Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio · 2017. 4. 14. · 3.1 descrivere...

Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio 1a Prova Scritta: Bioing. del Sistema respiratorio

13 maggio 2004 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) Un paziente viene sottoposto ad un esame pletismografico che fornisce i seguenti valori di volume polmonare a riposo: FRC = 4 litri TLC = 8 litri Successivamente, nello stesso paziente, viene misurato durante esercizio il flusso alle vie aeree ed il seguente grafico ne riporta l’andamento durante un singolo respiro (valori positivi indicano flussi inspiratori, valori negativi flussi espiratori).

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

1.a) determinare la frequenza respiratoria, il volume corrente inspiratorio, la ventilazione minuto totale inspiratoria e la ventilazione minuto totale espiratoria …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. 1.b) quanto vale la capacità inspiratoria (IC) del paziente a riposo (all’inizio della prova di esercizio)? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 1.c) nell’ipotesi che la prova di esercizio cominci con il paziente a FRC e che il respiro non vari durante la misura, dopo quanto tempo il volume polmonare raggiunge TLC a fine inspirazione? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 1.d) quanto vale la capacità inspiratoria (IC) del paziente al tempo indicato nel punto c)? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..

Nome ………………………………… Cognome …………………………… Matr. ……………

ES. 2) Indicare i fattori che concorrono a modificare il calibro delle vie aeree (e quindi la resistenza polmonare), specificando l’effetto di ognuno di essi. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ES. 3) Si consideri il modello elettrico semplificato del sistema respiratorio che considera: - le vie aeree (AW) costituite da una resistenza RAW ; - il polmone (L) costituito da una capacità CL in serie ad una resistenza RL ; - la parete toraco-addominale (CW) costituita da una capacità CCW in serie ad una resistenza RCW Si trascurino gli effetti della compressione di gas polmonare. 3.a) rappresentare graficamente il modello; 3.b) indicare cosa rappresentano RAW, RL, RCW, CL e CCW. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. 3.c) esprimere la resistenza (RRS) e la capacità (CRS) totale del sistema respiratorio in funzione di RAW, RL, RCW, CL e CCW. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..

ES. 4) 4.a) Nelle seguenti tracce di pressione (Paw) e di flusso (flow) alle vie aeree, ottenute con la tecnica dell’occlusione durante ventilazione meccanica, indicare e definire i valori di pressione e flusso che sono necessari per stimare la resistenza del sistema respiratorio.

4.b) scrivere l’equazione che consente il calcolo di tale resistenza. ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… …………………………………………………

ES. 5) 5.a) Disegnare schematicamente, in un unico grafico, le tipiche curve volume-flusso espiratorio massimo e volume-flusso espiratorio durante respiro tranquillo tipiche di un soggetto sano, di un paziente affetto da una malattia ostruttiva e di un paziente affetto da una malattia restrittiva. 5.b) Riferendosi allo stesso grafico, evidenziare le principali caratteristiche: - della patologia ostruttiva …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. - della patologia restrittiva ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..

5.c) Perché nella patologia restrittiva spesso i flussi espiratori massimi sono superiori rispetto a quelli normali a pari volume? ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ES. 6) Si supponga che la diminuzione di pressione esofagea (rispetto alla pressione a FRC) alla fine di un’inspirazione di 1 litro d’aria sia uguale a 4 cmH2O. Ipotizzando che la compliance della parete toraco-addominale sia costante e pari a 0.2 L/cmH2O, si determini, spiegando la risposta, a) la pressione globale sviluppata dai muscoli inspiratori a fine inspirazione; b) il lavoro elastico prodotto. ES. 7) Si consideri la seguente equazione del pletismografo corporeo:

( )( )

OAHatm

−−= 2

7.a) definire ogni termine presente nell’equazione; …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 7.b) spiegare a quale situazione si riferisce l’equazione e per quale scopo viene utilizzata. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

ES. 8) In un soggetto sano in posizione eretta, il rapporto ventilazione-perfusione è maggiore all’apici o alla base del polmone? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. __________________________________________________________________________ (SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE) …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio 1a Prova: Bioing. del Sistema respiratorio

21 luglio 2004 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) Si considerino due pazienti (A e B) sottoposti a ventilazione meccanica, ai quali viene applicata la tecnica dell’occlusione per stimare le proprietà meccaniche (resistenza e compliance) del sistema respiratorio. Sul monitor del paziente A vengono visualizzate le tracce del flusso (V’) e della pressione (Pao) all’apertura delle vie aeree. Sul monitor del paziente B, invece, vengono visualizzate le variazioni di volume (V) e Pao. PAZIENTE A PAZIENTE B

tempo (sec)

0.0 1.2 7.2 8.4

0.00.0

0.50.5

0.00.0

tempo (sec)

0.0 1.2 7.2 8.4

tempo (sec)

0.0 1.5 7.2 8.4

tempo (sec)

0.0 1.5 7.2 8.4

0.00.0

1.01.0

0.00.0

1.a) Ricavare e disegnare le tracce di volume (per il paziente A) e di flusso (per il paziente B).

Nome ……………………………… Cognome …………………………… Matr. ..……………

1.b) Calcolare resistenza e compliance del sistema respiratorio del paziente A e del paziente B. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Supponendo di impostare il ventilatore meccanico con pressione costante inspiratoria di 10 cmH2O: 1.c) calcolare il volume corrente ottenuto nel paziente A e nel paziente B. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 1.d) quale è il tempo inspiratorio entro cui si raggiunge tale volume ? perché? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

ES. 2) 2.a) Modellizzare il sistema polmone – spirometro, definendo i diversi elementi. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2.b) Ricavare, sulla base del modello precedente, la relazione che lega la variazione di volume dello spirometro (ΔVS) a quella del polmone (ΔVL). ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

ES. 3) Illustrare le differenze tra la modellizzazione dell’albero tracheo-bronchiale secondo Weibel e secondo Horsfield ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ES. 4) Cosa si intende per costanti di tempo del polmone? Quali sono gli effetti di diverse costanti tempo sulla ventilazione? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

ES. 6) Date le seguenti tracce di flusso e di concentrazione di ossigeno dell’aria inspirata ed espirata, calcolare il consumo di ossigeno (in L/sec) nel respiro considerato

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

…………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

13 settembre 2004 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) In un paziente sottoposto a ventilazione meccanica a pressione positiva (modalità a pressione costante, con pressione di supporto pari a 6 cmH2O) si rileva il seguente tracciato di flusso alle vie aeree:

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Determinare: 1.1 il tracciato di volume polmonare ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

1.2 la ventilazione minuto ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 1.3 il tracciato delle componenti resistiva ed elastica della pressione applicata; ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 1.4 la compliance totale ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 2) Elencare i metodi di misura del flusso alle vie aeree, spiegando per ognuno di essi il principio di funzionamento. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 3) 3.1 descrivere l'analogia tra sistemi elettrici e sistema respiratorio; ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 3.2 riportare il modello elettrico che meglio descrive il sistema respiratorio in termini di componenti passive: vie aeree, polmone, parete toraco-addominale, indicando in ogni punto le pressioni corrispondenti; ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 3.3 modificare il modello considerando la parete toraco addominale composta da gabbia toracica ed addome; ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 3.4 modificare ulteriormente il modello aggiungendo i seguenti gruppi muscolari: muscoli inspiratori della gabbia toracica, diaframma, muscoli addominali ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 3.5 Aggiungere infine a tale modello una ventilazione artificiale a pressione negativa. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 4) 4.1 Cosa si intende per ‘spazio morto anatomico’ ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 4.2 Cosa si intende per ‘spazio morto fisiologico’ ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 4.3 Ricavare l’equazione dello spazio morto fisiologico, specificando il significato di ogni termine presente nell’equazione. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 5) Cosa si intende per ventilazione ‘collaterale’ ? In quale situazione è presente? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio

2a Prova Scritta: Bioing. del Sistema respiratorio

23 giugno 2005 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… Es. 1) (11 punti) Si supponga di effettuare un esame spirometrico su due pazienti, ai quali si chiede una manovra forzata massimale espiratoria da TLC a RV. Con un flussimetro si misurano le seguenti tracce: Paz. A Paz. B

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

1.1) tracciare l’andamento temporale del volume espirato nei due casi.

1.2) definire e calcolare FVC, FEV1 e FEF25-75% per i due pazienti; ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 1.3) tracciare su di un unico grafico le curve flusso-volume (esp) del paziente A e del paziente B, ipotizzando che la TLC =9.5 L nel paziente A e RV=6 L nel paziente B 1.4) indicare in quale paziente è maggiore il grado di ostruzione ed in quale è probabilmente maggiore l’intrappolamento di gas nel polmone, giustificando la risposta. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. Es. 2) (4 punti) Quale è la differenza tra ostruzione delle vie aeree e limitazione al flusso espiratorio? ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

Es. 3) (5 punti) I parametri ventilatori più importanti controllabili da un ventilatore meccanico sono: volume corrente; flusso medio inspiratorio; tempo inspiratorio; tempo espiratorio; duty cycle; frequenza respiratoria; ventilazione. 3.a) Indicare quale delle seguenti triplette rappresenta un insieme di variabili indipendenti tra loro:

DIP. INDIP. Frequenza - ventilazione – volume corrente Flusso medio insp. – tempo insp. – ventilazione Duty cycle – frequenza - volume corrente Tempo insp. – tempo esp. – frequenza

3.b) Scelta una tripletta di variabili indipendenti (eventulamente tra quelle del punto precedente), indicare come gli altri parametri siano dipendenti. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. Es. 4) (4 punti) Disegnare un modello elettrico semplificato del sistema respiratorio che considera: le vie aeree (AW); il polmone (L); la parete toraco-addominale (CW) costituita da gabbia toracica (RC) e addome (AB); un ventilatore meccanico a pressione positiva; uno stato patologico in cui il diaframma ed i muscoli addominali sono paralizzati, mentre i muscoli della gabbia toracica sono attivi.

Es. 5) (4 punti) Come viene definita la capacità di diffusione del polmone? Da quali variabili dipende? ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ES. 6) (5 punti) Si consideri la seguente equazione del pletismografo corporeo:

( )( )

OAHatm

−−= 2

6.a) definire ogni termine presente nell’equazione; …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 6.b) spiegare a quale situazione si riferisce l’equazione e per quale scopo viene utilizzata. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

(SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE) …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………..

Bioing. del Sistema respiratorio 30 giugno 2005

COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… Es. 1) (7 punti) In un paziente viene misurata la variazione di volume polmonare e la pressione esofagea durante respiro spontaneo prima (sinistra) e dopo (destra) l’uso di un certo farmaco.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

primafarmaco

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

dopofarmaco

1.1) calcolare la resistenza delle vie aeree a metà inspirazione prima e dopo il farmaco; ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

1.2) indicare sul grafico pressione-volume il lavoro resistivo ed il lavoro elastico prima e dopo il farmaco, indicando quale dei due varia, nell’ipotesi che la compliance della parete toracica sia 0.2 L/cmH2O. ES. 2) (7 punti) Si considerino due pazienti, A e B, in cui sono noti i seguenti valori:

Paziente A Paziente B RV 5 L 2 L PEF 4 L/sec 6 L/sec FEF25% 1 L/sec 3 L/sec FEF50% 0.5 L/sec 1 L/sec FEF75% 0.25 L/sec 0.5 L/sec FVC 2.5 L 1.8 L IC 1.5 L 1.5 L

2.1) tracciare, sullo stesso grafico, le curve flusso-volume espiratorie dei due pazienti 2.2) Calcolare il valore di FRC nei due pazienti. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

2.3) Indicare, giustificando la risposta, in quale dei due pazienti è più probabile una diagnosi di enfisema polmonare ed in quale dei due una diagnosi di fibrosi polmonare. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ES. 3) (6 punti) 3.1) descrivere in cosa consiste il metodo delle oscillazioni forzate e quali parametri del sistema respiratorio consente di ottenere ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 3.2) indicare, eventualmente mediante uno schema a blocchi, un possibile apparato strumentale indicandone i diversi componenti ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 4) (6 punti) In un soggetto sano in posizione eretta, il rapporto ventilazione-perfusione è maggiore all’apici o alla base del polmone? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ES. 5) (7 punti) 5.1) Tracciare, in uno stesso grafico, le curve pressione-volume del sistema respiratorio, del polmone e della parete toracica. 5.2) Spiegare a quali pressioni ci si riferisce nelle tre diverse curve. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. 5.3) Considerando un modello meccanico del sistema respiratorio, polmone e parete toracica sono in serie o in parallelo? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE) …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

19 luglio 2005 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (8 PUNTI) In un paziente sottoposto alla tecnica delle oscillazioni forzate (FOT) vengono applicati 3 stimoli sinusoidali e vengono rilevate le seguenti tracce (filtrate eliminando la componente dovuta al respiro):

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-1.5

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-1.5

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-0.75

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0-0.75

STIMOLO n. 1 STIMOLO n. 2 STIMOLO n. 3

1.1 Definire l’impedenza Z del sistema respiratorio ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 1.2 Determinare la risposta in frequenza del sistema respiratorio (impedenza) in termini di modulo e fase ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

1.3 Determinare la risposta in frequenza del sistema respiratorio (impedenza) in termini di parte reale e parte immaginaria ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 1.4 Determinare la frequenza di risonanza del sistema respiratorio; ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 1.5 Determinare una stima del valore di resistenza del sistema respiratorio ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 2) (6 PUNTI) Elencare i metodi di misura del flusso alle vie aeree, spiegando per ognuno di essi il principio di funzionamento. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 3) (8 PUNTI) Dato il seguente grafico:

3.1 definire le pressioni indicate nei punti A, B, C, D A:……………………………………………………………… B:……………………………………………………………… C:……………………………………………………………… D:……………………………………………………………… E:……………………………………………………………… 3.2 definire le seguenti differenze di pressione: A-B:…………………………………………………………… .................................................................................................... B-C:…………………………………………………………… .................................................................................................... D-C:………………………………………………………… .................................................................................................... D-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-E: ………………………………………………………...... .................................................................................................... C-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-C:………………………………………………………....... ....................................................................................................

3.3 Tracciare un modello elettrico del sistema respiratorio e delle sue componenti, indicando le varie pressioni definite nei punti precedenti

ES. 4) (6 PUNTI) 4.1 Tracciare, in un unico grafico qualitativo, la curva pressione-volume del sistema respiratorio nelle seguenti condizioni: - rilassamento (sistema passivo) (curva A) - inspirazione massimale (curva B); - espirazione massimale (curva C) 4.2 Spiegare i motivi dell’andamento delle curve B e C ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 5) (5 PUNTI) Cosa si intende per ventilazione ‘collaterale’ ? In quale situazione è presente? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

22 giugno 2006 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (10 PUNTI) Date le tracce di flusso, di concentrazione di ossigeno dell’aria inspirata ed espirata, e di concentrazione di anidride carbonica dell’aria inspirata ed espirata riportate nella figura della pagina seguente:

a) Definire i seguenti parametri, indicando per ognuno di essi come è possibile calcolarli dalle tracce fornite:

volume corrente (VT ) = ………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………. frequenza (fB)= …………………………………………………………………………………... ……………………………………………………………………………………………………. ventilazione minuto (V’E) = ……………………………………………..……………………... ……………………………………………………………………………………………………. consumo di O2 (V’O2) = ……………………………………………..……………………... ……………………………………………………………………………………………………. produzione di CO2 (V’CO2) = ……………………………………………..……………………... …………………………………………………………………………………………………….

b) Calcolare i seguenti parametri nelle unità di misura indicate: VT (ml) = …………………………..……………………...…………………………………… …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. fB (respiri / min) = ……………………………………………..……………………………… …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. V’E (ml / min) = ……………………………………………..………………………………... …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. V’O2 (ml /min) = ……………………………………………..……………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. V’CO2 (ml / min) = ……………………………………………..……………………………… …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. V’O2/V’CO2 = ……………………………………………..………………………………........ …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

ES. 2) (4 PUNTI) Riferendosi all’esercizio precedente, indicare (giustificando la risposta) quale tipo di metabolismo prevale nella condizione considerata (in termini di utilizzazione del substrato). ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 3) (4 PUNTI) 3a) Quale è la relazione esistente tra le variazioni di volume rilevate da uno spirometro e la quantità di aria che esce dal polmone? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. 3b) Sapendo che, a pressione atmosferica (Patm = 760 mmHg), la pressione di vapor saturo è pari a 47 mmHg a 37°C e a 22.4 mmHg a 24°C (temperatura ambiente), determinare il volume rilevato da uno spirometro a campana durante una manovra di capacità vitale in cui la quantità di aria che esce dal polmone è pari a 4 litri. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

4a definire le pressioni indicate nei punti A, B, C, D A:……………………………………………………………… B:……………………………………………………………… C:……………………………………………………………… D:……………………………………………………………… E:……………………………………………………………… 4b definire le seguenti differenze di pressione: A-B:…………………………………………………………… .................................................................................................... B-C:…………………………………………………………… .................................................................................................... D-C:………………………………………………………… .................................................................................................... D-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-E: ………………………………………………………...... .................................................................................................... C-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-C:………………………………………………………....... ....................................................................................................

4c Tracciare un modello elettrico del sistema respiratorio e delle sue componenti, indicando tutte le pressioni (sia quelle assolute, che le differenze) definite nei punti precedenti

ES. 5) (4 PUNTI) Si consideri la seguente equazione del pletismografo corporeo:

( )( )

OAHatm

−−= 2

5a) definire ogni termine presente nell’equazione; …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 5b) spiegare a quale situazione si riferisce l’equazione e per quale scopo viene utilizzata. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ES. 6) (4 PUNTI) In un modello monocompartimentale del sistema respiratorio, quale è la relazione tra PO2 e PCO2 alveolare in relazione al rapporto ventilazione-perfusione? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

3 luglio 2006 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (8 PUNTI) In un paziente sono state rilevate le seguenti tracce durante respiro spontaneo:

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

1.1) calcolare e disegnare la traccia (nei punti indicati) delle variazioni di volume polmonare ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

1.2) Disegnare quindi la curva dinamica pressione-volume Da tale curva calcolare: 1.3) la compliance dinamica del polmone ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. 1.4) la resistenza al flusso a metà inspirazione ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 2) (8 PUNTI) Si considerino due pazienti, A e B, in cui sono noti i seguenti valori:

Paziente A Paziente B RV 5 L 2 L PEF 4 L/sec 6 L/sec FEF25% 1 L/sec 3 L/sec FEF50% 0.5 L/sec 1 L/sec FEF75% 0.25 L/sec 0.5 L/sec FVC 2 L 1.6 L IC 1.5 L 1.2 L

Si sa, inoltre, che durante respirazione spontanea entrambi i pazienti presentano un volume corrente pari a 0.5 L e sviluppano un flusso espiratorio medio pari a 0.3 L/sec. 2.1) calcolare i valori di FRC per Paziente 1: …………………………………………………… Paziente 2: ……………………………………………………

2.2) tracciare, sullo stesso grafico, le curve flusso-volume espiratorie correnti (ipotizzando un flusso espiratorio costante pari a quello medio) e massimali dei due pazienti 2.3) indicare, giustificando la risposta, se uno o entrambi i pazienti presentano limitazione al flusso espiratorio. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 3) (6 PUNTI) 3.1) Quale è la relazione esistente tra le variazioni di volume rilevate da uno spirometro e la quantità di aria che esce dal polmone? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. 3b) Sapendo che, a pressione atmosferica (Patm = 760 mmHg), la pressione di vapor saturo è pari a 47 mmHg a 37°C e a 22.4 mmHg a 20°C (temperatura ambiente), determinare la variazione di volume polmonare corrispondente ad un volume rilevato da uno spirometro pari a 3 litri. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ES. 4) (5 PUNTI) Descrivere brevemente i possibili metodi di misura della capacità funzionale residua (FRC), indicando per ognuno di essi il principio di misura e vantaggi/svantaggi. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 5) (5 PUNTI) In un soggetto sano, la resistenza totale offerta dal sistema respiratorio è pari a 2 cmH2O*L-1*sec. Indicare quali sono i segmenti che determinano tale resistenza e come tale valore viene ripartito approssimativamente in tali componenti. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

24 luglio 2006 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… …/11 - ES. 1) …/2 - 1.a) Tracciare uno schema elettrico in grado di rappresentare le proprietà meccaniche delle varie componenti passive del sistema respiratorio, e spiegare cosa rappresentano i vari elementi : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

Modificare il modello riportato nel punto 1.a) aggiungendo nuovi elementi in modo da rappresentare le seguenti situazioni (spiegare ogni volta le modifiche apportate): …/1 - 1.b) stimolazione elettrica del solo diaframma ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.c) stimolazione elettrica dei soli muscoli addominali ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

…/1 - 1.d) ventilazione meccanica a pressione negativa con paziente completamente paralizzato ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.e) ventilazione meccanica a pressione positiva con paziente in grado di attivare i muscoli inspiratori della gabbia toracica ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.f) oscillazioni forzate durante respirazione spontanea ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Riferendosi ai modelli precedenti, indicare quali elementi e in che modo vengono particolarmente alterati dalle seguenti patologie: …/1 - 1.g) enfisema polmonare ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.h) asma ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.i) fibrosi polmonare ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.j) distrofia muscolare ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

…/7 - ES. 2) In un paziente sottoposto a ventilazione meccanica a pressione positiva (modalità a pressione costante, con pressione di supporto pari a 8 cmH2O) si rileva il seguente tracciato di flusso alle vie aeree:

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Determinare: …/2 - 2.1) il tracciato di volume polmonare …/2 - 2.2) la compliance totale ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/3 - 2.3) il tracciato delle componenti resistiva ed elastica della pressione applicata;

…/4 - ES. 3) …/2 - 3.1) Cosa si intende per ‘spazio morto anatomico’ ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 3.2) Cosa si intende per ‘spazio morto fisiologico’ ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/4 - ES. 4) Scrivere l’equazione che consente di determinare il volume polmonare mediante pletismografia corporea, indicando il significato di ogni termine presente nell’equazione. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/4 - ES. 5) Descrivere la tecnica dell’occlusione per la determinazione della resistenza e della compliance in pazienti sedati e paralizzati durante ventilazione meccanica. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio Bioing. del Sistema respiratorio

7 settembre 2006 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… …./ 6 ES. 1) Si considerino due pazienti (A e B) sottoposti a ventilazione meccanica, ai quali viene applicata la tecnica dell’occlusione per stimare le proprietà meccaniche (resistenza e compliance) del sistema respiratorio. Sul monitor del paziente A vengono visualizzate le tracce del flusso (V’) e della pressione (Pao) all’apertura delle vie aeree. Sul monitor del paziente B, invece, vengono visualizzate le variazioni di volume (V) e Pao. PAZIENTE A PAZIENTE B

tempo (sec)

0.0 1.2 7.2 8.4

0.00.0

0.50.5

0.00.0

tempo (sec)

0.0 1.2 7.2 8.4

tempo (sec)

0.0 1.5 7.2 8.4

tempo (sec)

0.0 1.5 7.2 8.4

0.00.0

1.01.0

0.00.0

1.a) Ricavare e disegnare le tracce di volume (per il paziente A) e di flusso (per il paziente B).

1.b) Calcolare resistenza e compliance del sistema respiratorio del paziente A e del paziente B. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Supponendo di impostare il ventilatore meccanico con pressione costante inspiratoria di 10 cmH2O: 1.c) calcolare il volume corrente ottenuto nel paziente A e nel paziente B. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …./ 6 ES. 2) 2.a) Modellizzare il sistema polmone – spirometro, definendo i diversi elementi. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2.b) Ricavare, sulla base del modello precedente, la relazione che lega la variazione di volume dello spirometro (ΔVS) a quella del polmone (ΔVL). ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

…./ 6 ES. 3) Si considerino due pazienti, A e B, in cui sono noti i seguenti valori:

Paziente A Paziente B RV 5 L 2 L PEF 4 L/sec 6 L/sec FEF25% 1 L/sec 3 L/sec FEF50% 0.5 L/sec 1 L/sec FEF75% 0.25 L/sec 0.5 L/sec FVC 2 L 1.6 L IC 1.5 L 1.2 L

Si sa, inoltre, che durante respirazione spontanea entrambi i pazienti presentano un volume corrente pari a 0.5 L e sviluppano un flusso espiratorio medio pari a 0.3 L/sec. 3.1) calcolare i valori di FRC per Paziente 1: …………………………………………………… Paziente 2: …………………………………………………… 3.2) tracciare, sullo stesso grafico, le curve flusso-volume espiratorie correnti (ipotizzando un flusso espiratorio costante pari a quello medio) e massimali dei due pazienti …./ 6 ES. 4) In un soggetto sano in posizione eretta, il rapporto ventilazione-perfusione è maggiore all’apici o alla base del polmone? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

…./ 6 ES. 5) Date le seguenti tracce di flusso e di concentrazione di ossigeno dell’aria inspirata ed espirata, calcolare il consumo di ossigeno (in L/sec) nel respiro considerato

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

…………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

21 settembre 2006 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… …./ 10 ES. 1) Un paziente viene sottoposto ad un esame pletismografico che fornisce i seguenti valori di volume polmonare a riposo: FRC = 4 litri TLC = 8 litri Successivamente, nello stesso paziente, viene misurato durante esercizio il flusso alle vie aeree ed il seguente grafico ne riporta l’andamento durante un singolo respiro (valori positivi indicano flussi inspiratori, valori negativi flussi espiratori).

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

1.a) determinare la frequenza respiratoria, il volume corrente inspiratorio, la ventilazione minuto totale inspiratoria e la ventilazione minuto totale espiratoria …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. 1.b) quanto vale la capacità inspiratoria (IC) del paziente a riposo (all’inizio della prova di esercizio)? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 1.c) nell’ipotesi che la prova di esercizio cominci con il paziente a FRC e che il respiro non vari durante la misura, dopo quanto tempo il volume polmonare raggiunge TLC a fine inspirazione? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. 1.d) quanto vale la capacità inspiratoria (IC) del paziente al tempo indicato nel punto c)? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………..

…./ 8 ES. 2) In un paziente viene misurata la variazione di volume polmonare e la pressione esofagea durante respiro spontaneo prima (sinistra) e dopo (destra) l’uso di un certo farmaco.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

primafarmaco

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

dopofarmaco

2.1 calcolare la resistenza delle vie aeree a metà inspirazione prima e dopo il farmaco; ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 2.2 indicare sul grafico pressione-volume il lavoro resistivo ed il lavoro elastico prima e dopo il farmaco, indicando quale dei due varia, nell’ipotesi che la compliance della parete toracica sia 0.2 L/cmH2O. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

…./ 6 ES. 3) In un soggetto sano in posizione eretta, il rapporto ventilazione-perfusione è maggiore all’apici o alla base del polmone? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …./ 8 ES. 4) 4.1) Scrivere l’equazione di Rohrer, spiegando il significato di ogni termine presente dell’equazione stessa. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. 4.2) Ricavare dall’equazione di Rohrer la resistenza polmonare, commentandone il risultato …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. 4.3) In che modo l’equazione che descrive la resistenza polmonare può essere “raffinata” ? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

21 giugno 2007 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ESERCIZIO 1) In un paziente viene misurato il seguente flusso alle vie aeree durante un respiro spontaneo:

…/2 - 1.a) Tracciare in un grafico l’andamento della variazione di volume polmonare …/2 - 1.b) Calcolare i seguenti parametri ventilatori:

Volume corrente (L) Frequenza respiratoria (resp./min) Ventilazione minuto (L/min) Tempo inspiratorio (sec) Tempo espiratorio (sec)

…/2 – 1.c) Noti i seguenti volumi polmonari assoluti TLC = 8 L FRC = 5 L RV = 4 L Calcolare i seguenti parametri spirometrici:

Capacità vitale (L) Capacità inspiratoria (L) Volume di riserva inspiratoria (L) Volume di riserva espiratoria (L)

Si supponga quindi di misurare oltre al flusso (che risulta identico, nelle due occasioni, a quello considerato precedentemente) la pressione esofagea prima e dopo il trattamento con un certo farmaco:

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

primafarmaco

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

dopofarmaco

…/2.5 - 1.d) Tracciare i grafici pressione-volume prima e dopo il farmaco ed indicare sugli stessi il lavoro resistivo inspiratorio ed il lavoro elastico inspiratorio, indicando quale dei due varia, nell’ipotesi che la compliance della parete toracica sia 0.2 L/cmH2O.

…/2.5 - 1.e) calcolare la resistenza delle vie aeree a metà inspirazione prima e dopo il farmaco; ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ESERCIZIO 2) …/2 - 2.a) Quale è la relazione esistente tra le variazioni di volume rilevate da uno spirometro e la quantità di aria che esce dal polmone? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 2.b) Sapendo che, a pressione atmosferica (Patm = 760 mmHg), la pressione di vapor saturo è pari a 47 mmHg a 37°C e a 17.5 mmHg a 20°C (temperatura ambiente), determinare il volume rilevato da uno spirometro a campana durante una manovra di capacità vitale in cui la quantità di aria che esce dal polmone è pari a 5 litri. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ESERCIZIO 3) …/2 - 3.a) Da quali fattori dipende il flusso massimo espiratorio? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 3.b) Perché nella BPCO (Broncopneumopatia cronica ostruttiva) il flusso massimo espirarlo è ridotto? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ESERCIZIO 4) Come e perché la tomografia assiale computerizzata (TAC) del polmone può essere utilizzata per valutare: …/1.5 - 4.a) La quantità di intrappolamento di gas nell’enfisema polmonare ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1.5 - 4.b) Il reclutamento alveolare nell’ARDS (Acute Respiratory Distress Sindrome) ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ESERCIZIO 5) …/3 - 5.a) Tracciare uno schema elettrico in grado di rappresentare le proprietà meccaniche delle varie componenti passive del sistema respiratorio, e spiegare cosa rappresentano i vari elementi : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 5.b) Modificare il modello riportato nel punto 5.a) aggiungendo un elemento che rappresenti i muscoli respiratori …/2 - 5.c) Modificare il modello riportato nel punto 5.a) aggiungendo un elemento che rappresenti un paziente sedato e paralizzato sottoposto a ventilazione meccanica a pressione positiva …/2 - 5.d) Indicare, in breve, le principali differenze tra ventilazione a controllo di pressione e ventilazione a controllo di flusso (volume) ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

3 luglio 2007 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ESERCIZIO 1) In un paziente viene misurato la seguente traccia di flusso espiratorio alle vie aeree durante una espirazione forzata massimale da TLC (istante t=0) a RV (istante t=4):

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

…/2 - 1.a) Tracciare in un grafico l’andamento della variazione di volume polmonare …/1.5 - 1.b) Calcolare i seguenti parametri spirometrici:

FVC (L) FEV1.0 (L) FEF25-75 (L/sec)

Siano inoltre noti - la capacità inspiratoria del paziente (IC), pari a 3 L; - il volume corrente durante respiro spontaneo (VT), pari a 0.8 L; - il flusso espiratorio durante respiro spontaneo, costante e pari a 1 L/sec; - la capacità polmonare totale, pari a 8 L.

…/2 – 1.c) Calcolare i seguenti parametri:

Capacità funzionale residua (L) Volume residuo (L) Volume di riserva inspiratoria (L) Volume di riserva espiratoria (L)

…/2.5 - 1.d) Affermare, giustificando la risposta con l’ausilio di un grafico flusso-volume, se il paziente si trova in condizioni di limitazione di flusso

………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ………………………………………………. ……………………………………………….

ESERCIZIO 2) …/3 - 2.a) Tracciare in un unico grafico le curve pressione-volume del sistema respiratorio, della parete toraco-addominale e del polmone

…/2 - 2.b) Riferendosi ai grafici tracciati nel punto 2.a indicare, per ogni diversa regione di volume, il significato fisiologico del segno algebrico della pressione ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ESERCIZIO 3) …/2 - 3.a) Quali metodi e strumenti sono utilizzati per misurare il flusso alle vie aeree? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 3.b) In uno pneumotacografo, quale è il modello più completo dell’impedenza dell’elemento resistivo utilizzato ? Quali parametri ne determinano le proprietà? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 3.c) Quando si integra numericamente un segnale di flusso per ottenere le variazioni di volume quali sono i fenomeni che determinano la deriva di integrazione ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ESERCIZIO 4) …/4 - 4.a) tracciare, in due serie di tre grafici, il tipico andamento dei segnali di flusso e pressione alle vie aeree e variazione di volume polmonare durante ventilazione a controllo di pressione e ventilazione a controllo di flusso (volume) …/2 - 4.b) Indicare gli andamenti delle componenti resistiva ed elastica della pressione totale applicata al sistema respiratorio, giustificando la risposta ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ESERCIZIO 5) In un soggetto in condizioni di riposo viene misurato il consumo medio di ossigeno (V’O2), pari a 300 mL/min, e la produzione media di anidride carbonica (V’CO2), pari a 210 mL/min. …/2 - 5.a) Determinare, giustificando la risposta, il metabolismo prevalente in tale soggetto ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Successivamente, lo stesso soggetto viene sottoposto ad un test di esercizio cardio-polmonare con carico crescente e si misurano i seguenti valori:

Carico (watt) V’O2 (L/min) V’CO2 (L/min) 0 0.300 0.210 30 0.600 0.420 60 0.900 0.630 120 1.200 0.840 150 1.800 1.260 180 2.400 2.100 210 3.000 2.625

…/3 - 5.b) Determinare, giustificando la risposta e con l’ausilio di un grafico, la soglia anaerobica (in watt) di tale soggetto ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio Prova di Bioing. del Sistema respiratorio

23 luglio 2007 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) Si consideri la seguente traccia di flusso inspiratorio, imposto alle vie aeree di un paziente per determinarne le proprietà elastiche del sistema respiratorio con la tecnica dell’interruzione di flusso. Si ipotizzi che il paziente si trovi a capacità funzionale residua (FRC) al tempo t=0 e a capacità polmonare totale (TLC) alla fine della manovra (t=10 sec).

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

…./ 3 1.a) Ricavare e disegnare l’andamento del volume polmonare nel tempo considerato (tra t=0 e t= 10 sec).

…./ 2 1.b) Ipotizzando di conoscere il volume di riserva espiratoria (pari a 1.2 litri), quanto vale la capacità vitale del paziente? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Si ipotizzi quindi di misurare la pressione all’apertura delle vie aeree in tutti i tratti in cui il flusso è interrotto e di ottenere i seguenti valori:

tempo (sec)

Pressione(cmH2O)

0 0 1 6 2 12 3 16 4 18 5 20 6 22 7 26 8 30 9 34 10 40

…./ 3 1.c) Tracciare la curva pressione-volume del sistema respiratorio. …./ 2 1.d) Determinare, giustificando la risposta, il tratto nel quale la compliance del sistema respiratorio risulta maggiore. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

ES. 2) Dato il seguente grafico:

…./ 2 2.a) definire le pressioni indicate nei punti A, B, C, D A:……………………………………………………………… B:……………………………………………………………… C:……………………………………………………………… D:……………………………………………………………… E:……………………………………………………………… …./ 3 2.b)definire le seguenti differenze di pressione: A-B:…………………………………………………………… .................................................................................................... B-C:…………………………………………………………… .................................................................................................... D-C:………………………………………………………… .................................................................................................... D-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-E: ………………………………………………………...... .................................................................................................... C-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-C:………………………………………………………....... ....................................................................................................

…./ 4 2.c) Tracciare un modello elettrico del sistema respiratorio e delle sue componenti, indicando tutte le pressioni (sia quelle assolute, che le differenze) definite nei punti precedenti

…./ 4 ES 3) Indicare i fattori che concorrono a modificare il calibro delle vie aeree (e quindi la resistenza polmonare), specificando l’effetto di ognuno di essi. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ES. 4) Si supponga che alla fine di un’inspirazione di 0.8 litri d’aria la diminuzione di pressione esofagea (rispetto alla pressione a FRC) sia uguale a 4 cmH2O. Ipotizzando che la compliance della parete toraco-addominale sia costante e pari a 0.2 L/cmH2O, si determini, giustificando la risposta con l’ausilio di un grafico: …./ 2 4.a) la pressione globale sviluppata dai muscoli inspiratori a fine inspirazione; …./ 2 4.a) il lavoro elastico prodotto.

…./ 4 ES. 5) Quali sono le differenze tra i pletismografi a flusso, a volume e a pressione? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

23 giugno 2008 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ESERCIZIO 1) (10 PUNTI) Si consideri la seguente traccia di flusso inspiratorio, imposto alle vie aeree di un paziente per determinarne le proprietà elastiche del sistema respiratorio con la tecnica dell’interruzione di flusso. Si ipotizzi che il paziente si trovi a capacità funzionale residua (FRC) al tempo t=0 e a capacità polmonare totale (TLC) alla fine della manovra (t=32 sec).

tempo (sec)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

…./ 2 1.a) Ricavare e disegnare l’andamento del volume polmonare nel tempo considerato (tra t=0 e t= 32 sec).

Si ipotizzi quindi di misurare la pressione all’apertura delle vie aeree in tutti i tratti in cui il flusso è interrotto e di ottenere i seguenti valori:

tempo (sec)

Pressione(cmH2O)

0- 0 3 6 7 12 11 16 15 18 19 20 23 22 27 26 31 30

…./ 2 1.b) Tracciare la curva pressione-volume del sistema respiratorio. …./ 2 1.c) Determinare, giustificando la risposta, il tratto nel quale la compliance del sistema respiratorio risulta maggiore. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

Si considerino quindi le seguenti tracce di flusso inspiratorio, imposto alle vie aeree ancora allo scopo di determinare le proprietà elastiche del sistema respiratorio con la tecnica del “low flow inflation”. Si ipotizzi nota (pari a R=5 cmH2O·sec·L-1) la resistenza totale del sistema del sistema respiratorio.

tempo (sec)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

tempo (sec)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34flu

…./ 2 1.d) Tracciare la curve pressione-volume del sistema respiratorio ottenute nei due casi. …./ 2 1.e) Commentare i risultati ottenuti nei punti 1.b e 1.d (curve pressione-volume), indicando vantaggi e svantaggi di ognuna delle tre tecniche. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

ESERCIZIO 2) (4 PUNTI) …/2 - 2.a) Quale è la relazione esistente tra le variazioni di volume rilevate da uno spirometro e la quantità di aria che esce dal polmone? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 2.b) Sapendo che, a pressione atmosferica (Patm = 760 mmHg), la pressione di vapor saturo è pari a 47 mmHg a 37°C e a 17.5 mmHg a 20°C (temperatura ambiente), determinare il volume rilevato da uno spirometro a campana durante una manovra di capacità vitale in cui la quantità di aria che esce dal polmone è pari a 4 litri. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ESERCIZIO 3) (4 PUNTI) …/2 - 3.a) Scrivere l’equazione che consente di stimare il volume polmonare mediante un pletismografo a pressione, indicando il significato di ogni singolo termine. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 3.a) Riferendosi all’equazione descritta in precedenza, descrivere i diversi passi della procedura che deve essere eseguita per ottenere la misura del volume polmonare ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ESERCIZIO 4) (6 PUNTI) …/2 - 4.a) Illustrare il modello a tre compartimenti degli scambi gassosi, indicando il significato di ogni singolo elemento del modello. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 4.b) Ricavare l’equazione dello spazio morto fisiologico. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 4.c) Quali sono le possibili cause di ipossiemia? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ESERCIZIO 5) (6 PUNTI) Si consideri l’indagine TAC e ad alta risoluzione dell’intero polmone di un soggetto sano e di un paziente affetto da una grave forma di enfisema polmonare. Si supponga di poter effettuare l’analisi in posizione eretta e a due diversi volumi polmonari: FRC e TLC. …/2 - 5.a) Il valore medio in Hounsfield Unit del polmone sano sarà superiore o inferiore a quello del polmone enfisematoso? Perché? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 5.b) Il valore medio in Hounsfield Unit dei lobi superiori del polmone sano sarà superiore o inferiore a quello dei lobi inferiori? Perché? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 5.c) La differenza dei valori medi in Hounsfield Unit ottenuti a FRC e a TLC sarà superiore nel polmone sano o nel polmone enfisematoso? Perché? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

10 luglio 2008 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (8 PUNTI) …/2 - 1.a) Descrivere il metodo del lavaggio di azoto per la determinazione del volume di gas polmonare e disegnare uno schema del sistema di misura con tutti i componenti ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 1.b) Come e perchè possono differire misure di volume polmonare effettuate con il metodo di lavaggio dell’azoto e con la pletismografia corporea nel caso di un paziente con enfisema polmonare? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 1.c) Si ipotizzi di effettuare su di un paziente un test di lavaggio dell’azoto. In tale test vengono misurati a capacità funzionale residua (FRC) il flusso all’apertura delle vie aeree e la concentrazione di azoto per 15 respiri. In tutti i 15 respiri il paziente respira allo stesso modo e si misura la seguente traccia di flusso:

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

flusso inspiratorio

flusso espiratorio

Nella tabella seguente vengono invece riportate le concentrazioni di azoto misurate respiro per respiro: N.Respiro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 N2(%) 80 60 40 40 30 20 15 15 10 8 5 3 2 2 2 Calcolare il volume polmonare del paziente a FRC. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 1.d) Sapendo che la capacità inspiratoria (IC) del paziente è 1.8 litri, e che il volume di riserva espiratoria è 0.8 litri, definire (con l’ausilio di uno grafico- spirogramma) i seguenti parametri: capacità polmonare totale (TLC) …………….. volume residuo (RV) …………….. capacità vitale (VC) …………….. volume di riserva inspiratoria (IRV) …………….. grafico:

ES. 2) (8 PUNTI) …/2 - 2.a) Quali metodi e strumenti sono utilizzati per misurare il flusso alle vie aeree? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 2.b) In uno pneumotacografo, quale è il modello più completo dell’impedenza dell’elemento resistivo utilizzato ? Quali parametri ne determinano le proprietà? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 2.c) Quando si integra numericamente un segnale di flusso per ottenere le variazioni di volume quali sono i fenomeni che determinano la deriva di integrazione ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 2.d) Riferendosi all’esercizio precedente (metodo del lavaggio di azoto), quali sono gli aspetti critici nella misura di flusso alle vie aeree in tale procedura? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 3.a) definire le pressioni indicate nei punti A, B, C, D A:……………………………………………………………… B:……………………………………………………………… C:……………………………………………………………… D:……………………………………………………………… E:……………………………………………………………… …/2 - 3.b) definire le seguenti differenze di pressione: A-B:…………………………………………………………… .................................................................................................... B-C:…………………………………………………………… .................................................................................................... D-C:………………………………………………………… .................................................................................................... D-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-E: ………………………………………………………...... .................................................................................................... C-E:………………………………………………………....... .................................................................................................... A-C:………………………………………………………....... ....................................................................................................

…/2 - 3.c) Tracciare un modello elettrico del sistema respiratorio e delle sue componenti, indicando le varie pressioni definite nei punti precedenti

ES. 4) (4 PUNTI) Indicare i fattori che determinano il calibro delle vie aeree. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 5) (3 PUNTI) Illustrare il modello a tre compartimenti degli scambi gassosi, indicando il significato di ogni singolo elemento del modello.

………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… …………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 6) (3 PUNTI) In un soggetto in condizioni di riposo viene misurato il consumo medio di ossigeno (V’O2), pari a 300 mL/min, e la produzione media di anidride carbonica (V’CO2), pari a 210 mL/min. Determinare, giustificando la risposta, il metabolismo prevalente in tale soggetto ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

24 luglio 2008 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (8 PUNTI) Si consideri un flussimetro a pressione differenziale (pnemotacografo) di resistenza R=0.3 cmH2O·sec·l-1 posto tra l’apertura delle vie aeree di un paziente ed un ventilatore meccanico a cui il paziente è connesso. Si supponga di aver effettuato la calibrazione dello strumento in aria. Inizialmente la frazione inspiratoria di ossigeno (FiO2) è pari a quella ambiente (ossigeno al 20.9%). Per ogni ciclo respiratorio si ottiene la traccia di flusso riportata qui a lato.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

…/2 1.a) Determinare:

a) Andamento della variazione di volume durante il ciclo respiratorio:

b) volume corrente = ……………… c) frequenza respiratoria = ……………… d) ventilazione minuto = ……………… e) tempo inspiratorio = ………………

…/2 1.b) Successivamente la frazione inspiratoria di ossigeno (FiO2) viene posta pari ad 1 (ossigeno al 100%), mentre tutte le altre impostazioni del ventilatore (incluso il flusso inspiratorio) vengono lasciate inalterate. Ricordando che la viscosità dell’aria è pari a 18.4 Pa·sec, mentre quella dell’ossigeno è pari a 20 Pa·sec, determinare, nella nuova condizione:

a) flusso inspiratorio misurato dal flussimetro = ……………… b) volume inspirato = ………………

…/2 1.c) Con l’ausilio di un grafico di calibrazione, spiegare il motivo per cui le misure ottenute nelle condizioni descritte al punto 1.b sono diverse da quelle ottenute nelle condizioni descritte al punto 1.a. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 1.d) Come si potrebbero annullare gli errori di misura nelle due condizioni? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 2) (4 PUNTI) Disegnare una tipica curva flusso-volume di un soggetto sano ed indicare su di essa i seguenti parametri spirometrici:

- TLC (definizione= ………………………………………………….) - RV (definizione= ………………………………………………….) - TLC (definizione= ………………………………………………….) - FVC (definizione= ………………………………………………….) - PEF (definizione = ………………………………………………….) - FEF75%, FEF50%, FEF25% (definizione= ………………………………………………

………………………………………………………………………………………..)

Grafico:

ES. 3) (4 punti) In un paziente viene misurata la variazione di volume polmonare e la pressione esofagea durante respiro spontaneo prima (sinistra) e dopo (destra) l’uso di un certo farmaco.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

primafarmaco

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

dopofarmaco

…/4 Calcolare la resistenza delle vie aeree a metà inspirazione prima e dopo il farmaco mediante metodo grafico. Commentare i risultati. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ES. 4) (6 PUNTI) Disegnare due modelli elettrici del sistema respiratorio (con poche parole di spiegazione per ognuno dei due casi) che considerino le vie aeree (AW), il polmone (L) e la parete toraco-addominale (CW) costituita da gabbia toracica (RC) e addome (AB) nelle seguenti due condizioni: …/3 4.a) ventilazione meccanica a pressione negativa con paziente completamente paralizzato: ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/3 4.b) ventilazione meccanica a pressione positiva con paziente in grado di attivare solo i muscoli inspiratori della gabbia toracica (e con tutti gli altri muscoli paralizzati): ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 5) (5 PUNTI) Disegnare in un grafico qualitativo l’andamento tipico della curva pressione-volume del sistema respiratorio tipica di un soggetto sano, di un paziente con enfisema e di un paziente con fibrosi interstiziale (considerare solo volumi tra FRC e TLC). Commentare l’andamento di tali curve e indicare le differenze tra i tre casi considerati.

………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… …………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 6) (5 PUNTI) Indicare, per le seguenti patologie respiratorie, se i valori tipici della pressione parziale di O2 a livello alveolare e nel sangue arterioso sono simili o inferiori rispetto al normale, spiegandone il motivo. PO2

alveolare PO2

arteriosa Spiegazione

Enfisema ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Fibrosi polmonare

……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Edema polmonare

……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Asma ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

4 settembre 2008 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (8 PUNTI) Ad un soggetto viene richiesto di eseguire una manovra di capacità vitale forzata espiratoria. La manovra viene eseguita a partire da capacità funzionale residua, quindi viene eseguita un’inspirazione a capacità polmonare totale (TLC), infine viene eseguita un’espirazione forzata massimale fino a volume residuo. Mediante un flussimetro si ottiene la traccia riportata qui a destra:

tempo (sec)0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

INSPIRAZIONE

ESPIRAZIONE

…/2 1.a) Tracciare in un grafico l’andamento della variazione di volume polmonare durante la manovra

…/4 1.b) Siano noti TLC = 8 L e volume corrente VT=0.6 L. Definire e calcolare i seguenti parametri spirometrici:

Parametro Definizione Valore (con unità di misura)

FVC ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

FEV1.0 ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

PEF ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

FEF25-75 ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

FRC ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

RV ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

IRV ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

ERV ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

IC ……………………………………………………………… ………………………………………………………………

…/3 1.c) Disegnare il grafico flusso-volume, posizionando anche il loop durante respiro spontaneo (ipotizzando per semplicità un flusso costante, sia inspiratorio che espiratorio, pari a 0.2 L/sec). Commentare i risultati.

………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ………………………………………. ……………………………………….

ES. 2) (6 PUNTI) Pletismografia corporea: differenze tra pletismografi a pressione, a flusso e a volume. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ES. 3) (6 punti) 3.1) Tracciare, in uno stesso grafico, le curve pressione-volume del sistema respiratorio, del polmone e della parete toracica. 3.2) Spiegare a quali pressioni ci si riferisce nelle tre diverse curve. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. 3.3) In un modello elettrico del sistema respiratorio, polmone e parete toracica sono in serie o in parallelo? E in un modello meccanico? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….

ES. 4) (5 PUNTI) Tracciare l’andamento relativo tra pressione parziale di ossigeno e pressione parziale di CO2 alveolari al variare del rapporto ventilazione-perfusione. (Nota: riferirsi ad un modello a singolo compartimento del polmone). Spiegare il grafico ed indicare sullo stesso dove si trovano le diverse zone (normale, spazio morto fisiologico, shunt). …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ES. 5) (3 PUNTI) Quali sono le funzioni del surfattante? ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ES. 6) (3 PUNTI) Da cosa dipende la diffusione dei gas attraverso la membrana alveolo-capillare? ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

25 settembre 2008 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… Es. 1) (6 punti) Si considerino due pazienti, A e B, in cui sono noti i seguenti valori:

Paziente #1 Paziente #2 RV 2 L 5 L PEF 6 L/sec 4 L/sec FEF25% 3 L/sec 1 L/sec FEF50% 1 L/sec 0.5 L/sec FEF75% 0.5 L/sec 0.25 L/sec FVC 1.8 L 2.5 L IC 1.5 L 1.5 L

1.1) …/2 Tracciare, sullo stesso grafico, le curve flusso-volume espiratorie dei due pazienti 1.2) …/2 Calcolare il valore di FRC nei due pazienti, giustificando la risposta. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 1.3) …/2 Indicare, giustificando la risposta, in quale dei due pazienti è più probabile una diagnosi di enfisema polmonare ed in quale dei due una diagnosi di fibrosi polmonare. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ES. 2) (7 punti) 2.1) …/2 Tracciare, in uno stesso grafico, le curve pressione-volume del sistema respiratorio, del polmone e della parete toracica. 2.2) …/2 Spiegare a quali pressioni ci si riferisce nelle tre diverse curve. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. 2.3) …/3 Tracciare due modelli semplificati del sistema respiratorio, in cui sono presenti i due blocchi funzionali vie aeree-polmone e parete toracica, il primo modello elettrico ed il secondo modello meccanico. Commentare le scelte effettuate e la disposizione dei vari elementi nei due modelli. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….

ES. 3) (9 punti) Si consideri un test da sforzo cardiopolmonare (CPET). 3.1) …/3 Nella seguente tabella indicare per ogni parametro se si tratta di una variabile primaria o variabile derivata da altre misure. In quest’ultimo caso, indicare le variabili primarie associate e la relazione esistente tra le diverse variabili.

Parametro Variabile Primaria Secondaria

Variabili primarie associate

Relazione tra parametro e var.

primarie Consumo di ossigeno (V’O2)

Frequenza respiratoria (fB)

Volume di aria inspirata (VI)

Quoziente respiratorio (RQ)

Volume di aria espirata (VE)

Frazione di ossigeno media nell’aria espirata (FEO2)

Produzione di CO2 (V’O2)

3.2) …/2 Quali informazioni si possono ricavare dal quoziente respiratorio a riposo? ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 3.3) …/2 Quali informazioni si possono ricavare dalle variazioni del quoziente respiratorio durante esercizio? ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. 3.4) …/2 Da quali fattori dipende il massimo consumo di ossigeno raggiungibile? ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ES. 4) (5 punti) …/5 Illustrare il metodo di misura della capacità di diffusione polmonare basato sulla misura della capacità di diffusione del monossido di carbonio. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ES. 5) (5 punti) …/5 In un modello monocompartimentale del sistema respiratorio, quale è la relazione tra PO2 e PCO2 alveolare in relazione al rapporto ventilazione-perfusione? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

(SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE) ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………

29 gennaio 2009 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (12 PUNTI) Si consideri un test di esercizio cardiopolmonare eseguito su cicloergometro a carico incrementale (stepwise) della durata complessiva di 12 minuti. Nella tabella seguente sono riportati, per ogni livello di esercizio, i dati misurati: volume corrente, frazione media di O2 e di CO2 nell’aria espirata, frequenza respiratoria. Periodo (min)

Potenza (watt)

Volume corrente,

Vt (L)

Fraz. esp. media di O2,

Fraz. esp. media di CO2,

Fe,CO2

Frequenza resp., fB (min-1)

Consumo O2, V’O2 (L·min-1)

Produzione CO2,

V’CO2 (L·min-1)

Quoziente respiratorio

0-1 min 0 0.6 0.18 0.025 12

1-2 min 20 0.8 0.18 0.025 14

2-3 min 40 1 0.175 0.029 16

3-4 min 60 1.4 0.175 0.03 18

4-5 min 80 1.6 0.175 0.03 20

5-6 min 100 1.6 0.17 0.041 24

6-7 min 120 1.8 0.17 0.041 28

7-8 min 140 2 0.165 0.047 30

8-9 min 160 2 0.165 0.047 32

9-10 min 180 2.4 0.165 0.047 32

10-11 min 200 2.6 0.16 0.052 34

11-12 min 220 3 0.16 0.052 36 …/3 1.a) Determinare, per ogni livello di esercizio, il consumo di O2, la produzione di CO2 ed il quoziente respiratorio e riportare il dato in tabella. Si ipotizzi che a) in ogni periodo tutti i parametri ventilatori rimangano costanti; b) le frazioni di O2 e di CO2 nell’aria inspirata siano rispettivamente pari a 0.209 e 0; c) le frazioni di O2 e di CO2 nell’aria espirata siano costanti durante l’espirazione. Per ognuno di questi tre parametri indicare il metodo di calcolo. V’O2 = …………………………………. V’CO2 = ……………………………….. RQ = …………………………………

…/3 1.b) Determinare, giustificando la risposta, la percentuale di utilizzo di carboidrati a riposo ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 1.c) Determinare, con ausilio di un grafico, a quale livello di esercizio si raggiunge la soglia anaerobica ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… …………………………………………

GRAFICO:

…/1.5 1.d) Determinare, il valore di picco del consumo di ossigeno (peak V’O2). Ipotizzando un peso del soggetto di 80 Kg, come verrebbe classificato il soggetto in esame in base alla scala di Weber? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2.5 1.e) In generale, quali fattori determinano il valore di massimo consumo di ossigeno? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 2) (11 punti) In un paziente sottoposto a ventilazione meccanica a pressione positiva (modalità a controllo di pressione, con pressione di supporto costante pari a 6 cmH2O) si rileva il tracciato di flusso alle vie aeree riportato qui a lato.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

…/2 2.a) Determinare la compliance C e la resistenza R del sistema respiratorio totale del paziente. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 2.b) Disegnare il tracciato di volume polmonare …/2 2.c) Scrivere in forma analitica l’equazione della traccia di volume polmonare ricavata al punto 2.b (fase inspiratoria). ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 2.d) Scrivere in forma analitica l’equazione della traccia di flusso riportata in figura (fase inspiratoria) ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

…/3 2.e) Completare il seguente schema definendo i diversi parametri di impostazione del ventilatore mancanti (a-f) e riportando per ogni parametro il valore corrispondente nel caso considerato nel presente esercizio.

Ventilazione minuto = …………… Rapporto I:E = ……………. a. …………………….. = ……………. b. …………………….. = ……………. c. …………………….. = ……………. d. …………………….. = ……………. e. …………………….. = ……………. f. …………………….. = …………….

ES. 3) (4 PUNTI) …/2 - 3.a) In uno pneumotacografo, quale è il modello più completo dell’impedenza dell’elemento resistivo utilizzato ? Quali parametri ne determinano le proprietà? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 3.b) Quando si integra numericamente un segnale di flusso per ottenere le variazioni di volume quali sono i fenomeni che determinano la deriva di integrazione ? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 4) (4 PUNTI) Tracciare l’andamento relativo tra pressione parziale di O2 e pressione parziale di CO2 alveolari al variare del rapporto ventilazione-perfusione. (Nota: riferirsi ad un modello a singolo compartimento del polmone). Spiegare il grafico ed indicare sullo stesso dove si trovano le diverse zone (normale, spazio morto fisiologico, shunt). ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

siBioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio

2a Prova: Bioing. del Sistema respiratorio 23 febbraio 2009

COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (11 punti) In un paziente, durante respirazione spontanea si registrano le tracce di flusso all’apertura delle vie aeree e di pressione esofagea riportate qui a lato.

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

…/2 1.a) Indicare quali tecniche possono essere utilizzate per ottenere tali misure ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

…/3 1.b) Disegnare (punto per punto, indicando qui sotto i calcoli effettuati) l’andamento nel tempo della corrispondente variazione di volume polmonare e calcolare il volume corrente. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. Volume corrente: ……………………………………………………………………………….. Grafico: …/3 1.c) Disegnare (punto per punto) l’andamento del loop pressione esofagea - variazione di volume polmonare e calcolare la compliance dinamica polmonare (indicando il metodo di calcolo utilizzato) Compliance polmonare: …………………………………………………………………….. Grafico: …/3 1.d) Determinare la resistenza delle vie aeree a metà inspirazione (metà volume inspiratorio), indicando il metodo di calcolo utilizzato Resistenza: …………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ES. 2) (8 punti) Si consideri il metodo dell’occlusione rapida per la determinazione della resistenza e della compliance del sistema respiratorio durante ventilazione meccanica. …/3 2.a) Tracciare l’andamento tipico nel tempo di flusso, volume e pressione all’apertura delle vie aeree durante tale test. Flusso Volume Pressione …/2 2.b) Indicare come resistenza e compliance vengono stimate da tali tracce temporali. Resistenza: …………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. Compliance: …………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

…/3 2.c) Disegnare le tracce che si otterrebbero se il paziente di cui al punto 1 fosse ventilato con flusso costante pari a 0.5 L/sec e l’occlusione fosse imposta dopo 2 secondi dall’inizio del tempo inspiratorio Flusso Volume Pressione ES. 3) (6 PUNTI) …/3 3.a) Illustrare il modello a tre compartimenti degli scambi gassosi, indicando il significato di ogni singolo elemento del modello. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

…/2 3.b) Ricavare l’equazione dello spazio morto fisiologico. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 3.c) Quali sono le possibili cause di ipossiemia? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 4) (6 PUNTI) …/2 4.a) Tracciare, in uno stesso grafico, le curve pressione-volume del sistema respiratorio, del polmone e della parete toracica. …/2 4.b) Spiegare a quali pressioni ci si riferisce nelle tre diverse curve. Pressione del sistema respiratorio: …………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. Pressione del polmone: ………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………. Pressione della parete toracica: ………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………………. …/2 4.c) Considerando un modello meccanico del sistema respiratorio, polmone e parete toracica sono in serie o in parallelo? Perché? …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….

1 febbraio 2010 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (10 PUNTI)

Qui a lato sono riportate le tracce di flusso e di pressione esofagea misurate in un soggetto durante una inspirazione spontanea a riposo. L’espirazione (non indicata) ha una durata di 2.2 secondi. Determinare i seguenti parametri, indicando il metodo di calcolo …/0.5 - 1.a) volume corrente valore: ……………. Calcolo ………………………………………………………………………… …………………………………… …………………………………… …/0.5 - 1.b) frequenza respiratoria valore: ……………. Calcolo ………………………………………………………………………… …………………………………… …/0.5 - 1.c) ventilazione minuto valore: ……………. Calcolo ………………………………………………………………………… …………………………………… …/0.5 - 1.d) compliance dinamica polmonare valore: ……………. Calcolo ………………………………………………………………………… …………………………………… ……………………………………

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

tempo (sec)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

-7.6-8

-8.2-8

…/1 - 1.e) Disegnare il tracciato della variazione di volume polmonare durante l’inspirazione …/2 - 1.f) disegnare sul piano pressione esofagea-volume polmonare il diagramma di Campbell sapendo che la compliance della parete toraco-addominale è pari a 0.1 L/cmH2O …/3 - 1.g) calcolare, indicando il metodo utilizzato, il lavoro inspiratorio resistivo, elastico e totale Lavoro resistivo = ………. Lavoro elastico = ………. Lavoro totale = ………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. …/2 - 1.h) disegnare in un grafico la relazione esistente tra flusso e pressione resistiva e determinare, giustificando la risposta, la resistenza totale delle vie aeree e del polmone …………………………………………………

………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… ………………………………………………… …………………………………………………

ES. 2) (9 PUNTI) ../3 - 2.a) Descrivere il metodo delle oscillazioni forzate per la misura dell’impedenza del sistema respiratorio, indicando mediante uno schema l’apparato di misura utilizzato (con tutti i componenti) ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ../3 - 2.b) considerando un modello RLC dell’intero sistema respiratorio, determinarne l’impedenza in termini di resistenza e reattanza e commentare i risultati ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ../1.5- 2.c) riferendosi al punto 2.b, tracciare in un grafico qualitativo l’andamento delle due componenti dell’impedenza ../1.5 - 2.d) sempre riferendosi al punto 2.b determinare la frequenza di risonanza del sistema ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ES. 3) (3 PUNTI) Quali fattori legati alla diffusione determinano la pressione parziale di O2 nel sangue arterioso? …/1.5 - 3.a) proprietà e caratteristiche della membrana polmonare: ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. …/1.5 - 3.b) fattori circolatori: ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ES. 4) (4 PUNTI) …/2 - 4.a) Spiegare che cosa si intende per correzione ATPS – BTPS : ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 4.b) Effettuare la correzione ATPS BTPS di una misura di volume pari a 3 litri, effettuata da uno spirometro a campana. pressione atmosferica Patm = 760 mmHg pressione di vapor saturo = 47 mmHg a 37°C

=22.4 mmHg a 20°C (temperatura ambiente) ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ES. 5) (3 PUNTI) …/1.5 – 5.a) In una tipica immagine TAC del polmone, quale distribuzione di valori di densità (espressa in unità Hounsfield, HU) ci si deve aspettare? A quali strutture si riferiscono i picchi (massimi relativi) di tale distribuzione (istogramma)? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/1.5 – 5.b) Cosa si intende per volume specifico di gas polmonare? Come può essere determinato mediante immagini TAC del polmone? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 6) (3 PUNTI) …/3 - 6.a) Illustrare il modello a tre compartimenti degli scambi gassosi, indicando il significato di ogni singolo elemento del modello. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

1 marzo 2010 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (9 PUNTI) In un paziente viene misurato il flusso all’apertura delle vie aeree durante respirazione spontanea a riposo e, in seguito durante un esercizio a basso carico (sottomassimale). Le figure qui a lato riportano l’andamento durante un singolo respiro (valori positivi indicano flussi inspiratori, valori negativi flussi espiratori).

Dello stesso paziente sono noti i seguenti parametri: FRC = 4.5 litri TLC = 8 litri Determinare i seguenti parametri, indicando il metodo di calcolo …/1 - 1.a) volume corrente (insp.) Valore a riposo: ……………. Valore durante esercizio: ……………. Calcolo ……………………………………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.b) frequenza respiratoria Valore a riposo: ……………. Valore durante esercizio: ……………. Calcolo ………………………………………………………………………………………………………………………………

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

RESPIRO SPONTANEOA RIPOSO

ESERCIZIOSOTTOMASSIMALE

…/1 - 1.c) ventilazione minuto Valore a riposo: ……………. Valore durante esercizio: ……………. Calcolo …………………………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 1.d) Definire e determinare i seguenti parametri a riposo Volume di riserva inspiratoria a riposo Valore: ……………. Definizione: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Capacità inspiratoria a riposo Valore: ……………. Definizione: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.e) I parametri del punto precedente (Volume di riserva inspiratoria e Capacità inspiratoria) sono costanti durante esercizio? Perché? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …/2 - 1.f) Determinare i parametri durante esercizio dopo 5 respiri (nell’ipotesi che la prova di esercizio cominci con il paziente a FRC e che il respiro non vari durante la misura) Volume di riserva inspiratoria Valore: ……………. Spiegazione: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Capacità inspiratoria a riposo Valore: ……………. Spiegazione: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …/1 - 1.g) Sempre nell’ipotesi che la prova di esercizio cominci con il paziente a FRC e che il respiro non vari durante la misura, dopo quanti respiri il volume polmonare raggiunge TLC a fine inspirazione? Perchè? …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………..

ES. 3) (4 PUNTI) Si supponga di effettuare in un paziente, sottoposto a ventilazione meccanica, una manovra di occlusione a fine inspirazione per la stima delle proprietà meccaniche del sistema respiratorio. Si ottengono le tracce di volume e di pressione all’apertura delle vie aeree (Pao) riportate qui a lato. Determinare, giustificando la risposta: …/2 - 3.a) Compliance totale del sistema respiratorio Valore: ……………. Calcolo: ………………………………….. ………………………………….. ………………………………….. …/2 - 3.b) Resistenza totale del sistema respiratorio Valore: ……………. Calcolo: ………………………………….. ………………………………….. …………………………………..

tempo (sec)

0.0 1.5 7.2 8.4

tempo (sec)

0.0 1.5 7.2 8.4

0.00.0

1.01.0

0.00.0

ES. 4) (3 PUNTI) …/3 - Scrivere l’equazione che consente di determinare il volume polmonare mediante pletismografia corporea, indicando il significato di ogni termine presente nell’equazione. ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES. 5) (3 PUNTI) Disegnare due modelli elettrici del sistema respiratorio (con poche parole di spiegazione per ognuno dei due casi) che considerino le vie aeree (AW), il polmone (L) e la parete toraco-addominale (CW) costituita da gabbia toracica (RC) e addome (AB) nelle seguenti due condizioni: …/1.5 - 5.a) ventilazione meccanica a pressione negativa con paziente completamente paralizzato: ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/1.5 - 5.b) ventilazione meccanica a pressione positiva con paziente in grado di attivare solo i muscoli inspiratori della gabbia toracica (e con tutti gli altri muscoli paralizzati): ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ES. 6) (3 PUNTI) …/3 - 6.a) In un modello monocompartimentale del sistema respiratorio, quale è la relazione tra PO2 e PCO2 alveolare in relazione al rapporto ventilazione-perfusione? Perché? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

27 gennaio 2011 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… ES. 1) (10 PUNTI) Si consideri la seguente traccia di flusso inspiratorio, imposto alle vie aeree di un paziente per determinarne le proprietà elastiche del sistema respiratorio con la tecnica dell’interruzione di flusso. Si ipotizzi che il paziente si trovi a capacità funzionale residua (FRC) al tempo t=0 e a capacità polmonare totale (TLC) alla fine della manovra (t=30 sec).

tempo (sec)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

…./ 2 - 1.a) Ricavare e disegnare l’andamento del volume polmonare nel tempo considerato (tra t=0 e t= 30 sec).

Si ipotizzi quindi di misurare la pressione all’apertura delle vie aeree in tutti i tratti in cui il flusso è interrotto e di ottenere i seguenti valori:

tempo (sec) Pressione(cmH2O) 0- 0 5 4

11 6 17 8 23 12 30 18

…./ 2 - 1.b) Tracciare la curva pressione-volume del sistema respiratorio:

…./ 2 - 1.c) Determinare, giustificando la risposta, il tratto nel quale la compliance del sistema respiratorio risulta maggiore ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…./ 4 - 1.d) Si ipotizzi, infine, di sottoporre il paziente a ventilazione meccanica (controllo di flusso, con flusso pari a 0.6 L/sec, PEEP=4 cmH2O), e di applicare ad un certo istante del tempo inspiratorio (1 sec) la tecnica dell’occlusione per stimare le proprietà meccaniche (resistenza e compliance) del sistema respiratorio. Disegnare qui a lato in modo accurato (tracce allineate nel tempo e valori esatti in ordinata) le tracce di flusso, volume e pressione (Pao) all’apertura delle vie aeree risultanti. Ipotizzare la resistenza del sistema respiratorio (Rmax) pari a 2 cmH2O/(L*sec) e che l’occlusione duri 5 secondi.

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ES. 3) (6 PUNTI) …/3 - 3.a) Indicare quali sono, tra le diverse possibili variabili utilizzate per controllare la ventilazione meccanica, le VARIABILI DI FASE e, per ognuna di esse, illustrare come agiscono. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. …/3 - 3.b)

Variabile di controllo: ………………………………………………………………………. Variabile di fase: ……………………………………………………….………………. Cosa si verifica nel primo, nel secondo e nel terzo atto respiratorio? ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………….

ES. 4) (3 PUNTI) …/3 Illustrare il modello a tre compartimenti degli scambi gassosi, indicando il significato di ogni singolo elemento del modello. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 5) (4 PUNTI) …/2 – 5.a) Quali sono le possibili modellizzazioni della morfologia dell’albero tracheo-bronchiale? In che cosa si differenziano? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2 – 5.b) Elencare le tecniche che possono che possono essere applicate per la segmentazione dell’albero tracheo-bronchiale a partire da immagini TAC del polmone e fornirne una breve descrizione ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

24 febbraio 2011 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… Es. 1) (9 punti) In un paziente viene effettuato un esame spirometrico e viene rilevata la seguente traccia di flusso:

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

…./ 3 1.a) Ricavare e disegnare l’andamento del volume polmonare nel periodo di tempo considerato (tra t=0 e t= 16 sec).

…./ 3 1.b) Calcolare i seguenti parametri, e fornire per ognuno di essi la definizione (indicando il parametro, ove possibile, sul tracciato ottenuto nel punto 1.a) : VT: …………………………………………………….

……………………………………………………. freq. Resp. : …………………………………………………….

……………………………………………………. Vent. min. : …………………………………………………….

……………………………………………………. IC: …………………………………………………….

……………………………………………………. FVC: …………………………………………………….

……………………………………………………. ERV: …………………………………………………….

……………………………………………………. IRV : …………………………………………………….

……………………………………………………. FEV1: …………………………………………………….

……………………………………………………. PEF : …………………………………………………….

……………………………………………………. FEF25% …………………………………………………….

……………………………………………………. FEF75% …………………………………………………….

……………………………………………………. FEV1/FVC …………………………………………………….

……………………………………………………. …./ 3 1.c) Disegnare la curva flusso-volume ottenuta e indicare, giustificando la risposta, se il paziente presenta limitazione di flusso espiratorio durante respirazione spontanea. …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………….

ES. 2) (5 punti) …./ 2 - 2.a) Tracciare, in uno stesso grafico, le curve pressione-volume del sistema respiratorio, del polmone e della parete toracica. …./ 1.5 - 2.b) Indicare a quali pressioni ci si riferisce nelle tre diverse curve. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …./ 1.5- 2.c) Considerando un modello meccanico del sistema respiratorio, polmone e parete toracica sono in serie o in parallelo? Perché? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ES. 3) (4 PUNTI) …./ 2- 3.a) Quale è la relazione esistente tra le variazioni di volume rilevate da uno spirometro e la quantità di aria che esce dal polmone? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …./ 2- 3.b) Sapendo che, a pressione atmosferica (Patm = 760 mmHg), la pressione di vapor saturo è pari a 47 mmHg a 37°C e a 22.4 mmHg a 24°C (temperatura ambiente), determinare il volume rilevato da uno spirometro a campana durante una manovra di capacità vitale in cui la quantità di aria che esce dal polmone è pari a 5 litri. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

Es. 4) (8 punti) …./ 3 - 4.a) Disegnare lo schema di controllo di un ventilatore meccanico e definire cosa si intende per variabile di controllo. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …./ 3 - 4.b) Disegnare gli andamenti tipici della pressione alle vie aeree, del volume e del flusso in un sistema di ventilazione meccanica a) a controllo di pressione e b) a controllo di volume (o flusso).

…./ 2 - 4.c) Indicare vantaggi e svantaggi delle due modalità di ventilazione definite nel punto precedente. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ES. 5) (5 PUNTI) …/2.5 – 5.a) Considerare due immagini del polmone ottenute mediante TAC, una a TLC, l’altra a RV e tracciare, sullo stesso grafico, l’andamento qualitativo della frequenza di distribuzione (istogramma) dei valori di densità. Giustificare la risposta. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. …/2.5 – 5.b) Elencare e descrivere brevemente le tecniche che possono essere applicate per la l’analisi delle proprietà del parenchima polmonare a partire da immagini TAC del polmone ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

27 giugno 2011 COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR ………… Es. 1) (9 punti) In un paziente durante respiro spontaneo vengono rilevate la seguente tracce di flusso e di pressione esofagea in fase inspiratoria:

tempo (sec)

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0

…./ 2 1.a) Ricavare e disegnare l’andamento del volume polmonare nel periodo di tempo considerato.

…./ 3 1.b) Tracciare il grafico pressione-volume dinamico. Tramite il diagramma di Campbell, nell’ipotesi che la pressione di richiamo elastico della parete toraco-addominale sia pari a 0.4 L/cmH2O, calcolare (indicando sul grafico le aree corrispondenti): Diagramma di Campbell: Lavoro totale inspiratorio:

………………………………………… ………………………………………… …………………………………………

Lavoro elastico inspiratorio: ………………………………………… …………………………………………. ………………………………………….

Lavoro resistivo inspiratorio: …………………………………………. …………………………………………. ………………………………………….

…./ 3 1.c) In seguito, durante moderata attività fisica, ai volumi riportati in tabella si misurano i corrispondenti valori di pressione esofagea

Pes (cmH2O) Volume (L) -2.0000 0.4000 -5.0000 0.4000 -6.0000 0.4500 -8.0000 0.6000 -11.0000 1.0000 -9.0000 1.2000

Tracciare di nuovo il diagramma di Campbell del punto precedente e, sullo stesso grafico, il nuovo Diagramma di Campbell, calcolando di nuovo, nella nuova condizione : Diagrammi di Campbell: Lavoro totale inspiratorio:

………………………………………… ………………………………………… …………………………………………

Lavoro elastico inspiratorio: ………………………………………… …………………………………………. …………………………………………

Lavoro resistivo inspiratorio: …………………………………………. …………………………………………. ………………………………………….

…./ 1 1.d) Commentare la situazione del punto 1.c : quale malattia o problema può portare a questa condizione alterata di respiro? Perché? Quali sono i problemi associati? ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………..

ES.3) (6 PUNTI) ../2– 3.a) Descrivere brevemente le differenze esistenti tra pletismografi a pressione, a volume e a flusso ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………. …/2 - 3.b) Descrivere il metodo del lavaggio di azoto per la determinazione del volume di gas polmonare e disegnare uno schema del sistema di misura con tutti i componenti ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …/2 - 3.c) Come e perchè possono differire misure di volume polmonare effettuate con il metodo di lavaggio dell’azoto e con la pletismografia corporea nel caso di un paziente con enfisema polmonare? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

ES.4) (7 PUNTI) ../3– 4.a) Disegnare lo schema di controllo di un ventilatore meccanico e definire cosa si intende per variabile di controllo. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………….. ../4– 4.b) Tracciare gli andamenti tipici nel tempo di un ciclo respiratorio delle variabili di pressione, flusso e volume nelle due modalità di controllo a controllo di pressione e a controllo di volume (o flusso):

Controllo di Pressione

Controllo di Volume (o flusso)

2a Prova: Bioing. del Sistema respiratorio

30 gennaio 2012

COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR …………

In un paziente viene eseguito un test all’esercizio della durata di 4 minuti preceduto da un minuto di

respirazione a riposo. Nella figura riportata nell’ultima pagina viene illustrato il flusso misurato alle

vie aeree IN UN RESPIRO

- durante respirazione a riposo (periodo A);

- durante esercizio (nei periodi B, C, D, ed E)

…../7

ES. 1) (7 punti)

Si ipotizzi che, in ogni periodo considerato, tutti i respiri siano uguali.

Definire e calcolare i seguenti parametri ventilatori:

Definizione e metodo di

calcolo

Unità

misura

Periodo

Volume

corrente

inspiratorio

(VT,insp)

………………………………

Volume

corrente

espiratorio

(VT,esp)

………………………………

Frequenza

respiratoria

………………………………

Ventilazione

minuto

(insp)

………………………………

Duty cycle ………………………………

………………………………

(nella seconda colonna definire ogni parametro e giustificare il valore numerico ottenuto illustrando il calcolo

effettuato; nella terza colonna indicare l’unità di misura; nelle altre colonne riportare il risultato ottenuto)

…../7

ES. 2) (7 punti)

Nello stesso paziente considerato nell’esercizio 1 sono noti:

TLC = 7 litri; FRC = 3 litri; RV = 1 litro

Determinare il valore dei seguenti parametri di volume al termine di ogni periodo

Definizione e metodo di calcolo Periodo

Periodo

Volume di

espirazione

………………………………

Vol. di

riserva

inspiratoria

………………………………

Vol.di

riserva

espiratoria

………………………………

Capacità

inspiratoria

………………………………

…../7

ES. 3) (7 punti)

Nello stesso paziente dell’esercizio 1 vengono misurate le frazioni espiratorie di ossigeno (FEO2) e

di anidride carbonica (FECO2) nel periodo A e nel periodo D:

Periodo A

FEO2 = 0.18; FECO2= 0.025

Periodo D

FEO2 = 0.17; FECO2 = 0.04

3.a) Nell’ipotesi che tali frazioni espiratorie siano costanti durante l’espirazione e che le frazioni

inspiratorie siano sempre costanti e pari rispettivamente a FIO2 = 0.21 e FICO2 = 0

calcolare

Definizione e metodo di calcolo Unità di

misura

Periodo A

Periodo D

Consumo di

ossigeno

(V’O2)

…………………………………………

Produzione

di CO2

(V’CO2)

…………………………………………

Quoziente

respiratorio

…………………………………………

3.b) Su quale tipo di substrato si basa il metabolismo a riposo? Perché?

………………………………………………………………………………………………………..

3.c) Nel periodo D il paziente ha superato la soglia anaerobica? Perché?

………………………………………………………………………………………………………..

…../6

ES. 4) (6 punti)

Tracciare gli andamenti tipici nel tempo di un ciclo respiratorio delle variabili di pressione, flusso e

volume nelle due modalità di controllo a controllo di pressione e a controllo di volume (o flusso):

Controllo di Pressione

Controllo di Volume (o flusso)

…../6

ES. 5) (6 punti)

../3 - 5.a) Descrivere il metodo delle oscillazioni forzate per la misura dell’impedenza del sistema

respiratorio, indicando mediante uno schema l’apparato di misura utilizzato (con tutti i componenti)

……………………………………………………………………………………………………….

5.b) considerando un modello RLC dell’intero sistema respiratorio, determinarne l’impedenza in

termini di resistenza e reattanza e commentare i risultati

……………………………………………………………………………………………………….

5.c) riferendosi al punto 2.b, tracciare in un grafico qualitativo l’andamento delle due componenti

dell’impedenza

SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE

…………………………………………………………………………………………………..……

respiro a riposo(periodo A)

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

flusso (

(da inizio a 1 min)(periodo B)

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

(da 1 a 2 min)(periodo C)

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

(da 2 a 3 min)(periodo D)

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

(da 3 a 4 min)(periodo E)

tempo (sec)

0 1 2 3 4 5

esercizio

(3.5, -0.333)

(1.5, 0)

(3, -0.6)

(esp.)

(insp.)

(1.8, 0)

(3, -0.86363..)

(1.5, -3.9)

FIO2 = 0.21

FEO2 = 0.18

FICO2 = 0

FECO2 = 0.025

FIO2 = 0.21

FEO2 = 0.17

FICO2 = 0

FECO2 = 0.04

2a Prova: Bioing. del Sistema respiratorio

9 febbraio 2012

COGNOME………………………… NOME ……………………………. MATR …………

ESERCIZIO 1) (8 PUNTI)

…/3 - 1.a) Descrivere il metodo del lavaggio di azoto per la determinazione del volume di gas polmonare

e disegnare uno schema del sistema di misura con tutti i componenti (schema) …………………………………………………

…………………………………………………

…/3 - 1.c) Si ipotizzi di effettuare su di un paziente un test di lavaggio dell’azoto. In tale test vengono

misurati a capacità funzionale residua (FRC) il flusso all’apertura delle vie aeree e la concentrazione di

azoto per 15 respiri. In tutti i 15 respiri il paziente respira allo stesso modo e si misura la traccia di flusso

riportato qui sotto a sinistra. Nella tabella a destra vengono invece riportate le concentrazioni di azoto

misurate respiro per respiro.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

N.Respiro N2(%)

Calcolare, indicando il metodo utilizzato, il volume polmonare del paziente a FRC.

………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 1.c) Sapendo che la capacità inspiratoria (IC) del paziente è 2.1 litri, e che il volume di riserva

espiratoria è 1.2 litri, definire e calcolare i seguenti parametri, con l’ausilio di uno spirogramma:

TLC ……………..

RV ……………..

VC ……………..

IRV ……………..

spirogramma:

ESERCIZIO 2) (6 punti)

In un paziente sottoposto a ventilazione

meccanica a pressione positiva

(modalità a controllo di pressione, con

pressione di supporto costante pari a 5

cmH2O) si rileva il tracciato di flusso alle

vie aeree riportato qui a lato.

tempo (sec)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

…/2 -2.a) Disegnare come varia il volume polmonare in un ciclo respiratorio.

…/2 - 2.b) Determinare, giustificando la risposta, la compliance C e la resistenza R del sistema

respiratorio totale del paziente.

………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 2.c) Scrivere in forma analitica l’equazione della traccia di flusso riportata in figura (fase

inspiratoria)

………………………………………………………………………………………………………

3.a) Modellizzare il sistema polmone – spirometro, definendo i diversi elementi.

…………………………………………………………………………………………………………

3.b) Ricavare, sulla base del modello precedente, la relazione che lega la variazione di volume dello

spirometro (VS) a quella del polmone (VL).

…………………………………………………………………………………………………………

…/3 - 4.a) Illustrare un modello meccanico LINEARE a SINGOLO compartimento del sisema

polmone+vie aeree.

…………………………………………………………………………………………………………

…/3 - 4.b) Indicare come si può modificare il modello di cui al punto precedente tenendo conto delle

NON LINEARITA’.

…………………………………………………………………………………………………………

…/2 - 5.2) In un’immagine TAC del polmone, come si presenta la distribuzione dei valori di densità?

Perché?

……………………………………………………

…/2 - 5.b) Come si modifica tale distribuzione nel caso dell’enfisema polmonare?

(breve commento)………………………………………………..

……………………………………………………

…/2 - 5.c) Come si modifica nel caso di fibrosi polmonare?

(breve commento)………………………………………………..

……………………………………………………

SPAZIO AGGIUNTIVO A DISPOSIZIONE

…………………………………………………………………………………………………..……

…………………………………………………………………………………………………..……………

…………………………………………………………………………………………..……………………

…………………………………………………………………………………..……………………………

…………………………………………………………………………..……………………………………

…………………………………………………………………..……………………………………………

…………………………………………………………..……………………………………………………

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……..………………………………………………………………………………………………………..

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…………………………………………………………..……

Bioingegneria dei sistemi di controllo autonomo e respiratorio · 2017. 4. 14. · 3.1 descrivere...

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