La importancia de la fisiología respiratoria en el currículo de la carrera de fisiología
Para ser graduados exitosos, los estudiantes de medicina y fisiología deben comprender cómo funciona la respiración y cómo cambia con el resultado de la patología.
Desafortunadamente, los estudiantes parecen tener dificultades con la fisiología respiratoria. Si bien es simple y familiar en la superficie, la respiración se discute de manera más útil en el denso lenguaje de la física y las matemáticas, lo que puede sorprender a los estudiantes.
"Muchos estudiantes todavía parecen tener dificultades para comprender la fisiología del sistema respiratorio que cualquier otro sistema de órganos" (Modell, 1997).
Aquí, desglosaremos cómo puede usar un espirómetro portátil para enseñar fácilmente a los estudiantes sobre el flujo de aire, el volumen corriente y la frecuencia respiratoria y, al hacerlo, profundizar su comprensión del sistema respiratorio en general.
Desafíos de los estudiantes de pregrado en el aprendizaje de la fisiología respiratoria
A menudo, los estudiantes llegan a la universidad con conceptos erróneos sobre la respiración. ¡Un estudio llegó a 11 conceptos erróneos comunes de los estudiantes! (Michael et al., 1999).
En una encuesta de ~ 700 estudiantes de pregrado, los conceptos erróneos sobre la fisiología respiratoria estaban muy extendidos y eran sostenidos por estudiantes de una variedad de tipos de instituciones, incluidos colegios comunitarios, grandes universidades de investigación y una pequeña universidad privada (Michael et al., 1999).
"Actualmente estoy en el 3er año de graduación y, por alguna razón, continúo enfocándome en la fisiología fina de los sistemas renal y respiratorio. Espero no ser el único. 😬 " – Reddit
Los estudiantes de segundo año de fisiología en un pequeño estudio identificaron los volúmenes y capacidades respiratorias, y el espacio muerto, como conceptos difíciles de entender al aprender sobre fisiología respiratoria (Horrigan, 2018).
"Obviamente, estamos haciendo algo mal cuando enseñamos fisiología respiratoria, o no estamos haciendo algo que deberíamos estar haciendo" (Modell, 1997).
Formas de enseñar fisiología respiratoria
Los estudiantes responden bien a las clases prácticas de laboratorio (por ejemplo, en un estudio, el 96% de los estudiantes de fisiología informaron que las clases de laboratorio fueron útiles para aprender conceptos de fisiología; Horrigan, 2018).
Además, se ha demostrado que los métodos de aprendizaje activo (modelos de instrucción entre pares, juegos interactivos, simulaciones, etcétera) mejoran el rendimiento de los estudiantes en un examen de fisiología respiratoria en un 25% en comparación con los métodos tradicionales basados en conferencias (Rao y DiCarlo, 2001).
Una forma de introducir el aprendizaje activo en su laboratorio respiratorio es mediante el uso de un espirómetro portátil.
¿Qué es un espirómetro?
La espirometría es el estudio de la función pulmonar mediante la medición del aire que entra y sale de los pulmones (Merriam-Webster, 2024).
Algunos datos importantes que se miden son el volumen de aire, el caudal de aire y las respiraciones por minuto.
Espirómetro Sensor Lt
Un espirómetro es un dispositivo que se utiliza en entornos clínicos, de investigación y educativos para realizar estas mediciones.
¿Cómo funciona un espirómetro?
Durante la prueba de espirometría, un voluntario respirará en el pirómetro, que medir el aire que pasa a través del dispositivo.
Un neumotacómetro es un ejemplo de un espirómetro que utiliza el caudal para medir el volumen. El aire se respira a través de un elemento resistivo que crea una diferencia de presión a través de los canales. Un sensor de presión convierte esta diferencia de presión en una señal electrónica, que se puede mostrar en el Tte.
Esta sección electrónica puede interpretarse para proporcionar información sobre la respiración de los voluntarios, incluido el flujo de aire, el volumen actual, la frecuencia respiratoria y el volumen de minutos en espiral.
- Flujo de aire: La contracción y relajación de los músculos respiratorios alteran el volumen de la cavidad torácica y la presión dentro de ella. Estos cambios facilitan el flujo de aire dentro y fuera de los pulmones, medido en litros por segundo (L/s).
- Volumen corriente: La respiración consiste en ciclos repetidos de inhalación seguidos de exhalación. Durante el ciclo respiratorio, se aspira y exhala un volumen específico de aire de los pulmones; este volumen es el volumen corriente (CV).
- Frecuencia respiratoria: En ventilación normal, la frecuencia respiratoria (respiraciones/minuto; BPM) es de aproximadamente 10 a 12 ciclos de respiración por minuto. Esta cantidad varía según el nivel de actividad.
- Volumen minuto espirado: El producto de MPB y VC es el volumen minuto espirado, que es la cantidad de aire exhalado en un minuto de respiración. Este parámetro también cambia según el nivel de actividad.
Por ejemplo, el panel de datos a continuación muestra el flujo de aire, el volumen corriente y los datos de frecuencia respiratoria que se recopilan simultáneamente del Sensor Lt Espirómetro en un entorno de laboratorio.
¿Por qué utilizar un espirómetro en la enseñanza de la fisiología respiratoria?
El uso de un espirómetro en el laboratorio de pregrado introduce un aprendizaje práctico y activo en su curso y aumenta las posibilidades de éxito del estudiante. Recuerde que los enfoques de aprendizaje activo en un laboratorio respiratorio dieron como resultado un aumento del 25% en el rendimiento de los estudiantes (Rao y DiCarlo, 2001).
Ejercicios prácticos con retroalimentación inmediata
Cuando los estudiantes usan un espirómetro, reciben retroalimentación inmediata como resultado de sus acciones (o las del voluntario). Su respiración se registra y pueden ver exactamente el volumen de aire producido y la tasa de respiración en tiempo real.
Los estudiantes también desarrollan experiencia en el uso de hardware y en la interpretación de representaciones gráficas de datos, habilidades clave en sus futuras carreras.
Use un espirómetro para investigar la respiración normal y la alteración de la respiración
Al modificar el filtro provisto con el espirómetro, puede simular cómo es respirar con una enfermedad pulmonar crónica, como:
- Enfermedad pulmonar obstructiva (o EPOC)
- Enfermedad restrictiva
- Asma
Los estudiantes desarrollan empatía por la experiencia vivida de sus pacientes al observar cómo su propio volumen espiratorio forzado (la cantidad máxima de aire que pueden expulsar) cambia con la obstrucción.
Además, este ejercicio práctico les ayudará a relacionar mejor la estructura anatómica con la función fisiológica, una habilidad clave para los graduados exitosos.
También puede optar por combinar los prácticos protocolos de laboratorio que utilizan el espirómetro con estudios de casos clínicos, que incluyen vídeos de pacientes que padecen las enfermedades anteriores. De esta manera, los estudiantes pueden vincular su aprendizaje teórico con el contexto de la vida real.
Por ejemplo, los estudiantes pueden participar en la simulación de vías respiratorias obstruidas y luego aprender sobre la Sra. Mary Montgomery, que vive con EPOC.
Combínelo con otros sensores para comprender las integraciones de los sistemas corporales
Puede combinar un espirómetro con otros sensores para ver cómo cambian los diferentes sistemas corporales en tándem entre sí.
Por ejemplo, puede optar por que los estudiantes investiguen los efectos cardiorrespiratorios del ejercicio mediante el uso de un espirómetro y un sensor de biopotencial juntos para registrar cómo cambian los parámetros respiratorios y la frecuencia cardíaca en respuesta al ejercicio.
Características importantes de un espirómetro didáctico
El espirómetro didáctico ideal facilita la enseñanza y el aprendizaje porque es fácil de usar, limpiar y almacenar. El nuevo sensor de espirómetro Lt ha sido diseñado específicamente para educadores de fisiología con el fin de optimizar la experiencia en el laboratorio.
Portátil y ligero
El espirómetro Lt Sensors se puede sostener con una mano, lo que significa que los estudiantes pueden registrar fácilmente los datos respiratorios.
Su pequeño tamaño hace que sea fácil de manejar, almacenar y transportar, mientras que el menor espacio muerto permite una respiración más natural y una mejor oportunidad de registrar los valores de los libros de texto con estudiantes inexpertos.
El espirómetro se puede sujetar con una sola mano
Diseño ergonómico
Como resultado de un extenso proceso de diseño, el espirómetro tiene un mango ergonómico en ángulo y un agarre para el pulgar para ayudar a mantener el nivel del espirómetro. ¡Ningún otro disponible hoy en día tiene un diseño como el nuestro!
Si está buscando realizar experimentos que requieran el uso de manos libres del espirómetro, por ejemplo, durante un ejercicio extenuante, puede hacerlo fácilmente utilizando el accesorio del soporte del espirómetro y el tubo de orificio limpio (disponible en el kit de respiración humana Lt Sensors) para permitir el movimiento de la cabeza.
Mejora de la higiene
El espirómetro se puede desmontar por completo y luego se pueden lavar las piezas individuales. Cuando se usa junto con filtros desechables, reduce el riesgo de transmisión de enfermedades (una consideración importante en la salud y seguridad de su clase).
Vea cómo el espirómetro Lt Sensors se puede desmontar completamente para su limpieza »
Conexión USB
En lugar de configurar un PowerLab y una cápsula de espirómetro para registrar las variables respiratorias, los estudiantes pueden conectar el sensor USB y comenzar a tomar muestras de datos de inmediato.
Este espirómetro portátil también significa que los estudiantes pueden aprender tanto dentro como fuera del aula, lo que hace que su enseñanza sea mucho más flexible.
Integración con recursos de aprendizaje
El nuevo espirómetro también se integra con Lt, que centraliza la recopilación de datos, el análisis, el contenido de las clases, la evaluación y la administración del curso en un solo lugar. Es una solución total de enseñanza para la fisiología, y la hemos diseñado de esa manera para que sea más fácil para los estudiantes aprender y enseñar.
Laboratorios que se pueden enseñar con un espirómetro
Puede ahorrar tiempo combinando el espirómetro con una variedad de prácticas de laboratorio respiratorio. Aquí hay algunas ideas de temas que puede enseñar con el espirómetro con sensor Lt:
Fluir
Registre las señales espirométricas y analícelas para derivar parámetros respiratorios dinámicos, como el volumen espiratorio forzado en un segundo (FEV1). Compáralos con los parámetros derivados de un ejercicio simulado de restricción de la vía aérea. Los estudiantes también aprenden a realizar pruebas de flujo máximo para evaluar la función pulmonar.
Efectos cardiorrespiratorios del ejercicio
Registre un electrocardiograma, la presión arterial y los movimientos respiratorios de un voluntario sano y compare los registros realizados cuando el voluntario está en reposo, durante el ejercicio e inmediatamente después del ejercicio. Los estudiantes examinarán qué factores controlan la frecuencia cardíaca, el flujo sanguíneo y la ventilación antes, durante y después del ejercicio.
Volúmenes pulmonares
Registre y analice las señales espirométricas para derivar parámetros respiratorios estáticos, como los volúmenes y las capacidades pulmonares. Realizar pruebas básicas de función pulmonar y estimular la respiración con pulmones hiperinflados.
Mecánica de ventilación
Examinar las propiedades mecánicas del pulmón y la pared torácica midiendo las presiones generadas de forma pasiva y por la contracción de los músculos espiratorio e inspiratorio.
Todos estos laboratorios se pueden encontrar en la Colección de Fisiología Humana de Lt y son completamente editables. Combínelos con preparaciones previas al laboratorio listas para usar para obtener una solución completa de enseñanza de fisiología.
La mejor manera de enseñar fisiología respiratoria
La introducción de un espirómetro digital portátil en el aula puede simplificar la enseñanza y aumentar la participación de los estudiantes. Si tienes alguna pregunta sobre el uso de un espirómetro para enseñar en tu curso de fisiología, ¡ponte en contacto con nosotros!
Esté atento al contenido futuro sobre cómo esterilizar su espirómetro y lea un espirograma.
Póngase en contacto con nuestro equipo de educación y comience a usar el nuevo sensor de espirómetro Lt ahora
Ensinando Fisiologia Respiratória: Como o espirômetro funciona?
A importância da fisiologia respiratória no currículo de graduação em fisiologia
Para serem graduados bem-sucedidos, os estudantes de medicina e fisiologia precisam entender como a respiração funciona e como ela muda com o resultado da patologia.
Infelizmente, os alunos parecem ter dificuldades com a fisiologia respiratória. Embora simples e familiar na superfície, a respiração é mais utilmente discutida na linguagem densa da física e da matemática - o que pode assustar os alunos.
“Muitos estudantes ainda parecem ter dificuldade em compreender a fisiologia do sistema respiratório do que qualquer outro sistema orgânico” (Modell, 1997).
Aqui, vamos detalhar como você pode usar um espirômetro portátil para ensinar facilmente os alunos sobre fluxo de ar, volume corrente e frequência respiratória - e, ao fazer isso, aprofundar sua compreensão do sistema respiratório geral.
Desafios dos graduandos no aprendizado da fisiologia respiratória
Muitas vezes, os estudantes chegam à universidade com conceitos existentes equivocados sobre a respiração. Um estudo apresentou até 11 equívocos comuns dos alunos! (Michael et al., 1999).
Em uma pesquisa com ~700 estudantes de graduação, conceitos equivocados sobre fisiologia respiratória foram difundidos e foram mantidos por estudantes de uma variedade de tipos de instituições, incluindo faculdades comunitárias, grandes universidades de pesquisa e uma pequena universidade privada (Michael et al., 1999).
"Atualmente estou no 3º ano da graduação e, por qualquer motivo, continuo me debruçando sobre a fina fisiologia dos sistemas renal e respiratório. Espero não ser o único. 😬 " - Reddit
Estudantes do segundo ano de fisiologia em um pequeno estudo identificaram volumes e capacidades respiratórias, e espaço morto, como conceitos difíceis de entender ao aprender sobre fisiologia respiratória (Horrigan, 2018).
"Obviamente, estamos fazendo algo errado quando ensinamos fisiologia respiratória, ou não estamos fazendo algo que deveríamos estar fazendo." - (Modell, 1997).
Formas de ensinar fisiologia respiratória
Os alunos respondem bem às aulas práticas de laboratório (por exemplo, em um estudo, 96% dos alunos de fisiologia relataram que as aulas de laboratório foram úteis na aprendizagem de conceitos de fisiologia; Horrigan, 2018).
Além disso, os métodos ativos de aprendizagem (modelos de instrução entre pares, jogos interativos, simulações, etc.) demonstraram melhorar o desempenho dos alunos em um exame de fisiologia respiratória em 25% em comparação com os métodos tradicionais de aula expositiva (Rao & DiCarlo, 2001).
Uma maneira de introduzir o aprendizado ativo em seu laboratório respiratório é usando um espirômetro portátil.
O que é um espirômetro?
A espirometria é o estudo da função pulmonar por meio da medição do ar que entra e sai dos pulmões (Merriam-Webster, 2024).
Alguns dados importantes medidos são volume de ar, taxa de fluxo de ar e respirações por minuto.
O Sensor Lt Espirômetro
Um espirômetro é um dispositivo que é usado em contextos clínicos, de pesquisa e educacionais para realizar essas medidas.
Como funciona um espirômetro?
Durante o teste de espirometria, um voluntário respirará no espirômetro, que medirá o ar passado pelo dispositivo.
Um pneumotacômetro é um exemplo de espirômetro que usa a taxa de fluxo para medir o volume. O ar é respirado através de um elemento resistivo que cria uma diferença de pressão através dos canais. Um sensor de pressão converte essa diferença de pressão em um sinal eletrônico, que pode ser exibido em Lt.
Esse sinal eletrônico pode ser interpretado para fornecer informações sobre a respiração do voluntário, incluindo fluxo aéreo, volume corrente, frequência respiratória e volume minuto expirado.
- Fluxo aéreo: A contração e o relaxamento dos músculos respiratórios alteram o volume da cavidade torácica e a pressão dentro dela. Essas alterações facilitam o fluxo de ar para dentro e para fora dos pulmões, medido em litros por segundo (L/s).
- Volume corrente: A respiração consiste em ciclos repetidos de inspiração seguidos de expiração. Durante o ciclo respiratório, um volume específico de ar é aspirado e expirado dos pulmões; esse volume é o volume corrente (VC).
- Frequência respiratória: Na ventilação normal, a taxa de respiração (respirações/minuto; BPM) é de aproximadamente 10 a 12 ciclos respiratórios por minuto. Esse valor varia de acordo com o nível de atividade.
- Volume minuto expirado: O produto da MPB e do VC é o volume minuto expirado, que é a quantidade de ar expirado em um minuto de respiração. Esse parâmetro também muda de acordo com o nível de atividade.
Por exemplo, o painel de dados abaixo mostra dados de fluxo de ar, volume corrente e frequência respiratória sendo coletados simultaneamente do Espirômetro de Sensor Lt em um ambiente de laboratório.
Por que usar um espirômetro no ensino de fisiologia respiratória?
O uso de um espirômetro no laboratório de graduação introduz o aprendizado prático e ativo em seu curso e aumenta as chances de sucesso do aluno. Lembre-se, abordagens de aprendizagem ativa em um laboratório respiratório resultaram em um aumento de 25% no desempenho dos alunos (Rao & DiCarlo, 2001).
Exercícios práticos com feedback imediato
Quando os alunos usam um espirômetro, eles recebem feedback imediato como resultado de suas ações (ou do voluntário). Sua respiração é registrada e eles podem ver exatamente o volume de ar produzido e a taxa de respiração em tempo real.
Os alunos também desenvolvem experiência usando hardware e interpretando representações gráficas de dados, habilidades chaves em suas carreiras futuras.
Use um espirômetro para investigar a respiração normal e prejudicada
Ao modificar o filtro fornecido com o espirômetro, você pode simular como é respirar com uma doença pulmonar crônica, como em:
- Doença pulmonar obstrutiva (ou DPOC)
- Doença restritiva
- Asma
Os alunos desenvolvem empatia pela experiência vivida por seus pacientes observando como seu próprio volume expiratório forçado (a quantidade máxima de ar que eles podem expelir) muda com a obstrução.
Além disso, este exercício prático irá ajudá-los a relacionar melhor a estrutura anatômica com a função fisiológica - uma habilidade chave para graduados bem-sucedidos.
Você também pode optar por combinar os protocolos práticos de laboratório que usam o espirômetro com estudos de casos clínicos, que incluem vídeos de pacientes que sofrem com as condições acima. Dessa forma, os alunos podem vincular seu aprendizado teórico com o contexto da vida real.
Por exemplo, os alunos podem participar da simulação de vias aéreas obstruídas e, em seguida, aprender sobre a Sra. Mary Montgomery, que vive com DPOC.
Combine com outros sensores para entender as integrações do sistema do corpo
Você pode combinar um espirômetro com outros sensores para ver como diferentes sistemas corporais mudam em conjunto uns com os outros.
Por exemplo, você pode optar por fazer com que os alunos investiguem os efeitos cardiorrespiratórios do exercício usando um espirômetro e um sensor de biopotencial juntos para registrar como os parâmetros respiratórios e a frequência cardíaca mudam em resposta ao exercício.
Características importantes de um espirômetro de ensino
O espirômetro de ensino ideal facilita o ensino e a aprendizagem por ser fácil de usar, limpar e armazenar. O novo Sensor Lt Espirômetro foi desenhado especificamente para educadores de fisiologia para otimizar a experiência de laboratório.
Portátil e leve
O espirômetro Lt Sensors pode ser segurado com uma mão, o que significa que os alunos podem facilmente registrar dados respiratórios.
Seu tamanho pequeno facilita o manuseio, armazenamento e transporte, enquanto menos espaço morto permite uma respiração mais natural e uma melhor chance de registrar valores de livros didáticos com alunos inexperientes.
O espirômetro pode ser segurado com apenas uma mão
Design ergonômico
Resultado de um extenso processo de design, o espirômetro tem uma alça ergonômica angulada e um punho de polegar para ajudar a segurar o nível do espirômetro. Nenhum outro disponível hoje tem um design como o nosso!
Se você está procurando realizar experimentos que exigem o uso mãos-livres do espirômetro - por exemplo, durante exercícios extenuantes - você pode fazer isso facilmente usando o acessório de suporte do espirômetro e tubulação de furo limpo (disponível no Kit Respiratório Humano de Sensores Lt) para permitir o movimento da cabeça.
Maior higiene
O espirômetro pode ser completamente desmontado e, em seguida, peças individuais podem ser lavadas. Quando usado ao lado de filtros descartáveis, isso reduz o risco de transmissão de doenças (uma consideração importante na saúde e segurança de sua classe).
Veja como o espirômetro Lt Sensors pode ser completamente desmontado para limpeza »
Conexão USB
Em vez de configurar um PowerLab e um pod de espirômetro para registrar variáveis respiratórias, os alunos podem conectar o sensor USB e iniciar a amostragem de dados imediatamente.
Este espirômetro portátil também significa que os alunos podem aprender dentro e fora da sala de aula - tornando seu ensino muito mais flexível.
Integração com recursos de aprendizagem
O novo espirômetro também se integra ao Lt, que centraliza a coleta de dados, a análise, o conteúdo das aulas, a avaliação e a administração do curso em um só lugar. É uma solução de ensino total para a fisiologia - e nós a projetamos dessa forma para facilitar o aprendizado dos alunos e o ensino.
Laboratórios que você pode ensinar com um espirômetro
Você pode economizar tempo combinando o espirômetro com uma variedade de práticas de laboratório respiratório. Aqui estão algumas ideias de tópicos que você pode ensinar com o Espirômetro de Sensores Lt:
Fluxo
Registrar os sinais espirométricos e analisá-los para derivar parâmetros respiratórios dinâmicos, como o volume expirado forçado no primeiro segundo (VEF1). Compará-los com parâmetros derivados de um exercício simulado de restrição de vias aéreas. Os alunos também aprendem a realizar testes de pico de fluxo para avaliar a função pulmonar.
Efeitos cardiorrespiratórios do exercício
Registre um ECG, pressão arterial e movimentos respiratórios de um voluntário saudável e compare os registros feitos quando o voluntário está em repouso, durante o exercício e imediatamente após o exercício. Os alunos examinarão quais fatores controlam a frequência cardíaca, o fluxo sanguíneo e a ventilação antes, durante e após o exercício.
Volumes Pulmonares
Registrar e analisar sinais espirométricos para derivar parâmetros respiratórios estáticos, como volumes e capacidades pulmonares. Realizar testes básicos de função pulmonar e estimular a respiração com pulmões hiperinsuflados.
Mecânica da Ventilação
Examinar as propriedades mecânicas do pulmão e da parede torácica medindo as pressões geradas passivamente e pela contração dos músculos expiratórios e inspiratórios.
Todos esses laboratórios podem ser encontrados na Coleção de Fisiologia Humana do Lt, e são completamente editáveis. Combine-os com preparações pré-laboratoriais prontas para uma solução completa de ensino de fisiologia.
A melhor maneira de ensinar fisiologia respiratória
A introdução de um espirômetro digital portátil em sua sala de aula pode tornar o ensino mais simples e aumentar o envolvimento dos alunos. Se você tem alguma dúvida sobre o uso de um espirômetro para ensinar no seu curso de fisiologia, entre em contato!
Fique de olho em conteúdos futuros sobre como esterilizar seu espirômetro e leia um espirograma.
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Referencias
Horrigan, L. A. (2018). Tackling the threshold concepts in physiology: what is the role of the laboratory class? Advances in Physiology Education, 42(3), 507-515. https://doi.org/10.1152/advan.00123.2017
Merriam-Webster. (2024). Spirometer. Accessed 2 May 2024. https://www.merriam-webster.com/dictionary/spirometry
Michael, J. A., Richardson, D., Rovick, A., Modell, H., Bruce, D. et al. (1999). Undergraduate students’ misconceptions about respiratory physiology. Advances in Physiology Education, 22(1), S127-S135. https://doi.org/10.1152/advances.1999.277.6.S127
Modell, H. I. (1997). How can we help students learn respiratory physiology? Advances in Physiology Education, 18(1), S68-S74. https://doi.org/10.1152/advances.1997.273.6.68
Rao, S. P., & DiCarlo, S. E. (2001). Active learning of respiratory physiology improves performance on respiratory physiology examinations. Advances in Physiology Education, 25(2), 55-61. https://doi.org/10.1152/advances.2001.25.2.55