2019.10.11.

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prof. Gyula Sáry

Atmungsmechanik, Ventilation

Lernziele: 25-26.

Atmungsphysiologie I.

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2

• Atmungsmuskulatur und Atmungsbewegungen

• Lungenvolumina

• Compliance von Lunge und Thorax

• Oberflächenspannung der Alveolen

• Druckwerte in Atmung

• Wiederstand der Atemwege

• Totraum

• Atemzeitvolumen

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+ CO2 Akkumulation!

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Hauptphasen der Atmung

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Membrane

Lungenkapillare

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Hilfmuskulatur der Aus- und Einatmung

8

Zwerchfell: vertikale Bewegung

Thorax: antero-posterior und laterale Bewegung

Volumenveränderung des Thorax

Innervation: N. phrenicus (C3-C5)

Nervi intercostales (T—T11)

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Bauchatmung und Brustatmung

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Spirometrie: Lungenvolumina und Kapazitäten

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11

Spirometrie: Lungenvolumina und Kapazitäten

Totraum

11RV= V0 xCe

Ca-CeV0= Spirometer Volumen

Ca und Ce Helium Konz. am Anfang und Equilibrium

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Die Vitalkapazität wird mit dem Alter weniger

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Volumen und Druck während Atmung

Lungenvolumen

Alveolardruck

Intrapleurarer Druck

transpulmonaler Druck

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Compliance* der Lunge

*volumenveränderung per Druck-Einheit (L/cm H2O)

transpulmonarer Druck

Lun

ge

nvo

lum

en

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15

bei

Residualvolumen

(nach maximaler

Expiration)

bei funktionelle

Residualvolumen

(nach normaler

Expiration)

Inspiration

bei 70% des

totalen

Lungenkapazität

bei totalen

Lungenkapazität

(nach maximaler

Inspiration)

Thorax:

auswärts, groß

Thorax und

Lunge

gleich,

gegenseitig

Thorax:

auswärts, klein

Thorax: in

Gleichgewicht

Thorax: inwärts,

klein

Lunge: inwärts,

klein

Lunge: inwärts,

größer

Lunge: inwärts,

groß

Lunge: inwärts,

maximal

Elastische Kräfte im Thorax und in der Lunge

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Passive Ruhedehnungskurven

Thorax

Lunge + Thorax

Lunge

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Zusammenfassung

• Funkzionelle Residualkapazität (nach normaler Expiration)

wird durch Interaktion der Lunge und Thorax bestimmt.

• Totale Lungenkapazität (nach maximaler Inspiration) ist

durch Inspirationsmuskulatur und Retraktionskraft der

Lunge+Thorax bestimmt.

• Das Residualvolumen (nach maximaler Expiration) wird

durch Exspirationsmuskulatur und Thorax-Elastizität

bestimmt.

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Negativer Druck im Pleura(Pneumothorax)

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Negativer Druck im Pleura(Pneumothorax)

Symptome!

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Beatmung mit positivem Druck

• Volumen -kontrolliert

• Druck -kontrolliert

Beatmung mit negativem Druck

(die „eiserne Lunge”)

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Elastische Dehnbarkeit der Lunge

Pleuradruck

Kochsalzlösung Gefüllt mit Luft Gefüllt

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Surfactant-Produktion

•Type II. Alveolarzellen

•LB= „lamellar bodies”

• Exozytose (Reiz: Lungendehnung)

• formt einen dünnen Film

• Oberflächenspannung fällt auf 1/10

•Fosfatidilkolin, Albumin, IgA, Apoproteine

•Fagozytose (Recycling!)

•Produktion startet von 6.-7. Monaten

•Frühgeborene:

Respiratory Distress Syndrome (RDS)

Atemnotsyndrom des Frühgeborenen

glykokortikoide stimulieren

PEEP Beatmung

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Interdependenz der Alveolen

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Druckwerte bei der Ventilation

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Lungenwiderstand gegenüber Volumenveränderung

• elastischer Wiederstand:

durch Lungengewebe und Thorax geleistet

• visköser (nicht elastischer) Widerstand:

Trägheitswiederstand

vor allem durch den Luftsrom geleistet

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Atmunsgswiederstand

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v= Strömungsgeschwindigkeit

ρ= Dichte

d= Durchmesser (Luftweg)

η= Viskosität

Perfusionsdruck

Str

om

Die Reynoldszahl

> 2000 -> Turbulenzen

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Strömungwiederstandto

tale

Oberf

läch

e

Atmungsweg-Generation

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Strömungswiederstand

Atemwegdurchmesser > Atemwegdurchmesser

totale Oberfläche <<< totale Oberfläche

Atemwegwiederstand > Atemwegwiederstand

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Totraum

kein Gasaustausch !

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Totraum

• Atemzugvolumen: 500 ml

• anatomischer und physiologischer Totraum (150 ml)

• Atmungsfrequenz: 14/min

• Atemzeitvolumen: ~ 7 L/min

• Totraumventilation: (500 ml -150 ml) x 14 L/min

• alveolare Atemzeitvolumen ~ 5 L/min

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Spirogram: dynamische Komponente

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FEV1

Spirogram: dynamische Komponente

Tiffeneau IndexFEV1 / VK