-upptaget med ett maxtest är dock en relativt omständlig procedur som dessutom kräver full samarbetsvilja från testpersonen.
Dessutom är det inte lämpligt att utsätta gamla och sjuka människor för en så stor påfrestning. I regel görs istället submaximala prov från vilka maximalkapaciteten kan skattas.
Ett vanligt submaximalt test förlitar sig på ett s.k. Åstrand-nomogram. Det baseras på de linjära sambanden som antas finnas mellan O2-upptag och arbete, puls och arbete och därmed också O2-upptag och puls, åtminstone vid hjärtfrekvenser > 125/min.
Utifrån en samtidigt uppmätt puls och O2- upptag kan en uppskattning av det maximala O2-upptaget utläsas från nomogrammet. Det erhållna värdet korrigeras efter ålder för att ta hänsyn till en minskande maxpuls (tabell 2).
Spridningen för maximalt O2-upptag är stor inom populationen och individuella värden kan variera från 10 ml/kg, min hos hjärtsjuka till 80 ml/kg, min för längdskidåkare i världsklass. Maximala O2-upptaget har uppmätts hos tusentals individer av olika ålder vilket har gett underlag för en värdering av den aeroba arbetskapaciteten. En klassificering med fem grupper har valts och genom att jämföra erhållna värden från tester med de tabellerade medelvärdena så får man ett mått på den kardiovaskulära formen (tabell 1).
34 Tabell 1: Tabellen ger underlag för värdering av syreupptagningsförmågan och därmed den kardiovaskulära formen hos individer av olika ålder. Värdena är angivna i ml/kg, min. (Hämtat ur McArdle et al., Exercise Physiology 5th Ed., s163).
Physical work capacity
Ett annat mått på arbetskapacitet som kan fås fram ur ett submaximalt test är PWC.
Denna metod bedömer det yttre arbete en person förmår utföra vid en viss hjärtfrekvens. I regel använder man därvid frekvensen 170 slag/min och menar med PWC170, den yttre effekten i W personen i cirkulatoriskt steady-state utvecklar med hjärtfrekvensen 170.
Når man ej upp till 170 kan man extrapolera (eftersom hjärtfrekvensen antas stiga linjärt mot belastningen) om frekvenserna vid 2 lägre belastningar (linjärt ökade) är kända. Ligger den högsta uppmätta frekvensen under 150 slag/min har man ej rätt att extrapolera till 170 utan anger PWC150 i stället. Når personen en slutpuls högre än 170 gör man i stället en intrapolering.
Dessa två indirekta metoder ger en ganska god approximation på arbetskapaciteten men de innehåller flera förenklingar varav den allvarligaste är att de inte kan ta hänsyn till de stora individuella skillnader som finns i maxpuls även inom en viss åldersgrupp.
Dessutom är de linjära sambanden som metoderna bygger på förenklingar och det gör att man får räkna med en viss felmarginal i det uppskattade maximala O2-upptag som erhålls, standardfelet har visats vara 10-15% för båda metoderna.
Om det är arbetstester som görs för utvärdering inom idrott får man bäst förutsägelse av den aeroba uthålligheten genom att anpassa testsituationen så mycket som möjligt efter den aktuella idrottsgrenen. Förutom kardiovaskulär funktion får man då även ett mått på t.ex. motivation, smärttolerans och teknik.
35
Laboration – arbetsfysiologi
Frågor att fundera över under laborationen
1) Vad är den fysiologiska bakgrunden till de uppmätta förändringarna under arbetets gång?
2) Den maximala syrgasupptagningsförmågan kan uppskattas för en person utifrån pulsfrekvens och O2-upptag vid en submaximal belastning. Hur är detta möjligt?
3) Istället för att bestämma O2-upptaget kan det maximala O2-upptaget skattas utifrån enbart belastningen. Hur är detta möjligt?
4) Vilka eventuella felkällor finns i denna metod för att utvärdera en persons aeroba Arbetskapacitet.
Apparatur
- Ergomed 840 – En microprocessorstyrd, hastighetsoberoende, ergometercykel.
Upp till 250 W belastning kan tramphastigheten variera mellan 35-100 varv/min med bibehållen belastning.
- Oxycon Delta – Försökspersonen förses med en ansiktsmask, som är kopplad till Oxycon Delta. I denna apparat registreras flödeshastigheten för in- och utandningsluften. Genom att integrera flödeshastigheten med avseende på tiden erhålls volym per tidsenhet. I Oxycon Delta finns även en gasanalysator för bestämning av O2 och CO2. Apparaten mäter med rumsluft som referens och registrerar skillnaden mellan gasernas koncentration i utandningsluften och koncentrationen i rumsluften. Skillnaden anges i procent. Respiratory exchange ratio (RER) erhålles som kvoten mellan CO2% och O2%. Resultaten presenteras på en datorskärm och kan enkelt läsas av.
- Polar pulsband – Registrerar av hjärtats elektriska signaler via två elektroder som placeras över bröstet med direkt hudkontakt. Utifrån de data som insamlas kan hjärtfrekvensen beräknas i pulsbandet. Denna information sänds trådlöst till Oxycon Delta och presenteras därefter på datorskärmen.
- Accutrend Lactate – Laktatmätare som analyserar laktatnivåer i helblod. Kapillärt blod appliceras på en teststicka varpå en enzymatisk reaktion sker. Accutrend Lactate analyserar den färgförändring som sker med hjälp av reflektions fotometri och på så sätt erhålls en laktatkoncentration. Apparaten har ett mätområde som sträcker sig från 0,8-22,0 mmol/l.
36 Utförande
Pulsband för hjärtfrekvensregistrering fästes runt bröstkorgen, eftersom pulsbandet är beroende av kontakten mellan elektroderna och huden är god stryks ett tunt lager elektrodgel på vardera elektroden. Blodtrycksmanschett sätts runt höger överarm för manuell registrering av systolisk respektive diastoliskt blodtryck. Ansiktsmasken sätts på och ansluts till Oxycon Delta.
Försöket inleds med en 5 minuters vilofas under vilken försökspersonen ligger ner och slappnar av. Basala värden för laktatnivå i blod (kapillärt blod för laktatbestämning tas på frivillig basis), puls, blocktryck, andningsfrekvens, andningsminutvolym, O2-upptag och RER bestäms i slutet av vilan.
Därefter kommer en referensfas under vilken försökspersonen ska stå upprätt i 3 minuter och samma bestämningar görs med undantag för laktatnivå.
Sedan inleds själva arbetsfasen av försöket. Försökspersonen sätter sig på cykeln och trampar med en frekvens på ca 50 tramptag/min. Arbetsfasen är indelad i 6 minuters belastningar med stegen 50-100-150 ev. 200 W för män eller stegen 35-70-105 ev.
140W för kvinnor. Under varje belastning registreras puls, blocktryck, andningsfrekvens, andningsminutvolym, O2-upptag och RER enligt protokollet. På de två tyngsta belastningarna registreras även laktatnivån. Höjning till ny belastning sker momentant.
Provet avbryts efter den fjärde belastningsperiod eller när hjärtfrekvensen nått ca 85
% av maxpulsen (dvs. 170 slag/min) eller andningsfrekvensen nått 30-40/min.
Försökspersonen skall därefter ligga ner och vila i 10 minuter. Nya registreringar av samtliga värden görs med 5 minuter intervall under denna sista vilofas. Alla uppmätta värden antecknas fortlöpande i protokollet.
Beräkningar
Den maximala syrgasupptagningsförmågan bestäms med hjälp av ett nomogram. På axeln ”Heart rate” markeras slutpulsen på högsta belastningen (obs olika skalor för könen) och på axeln ”VO2, liters” markeras motsvarande syrgasupptag i liter/min.
Dessa punkter förbinds med en rät linje. På axeln ”VO2, max liters*min-1” avläses en uppskattning av den maximala syrgasupptagningsförmågan i liter/min. Det avlästa värdet multipliceras med en korrigeringsfaktor för anpassning efter maxpuls. Det korrigerade värdet multipliceras med 1000 och divideras med försökspersonens kroppsvikt i kg, varpå O2-upptaget erhålls i ml/kg*min.
PWC170 bestäms genom konstruktion av ett diagram. På x-axeln listas arbetsbelastningen och på y-axeln slagfrekvensen. I diagrammet införs ett beräknat medelvärde för steady-state pulsen på varje belastningsnivå. Om steady-state inte har uppnåtts vid första pulsmätningen på en belastning, dvs. om detta värde skiljer mer än
~5 slag från de övriga, är det tillåtet att bortse från detta mätvärde. En rät linje anpassas sedan till de införda punkterna och kurvan extrapoleras till pulsen 170 för att erhålla ett värde för PWC170.
37 Redovisning
1) Noga ifyllt försöksprotokoll över arbetsprov.
2) Ett diagram där kurvor för hjärtfrekvensen, systoliskt och diastoliskt tryck, O2-upptag, och RER kan följas under försöket.
3) Redogör för den fysiologiska reglering som ligger bakom de förändringar som vi ser i diagrammet.
4) Ange beräknad maximal syrgasupptagningsförmåga i ml/kg, min, samt värdera detta enligt normalvärdestabell i kompendiet.
5) Ett diagram med arbetsbelastning på x-axeln och hjärtfrekvens vid steady-state, dvs medelvärdet för pulsen på varje belastning, på y-axeln. Ange PWC170.
38 Åstrands-nomogram
39
40
41
42 Uppsala Universitet
Institutionen för Medicinsk Cellbiologi, Integrativ Fysiologi E. Granstam ht-92
Rev. M Roos vt-94 och vt-02 Rev. C. Odlind vt-00
Rev. M. Sjöblom vt-02 Rev. S. Jönsson ht-18
Syra/bas-seminarium
Målet med seminariet är:
att lära sig hantera syra/bas-begreppet
att få en ökad förståelse för hur provtagning och analys genomförs
att känna till i vilka kliniska situationer det kan vara av värde att kontrollera syra/bas status på en patient.
För att kunna tillgodogöra sig detta seminariekompendium krävs att studenten har förkunskaper från föreläsningar och rekommenderad kurslitteratur.
Teoretisk bakgrund
Störningar i syra/bas-balansen kan noteras vid ett flertal patologiska tillstånd. Det är därför viktigt att få en känsla för hur syra/bas störningar uppstår och korrigeras.
Vid kroppens metabolism bildas sura restprodukter, som skall transporteras med blodet till de organ som sköter nedbrytning och utsöndring av metabola slaggprodukter, tex CO2 från cellerna till lungorna eller fettsyror och laktat från cellerna till levern för nedbrytning.
Om transporten av dessa sura ämnen skulle ske obuffrat i blodet skulle blodets pH- värde variera mycket med metabolismen vilket i sin tur skulle vara skadligt fr cellerna.
Förändringar i protonkoncentrationen har stor inverkan på de flesta processer som sker i levande organismer. Reglering av protonkoncentrationen är därför en av de viktigaste homeostatiska mekanismerna i kroppen.
Syror och baser
Omkring och i celler finns föreningar som kan avge eller uppta protoner. Dessa substanser brukar betecknas syror respektive baser. Den numera allmänt accepterade definitionen av syra respektive bas är den som Brönsted-Lowry angivit:
En syra (HA) är en substans med en tendens att avge protoner:
𝐻𝐴 ↔ 𝐻++ 𝐴−
En bas (B) är en substans med en tendens att ta upp protoner:
𝐵 + 𝐻+ ↔ 𝐵𝐻+
43 Vatten kan både fungera som en syra och en bas. De två jonerna som bildas kallas hydroxoniumjon (H3O+) respektive hydroxidjon (OH-).
2𝐻2𝑂 ↔ 𝐻3𝑂++ 𝑂𝐻−
För att underlätta beräkning av syra- och baskoncentrationer har begreppen pH och pOH införts.
Definitionen för pH = -lg [H+] Definitionen för pOH = -lg [OH-]
En lösning där [H+] = [OH-] benämns som neutral. Vilket pH som är neutralt är beroende av temperaturen. Exempel: vid 25°C är neutralt pH = 7,0 och vid 100°C är pH = 6,2.
Nedan presenteras pH för några vanliga kroppsvätskor
Blod 7,37-7,43 Galla 7,8
Intracellulärvätska 6,0-7,4 Magsaft 1,2-3
Pankreassekret 7,8-8 Saliv 6,0-7,0
Tarmsekret 7,7
Urin 4,5-7,8
Buffertar i extracellulärvolymen
De föreningar som gör att tillsats av syra eller bas till en vätska endast medför små pH-ändringar kallas buffertar. Utifrån syra/bas-aspekten utgör extracellulärvolymen inklusive blodet med erytrocyterna en enhetlig volym. Denna volym upprätthåller ett förhållandevis konstant pH med hjälp av ett flertal buffertar av vilka bikarbonat/koldioxidsystemet, plasmaproteiner, hemoglobin och fosfat är de viktigaste.
Bikarbonat/koldioxidsystemet är knutet till respirationen och är därför ett öppet system.
Alla andra buffertar verkar i ett slutet system, dvs vid pH förändringar är koncentrationen av syra/bas-paren konstant.
Det viktigaste buffert systemet är: 𝐶𝑂2+ 𝐻2𝑂 ↔ 𝐻2𝐶𝑂3 ↔ HCO3- + H+
Detta utgör ett öppet system, eftersom det står i förbindelse med luften via lungorna.
Jämnvikten kan påverkas på båda sidorna om jämnviktstecknet v olika organ. PCO2
regleras av lungorna och [HCO3-] kan påverkas av njurarna.
Övriga buffertsystem brukar sammanfattas:
HBuf ↔ Buf- + H+
där Buf- representerar icke flyktiga buffrande baser utöver HCO3-.
