Opiskelijoiden on vaikea käsite ymmärtää, miten keuhkojen ja rintakehän seinämän rekyylivoimat tasapainottavat toisiaan keuhkojen ja rintakehän seinämän relaksaatiopaine-tilavuus-suhteen määrittämiseksi. Suurimmalla osalla keuhkojen tilavuuksista keuhkojen takaiskuvoima on sisäänpäin suuntautuva, kun taas rintakehän seinämän takaiskuvoima on ulospäin suuntautuva. Kun nämä kaksi takaisinvetovoimaa ovat yhtä suuria, mutta vastakkaisiin suuntiin, keuhko- ja rintakehäjärjestelmä on dynaamisessa tasapainossa. Keuhkojen tilavuus, jossa tämä tapahtuu, on toiminnallinen jäännöskapasiteetti (FRC). Seuraavassa kuvataan yksinkertainen malli, jolla voidaan havainnollistaa tämä ilmiö sekä osoittaa aktiivinen sisäänhengitys ja passiivinen uloshengitys. Mallia hieman muuttamalla voidaan myös osoittaa keuhkofibroosista tai emfyseemasta johtuvan keuhkojen takaisinkierron muutoksen vaikutus. Tämä malli perustuu Stockertin (1, 2) esittelemiin keuhkotuuletuksen opetusvälineisiin.

Malli on rakennettu neljästä alumiinisesta laboratoriotangosta, kolmesta puristimen pidikkeestä, painavasta alustasta, vapaasti heiluvasta lämpömittarin puristimesta ja neljästä kuminauhasta (kuva 1A). Kun kuvaat koottua mallia (kuva 1B), ilmoita, että vasen pystysuora sauva edustaa 0 % vitaalikapasiteettia (VC), keskellä oleva vapaasti heiluva sauva edustaa rintakehän seinämää ja oikea pystysuora sauva edustaa 70 % VC:tä. Pidä sitten ylhäällä kahta kuminauhaa, jotka edustavat keuhkokudoksen kimmoisaa palautumista ja rintakehän seinämän kimmoisaa palautumista. Kiinnitä kuminauhat liikkuvaan “rintakehän seinämään” siten, että kuminauhat vetävät vastakkaisiin suuntiin (kuva 2A). Paikka, johon rintakehän seinämä nyt asettuu, on FRC, jolloin keuhkojen ja rintakehän seinämän kimmoisat rekyylit tasapainottavat toisiaan.

Inspiraation havainnollistamiseksi siirrä rintakehän seinämän tangon alareunaa fyysisesti kohti suurempaa keuhkotilavuutta (eli oikealle, kohti 70 %:n VC-tankoa; kuva 2B). Tähän tarvittava energia on analoginen sen energian kanssa, jonka inspiraatiolihakset (ts. pallea ja ulommat interkostaalilihakset) tuottavat inspiraation aikana. Tämä venyttää myös kuminauhaa, joka edustaa keuhkojen kimmoisaa takaisinkytkentää ja joka vetää rintakehän seinämäsauvaa taaksepäin. Passiivisen uloshengityksen havainnollistamiseksi vapautetaan rintakehän seinämän tanko, jolloin rintakehän seinämä palaa FRC:hen (kuva 2C). Tämän liikkeen aikaansaava energia on varastoitunutta energiaa keuhkojen kimmoisaa takaisinvetoa edustavaan venytettyyn kuminauhaan, joten passiivisen uloshengityksen aikana ei tarvita lihasenergiaa. Edistyneemmissä demonstraatioissa voitaisiin osoittaa rekyylivoimat sisäänhengityksen aikana suureen keuhkotilavuuteen (eli >70 % VC), jolloin keuhkojen ja rintakehän seinämän rekyyli suuntautuu nyt molemmat sisäänpäin, tai aktiivisen uloshengityksen aikana FRC:tä pienempään keuhkotilavuuteen (eli RV:hen), jolloin rintakehän seinämän rekyyli vastustaa yhä enemmän pienenevää keuhkotilavuutta.

Lisäämällä kuminauhoja lisäämällä tai vaihtamalla niitä voidaan demonstroida tämän mallin avulla myös keuhkosairauksien tiloja. Toisen kuminauhan lisääminen keuhkojen kimmoisan takaisinvetäytymisen lisäämiseksi edustaisi keuhkofibroosia (kuva 2D). Tällöin FRC pienenee, ja rintakehän seinämän sisäänhengitysliikkeen aikaansaaminen on paljon vaikeampaa keuhkojen lisääntyneen kimmoisan takaisinkierron vuoksi. Kahden keuhkojen kimmoisan kuminauhan poistaminen ja niiden korvaaminen yhdellä suuremmalla kuminauhalla, jonka kimmoinen kimmoisuus on vähäisempi, edustaa keuhkoveritulppaa (kuva 2E). Tällöin sekä FRC että keuhkojen komplianssi ovat lisääntyneet, mikä helpottaa rintakehän seinämän inspiroivan liikkeen aikaansaamista. Pneumothorax voidaan osoittaa irrottamalla keuhkoa edustava kuminauha rintakehän seinämän tangosta ja pitämällä sitä paikallaan 0 % VC-alumiinitangossa (kuva 2F). Kuminauha kelautuu sisäänpäin, mikä osoittaa, että keuhko on romahtanut, kun taas rintakehän seinämän sauva liikkuu ulospäin rintakehän seinämän kelautumisen vaikutuksesta, mikä osoittaa, että rintakehä on puhallettu ilman vastusta. Huomaa, että romahtanutta keuhkoa esittävä kuminauha ei romahda täysin nollatilavuuteen; “keuhkon” ylläpidetty “puhallus” pneumothoraxin aikana edustaa keuhkon minimaalista tilavuutta.

Tämä esitys on erittäin visuaalinen ja havainnollistaa helposti vaikeasti ymmärrettävää aihetta opiskelijoille. Sitä on käytetty luennoilla lääketieteen, farmasian, lääkärinavustajan ja fysioterapian koulutusohjelmien opiskelijoille. Useimmat opiskelijat näyttävät pitävän esityksestä, ja olen saanut myönteistä palautetta kaikkien ohjelmien opiskelijoilta. Kun opiskelijat ovat nähneet demonstraation, he näyttävät helposti ymmärtävän tämän vaikean käsitteen.