Hệ thống hô hấp - tuần hoàn - máu: áp suất, khí và điện tim
Đặc huấn hệ thống khái niệm Sinh học 11: ba áp suất của thông khí, thông khí phế nang, phân áp khí, đường cong phân li oxy, ái lực CO, thiếu máu tan huyết di…
THPT AI LUKATO · SINH HỌC 11 · ĐẶC HUẤN HỆ THỐNG KHÁI NIỆM
Hô hấp, tuần hoàn và máu: áp suất, khí và điện tim trong một hệ thống
Khí vào phổi vì chênh áp suất, O 2 sang máu vì chênh phân áp, máu chảy vì chênh huyết áp, tim co vì xung điện lan theo một con đường cố định. Học xong, em đọc được đồ thị áp suất khi thở, tính thông khí, định lượng ái lực của CO, lập luận đúng/sai về thiếu máu tan huyết và đọc điện tâm đồ như một bản đồ dẫn truyền.
15 SƠ ĐỒ TỰ DỰNG 5 CÔNG CỤ LUKATO 10 DẠNG BÀI 2 CA MẪU 8 BÀI LUYỆN 3 BẬC MỌI SỐ LIỆU ĐÃ KIỂM BẰNG MÁY
01 Bản đồ 02 Khái niệm 03 Công cụ 04 Dạng bài 05 Ca mẫu 06 Biến thể 07 Phòng luyện 08 Bẫy 09 Tổng kết 10 Tự kiểm tra
01 · TOÀN CẢNH
Bản đồ tư duy
Cả đơn vị chỉ có một nguyên lí: mọi dòng đều đi xuôi chênh lệch . Khí theo chênh áp suất, từng chất khí theo chênh phân áp của nó, máu theo chênh huyết áp, xung điện từ vùng đã khử cực sang vùng chưa khử cực. Mỗi câu hỏi đều là: chênh lệch ở đâu, đổi thế nào, cái gì cản dòng?
Vì sao đơn vị này quyết định điểm ở mức chuyên
- Đề ra dạng dữ liệu: đồ thị áp suất, đường cong phân li, dải điện tâm đồ, bảng nhịp theo thân nhiệt. Không có quy tắc đọc thì chỉ còn đoán.
- Đúng/sai gài bằng chiều nhân quả: "EPO tăng làm tan máu", "CO làm giảm Hb" nghe hợp lí nhưng sai.
- Phép tính nhỏ, dễ sai đơn vị: tần số, khí lưu thông, thông khí phế nang, tỉ số ái lực, nhịp tim từ RR.
Mục tiêu năng lực: học xong em làm được
- Giải thích vì sao P_{pl} âm; suy chiều dòng khí từ dấu của P_A.
- Từ đồ thị xác định pha, chu kì, tần số; tính V_T, V_E, V_A.
- Tính phân áp theo độ cao, hơi nước; giải thích chiều khuếch tán.
- Đọc đường cong phân li O 2 : dạng chữ S, dịch phải, dịch trái.
- Tính tỉ số ái lực CO, tỉ lệ HbCO; phân biệt ngộ độc CO với thiếu máu.
- Xét đúng/sai về thiếu máu tan huyết di truyền bằng chuỗi nhân quả.
- Đo PR, QRS, QT, RR; tính nhịp; định vị rối loạn dẫn truyền ở mức chắc chắn.
- Giải thích tác động của thân nhiệt, K + , Ca 2+ lên nhịp và PR.
02 · MƯỜI KHÁI NIỆM GỐC
Nền tảng khái niệm
Mười khái niệm theo thứ tự dòng chảy; mỗi khái niệm có định nghĩa, ví dụ đối lập, hình hoặc bảng, hiểu lầm phổ biến.
Khái niệm 1. Ba áp suất của thông khí
Định nghĩa Lấy áp suất khí quyển P_{atm} làm mốc 0; mọi áp suất khác ghi dưới dạng hơn hoặc kém mốc này (đơn vị cm H 2 O). Áp suất phế nang P_A là áp suất khí trong phế nang. Áp suất khoang màng phổi P_{pl} là áp suất của lớp dịch mỏng giữa lá thành và lá tạng. Áp suất xuyên phổi P_A - P_{pl} là chênh lệch giữ cho phổi nở.
Vì sao P pl âm Phổi (sợi đàn hồi, sức căng bề mặt lớp dịch lót phế nang) luôn có xu hướng co lại; thành ngực có xu hướng bung ra. Lớp dịch màng phổi giữ hai lá dính nhau nên bị kéo về hai phía: áp suất của nó thấp hơn khí quyển. Khi thở yên tĩnh, P_{pl} luôn âm.
Ví dụ đối lập Tràn khí màng phổi: P_{pl} tăng lên bằng 0, áp suất xuyên phổi lúc nghỉ bằng 0, phổi bên đó xẹp dù đường thở vẫn thông.
Hiểu lầm phổ biến. "Khi thở ra, áp suất khoang màng phổi dương nên đẩy khí ra." Sai với thở ra yên tĩnh: lúc đó P_{pl} chỉ bớt âm; thứ dương là P_A. P_{pl} chỉ có thể dương khi thở ra gắng sức.
Khái niệm 2. Hít vào chủ động, thở ra yên tĩnh thụ động
Định nghĩa Phổi không có cơ; phổi nở hay co là do lồng ngực kéo theo qua khoang màng phổi. Chuỗi hít vào: cơ co → thể tích lồng ngực tăng → P_{pl} âm hơn → phổi nở → P_A giảm dưới 0 → khí vào cho tới khi P_A trở về 0.
Pha · Cơ hoạt động · P_{pl} · P_A · Dòng khí
Hít vào yên tĩnh · Cơ hoành co, hạ xuống; cơ liên sườn ngoài co, nâng sườn · Âm hơn · Âm · Vào
Thở ra yên tĩnh · Không cần cơ; phổi và thành ngực đàn hồi trở lại · Bớt âm, vẫn âm · Dương · Ra
Thở ra gắng sức · Cơ liên sườn trong, cơ thành bụng co · Có thể dương · Dương lớn · Ra mạnh
Ví dụ đối lập Cuối hít vào và cuối thở ra đều có P_A = 0, dòng khí bằng 0, dù P_{pl} hai lúc đó khác hẳn nhau: dòng khí do P_A quyết định.
Hiểu lầm phổ biến. "Phổi tự giãn ra hút khí vào." Sai: phổi bị động; nguồn năng lượng là cơ hô hấp tác động lên lồng ngực.
Khái niệm 3. Chu kì hô hấp, khí lưu thông và thông khí
Định nghĩa Chu kì T (giây) là thời gian một lần hít vào và một lần thở ra kế tiếp. Tần số f = 60/T lần/phút. Khí lưu thông V_T là thể tích khí vào (hoặc ra) trong một nhịp. Thông khí phút V_E = V_T⋅f. Khoảng chết giải phẫu V_D là phần khí nằm lại trong đường dẫn khí (khí quản, phế quản), không tham gia trao đổi; ở người trưởng thành khoảng 150 mL. Thông khí phế nang V_A = (V_T - V_D)⋅f mới là lượng khí mới thật sự tới phế nang mỗi phút.
Ví dụ đối lập Cùng V_E = 7500 mL/phút: thở 15 lần, mỗi lần 500 mL cho V_A = 5250; thở 30 lần, mỗi lần 250 mL chỉ còn V_A = 3000 mL/phút.
Hiểu lầm phổ biến. "Thông khí phút lớn thì phế nang nhận nhiều khí mới." Chưa chắc: khoảng chết bị trừ ở mỗi nhịp.
Khái niệm 4. Phân áp và khuếch tán khí
Định nghĩa Trong hỗn hợp khí, phân áp của một khí bằng tỉ lệ của khí đó nhân áp suất tổng. Mỗi khí khuếch tán độc lập, từ nơi phân áp của nó cao sang nơi thấp. Không khí có khoảng 21% O 2 : ở 760 mmHg, P_{O_2} của không khí khô là 0{,}21⋅760 = 159{,}6 mmHg. Vào đường thở, khí được làm ẩm; ở 37 độ C hơi nước chiếm 47 mmHg, nên P_{O_2} khí hít vào còn 0{,}21⋅(760 - 47)≈149{,}7 mmHg. Trong phế nang chỉ còn khoảng 100 mmHg vì O 2 liên tục vào máu, CO 2 từ máu ra, và khí mới hoà với khí cũ trong phổi.
Ví dụ đối lập Ở phổi O 2 đi từ phế nang vào máu (máu động mạch khoảng 95 đến 100 mmHg); ở mô O 2 đi từ máu vào tế bào, CO 2 đi ngược lại.
Hiểu lầm phổ biến. "Lên núi cao thì phần trăm O 2 giảm." Sai: tỉ lệ vẫn khoảng 21%; áp suất tổng giảm nên phân áp giảm.
Khái niệm 5. Hemoglobin và đường cong phân li oxy
Định nghĩa Mỗi phân tử Hb người trưởng thành gồm bốn chuỗi globin (hai chuỗi alpha, hai chuỗi beta), mỗi chuỗi mang một nhóm heme có Fe 2+ gắn thuận nghịch một phân tử O 2 : một Hb gắn tối đa 4 O 2 . Độ bão hoà là phần trăm vị trí gắn đang có O 2 . Khi một O 2 đã gắn, cấu hình phân tử đổi làm các vị trí còn lại dễ gắn hơn ( tính hiệp đồng ), nên đường cong độ bão hoà theo P_{O_2} có dạng chữ S. P_{50} là phân áp làm Hb bão hoà 50%, ở người khoảng 27 mmHg.
- Vùng phẳng (60 đến 100 mmHg): P_{O_2} phế nang giảm vừa phải, Hb vẫn nạp gần đầy: "bảo hiểm" ở phổi.
- Vùng dốc (20 đến 40 mmHg): P_{O_2} mô giảm chút ít, Hb nhả thêm nhiều O 2 : "van cấp phát" ở mô.
- Dịch phải (P_{50} tăng): tăng CO 2 , H + , nhiệt độ, 2,3-BPG, đúng như ở cơ đang vận động. Dịch trái : HbF, nhiệt độ thấp, CO.
Hàm lượng O 2 Mỗi gam Hb gắn tối đa khoảng 1,34 mL O 2 ; mỗi mmHg phân áp hoà tan thêm 0,003 mL O 2 trong 100 mL máu: C_{O_2} = 1{,}34⋅Hb⋅S + 0{,}003⋅P_{O_2}. Với Hb 15 g/100 mL, S = 0{,}97, P_{O_2} = 100: C_{O_2} = 19{,}497 + 0{,}3≈19{,}8 mL/100 mL máu; phần hoà tan chỉ khoảng 1,5%.
Ví dụ đối lập Myoglobin trong cơ có một heme, không hiệp đồng: đường cong hyperbol, ái lực cao hơn Hb, hợp để dự trữ chứ không để vận chuyển.
Hiểu lầm phổ biến. "Dịch phải là bất lợi." Ở phổi vùng phẳng vẫn giữ Hb gần bão hoà; ở mô đang hoạt động, dịch phải giúp nhả nhiều O 2 đúng nơi cần.
Khái niệm 6. CO tranh chỗ của O 2 trên hemoglobin
Định nghĩa CO gắn vào chính vị trí gắn O 2 trên heme, với ái lực khoảng 200 đến 250 lần O 2 . Tỉ số ái lực được đo bằng cách so hai phân áp gây cùng một mức bão hoà : nếu Hb bão hoà 50% với O 2 ở P_{O_2} = 26 mmHg và bão hoà 50% với CO ở P_{CO} = 0{,}104 mmHg, thì M = 26/0{,}104 = 250. Khi cả hai khí cùng có mặt và Hb gần như gắn đầy: HbCO/HbO_2 = M⋅P_{CO}/P_{O_2}.
- Hb tổng không đổi , nhưng Hb còn chức năng chở O 2 giảm đúng bằng phần bị CO chiếm.
- P_{O_2} động mạch vẫn bình thường : phân áp do khí hoà tan quyết định, O 2 vẫn khuếch tán vào máu. Thụ thể hoá học ngoại vi cảm nhận P_{O_2} nên ít bị kích thích.
- Đường cong của phần Hb còn lại dịch trái : O 2 bị giữ chặt hơn, nhả kém ở mô.
- Muốn đẩy CO ra phải nâng P_{O_2} (thở O 2 nồng độ cao), đúng quan hệ cạnh tranh.
Hiểu lầm phổ biến. "CO làm giảm Hb và P_{O_2} động mạch." Sai; cái giảm là hàm lượng O 2 và khả năng nhả O 2 ở mô.
GIA SƯ HỎI Vì sao người ngộ độc CO không thở gấp như người mới lên núi cao? Đáp: thụ thể hoá học ngoại vi cảm nhận P_{O_2}; ở người ngộ độc CO, P_{O_2} động mạch vẫn bình thường.
Khái niệm 7. Hồng cầu, EPO và thiếu máu tan huyết di truyền
Định nghĩa Hồng cầu trưởng thành không nhân, sống khoảng 120 ngày, bị phá huỷ chủ yếu ở lách; heme thành bilirubin, sắt được tái sử dụng. Mô thận thiếu O 2 thì tăng tiết erythropoietin (EPO) , kích thích tuỷ xương sinh hồng cầu. Hồng cầu lưới là hồng cầu non vừa vào máu (bình thường khoảng 1%); tỉ lệ tăng chứng tỏ tuỷ đang tăng sản xuất. Thiếu máu tan huyết di truyền do rối loạn tổng hợp globin : allele đột biến làm giảm hoặc mất tổng hợp một loại chuỗi globin; chuỗi kia thừa, kết tủa; hồng cầu nhỏ, dễ vỡ, tuổi thọ ngắn. Thể nặng thường ở người mang hai allele đột biến.
Chỉ số · Tan huyết do globin · Thiếu sắt · Mất máu cấp
Nguyên nhân gốc · Gene, chuỗi globin mất cân bằng · Thiếu nguyên liệu tạo heme · Mất hồng cầu ra ngoài
EPO · Tăng · Tăng · Tăng
Hồng cầu lưới · Tăng · Không tăng tương xứng · Tăng sau vài ngày
Bilirubin, lách · Bilirubin tăng, lách to · Không đặc trưng · Không đặc trưng
Ví dụ đối lập Thiếu sắt và tan huyết đều có EPO tăng, nhưng chỉ khi tuỷ đủ nguyên liệu (tan huyết) hồng cầu lưới mới tăng mạnh.
Hiểu lầm phổ biến. "Hồng cầu lưới tăng do tuỷ tổn thương", "EPO tăng gây tan máu": đảo nhân quả. Hồng cầu lưới tăng là tuỷ đáp ứng; EPO tăng là hậu quả thiếu O 2 .
Khái niệm 8. Tim, hai vòng tuần hoàn và cung lượng tim
Định nghĩa Vòng lớn: thất trái → động mạch chủ → mao mạch cơ quan → tĩnh mạch chủ → nhĩ phải. Vòng nhỏ: thất phải → động mạch phổi → mao mạch phổi → tĩnh mạch phổi → nhĩ trái. Cung lượng tim Q = thể tích tâm thu nhân nhịp tim, ví dụ 70⋅72 = 5040 mL/phút. Huyết áp giảm dần từ động mạch tới mao mạch tới tĩnh mạch; vận tốc máu nhỏ nhất ở mao mạch vì tổng tiết diện lớn nhất. Ở nhịp 75 lần/phút, chu kì tim 0,8 s gồm nhĩ co 0,1 s, thất co 0,3 s, dãn chung 0,4 s.
Ví dụ đối lập Động mạch phổi chứa máu nghèo O 2 , tĩnh mạch phổi chứa máu giàu O 2 : tên "động mạch" chỉ chiều máu rời tim, không chỉ lượng O 2 .
Hiểu lầm phổ biến. Viết cung lượng tim là "CO" rồi lẫn với khí CO. Bài này kí hiệu cung lượng tim là Q.
Khái niệm 9. Hệ dẫn truyền và điện tâm đồ
Định nghĩa Nút xoang nhĩ tự phát xung (tính tự động); xung lan khắp hai nhĩ, tới nút nhĩ thất, bị làm chậm khoảng 0,1 s (để nhĩ co xong trước khi thất co), rồi theo bó His, hai nhánh và mạng Purkinje tới cơ thất. Vòng mô xơ giữa nhĩ và thất không dẫn điện, nên bó His là đường điện duy nhất nối nhĩ với thất.
Thành phần · Ý nghĩa điện · Trị số thường gặp
Sóng P · Khử cực tâm nhĩ · Nhỏ, tròn
Khoảng PR · Đầu P tới đầu QRS: qua nhĩ, nút nhĩ thất, bó His · 0,12 đến 0,20 s
Phức QRS · Khử cực tâm thất (tái cực nhĩ bị che lấp) · 0,06 đến 0,10 s; từ 0,12 s trở lên là rộng
Đoạn ST · Toàn bộ thất đã khử cực, chưa tái cực · Nằm ngang đường đẳng điện
Sóng T · Tái cực tâm thất ·
Khoảng QT · Đầu QRS tới hết T · Ngắn lại khi nhịp nhanh
Khoảng RR · Một chu kì tim · Nhịp = 60000/RR (RR tính bằng ms)
Cách đo Giấy chạy 25 mm/s: một ô nhỏ 1 mm là 0,04 s, một ô lớn 5 mm là 0,20 s. Nhịp tim = 1500/(số ô nhỏ giữa hai R) = 300/(số ô lớn).
Ví dụ đối lập Điện tâm đồ ghi hoạt động điện , không ghi lực co: QRS xảy ra ngay trước khi thất co; sóng T ở cuối thời kì thất co.
Hiểu lầm phổ biến. "Không có sóng tái cực nhĩ nên nhĩ không tái cực." Nhĩ vẫn tái cực, tín hiệu nhỏ, bị QRS che.
Khái niệm 10. Điều hoà nhịp: thân nhiệt, K + và Ca 2+
Định nghĩa Tế bào nút xoang nhĩ không có điện thế nghỉ ổn định: màng tự khử cực chậm tới ngưỡng rồi phát điện thế hoạt động. Ở nút xoang nhĩ và nút nhĩ thất, pha khử cực chủ yếu do Ca 2+ đi vào . Ba quy tắc chắc chắn:
- Tăng tính thấm K + (acetylcholine của đối giao cảm): K + ra nhiều, màng âm hơn, khó đạt ngưỡng: nhịp chậm, dẫn truyền qua nút nhĩ thất chậm, PR dài.
- Tăng dòng Ca 2+ vào (noradrenaline của giao cảm): nhịp nhanh, dẫn truyền nhĩ thất nhanh, PR ngắn. Thuốc chẹn kênh Ca 2+ làm PR dài.
- Thân nhiệt tăng : nút xoang phát nhịp nhanh hơn, RR và QT ngắn lại; hạ thân nhiệt làm nhịp chậm.
Ví dụ đối lập Tăng tính thấm K + ở nút nhĩ thất làm PR dài nhưng không làm QRS rộng: xung vẫn vào thất qua đường bình thường, chỉ tới muộn.
Hiểu lầm phổ biến. Đồng nhất "tăng tính thấm K + " với "tăng nồng độ K + ngoài tế bào": hai điều kiện khác nhau; ở đây chỉ kết luận cho tính thấm.