Tài liệu Nghiên cứu thiết kế máy hút dẫn lưu 3 bình chạy bằng điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu thiết kế máy hút dẫn lưu 3 bình chạy bằng điện TRẦN NGỌC AN Ngành Kỹ thuật Y sinh Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Hà Duyên Trung Trường: Điện - Điện tử HÀ NỘI, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu thiết kế máy hút dẫn lưu 3 bình chạy bằng điện TRẦN NGỌC AN Ngành Kỹ thuật Y sinh Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Hà Duyên Trung Chữ ký của GVHD Trường: Điện - Điện tử HÀ NỘI, 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn : Trần Ngọc An Đề tài luận văn: Nghiên cứu thiết kế máy hút dẫn lưu 3 bình chạy bằng điện Chuyên ngành: Kỹ thuật y sinh Mã số SV: 20202618M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 8 tháng 10 năm 2022 với các nội dung sau: 1. 2. 3. 4. Đã gộp chương 1 và chương 2 thành chương “Tổng quan chung” Đã giải thích hình vẽ, trích dẫn tài liệu ở từng phần trong các chương Đã điều chỉnh phông chữ, bảng theo đúng quy định của luận văn Đã chỉnh ô thông tin “kịch bản” trong “Bảng 3.1 Bảng giá trị đo áp lực đầu ra của hệ thống” tại chương 3, trang 58 5. Đã bổ sung phần kích thước đường ống ảnh hưởng đến áp suất ở phần “Ống nối” tại chương 2, trang 51 6. Đã bổ sung phần “Bảng 2.3 Bảng góc pha hệ số công suất của máy hút khi điều chỉnh dimmer” tại chương 2, trang 49 Ngày Giáo viên hướng dẫn PGS.TS. Hà Duyên Trung tháng năm 2022 Tác giả luận văn Trần Ngọc An CHỦ TỊNH HỒI ĐỒNG LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp có không ít khó khăn về kiến thức, kinh nghiệm làm việc, kinh phí thực hiện, nhưng nhờ sự chỉ dạy tận tình và được hỗ trợ trang thiết bị trong phòng thí nghiệm, cuối cùng em cũng đã hoàn thành được luận văn tốt nghiệp của mình. Qua đây em xin đặc biệt cảm ơn thầy PGS.TS. Hà Duyên Trung, thầy TS. Nguyễn Phan Kiên và thầy TS. Trần Anh Vũ, các thầy đã chỉ bảo và hướng dẫn cho em trong suốt thời gian qua, giúp em có được những định hướng đúng đắn và phù hợp từ lúc lên ý tưởng đề tài và cả quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình. Em cũng xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo và hỗ trợ của anh Thuyên và sự giúp đỡ của các bạn trong công ty TNHH Công nghệ ứng dụng BKAT. Em cũng xin chân thành cảm ơn sự dạy dỗ ân cần của các thầy, cô giáo công tác tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội nói chung và các thầy cô giáo của Viện Điện Tử Viễn Thông nói riêng đã chỉ dạy, trang bị cho em những kiến thức cần thiết và quan trọng để có thể hoàn thành luận văn án tốt nghiệp cũng là môn học cuối cùng của bậc cao học tại trường. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng Tác giả Trần Ngọc An năm 2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... i DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. iii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG................................................................... 1 1.1 Giới thiệu chương ........................................................................................ 1 1.2 Cơ sở lý thuyết lâm sàng ............................................................................. 1 1.2.1 Cấu tạo và đặc điểm của hệ thống hô hấp ............................................ 1 1.2.2 Chức năng thông khí của phổi.............................................................. 7 1.2.3 Điều hòa hô hấp.................................................................................... 9 1.3 Cơ sở lý thuyết về cơ học chất lưu ............................................................ 11 1.3.1 Khái niệm chất lưu ..............................................................................11 1.3.2 Khối lượng riêng và áp suất ................................................................11 1.3.3 Tĩnh học chất lưu ................................................................................ 12 1.3.4 Nguyên lý Pascal ................................................................................ 14 1.3.5 Chân không ........................................................................................ 16 1.3.6 Luồng khí ........................................................................................... 17 1.4 Triệu chứng tràn dịch, tràn khí trong khoang màng phổi .......................... 19 1.4.1 Tràn dịch màng phổi ........................................................................... 19 1.4.2 Tràn khí màng phổi ............................................................................ 21 1.5 Kỹ thuật hút dẫn lưu màng phổi ................................................................ 23 1.5.1 Nguyên lý hệ thống hút dẫn lưu ......................................................... 24 1.5.2 Một số lưu ý khi thực hiện kỹ thuật dẫn lưu màng phổi .................... 29 1.6 Một số máy hút dẫn lưu hiện nay .............................................................. 30 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................................ 33 2.1 Giới thiệu chương ...................................................................................... 33 2.2 Quy trình thiết kế ....................................................................................... 33 2.2.1 Yêu cầu thiết kế ...................................................................................34 2.2.2 Thiết kế hệ thống.................................................................................34 2.2.3 Thiết kế chức năng ..............................................................................34 2.2.4 Thiết kế nguyên lý và mô phỏng .........................................................34 2.2.5 Chế tạo thiết bị ....................................................................................35 2.2.6 Đo đạc kiểm tra và đánh giá ...............................................................35 2.3 Các khối chức năng ................................................................................... 36 2.3.1 Khối tạo áp lực hút ..............................................................................36 2.3.2 Khối điều khiển áp lực ........................................................................40 2.3.3 Khối bình chứa ....................................................................................50 2.3.4 Khối ống dẫn và ống nối .....................................................................52 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .................................................................54 3.1 Giới thiệu chung ........................................................................................ 54 3.2 Thiết kế và mô phỏng ................................................................................ 54 3.3 Đo đạc và đánh giá .................................................................................... 57 3.3.1 Phương pháp đo ..................................................................................57 3.3.2 Kết quả đo ...........................................................................................58 3.3.3 Đánh giá và hướng phát triển ..............................................................59 KẾT LUẬN ...........................................................................................................61 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1 Hộp xương lồng ngực ............................................................................ 2 Hình 1. 2 Hệ thống đường dẫn khí ......................................................................... 3 Hình 1. 3 Lá phổi ở cơ thể người ........................................................................... 3 Hình 1. 4 Cấu tạo một phân thùy của phổi............................................................. 4 Hình 1. 5 Vị trí khoang màng phổi ........................................................................ 5 Hình 1. 6 Sự hình thành áp suất âm khoang màng phổi ........................................ 6 Hình 1. 7 Mô hình khối chất lưu .......................................................................... 13 Hình 1. 8 Mô hình chứng minh nguyên lý Pascal ................................................ 14 Hình 1. 9 Hình minh họa nguyên lý Pascal và đòn bẩy thủy tĩnh........................ 15 Hình 1. 10 Sự di chuyển luồng khí trong ống dài ................................................ 17 Hình 1. 11 Ảnh chụp X-quang của bệnh nhân bị tràn dịch màng phổi ................ 20 Hình 1. 12 Ảnh chụp X-quang tràn khí màng phổi .............................................. 21 Hình 1. 13 Hệ thống dẫn lưu dùng một bình........................................................ 24 Hình 1. 14 Hệ thống dẫn lưu dùng hai bình ......................................................... 26 Hình 1. 15 Hệ thống dẫn lưu dùng ba bình .......................................................... 28 Hình 1. 16 Máy hút dịch DF-500 ......................................................................... 31 Hình 1. 17 Máy hút dịch Constant suction 1400.................................................. 31 Hình 1. 18 Một bộ hút dịch sử dụng nguồn khí y tế trung tâm ............................ 32 Hình 2. 1 Sơ đồ khối quy trình thiết kế ................................................................ 33 Hình 2. 2 Cấu tạo của máy hút khí sử dụng motor .............................................. 37 Hình 2. 3 Cấu tạo của máy hút khí sử dụng vật liệu áp điện ............................... 38 Hình 2. 4 Cấu tạo của máy hút khí trong hệ thống .............................................. 38 Hình 2. 5 Mô phỏng cấu tạo khoang trao đổi khí ................................................ 39 Hình 2. 6 Áp suất thực tế của từng bình chứa ...................................................... 41 Hình 2. 7 Thanh điều khiển áp suất có chia vạch................................................. 42 Hình 2. 8 Bình water-seal tự chế .......................................................................... 42 Hình 2. 9 Các thành phần của bộ điều khiển áp suất ........................................... 44 i Hình 2. 10 Bẫy nước và tấm lọc khí gắn vào bộ điều chỉnh .................................44 Hình 2. 11 Bộ điều chỉnh áp suất ..........................................................................45 Hình 2. 12 Sơ đồ mạch nguyên lý của mạch điều khiển ......................................46 Hình 2. 13 Cấu tạo của triac .................................................................................46 Hình 2. 14 Cấu tạo của diac ..................................................................................47 Hình 2. 15 Biểu đồ dạng sóng trước và sau khi được chỉnh .................................48 Hình 2. 16 Mạch PCB thực tế ...............................................................................49 Hình 2. 17 Mô hình khối bình chứa ......................................................................50 Hình 2. 18 Bình chứa dịch sử dụng trong hệ thống ..............................................51 Hình 2. 19 Bình water-seal ...................................................................................51 Hình 2. 20 Ống nối Silicon sử dụng trong y tế .....................................................52 Hình 2. 21 Ống dẫn lưu màng phổi ......................................................................53 Hình 3. 1 Bản vẽ thiết kế khung đỡ ......................................................................54 Hình 3. 2 Bản vẽ thiết kế bình chứa dịch và bình điều khiển áp suất...................54 Hình 3. 3 Bản vẽ thiết kế nắp bình chứa dịch .......................................................55 Hình 3. 4 Bản vẽ thiết kế thanh điều khiển áp suất tối đa ....................................55 Hình 3. 5 Hình ảnh mô phỏng hệ thống hút dẫn lưu ............................................56 Hình 3. 6 Hệ thống hút dẫn lưu màng màng phổi.................................................58 ii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1 Bảng các thể tích thở và đặc tính ........................................................... 8 Bảng 1. 2 Bảng các dung tích thở và đặc tính ........................................................ 8 Bảng 1. 3 Các yếu tố tham gia điều hòa hô hấp ................................................... 10 Bảng 1. 4 Bảng chuyển đổi các đơn vị đo áp suất ............................................... 16 Bảng 2. 1 Bảng so sánh giữa việc thiết kế thủ công và chuyên nghiệp ............... 35 Bảng 2. 2 Bảng trình bày đặc tính của một số loại bộ điều khiển áp suất ........... 43 Bảng 2. 3 Bảng góc pha hệ số công suất của máy hút khi điều chỉnh dimmer .... 49 Bảng 3. 1 Bảng giá trị đo áp lực hút đầu ra của hệ thống .................................... 58 Bảng 3. 2 Bảng thông số kỹ thuật đo được của hệ thống thực tế......................... 59 iii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG 1.1 Giới thiệu chương Chương 1 sẽ trình bày tổng quan chung về các cơ sở lý thuyết gồm các kiến thức cơ bản cần thiết về cơ thể người và kĩ thuật hút dẫn lưu màng phổi. Phần cơ sở lý thuyết lâm sàng sẽ trình bày cấu tạo của hệ hô hấp, đặc biệt là về cấu tạo của phổi và màng phổi, từ đó đưa ra cơ chế hình thành tràn dịch màng phổi. Phần cơ sở lý thuyết về cơ học chất lưu bao gồm các khái niệm về áp suất, chân không, các định luật cơ bản về cơ học chất lưu. Phần tiếp theo sẽ trình bày về các triệu chứng tràn dịch, tràn khí màng phổi và nguyên lý, cấu tạo của từng hệ thống hút dẫn lưu màng phổi để giải quyết các triệu chứng trên. Đây là các kiến thức cơ sở để người thiết kế hiểu được cơ chế hoạt động của hệ thống hút dẫn lưu. 1.2 Cơ sở lý thuyết lâm sàng 1.2.1 Cấu tạo và đặc điểm của hệ thống hô hấp Hệ thống hô hấp bao gồm: lồng ngực, đường dẫn khí, phổi và màng phổi. 1.2.1.1 Lồng ngực Lồng ngực (hình 1.1) là một khung xương, bên trong chứa nhiều bộ phận quan trọng như: tim, phổi, phế quản. Khi bị chấn thương lồng ngực, xương sườn có thể gãy, đâm vào các phủ tạng, đặc biệt dễ làm rách màng phổi và phổi, gây chảy máu, đau, lồng ngực khó cử động, do vậy làm ảnh hưởng đến chức năng thông khí phổi.[1] Lồng ngực được tạo thành bởi một khung xương gồm 12 đốt sống ngực, 12 đôi xương sườn, phía trước là xương ức, bên dưới được giới hạn với ổ bụng bởi cơ hoành. Xung quanh hộp xương được bao phủ từ ngoài vào trong bởi ba lớp tạo nên thành ngực đó là: - Da và mô dưới da - Cân (phủ trước cơ ngực to) 1 - Cơ: Bao gồm cơ ngực to và cơ ngực bé ở phía trước, hai cơ bên là cơ lưng to và cơ răng to Hình 1. 1 Hộp xương lồng ngực Khi các cơ hô hấp co giãn, xương sườn sẽ chuyển động làm kích thước của lồng ngực thay đổi và phổi co giãn theo, nhờ đó mà thở được. Kích thước và thể tích của lồng ngực sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ tuổi và giới tính. Lồng ngực của nam giới thì lớn hơn lồng ngực của phụ nữ. Lồng ngực của người lớn đường kính ngang nhỏ hơn đường kính trước sau, hình nón cụt. Lồng ngực của trẻ em có đường kính ngang lớn hơn đường kính trước sau và có hình tháp. 1.2.1.2 Đường dẫn khí Đường dẫn khí (hình 1.2) bao gồm từ mũi, miệng, họng, thanh quản rồi khí quản, phế quản.[1] - Mũi: trong có nhiều lông, có nhiều lông mũi, có lớp niêm mạc tiết chất nhầy, có lớp mao mạc dày đặc. - Họng: Có tuyến amidan và tuyến VA chứa nhiều tế bào limpho. - Thanh quản: được cấu tạo bởi khung sụn, có nắp thanh quản cử động để đậy kín đường hô hấp. - Khí quản: Được cấu tạo bởi các vòng sụn hình chữ C xếp chồng lên nhau. Nối hai đầu vòng sụn là các sợi cơ trơn. Các vòng sụn này gắn với nhau bởi các dây chằng. 2 - Phế quản: Cấu tạo bởi các vòng sụn. Ở phế quản nơi tiếp xúc các phế nang thì không có vòng sụn mà là các thớ cơ. Hình 1. 2 Hệ thống đường dẫn khí Lót mặt trong của đường dẫn khí đi từ mũi vào các tiểu phế quản là lớp niêm mạc. Lớp này bao gồm hệ thống biểu mô có lông rung, các tuyến dịch nhầy và hệ thống mao mạch. Nhiệm vụ của lớp biểu mô có lông rung là đẩy chất nhầy từ phía trong đường dẫn khí ra ngoài. Ngoài ra, khí và hơi nước sẽ được sưởi ấm và bão hòa hơi nước trước khi được đưa vào trong phổi. 1.2.1.3 Phổi Phổi (hình 1.3) là cơ quan chính của hệ hô hấp, chiếm phần lớn hai bên lồng ngực. Phổi được bao bọc bởi màng phổi.[1] Hình 1. 3 Lá phổi ở cơ thể người Phổi gồm hai phổi là phổi trái và phổi phải. Phổi phải lớn hơn phổi trái. Mỗi phổi lại được chia thành thùy và phân thùy. Mỗi phân thùy có rất nhiều túi nhỏ được gọi là phế nang. 3 Hình 1. 4 Cấu tạo một phân thùy của phổi Phế nang là những túi nhỏ chứa khí có thành rất mỏng, lót thành trong là một lớp dịch. Giữa các phế nang là vách phế nang có nhiều mạch máu. Thành phế nang và thành mạch máu bao quanh tạo nên một cấu trúc đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch tán khí giữa máu và phế nang gọi là màng hô hấp. Ở hai phổi người có khoảng 300 triệu phế nang, tổng diện tích các phế nang khoảng 70 m 2 . Với cấu tạo như vậy, phổi có một số đặc điểm như sau: - Do phổi được cấu tạo bởi nhiều túi nhỏ nên diện tích trao đổi khí rất lớn. Tổng diện tích trao đổi khí ở người lớn từ 50-100 m 2 . - Màng phế nang rất mỏng lại có nhiều mạch máu ở phế nang nên trao đổi khí dễ dàng. - Phổi có tính đàn hồi lớn nên dễ dàng thay đổi thể tích, do vậy quá trình thông khí thuận lợi. 1.2.1.4 Màng phổi và áp suất âm khoang màng phổi Màng phổi (hình 1.5) gồm hai lá: là lá thành và lá tạng. Lá thành áp sát mặt trong thành ngực, lá tạng áp sát mặt ngoài phổi. Giữa hai lá là khoang màng phổi, nhưng lá thành và lá tạng luôn áp sát nhau, giữa hai lá chỉ có một lớp dịch mỏng giúp hai lá trượt lên nhau một cách dễ dàng, do vậy người ta nói khoang màng phổi là khoang ảo. 4 Bình thường trong khoang màng phổi có một ít dịch (khoảng 10-15ml) có chức năng như hệ thống đệm giữa phổi và thành ngực, lượng dịch này gọi là dịch sinh lý trong khoang màng phổi. Hình 1. 5 Vị trí khoang màng phổi Áp suất trong khoang màng phổi khi nghỉ ngơi có giá trị khoảng 756 mmHg thấp hơn áp suất khí quyển (760 mmHg) nên gọi là áp suất âm.[1] Để có thể xác định được áp suất âm màng phổi bằng thực nghiệm, ta có thể tiến hành đo như sau: chọc kim tiêm qua cơ liên sườn ở thành ngực, mũi kim nằm trong khoang màng phổi, đuôi kim nối với áp kế. Khi đó, áp kế sẽ chỉ áp suất âm kể cả khi ngừng thở và càng âm hơn khi hít vào. Khoang màng phổi có đặc điểm là một khoang kín. Trong khi đó, phổi là cơ quan có tính đàn hồi, luôn có xu hướng co lại nhỏ hơn thể tích của lồng ngực. Lá tạng bị kéo tách ra khỏi lá thành nên thể tích khoang màng phổi có xu hướng tăng lên. Với một nhiệt độ không đổi, khi thể tích bình kín (ở đây là khoang màng phổi) tăng lên thì áp suất tổng bình sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất bên ngoài bình. Do đó, khoang màng phổi có áp suất thấp hơn áp suất khí quyển (hình 1.6). 5 Hình 1. 6 Sự hình thành áp suất âm khoang màng phổi Áp suất âm của khoang màng phổi chịu sự chi phối của sự thay đổi kích thước của lồng ngực khi thở, nên giá trị của nó thay đổi theo chu kì hô hấp. Khi hít vào, phổi bị căng giãn sẽ có xu hướng co về phía rốn phổi, lồng ngực tăng kích thước. Lá thành và lá tạng có xu hướng tách nhau làm thể tích khoang màng phổi tăng lên, áp suất khoang ảo đã âm lại càng âm hơn. Càng hít vào áp suất càng âm, khi hít vào hết sức có thể xuống tới -30 mmHg, khi thở ra hết sức còn khoảng -1 mmHg. Ở thì thở ra, phổi thu nhỏ lại thì lực đàn hồi giảm xuống và áp suất bớt âm hơn, giảm bớt lực tách giữa lá thành và lá tạng, thể tích khoang ảo, áp suất âm dần trở về trạng thái ban đầu, càng thở ra áp suất âm càng bớt âm. Ở cuối thì thở ra bình thường khoảng -4 mmHg. Ở cuối thì hít vào bình thường khoảng -6 mmHg. Để có áp suất âm, lồng ngực phải kín, áp suất âm làm lá tạng luôn dính vào lá thành nên phổi sẽ co giãn theo cử động lồng ngực. Khi áp suất âm mất đi, phổi sẽ không co giãn theo lồng ngực nữa dẫn đến rối loạn hô hấp. Điều này thể hiện rõ ở những bệnh nhân bị vết thương lồng ngực hở, không khí từ bên ngoài đi qua vết thương tràn vào khoang màng phổi, khi đó áp suất khoang màng phổi cân bằng với áp suất khí quyển, do tính đàn hồi phổi sẽ xẹp lại. Khi bệnh nhân thở, không khí sẽ đi ra đi vào khoang màng phổi thông qua vết thương, phổi hầu như không co giãn theo động tác hô hấp làm bệnh nhân bị suy hô hấp. Nhờ áp suất âm này nên trong lồng ngực luôn có áp suất thấp hơn các vùng khác. Vì vậy, máu từ các nơi theo tĩnh mạch trở về tim rất dễ dàng. Áp suất âm làm cho tuần hoàn phổi có áp suất rất thấp tạo thuận lợi cho tim phải bơm máu lên phổi, đặt biệt là lúc hít vào áp suất càng âm hơn, máu lên phổi 6 cũng nhiều hơn cùng lúc đó phân áp O2 phổi cũng cao hơn, sự trao đổi khí xảy ra tốt hơn. 1.2.2 Chức năng thông khí của phổi Quá trình lấy không khí từ bên ngoài vào phổi và đẩy không khí từ phổi ra ngoài, tức là trao đổi khí giữa phổi và không khí bên ngoài gọi là chức năng thông khí của phổi. Phổi thực hiện được các chức năng thông khí nhờ động tác hít vào và thở ra.[2] 1.2.2.1 Các động tác hô hấp bình thường a) Động tác hít vào Hít vào bình thường là động tác chủ động, tiêu tốn năng lượng cho co cơ.Khi các cơ hô hấp co (cơ ngực to, ngực bé, cơ hoành, cơ răng to), lồng ngực tăng thể tích cả ba chiều trên- dưới, trước- sau, trái- phải. Lồng ngực nở ra kéo theo lá thành, khoảng cách giữa lá thành và lá tạng tăng lên làm cho áp suất trong khoang màng phổi càng âm hơn do đó hút lá tạng theo. Do lá tạng bao quanh phổi nên khi lá tạng bị kéo theo lá thành, phổi sẽ giãn theo làm áp suất trong các phế nang giảm. Áp suất trong phế nang giảm thấp hơn áp suất khí quyển nên không khí tràn từ ngoài vào phế nang. Khi hít vào cố sức, ngoài các cơ đã kể ở trên còn có một số cơ khác tham gia như cơ ức đòn chũm, cơ ngực, cơ chéo, có tác dụng nâng xương sườn lên cao thêm nữa, vì vậy động tác hít vào cố sức là động tác chủ động. b) Động tác thở ra Động tác thở ra bình thường là động tác thụ động. Trong quá trình thở ra bình thường, các cơ hô hấp giãn ra làm lồng ngực xẹp xuống và ép vào phổi. Thể tích từng phế nang giảm, áp suất trong phế nang tăng và đẩy khí từ phế nang ra ngoài. Động tác thở ra cố sức có sự tác động của một số cơ, chủ yếu là cơ thành bụng. Khi các cơ này co, xương sườn bị kéo xuống thấp hơn và ép vào các cơ quan trong ổ bụng. Các tạng bụng này đẩy vòm hoành lên cao hơn, do đó áp lực đẩy khí ra khỏi phế nang càng mạnh hơn. Vì lý do này, động tác thở ra cố sức là động tác chủ động. 7 1.2.2.2 Một số động tác hô hấp bất thường Ho và hắt hơi thực chất cũng là động tác hô hấp. Những động tác này xảy ra nhằm mục đích đẩy các dị vật trog đường hô hấp ra ngoài. Ho là động tác đẩy dị vật từ đường hô hấp ra ngoài qua đường miệng, hắt hơi là đẩy dị vật ra ngoài qua đường mũi. 1.2.2.3 Các thể tích, dung tích và lưu lượng thở Bảng 1. 1 Bảng các thể tích thở và đặc tính Thể tích thở Đặc điểm Thể tích khí lưu thông (TV) Thể tích dự trữ hít vào (IRV) Thể tích dự trữ thở ra (ERV) Thể tích cặn (RV) - Lượng khí ra vào phổi trong một lần thở Trung bình: 400-500 ml Lượng khí hít vào thêm được tối đa sau khi đã hít vào bình thường Trung bình: 1200 – 1500 ml Lượng khí thở ra thêm được tối đa sau khi đã thở ra bình thường Trung bình 1000 – 1200 ml Lượng khí trong phổi khi đã cố sức thở ra Trung bình khoảng 1000 – 1200 ml Bảng 1. 2 Bảng các dung tích thở và đặc tính Loại dung tích thở Dung tích sống (VC) Đặc điểm - Dung tích hít vào (IC) - Dung tích cặn chức năng (FRC) - Dung tích toàn phổi (TLC) - - - Là lượng khí huy động được tối đa trong một lần thở Là tổng của thể tích khí lưu thông, thể tích khí dự trữ hít vào, thể tích dự trữ thở ra Thông thường khoảng 3000 – 4000ml, thay đổi theo giới tính, độ tuổi, chiều cao Là thể tích khí hít vào tối đa sau khi đã thở ra bình thường Bao gồm thể tích khí lưu thông và thể tích khí dự trữ hít vào Là thể tích khí còn lại trong phổi sau khi đã thở ra bình thường Bao gồm thể tích cặn và thể tích khí dự trữ thở ra Bao gồm: thể tích cặn và thể tích khí dữ trự thở ra Bình thường khoảng 4000 – 5000 ml 8 1.2.2.4 Lưu lượng thở Để thăm dò khả năng lưu thông của đường dẫn khí và tính đàn hồi của phổi người ta hay đo thể tích thở ra tối đa trong giây đầu tiên ký hiệu là FEV (trước đây ký hiệu là VEMS). Bình thường FEV có giá trị bằng khoảng 80% của dung tích sống. Tỷ lệ FEV/VC còn được gọi là chỉ số Tiffeneau. Tỷ lệ này bình thường khoảng 80% ở người trẻ, ở người già từ 60 tuổi trở lên tỷ lệ này giảm xuống khoảng 75-77%. Chỉ số Tiffeneau giảm chứng tỏ có hiện tượng co hẹp đường dẫn khí. 1.2.3 Điều hòa hô hấp Điều hòa hô hấp là điều hòa nhịp thở cơ bản để thay đổi thông khí, nhằm đáp ứng nhu cầu của cơ thể sao cho dù cơ thể thay đổi tư thế, vận động, đòi hỏi đáp ứng nhu cầu cung cấp oxy và thải CO2 như thế nào thì phân áp khí O2 và CO2 trong máu cũng vẫn được ổn định trong một giới hạn nhất định. Cũng như hệ thống các cơ quan khác, hệ hô hấp cũng được điều hòa hoạt động nhờ hệ thống thần kinh và hệ thống thể dịch. Tuy nhiên cho dù điều hòa bằng con đường thần kinh hay thể dịch thì cũng phải thông qua điều hòa hoạt động của trung tâm hô hấp. 1.2.3.1 Cấu tạo và hoạt động của trung tâm hô hấp Trung tâm hô hấp bao gồm: trung tâm hít vào, trung tâm thở ra, trung tâm hóa học, trung tâm điều chỉnh. Các trung tâm này nằm ở cầu não và hành não, chúng có mối quan hệ ngang hàng với nhau. Trung tâm hít vào gồm những nơron nằm ở phần lưng của hành não, những nơ ron này có khả năng phát xung động, khi các nơ ron hưng phấn xung động phát ra được truyền đến các cơ hô hấp làm co cơ hô hấp và gây ra động tác hít vào. Khi nơ ron hết hưng phấn, các cơ hô hấp giãn và gây ra tác động thở ra. Trung tâm thở ra gồm những nơron nằm ở phần bụng của hành não. Trong nhịp thở bình thường các nơron này không hoạt động. Khi thở ra cố sức, các nơron này hưng phấn làm co một số cơ hô hấp và gây ra động tác thở ra gắng sức. 9 Trung tâm hóa học gồm các nơron nằm cạnh trung tâm hít vào nhưng sâu hơn. Các nơron này rất nhạy cảm với nồng độ ion H+. Khi nồng độ ion H+ tăng, các nơron của trung tâm hóa học hưng phấn, phát xung động lan tỏa sang trung tâm hít vào, kích thích trung tâm hít vào làm tăng nhịp thở. Trung tâm điều chỉnh gồm các nơ ron ở cầu não. Các nơ ron này luôn truyền các xung động đến trung tâm hít vào nhằm mục đích hạn chế bớt độ dài của thì hít vào, do vậy nếu trung tâm này hoạt động mạnh thì nhịp thở sẽ tăng lên, ngược lại nếu hoạt động yếu thì tần số thở ra sẽ giảm đi. 1.2.3.2 Các yếu tố tham gia điều hòa hô hấp Bảng 1. 3 Các yếu tố tham gia điều hòa hô hấp Yếu tố tham gia điều hòa hô hấp Sự ảnh hưởng đến hô hấp Nồng độ CO2 - Nồng độ O2 - Ion H+ trong dịch não tủy - Dây thần kinh X - Thân nhiệt - Khi tăng sẽ làm tăng nhịp thở Tạo ra nhịp thở ở trẻ sơ sinh Ở mức bình thường tác dụng duy trì nhịp thở cơ bản Giảm sẽ làm tăng nhịp thở và ngược lại Khi tăng sẽ kích thích mạnh trung tâm hóa học và làm tăng nhịp thở Khi thở quá mạnh, dây thần kinh X sẽ có phản xạ có tác dụng bảo vệ để tránh phế nang giãn quá căng. Khi nóng thì thở nhanh. Ngoài ra, một số trung tâm thần kinh khác cũng có ảnh hưởng đến nhịp thở như khi trung tâm nuốt hưng phấn thì gây ngừng thở, hệ thần kinh tự chủ có tác dụng điều hòa lượng không khí ra vào phổi do làm co hoặc giãn đường dẫn khí, vỏ não có vai trò quan trọng chi phối hoạt động của trung tâm hô hấp, cảm xúc thay đổi làm thay đổi nhịp hô hấp. 10