Atemmechanik
Atemmechanik - Med2 HS18 UniFr
Atemmechanik - Med2 HS18 UniFr
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Lernkarten
Welche Phasen den Atmung werden unterschieden?
- Atemruhelage
- Inspiration
- Expiration
Beschreiben der Atemruhelage?
Zwischen je zwei Atemzügen befinden sich in- und expiratorische Kräfte im Gleichgewicht, der intrapulmonale Druck entspricht hier dem Luftdruck
Beschreiben der Inspiration
- Inspiratorische Atemmuskulatur bewirkt eine Vergrößerung des Thoraxvolumen
- Das Lungenfell (Pleura visceralis) haftet über den Flüssigkeitsfilm im Pleuraspalt an der Thoraxinnenseite (Pleura parietalisbzw. Rippenfell) → Lungenvolumen wird ebenfalls vergrößert
- Durch die Vergrößerung des Lungenvolumens fällt der intrapulmonale Druck ab → Unterdruck in der Lunge
- Luft folgt dem Druckgefälle in die Lunge hinein → Inspiration
Beschreiben der Exspiration
- Verkleinerung des Thoraxvolumens durch passive Rückstellkräfte der Lunge
- Dadurch Verkleinerung des Lungenvolumens → Überdruck in der Lunge
- Luft folgt dem Druckgefälle aus der Lunge heraus → Exspiration
Durch welche Muskulatur wird die Inspiration ermöglicht?
- Inspiratorische Atemmuskulatur
- Zwerchfell -> Atmung in den Bauch
- Mm. intercostales externi -> Atmung in den Thorax
- Inspiratorische Atemhilfsmuskulatur
- Mm. sternocleidomastoideus
- Mm. serrati
- Mm. pectorales
- Mm. scaleni
Durch welche Kräfte wird die Exspiration ermöglicht?
- Elastische Rückstellkräfte der Lunge (passiv)
- Exspiratorische Atemmuskulatur: Mm. intercostales interni
- Exspiratorische Atemhilfmuskulatur: Bauchmuskeln
Unterschiede der Atmung bei Kind und Erwachsenen?
Kinder atmen vorwiegend in den Bauch, Erwachsene in den Thorax
Was ist die treibende Kraft für In- und Exspiration?
Die Druckveränderungen während der Atmung. Der Unterdruck in der Pleura ist nötig, um die Bewegung des Thorax auf die Lunge zu übertragen.
Definieren des Intrapleuralen Drucks?
- Druckdifferenz zwischen Pleuraspalt und Außenraum
- Entsteht durch die passive Rückstellkraft der Lunge und die Volumenänderung des Thorax
- Führt zum Haften der Lunge am Thorax bei der Inspiration
Wie hoch ist der intrapleurale Druck in:
- Atemruhelage
- Inspiration
- forcierter Exspiration
In Atemruhelage: - 0.5 kPa
Bei Inspiration: -0.7 kPa
Bei forcierter Exspiration: ca. -0.3 kPa
Definieren des intrapulmonalen Drucks?
- Druckdifferenz zwischen den Alveolen und der Mundöffnung
- Steht im konstanten Verhältnis zum Lungenvolumen
- Ist die treibende Kraft für In- und Exspiration
Wie hoch ist der intrapulmonale Druck in:
- Atemruhelage
- Inspiration
- forcierter Exspiration
- Atemruhelage: 0 kPa
- Inspiration: -0.1 kPa
- forcierter Exspiration: +0.1 kPa
Definition und Normwert des inspiratorischen Reservevolumens (IRV)
Luftvolumen, das nach normaler Inspiration zusätzlich maximal inspiriert werden kann. Norm: ca. 3 L
Definition und Normwert des Atemzugvolumens (AZV)
Luftvolumen, dass bei einem normalen Atemzug eingeatmet werden kann. Norm: ca. 0.5 L
Definition und Normwert des exspiratorischen Reservevolumens (ERV)
Luftvolumen, dass nach normaler Exspriation noch maximal exspiriert werden kann. Norm: ca. 1.7 L
Definition und Normwert des Residualvolumens
Luftvolumen, dass nach maximaler Ausatmung in der Lunge verbleibt. Norm: ca. 1.3 L
Welches sind die sog. zusammengesetzten Lungenvolumina?
- Vitalkapazität (VC)
- Totalkapazität (TLC)
- Funktionelle Residualkapazität (FRC)
Definition, Normwert und Rechenvorschrift der Vitalkapazität (VC)
Volumendifferenz zwischen maximaler Ein- und Ausatmung.
Norm: ca. 5.2 L.
Rechenvorschrift: VC=IRV + AZV + ERV
Definition, Normwert und Rechenvorschrift der Totalkapazität (TLC)
Gesamtes Gasvolumen in der Lunge nach maximaler Inspiration.
Norm: ca. 6.5 L
Rechenvorschrift: TLC = VC + RV
Definition, Normwert und Rechenvorschrift der funktionellen Residualkapazität (FRC)
Volumen, das nach normaler Ausatmung in der Lunge verbleibt.
Norm: ca. 3 L
Rechenvorschrift: FRC = ERV + RV
Was ist der Atemgrenzwert? Wie wird er ermittelt?
- Atemgrenzwert: Maximales Atemminutenvolumen (Normwert: 120–170 L/min)
- Durchführung: Der Patient soll für 10s so schnell und so tief wie möglich ein- und ausatmen
Was ist der Tiffeneau-Test? Wie wird er durchgeführt?
Nach tiefer Inspiration soll der Patient so schnell wie möglich so viel wie möglich ausatmen
- Dabei werden zwei Werte bestimmt:
- Forcierte Vitalkapazität (FVC): Maximal ausgeatmetes Volumen
- Einsekundenkapazität (FEV1): Maximal in der 1. Sekunde ausgeatmetes Volumen
- Relative Einsekundenkapazität (rFEV1): Maximal in der 1. Sekunde ausgeatmetes Volumen anteilig am FVC (Normwert 70%)
Was lässt sich über das Fluss-Volumen-Diagramm ermitteln?
Sowohl die Lungenvolumina als auch der dynamische Atemparameter FEV1 lassen sich im Fluss-Volumen-Diagramm der Atmung ablesen. Dieses Diagramm kann bspw. im Rahmen einer Spirometrie ermittelt werden.
Wie wird ein Fluss-Volumen-Diagramm durchgeführt? Welche Achsen hat es?
Beschreiben eines normalen Fluss-Volumen-Diagramms und jeweils die Unterschiede bei restriktiver bzw. obstruktiver Atemwegserkrankung
- Normaler Kurvenverlauf: Oberhalb der x-Achse ist die Exspiration dargestellt, unterhalb die Inspiration
- Exspiration: Beginn am linken Rand des Diagramms, zunächst steiler Anstieg, dann linearer Abfall der Flusswerte, endet am rechten Rand des Diagramms
- Maximalpunkt der Flusswerte wird als Peak-Flow bezeichnet
- Volumendifferenz zwischen Beginn und Ende der Exspiration entspricht der Vitalkapazität
- Inspiration: Beginn am rechten Rand des Diagramms, halbkreisförmiger Verlauf, endet am linken Rand des Diagramms
- Exspiration: Beginn am linken Rand des Diagramms, zunächst steiler Anstieg, dann linearer Abfall der Flusswerte, endet am rechten Rand des Diagramms
- Restriktive Atemwegserkrankung: „Eiförmige“ Fluss-Volumen-Kurve, durch verringerte Vitalkapazität schmaler als normal
- Obstruktive Atemwegserkrankung: „Sesselförmige“ Fluss-Volumen Kurve, exspiratorische Flusswerte sind erniedrigt
Wie sind die Achsen eines Druck-Volumen-Diagramms beschriftet?
x-Achse: Druck
y-Achse: Volumen
Durchführung, Beschreibung und Ergebnis einer Ruhedehnungskurve von Lunge und Thorax?
Ruhedehnungskurve von Lunge und Thorax
Durchführung, Beschreibung und Ergebnis eines dynamischen Druck-Volumen-Diagrammes?
Dynamisches Druck-Volumen-Diagramm
- Durchführung: Während eines normalen Atemzyklus werden intrapulmonaler und intrapleuraler Druck sowie die Atemvoluminagemessen
- Beschreibung: Blattförmige Kurve
- Bei Inspiration sind die intrapleuralen Drücke deutlich negativer als bei Exspiration (siehe Tabelle von Druck in Lunge und Pleura weiter oben)
- Ergebnis: Der Flächeninhalt der Kurve entspricht der Atemarbeit
Durchführung, Beschreibung und Ergebnis eines dynamischen Druck-Atemstromstärke-Diagrammes?
Dynamisches Druck-Atemstromstärke-Diagramm
- Achsen: Anders als bei den Druck-Volumen-Diagrammen ist hier auf der y-Achse die Atemstromstärke aufgetragen
- Durchführung: Während eines normalen Atemzyklus werden intrapulmonaler Druck und Atemstromstärke gemessen (meist im Bodyplethysmographen)
- Beschreibung: Schleifenförmige Kurve
- Die Inspiration benötigt dabei höhere Drücke wegen des Strömungswiderstands
- Ergebnis: Die Steilheit der Kurve wird als Resistance bezeichnet, sie ist der dynamische Atemwegswiderstand
Welche Schlussfolgerungen erlaubt die Compliance?
Schlussfolgerung
- Compliance ist die Volumenänderung, die durch eine bestimme Druckänderung bewirkt werden kann.
- Eine hohe Compliance bedeutet also eine hohe Dehnbarkeit.
- Im Bereich der Ruheatmung ist die Compliance am größten.
Wie kann die Compliance unterteilt werden?
- Compliance des Thorax: Volumenänderung des Thorax pro Druckänderung im Pleuraspalt
- Compliance der Lunge: Volumenänderung der Lunge pro Druckänderung in der Lunge im Vergleich zum Pleuraspalt
- Hängt ab von (folgende Faktoren erniedrigen die Compliance)
- Rückstellkraft der elastischen Fasern (für etwa ⅓ der Compliance verantwortlich)
- Rückstellkraft durch die Oberflächenspannung in den Alveolen (für etwa ⅔ der Compliance verantwortlich) → Wird durch Surfactant verkleinert
- Hängt ab von (folgende Faktoren erniedrigen die Compliance)
Wovon hängt die Dehnbahrkeit bei der Atmung ab?
Von der Dehnbarkeit der Lunge und des Thorax
Atemwegswiderstand (Resistance) definieren?
- Definition: Maß für den „aktiven“ Atemwegswiderstand, der durch die Reibung bei der Atmung und den Strömungswiderstand der Atemwege entsteht
Was ist der Normwert der Resistance?
0.2 (kPa x s)/L
Wie wird die Resistance berechnet?
R = Intrapulmonaler Druck / Volumenstromstärke
Welche Schlussfolgerungen erlaubt die Resistance?
- Eine hohe Resistance bedeutet, dass zur Inspiration eines Volumens eine höhere Druckdifferenz zwischen Lunge und Außenluft hergestellt werden muss → Sie wirkt also gegenläufig zur Compliance
- Eine hohe Resistance bedeutet auch, dass die Atemarbeit größer ist
Was ist der physikalische Hintergrund der Resistance? Wie wird sie bestimmt?
- Physikalischer Hintergrund der Resistance
- Strömungswiderstand der Atemwege nach Hagen-Poiseuille-Gesetz (ca. 90%)
- Ist bei schneller Atmung (bspw. forcierte Exspiration) oder verengten Atemwegen erhöht → Höhere Resistance
- Reibung am Gewebe (ca. 10%)
- Strömungswiderstand der Atemwege nach Hagen-Poiseuille-Gesetz (ca. 90%)
- Bestimmung: Durch Bodyplethysmographie