Druck und StrömungDruck und Strömungund ihre Bedeutung in der Medizinund ihre Bedeutung in der Medizin

von Stefan Braunecker

Fall 1Fall 1

Bei einem Wohnungsbrand war eine Person den, durch die Verbrennung entstehenden, Rauchgasen ausgesetzt. Sie klagt über massive Atemnot, die Sauerstoffsättigung beträgt 90%.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Fall 1Fall 1

Physikalische Grundlagen

Absorption von Gasen: Als Absorption bezeichnet man das Lösen von Gasen in Flüssigkeiten. Die Absorption ist dabei Abhängig vom Druck des jeweiligen Gases.

Fall 1Fall 1

Physiologische Grundlagen

Gasaustausch in den Kapillaren:

Fick-Diffusionsgesetz: = Δp · A · KdQ

·

Q: Transportierte Stoffmenge pro ZeitΔp: PartialdruckdifferenzA: Fläche der Membrand: Dicke der MembranK: Krogh-Diffusionskoeffizient

·

Fall 1Fall 1

Physikalische Grundlagen

Sauerstoffsättigung: Die Sauerstoffsättigung bezeichnet den Anteil des oxygenierten Hämoglobins am Gesamthämoglobin.

Fall 1Fall 1

Physikalische Grundlagen

Fall 1Fall 1

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Rauchgas-Intoxikation

Gabe von 100% Sauerstoff

Bei einem Wohnungsbrand war eine Person den, durch die Verbrennung entstehenden, Rauchgasen ausgesetzt. Sie klagt über massive Atemnot, die Sauerstoffsättigung beträgt 90%.

Fall 1Fall 1

Therapie

Gabe von 100% Sauerstoff:

Fall 1Fall 1

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Rauchgas-Intoxikation

Gabe von 100% Sauerstoff

Bei einem Wohnungsbrand war eine Person den, durch die Verbrennung entstehenden, Rauchgasen ausgesetzt. Sie klagt über massive Atemnot, die Sauerstoffsätigung beträgt 92%.

Hyperbare-Oxygenation (HBO)

Fall 1Fall 1

Therapie

Hyperbare Oxygenation (HBO):

Fall 2Fall 2

Ein Tauchschüler wird durch den Rettungsdienst in die Notaufnahmen gebracht. Er habe laut Angaben des Tauchlehrers Unterwasser Panik bekommen und sei aus ca. 10m Tiefe spontan an die Oberfläche aufgetaucht. Er klagt seit dem über massive Atemnot, seine Lippen sind zyanotisch, seine Sauerstoffsättigung beträgt 85% und vor dem Mund bildet sich ein fleischfarbener Schaum.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Fall 2Fall 2

Physikalische Grundlagen

Wie setzt sich der auf den Körper wirkendeDruck beim Tauchen zusammen?

- Luftdruck- Hydrostatischer Druck

Hydrostatische Druck = Dichte • Erdbeschleunigung • Höhe

p = ρ • g • h [p] = N / m2 = Pa

ρ: Dichte in kg/m3

g: Erdbeschleunigung (9,81 m/s2)h: Flüssigkeitssäule in m

Der Hydrostatischer Druck ist abhängig von? - Dichte des Mediums- Höhe der Flüssigkeitssäule- Erdbeschleunigung

Fall 2Fall 2

Physikalische Grundlagen

Einwirkender Gesamtdruck

Tiefe

1 bar

10 m

20 m

30 m

40 m

50 m

60 m

0 m

2 bar

3 bar

4 bar

5 bar

6 bar

7 bar

Umgebungsdruck

ph = ρ • g • h

p10 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 10m = 1000hPa = 1bar

p20 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 20m = 2000hPa = 2bar

p30 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 30m = 3000hPa = 3bar

p40 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 40m = 4000hPa = 4bar

p50 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 50m = 5000hPa = 5bar

p60 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 60m = 6000hPa = 6bar

Fall 2Fall 2

Physikalische Grundlagen

Der Atemregler

Fall 2Fall 2

Physikalische Grundlagen

Das Gesetz von

p · V = const. p1 · V1V2 = p2

Boyle-Mariotte

p

V-1

0

1

2

3

4

1/1 1/2 1/3 1/41/0

p1 · V1 = p2 · V2

Fall 2Fall 2

Physikalische Grundlagen

Einwirkender Gesamtdruck

Tiefe

1 bar

10 m

20 m

30 m

40 m

50 m

60 m

0 m

2 bar

3 bar

4 bar

5 bar

6 bar

7 bar

Umgebungsdruck

p1 · V1V2 =p2

p60 · V60V50 = p50

7 bar · 5l6bar= = 5,83l = +17%

p50 · V50V40 = p40

6 bar · 5l5bar= = 6,00l = +20%

p40 · V40V30 = p30

5 bar · 5l4bar= = 6,25l = +25%

p30 · V30V20 = p20

4 bar · 5l3bar= = 6,67l = +33%

p20 · V20V10 = p10

3 bar · 5l2bar= = 7,50l = +50%

p10 · V10V0 = p0

2 bar · 5l1bar= =10,00l = +100%

Fall 2Fall 2

Ein Tauchschüler wird durch den Rettungsdienst in die Notaufnahmen gebracht. Er habe laut Angaben des Tauchlehrers Unterwasser Panik bekommen und sei aus ca. 10m Tiefe spontan an die Oberfläche aufgetaucht. Er klagt seit dem über massive Atemnot, seine Lippen sind zyanotisch, seine Sauerstoffsättigung 85% und vor dem Mund bildet sich ein fleischfarbener Schaum.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Barotrauma der Lunge

Fall 2Fall 2

Anatomische Grundlagen

Fall 2Fall 2

Anatomische Grundlagen

Fall 2Fall 2

Ein Tauchschüler wird durch den Rettungsdienst in die Notaufnahmen gebracht. Er habe laut Angaben des Tauchlehrers Unterwasser Panik bekommen und sei aus ca. 10m Tiefe spontan an die Oberfläche aufgetaucht. Er klagt seit dem über massive Atemnot, seine Lippen sind zyanotisch, seine Sauerstoffsättigung 85% und vor dem Mund bildet sich ein fleischfarbener Schaum.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Barotrauma der Lunge

Maschinelle BeatmungExtracorporale CO2-Elimination (Intensiv 3)

Fall 2Fall 2

Therapie

Extracorporale CO2-Elimination:

Fick-Diffusionsgesetz: = Δc · A · DdQ·

Q: Transportierte Stoffmenge pro ZeitΔc: KonzentrationsdifferenzA: Fläche der Membrand: Dicke der MembranD: Diffusionskoeffizient

·

Fall 3Fall 3

In der Notaufnahme stellt sich ein Patient (27 Jahre) mit zunehmenden Schmerzen in den Gelenken und in der Wirbelsäule vor. Er wird vom Hausarzt mit V.a. akuten Rheumaschub eingewiesen. Die Schmerzen haben gestern Abend begonnen und nehmen massiv zu. Eine Bewegung der Extremitäten ist unter Schmerzen kaum mehr möglich.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Der Patient ist gestern aus einem 2-wöchtigen Tauchurlaub zurückgekehrt.

Fall 3Fall 3

Physikalische Grundlagen

Unter raschem Druckabfall kommt es zum Ausgasen der physikalisch im Blut gelösten Gase. Z.B. nach langen Aufenthalt in Überdruck (Tauchen, Caissonsenkkasten) oder langen Aufenthalt in niedrigeren Umgebungsdruck (Bergsteigen, Fliegen ohne Durckausgleichkabine).

Als Folge des Ausgasens kommt es zu Bläschenbildung und Gasembolien, die lokale Gewebsschädigung und Nekrosen verursachen.

Fall 3Fall 3

Physikalische Grundlagen

Fall 3Fall 3

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

In der Notaufnahme stellt sich ein Patient mit zunehmenden Schmerzen in den Gelenken und in der Wirbelsäule vor. Er wird vom Hausarzt mit V.a. akuten Rheumaschub eingewiesen. Die Schmerzen haben gestern Abend begonnen und nehmen massiv zu. Eine Bewegung der Extremitäten ist unter Schmerzen kaum mehr möglich.

Caisson-Krankheit

Der Patient ist gestern aus einem 2-wöchtigen Tauchurlaub zurückgekehrt.

Fall 3Fall 3

Historische Grundlagen

Fall 3Fall 3

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

In der Notaufnahme stellt sich ein Patient mit zunehmenden Schmerzen in den Gelenken und in der Wirbelsäule vor. Er wird vom Hausarzt mit V.a. akuten Rheumaschub eingewiesen. Die Schmerzen haben gestern Abend begonnen und nehmen massiv zu. Eine Bewegung der Extremitäten ist unter Schmerzen kaum mehr möglich.

Caisson-Krankheit

Sofortige Rekompression in einer Überdruckkammer

Fall 3Fall 3

Therapie

Fall 3Fall 3

Therapie

Fall 3Fall 3

Therapie

Fall 4Fall 4

Im Notarztdienst werden sie zu einer 32jährige, weibliche Patientin gerufen. Sie klagt über massives Herzrasen und Atemnot. Ihre Herzfrequenz beträgt 220/min, die Sauerstoffsättigung 89%.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Fall 4Fall 4

Physiologische Grundlagen

Gasaustausch in den Kapillaren:

Fall 4Fall 4

Physikalische Grundlagen

Kontinuitätsprinzip

A1 A2 A3v2v1 v3

Volumenstrom = Querschnittsfläche • Strömungsgeschwindigkeit

I = A • v [I] = m3/s

A: Querschnittsfläche in m2

v: Strömungsgeschwindigkeit in m/s

A1· v1I = = A2· v2

Fall 4Fall 4

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie: Gabe von 100% Sauerstoff

Störung des Gasaustausches aufgrund verminderter Diffusionszeit

Im Notarztdienst werden sie zu einer 32jährige, weibliche Patientin gerufen. Sie klagt über massives Herzrasen und Atemnot. Ihre Herzfrequenz beträgt 220/min, die Sauerstoffsättigung 89%.

Therapie der Tachykardie

Fall 4Fall 4

Untersuchungstechniken

Doppler-Sonographie:

f1 = 8 MHz

f2 = 7,999 MHz

Δf 1 kHz

Fall 5Fall 5

Durch den Notarzt wird ein 76jähriger, männlicher Patient in die internistische Notaufnahme gebracht. Er klagt seit ca. 2 Stunden über Atemnot und ein Engegefühl in der Brust. Der Schmerz ist Belastungsabhängig und wird durch die Gabe von Nitro vermindert.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Wovon hängt die Stromstärke in einem Gefäß ab?

StromstärkeIStrom

r

l

η

Δp

Gesetz von Hagen-Poiseuille

Fall 5Fall 5

Physikalische Grundlagen

r

l

η

Δp

= · IStrom

Physikalische Grundlagen

Gesetz von Hagen-Poiseuille

Fall 5Fall 5

···

π8

4

Fall 5Fall 5

Physikalische Grundlagen

Herzkatheter Untersuchung:

Fall 5Fall 5

Physikalische Grundlagen

Herzkatheter Untersuchung:

IStrom

Physikalische Grundlagen

Gesetz von Hagen-Poiseuille

Fall 5Fall 5

Verschluss Radius r

l ηΔp

= ·IStrom ···

π8

r 4

≈10 % 10,656110 % 0,9

IStrom/I0

100%66%

0,409620 % 0,8 41%0,240130 % 0,7 24%0,129640 % 0,6 13%0,062550 % 0,5 6,3%0,025660 % 0,4 2,6%0,008170 % 0,3 0,8%0,001680 % 0,2 0,2%0,000190 % 0,1 0,01%

Fall 5Fall 5

Physikalische Grundlagen

Herzkatheter Untersuchung:

Fall 5Fall 5

Physikalische Grundlagen

Gabe von Nitro-Präparaten:

Fall 5Fall 5

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie: Ballon-Dilatation

Durch den Notarzt wird ein 76jähriger, männlicher Patient in die internistische Notaufnahme gebracht. Er klagt seit ca. 2 Stunden über Atemnot und ein Engegefühl in der Brust. Der Schmerz ist Belastungsabhängig und wird durch die Gabe von Nitro vermindert.

Angina pectoris

Fall 5Fall 5

Therapie

Ballon-Dilatation:

Fall 5Fall 5

Therapie

Ballon-Dilatation:

Fall 5Fall 5

Therapie

Ballon-Dilatation:

Fall 6Fall 6

In der neurologischen Poliklinik wird eine Patientin durch den Rettungsdienst vorgestellt. Sie klagte heute morgen über eine Halbseitenlähmung des ganzen Körpers, welche sich aber mittlerweile zurückgebildet hat.

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

Fall 6Fall 6

Physikalische Grundlagen

rl η

Δp= ·IStrom ·

··

π8

4

Fall 6Fall 6

Physikalische Grundlagen

Kontrastmittel-Untersuchung:

Fall 6Fall 6

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie: Ballon-Dilatation

In der neurologischen Poliklinik wird eine Patientin durch den Rettungsdienst vorgestellt. Sie klagte heute morgen über eine Halbseitenlähmung des ganzen Körpers, welche sich aber mittlerweile zurückgebildet hat.

Transistorische Ischämische Attacke (TIA)

Fall 6Fall 6

Physikalische Grundlagen

rl η

Δp= ·IStrom ·

··

π8

4

Fall 6Fall 6

Vorgeschichte:

Diagnose:

Therapie:

In der neurologischen Poliklinik wird eine Patientin durch den Rettungsdienst vorgestellt. Sie klagte heute morgen über eine Halbseitenlähmung des ganzen Körpers, welche sich aber mittlerweile zurückgebildet hat.

Transistorische Ishämische Attacke (TIA)

Verbesserung der Fließeigenschaften des BlutesBallon-Dilatation

Fall 6Fall 6

Therapie

Verbesserung der hämodynamischen Eigenschaften: