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2019.10.11.
1
prof. Gyula Sáry
Atmungsmechanik, Ventilation
Lernziele: 25-26.
Atmungsphysiologie I.
1
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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2
3
+ CO2 Akkumulation!
4
Hauptphasen der Atmung
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3
5
Membrane
Lungenkapillare
6
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4
7
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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5
Bauchatmung und Brustatmung
10
Spirometrie: Lungenvolumina und Kapazitäten
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6
11
Spirometrie: Lungenvolumina und Kapazitäten
Totraum
11RV= V0 xCe
Ca-CeV0= Spirometer Volumen
Ca und Ce Helium Konz. am Anfang und Equilibrium
12
Die Vitalkapazität wird mit dem Alter weniger
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7
13
Volumen und Druck während Atmung
Lungenvolumen
Alveolardruck
Intrapleurarer Druck
transpulmonaler Druck
14
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
16
Passive Ruhedehnungskurven
Thorax
Lunge + Thorax
Lunge
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17
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.
18
Negativer Druck im Pleura(Pneumothorax)
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10
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Negativer Druck im Pleura(Pneumothorax)
Symptome!
20
Beatmung mit positivem Druck
• Volumen -kontrolliert
• Druck -kontrolliert
Beatmung mit negativem Druck
(die „eiserne Lunge”)
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11
21
22
Elastische Dehnbarkeit der Lunge
Pleuradruck
Kochsalzlösung Gefüllt mit Luft Gefüllt
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23
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13
25
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
28
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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29
Atmunsgswiederstand
30
v= Strömungsgeschwindigkeit
ρ= Dichte
d= Durchmesser (Luftweg)
η= Viskosität
Perfusionsdruck
Str
om
Die Reynoldszahl
> 2000 -> Turbulenzen
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16
31
Strömungwiederstandto
tale
Oberf
läch
e
Atmungsweg-Generation
32
Strömungswiederstand
Atemwegdurchmesser > Atemwegdurchmesser
totale Oberfläche <<< totale Oberfläche
Atemwegwiederstand > Atemwegwiederstand
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17
33
Totraum
kein Gasaustausch !
34
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
36
FEV1
Spirogram: dynamische Komponente
Tiffeneau IndexFEV1 / VK