Báo cáo thí nghiệm kỹ thuật thiết bị y học Đề tài chức năng hô hấp ii (lesson 13

Để đánh giá sức khỏe và năng lực của một người trong việc cung cấp oxy và loại bỏ CO2, đo thể tích phổi và tốc độ chuyển động của không khí luồng khí là rất quan trọng.. Dung tích sống c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Huỳnh Đông Đăng Nguyên 2114215

Phan Nguyễn Bảo Huy 2113531

Giáo viên hướng dẫn: Lê Cao Đăng

Tp HCM, ngày 6 tháng 10 năm 2023

I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Mục đích thí nghiệm

Đo và đánh giá chức năng của hệ hô hấp, đặc biệt là chức năng của phổi

Thí nghiệm tập trung vào việc đo dung tích sống cưỡng bức (FVC), thể tích thở ra cưỡng bức (FEV), và thông khí tự nguyện tối đa (MVV) Các phép đo này có thể cung cấp thông tin về giới hạn công việc của hệ hô hấp và khả năng làm việc của một người

Ngoài ra, thí nghiệm cũng nhấn mạnh vai trò của kích thước cơ thể, như chiều cao, tuổi và cân nặng, trong ảnh hưởng đến dung tích phổi

1.2 Cơ sở lý thuyết.

1.2.1 Nguyên lý

Hệ hô hấp thực hiện chức năng quan trong là cung cấp Oxy Trong quá trình hít vào và thở

ra của phổi, độ cân bằng axit bazo (pH) của cở thể hoạt động dựa trên cách loại bỏ CO- 2

Để đánh giá sức khỏe và năng lực của một người trong việc cung cấp oxy và loại bỏ CO2,

đo thể tích phổi và tốc độ chuyển động của không khí (luồng khí) là rất quan trọng

Hình 1: Quá trình hô hấp của người.

1.2.2. Các thông số cần đo.

Dung tích sống cưỡng bức (FVC - Forced Vital Capacity): Đây là lượng không khí tối

đa mà một người có thể cố gắng thở ra sau khi hít vào tối đa Đo FVC giúp đánh giá khả năng của phổi trong việc thay đổi thể tích không khí và cho biết về sức mạnh và dung tích của phổi

Thể tích thở ra cưỡng bức (FEV1, FEV2, FEV3): Đây là phần trăm của FVC mà một

người buộc phải thở ra trong khoảng thời gian 1, 2 và 3 giây Các giá trị này cho biết về tốc độ

chuyển động của không khí khi thở ra và có thể chỉ ra sự hạn chế trong quá trình thoái khí của phổi

Thông khi tự nguyện tối đa (MVV - Maximum Voluntary Ventilation): Đây là một xét

nghiệm chức năng phổi kết hợp thể tích và tốc độ dòng chảy để đánh giá thông khi phổi tổng thể MVV đo lường khả năng của phổi trong việc cung cấp không khí trong thời gian ngắn như trong tình huống tập luyện hoặc gắng sức

Các phép đo này cho biết giới hạn hoạt động của một người có thể làm dựa trên khả năng của hệ hô hấp của người đó Khi một người hết vào tối đa và sau đó thở ra tối đa thi thể tích không khi thở ra là Dung tích sống một giai đoạn (SSVC) của người đó Thời gian cần thiết để đạt được tốc độ thở ra tối đa không phải là yếu tố quyết định Single Stage Vital Capacity (SSVC) 1.2.3. Phương pháp dự đoán dung tích sống của phổi

Vì phổi nằm trong khoang ngực nên Vital Capacity (VC) bị hạn chế bởi kích thước khoang ngực của một người Do đó, các biến liên quan đến kích thước (ví dụ: tuổi, giới tính, cân nặng) ảnh hưởng đến khả năng của hệ hô hấp

Hình 2: Công thức tính dung tích sống của phổi

Trong đó: Dung tích sống: VC tính bằng lít

H: Chiều cao tính bằng cm

A: Tuổi tính theo năm

Với người trưởng thành, dung tích phổi trung bình giảm đi theo tuổi tác Phụ nữ thường có

để đánh giá sức khỏe của hệ hô hấp của một người

Dung tích phổi, khả năng phổi và tốc độ thông khí phổi thường được đo trong quá trình chẩn đoán và đánh giá sức khỏe của hệ hô hấp ( Hình 3)

Hình 3: Ví dụ về thể tích và dung tích phổi

Trong bài học này, bạn sẽ thực hiện hai bài kiểm tra để đo tốc độ dòng chảy phổi:

1 Thể tích thở ra gắng sức (FEV)

2 Thông khí tự nguyện tối đa (MVV)

Bài thí nghiệm số 1: Thể tích thở ra gắng sức (FEV)

Thể tích thở ra cưỡng bức (còn được gọi là dung tích sống gắng sức hoặc dung tích sống theo thời gian) là một bài kiểm tra trong đó giới hạn được đặt ra về khoảng thời gian mà Đối tượng phải thải

ra khí dung tích sống FEV10, FEV , FEV2.0 3.0 được định nghĩa là phần trăm dung tích sống có thể

bị tống ra ngoài cưỡng bức sau khi hít vào tối đa trong khoảng thời gian tương ứng là một giây, hai giây và ba giây (Hình 4)

Hình 4: Phần bản ghi về Thể tích thở ra gắng sức trong một giây (FEV1.0)

Trong đó:

Volume of air expired in 1 second: thể tích khí thở ra trong 1 giây

Vital Capacity (VC): dung thích phổi sống

Người trưởng thành bình thường có thể, với nỗ lực tối đa, thở ra khoảng 66 83% dung tích sống của mình trong một giây (FEV1.0.), 75 94% dung tích sống trong giây thứ hai (FEV 20,) và 78 - -97% dung tích sống vào cuối giây thứ ba (FEV 3.0)

-Bài thí nghiệm số 2 Thông gió tự nguyện tối đa (MVV)

phút trong khi thở nhanh và sâu nhất có thể (tăng thông khí) Khi thực hiện bài kiểm tra này, Đối tượng hít vào và thở ra sâu và nhanh nhất có thể (>1 nhịp thở/giây) trong khi đo thể tích khí lưu thông và nhịp thở Vì khó duy trì nhịp thở tối đa nên Đối tượng thở gấp trong tối đa 15 giây Sau

đó, để tính MVV, thể tích trung bình trên mỗi chu kỳ hô hấp (lít) được nhân với số chu kỳ mỗi phút (lít/phút)

Hình 5: Mẫu MVV (Maximal Voluntary Ventilation)

Trong đó:

Number of cycles/minute: Số chu kỳ/phút

Number of cycles in 12 seconds: Số chu kỳ trong 12 giây

Average Volume per cycle: Khối lượng trung bình trên mỗi chu kỳ

Number of cycles/minute: Số chu kỳ/phút

MVV cũng có thể được ngoại suy từ tổng thể tích không khí được di chuyển trong khoảng thời gian 12 giây (tổng thể tích trong 12 giây X 5 = MVV).(Hình 5)

Giá trị thay đổi theo giới tính, tuổi tác và kích thước cơ thể MVV là thước đo mức độ hệ thống phổi của bạn giới hạn khả năng làm việc hoặc tập thể dục của bạn

II MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

1.) Để quan sát bằng thực nghiệm, ghi lại và/hoặc tính toán thể tích thở ra gắng sức (FEV) và thông khí tự ý tối đa (MVV)

2.) Để so sánh các giá trị quan sát được của FEV với các giá trị dự đoán

3.) So sánh MVV của bạn với các thành viên khác trong lớp

BIOPAC Disposable Mouthpiece (AFT2)

BIOPAC Noseclip (AFT3)

BIOPAC Calibration Syringe: 0.6-Lít (AFT6 hoặc AFT6A+AFT11A), Lít (AFT26) or 3-Lít (AFT27)

2-Không bắt buộc—BIOPAC Autoclavable Mouthpiece (AFT8) hoặc

combination mouthpiece/filter (AFT36, chỉ dành cho SS11LB)

Biopac Student Lab System: phần mềm BSL 4, phần cứng MP36, MP35 hoặc MP46/45

Phần mềm máy tính (Windows hoặc Mac)

IV PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

A CÀI ĐẶT

CÁC BƯỚC CÀI ĐẶT Giải thích chi ti t tế ừng bước cài đặt

1. BẬT máy tính của bạn

2. TẮT thiết bị MP36/35

3 Cắm bộ chuyển đổi không khí

(SS11LA or LB) vào kênh 1

4. BẬT thiết bị MP36/35

Tiếp tục cài đặt…

Hình 6 Vị trí kết nối thiết bị MP3X (trên) và MP46/45

5 Khởi chạy chương trình Biopac

9. Không bắt buộc Cài đặt tùy chọn

Chọn File > Lesson Preferences

Residual Volume: Không thể xác định RV bằng phế dung kế hoặc đầu dò luồng khí, do đó phần mềm BSL đặt giá trị mặc định là 1 lít Điều này có thể được thay đổi thành bất kỳ giá trị nào trong khoảng từ 0 đến 5 lít Grids: Hiển thị hoặc ẩn đường lưới

Calibration Syringe Values:

“Đặt mỗi lần bắt đầu bài thí nghiệm”: Cần phải hiệu chỉnh Ống bơm (Giai đoạn 2) khi bắt đầu bài thí nghiệm lần đầu tiên Nếu bài thí nghiệm được chạy lại mà không đóng ứng dụng thì không cần phải hiệu chỉnh ống bơm

“Đặt một lần và sử dụng các giá trị đã lưu”: Sau khi thực hiện hiệu chỉnh Ống bơm một lần, nó sẽ không được thực hiện lại Điều này chỉ được khuyến nghị khi

bộ chuyển đổi Luồng khí SS11LA cụ thể được khớp với các đơn vị MP cụ thể

Calibration Syringe Size:

0.61 L (AFT6A/6,) 1 L, 2 L (AFT26,) 3 L (AFT27), 4 L,hoặc 5 L

SS11LB Calibration Option

“Sử dụng hiệu chuẩn tại nhà máy”: Bỏ qua hiệu chuẩn

Ống tiêm (Giai đoạn 2) và sử dụng cài đặt gốc

“Yêu cầu hiệu chuẩn ống tiêm”: Tuân theo quy trình

“Giá trị hiệu chuẩn ống tiêm” được mô tả ở trên

Bộ chuyển đổi luồng không khí SS11LB chỉ được hỗ trợ trong phiên bản BSL 4.1.1 trở lên

B HIỆU CHUẨN

Hiệu chuẩn thiết lập các tham số bên trong của phần cứng (chẳng hạn như mức tăng, độ lệch và

tỷ lệ) và rất quan trọng để có hiệu suất tối ưu Hiệu chuẩn sẽ thay đổi dựa trên Ưu tiên do người hướng dẫn phòng thí nghiệm của bạn đặt

CÁC BƯỚC HIỆU CHUẨN Giải thích chi tiết các bước hiệu chỉnh

a) Luồng khí đi qua đầu dò

từ chuyển động, ống dẫn HVAC hoặc thậm chí từ hơi thở gần thiết bị

b) Thay đổi hướng của đầu

dò Đầu dò phải được giữ

cố định và ở cùng hướng

sẽ được sử dụng trong quá trình ghi

đặt ở chính giữa hay không

Nếu cần, hãy nhấp vào Làm

lại hiệu chỉnh

Để tiếp tục, nhấp vào

Continue

Quá trình hiệu chỉnh kéo dài từ 4 đến 8 giây

Hình 8 Mẫu dữ liệu hiệu chuẩn giai đoạn 1

Gắn ống tiêm hiệu chuẩn và

bộ lọc vào đầu dò luồng khí

Chú ý:

Nếu sử dụng đầu dò SS11LA, phải sử dụng bộ lọc vi khuẩn giữa đầu dò và ống tiêm để hiệu chuẩn được chính xác Hiệu chuẩn SS11LB không yêu cầu bộ lọc này

Các kích cỡ ống bơm khác nhau được hỗ trợ thông qua File > Lesson Preferences > Calibration Syringe SizeXem các hình ảnh trong phần SET UP > Hiệu chỉnh để

Kéo hết pít tông của Ống bơm

Hiệu chuẩn ra ngoà

Giữ ống tiêm nằm ngang Bộ

chuyển đổi luồng không khí

phải thẳng đứng và không

được hỗ trợ

Xem lại quy trình hiệu chuẩn

Tiếp tục hiệu chuẩn…

đảm bảo chúng khớp với thiết lập của bạn Nếu không chính xác, bài thí nghiệm phải được chạy lại và thay đổi cài đặt ưu tiên trước khi hiệu chuẩn Giai đoạn 1 Nếu bạn đang sử dụng ống bơm không phải BIOPAC, hãy luôn kiểm tra cài đặt Ưu tiên trước khi bắt đầu hiệu chỉnh Giai đoạn 1

Hình 9 Mẫu kết nối AFT6A/6 với (SS11LA và

SS11LB)

Hình 10 Mẫu kết nối AFT27 hoặc AFT26 với

(SS11LB)

5 Nhấp Calibrate Không bao giờ giữ tay cầm Bộ chuyển đổi luồng khí khi

sử dụng Ống bơm hiệu chuẩn, nếu không đầu ống tiêm có thể bị gãy Luôn lắp cụm ống bơm ở phía đầu dò có nhãn

“Inlet” để cáp đầu dò thoát ra ở bên trái

Hình 11 AFT6A Vị trí bắt đầu hiệu chỉnh giai đoạn 2

Hình 12 Vị trí bắt đầu hiệu chỉnh giai đoạn 2 của

AFT27 hoặc AFT26

6 Đẩy pít tông vào và ra năm chu kỳ

8 Xác minh bản ghi giống với dữ

liệu mẫu

Nếu đã giống, nhấp Continue

và tiến hành Ghi dữ liệu

Nếu cần làm lại, nhấp Redo

Calibration

Phải có năm độ lệch hướng xuống và năm độ lệch hướng lên Độ lệch đầu tiên phải hướng xuống dưới Nếu hành trình đầu tiên (đẩy) dẫn đến dữ liệu bị lệch hướng lên trên thì cụm ống bơm/bộ lọc phải được đảo ngược bằng cách lắp cụm này vào cổng khác của bộ chuyển đổi luồng khí

và chạy lại Hiệu chuẩn

Hình 13 Dữ liệu hiệu chuẩn thu được

10 Khởi chạy lại ứng dụng và chạy

lại bài thí nghiệm

Nên xác nhận hiệu chuẩn một lần trong mỗi buổi thí nghiệm Ống tiêm phải được đẩy vào và kéo ra hết mức

Hình 14 Xác nhận hiệu chuẩn cho thấy kết quả P-P

0,6 lít Nếu bản ghi không giống với Dữ liệu mẫu

Nếu dữ liệu bị nhiễu hoặc không ổn định, hãy kiểm tra tất cả các kết nối đến thiết bị MP

Nhấp Redo sẽ xóa dữ liệu xác thực và cho phép việc ghi

dữ liệu Chủ thể tiếp tục

Cần phải khởi chạy lại ứng dụng để cho phép hiệu chuẩn Giai đoạn 2 (Ống tiêm) mới Trước lần hiệu chuẩn lại tiếp theo, hãy đảm bảo cài đặt ưu tiên bài học là “Calibration Syringe Values” được chỉ định thành “Set each time lesson is launched” (xem Bước thiết lập 8)

C GHI DỮ LIỆU

CÁC BƯỚC GHI DỮ LIỆU Giải thích chi ti t v ế ề các bước ghi

1 Chu n b cho quá trình ghi ẩ ị

Tháo cụm ống tiêm/bộ lọc hiệu

Gợi ý để có được dữ liệu tối ưu:

 Xem lại “Tasks” trên màn hình để chuẩn bị trước cho các bước ghi

 Đối tượng nên mặc quần áo rộng rãi để không cản trở

sự phình ra của ngực

 Rò rỉ không khí sẽ dẫn đến dữ liệu không chính xác Đảm bảo tất cả các kết nối đều chặt chẽ, kẹp mũi được gắn và miệng của Đối tượng được bịt kín xung quanh ống ngậm

 Giữ Bộ chuyển đổi luồng khí thẳng đứng và ở vị trí cố định (Hình 13.16)

2 L p b l c vào ắ ộ ọ phía “Inlet” của đầu

Quan trọng: Mỗi Đối tượng phải sử dụng bộ lọc cá nhân,

ống ngậm và kẹp mũi Trong lần sử dụng đầu tiên, Đối tượng phải tự mình lấy chúng ra khỏi bao bì nhựa Nên viết tên của Đối tượng trên ống ngậm và lọc bằng bút đánh dấu vĩnh viễn để có thể sử dụng lại sau này (tức là Bài 12) Nếu phòng thí nghiệm của bạn khử trùng đầu luồng khí sau mỗi lần sử dụng, hãy đảm bảo lắp đầu sạch trước khi Đối tượng sử dụng

Hình 15 SS11LA với đầu chưa được khử trùng

Cài đặt tiếp tục…

Hình 16 SS11LA/LB với đầu đã được khử trùng

Hình 17 SS11LB với sự kết hợp bộ lọc/ống ngậm có thể

tái sử dụng

3 Chuẩn bị cho Đối tượng

Đối tượng phải ngồi, thư giãn và

giữ cơ thể yên, quay mặt ra khỏi

màn hình

Đặt kẹp mũi lên mũi của Đối

tượng

Đối tượng giữ Bộ chuyển đổi

luồng khí theo chiều dọc, thở qua

ống ngậm

Trước khi ghi hình, Đối tượng

thích nghi bằng cách thở bình

thường trong 20 giây

Xem lại các bước ghi

Xác minh không có rò rỉ không khí; ống ngậm và bộ lọc

được gắn chắc chắn, kẹp mũi vừa khít và miệng của Đối tượng được bịt chặt xung quanh ống ngậm

Hình 18 Giữ đầu dò luồng khí thẳng đứng

mọi lúc

Phần 1 — FEV

4 Nhấp Record FEV

5. Đối tượng thực hiện quá trình sau:

Hít thở bình thường trong ba chu

1 chu kỳ = hít vào + thở ra Sau khi hít vào tối đa, hãy nín thở ngay lập tức để khi phân tích dữ liệu có thể thấy rõ thời điểm bắt đầu thở ra

Thở ra mạnh mẽ và hết sức (Thở

ra tối đa)

Thở bình thường trở lại thêm 3

chu kỳ

6 Nhấp Stop Nếu quá trình ghi được bắt đầu khi hít vào, hãy th d ng ử ừ

ghi khi th ra hoở ặc ngượ ại.c l Khi d ng, ph n m m Biopac Sinh viên Lab s t ừ ầ ề ẽ ự động chuyển đổ ữ liệu lưu lượi d ng không khí thành d ữ liệu th ểtích như trong Hình 19

7 Xác minh bản ghi giống với dữ liệu

mẫu

Nếu đã giống, nhấp Continue và

tiến hành bản ghi tiếp theo

Tiếp tục ghi…

Số lần hít vào và thở ra tối đa phải được thể hiện rõ ràng trong dữ liệu và phải có ba chu kỳ thở bình thường cả trước và sau

Hình 19 Dữ liệu FEV thu được

 Nếu dữ liệu bị nhiễu hoặc không ổn định, hãy kiểm tra tất cả các kết nối đến thiết bị MP

 Nếu không có ba chu kỳ thở bình thường ở hai bên hít vào/thở ra tối đa, hãy thực hiện lại quá trình ghi

 Nếu khó xác định thời điểm bắt đầu thở ra tối đa, Đối tượng có thể không nín thở ngay sau khi hít vào tối đa; xem xét việc thực hiện lại việc ghi

 Nếu dữ liệu hít vào/thở ra tối đa có biên độ không lớn hơn nhiều so với khi thở bình thường; xác minh không

có rò rỉ không khí; ống ngậm và bộ lọc được gắn chắc chắn, kẹp mũi vừa khít và miệng của Đối tượng được bịt kín xung quanh ống ngậm

Nhấp Redo và lặp lại bước 4 6 nếu cần thiết Chú ý rằng khi nhấp Redo dữ liệu sẽ bị xóa

-8 Phóng to bằng công cụ thu phóng,

trên vùng thở ra tối đa

9 Sử dụng con trỏ tia I để chọn vùng từ

đầu thở ra tối đa đến cuối thở ra tối

Vùng được chọn phải bao gồm một số dữ liệu cả trước và sau khi thở ra tối đa

Nút chuột trái được giữ trong khi chọn bằng con trỏ tia I

đa Phải chọn ít nhất ba giây (Hình

Hình 20 Khu vực được chọn để thở ra tối đa

10 Nhấp Calculate FEV Chương trình sẽ cắt vùng đã chọn, đảo ngược nó, lấy phần

bù về 0 và dán vào một kênh mới (Hình ) Dữ liệu khối 21lượng ban đầu sẽ bị xóa

11 Xác minh biểu đồ FEV giống với dữ

liệu mẫu

Nếu đã giống, hãy nhấp vào

Continue và tiến hành ghi MVV

Nếu cần, hãy nhấp vào Redo để

chọn lại vùng thở ra tối đa và

tính lại FEV

Nếu bạn không ghi MVV, hãy

nhấp vào Done và chuyển sang

phần Phân tích Dữ liệu

Recording continues…

Nếu dữ liệu được chọn đúng ở Bước 9, mẫu dữ liệu đầu tiên phải ở mức tối thiểu (0 Lít) và dữ liệu sẽ tiếp tục tăng trong ít nhất 3 giây

Hình 21 Biểu đồ FEV thu được

Khi Tiếp tục, dữ liệu FEV sẽ được lưu tự động để phân tích sau