Atmungsphysiologie I.

Transkript

1 Atmungsphysiologie I. Atmungsmechanik, Ventilation Lernziele: dr. Attila Nagy 1 1

2 Funktionen der Lunge Hauptfunktion: Atmung ph Regulation (zusammen mit der Niere) Ausscheidung Endokrine Funktionen Metabolische Rolle 2 2

3 Vegetative Innervation der Lunge 3

4 Vegetative Innervation der Lunge Parasympatischer Tonus Nervus vagus, M3 T1-T4, ganglion coeliacum, beta-2 Rezeptoren 4 4

5 Somatomotorische Innervation der Atemmuskulatur 5 5

6 + CO 2 Akkumulation! 6 6

7 Hauptphasen der Atmung 7 7

8 Membrane Lungenkapillare 8 8

9 Atemmuskulatur 9 9

10 Volumenveränderung des Thorax Zwerchfell: vertikale Bewegung Thorax: antero-posterior und laterale Bewegung Innervation: N. phrenicus (C3-C5) Nervi intercostales (T T11) 10 10

11 11

12 Hilfmuskulatur der Aus- und Einatmung Musculi levatores costarum Musculi scaleni Musculus serratus anterior (vorderer Sägemuskel) Musculus serratus posterior superior (hinterer oberer Sägemuskel) Musculus serratus posterior inferior (hinterer unterer Sägemuskel) Musculus pectoralis minor et major (bei aufgestütztem Arm) Musculus sternocleidomastoideus Musculus erector spinae Musculus obliquus externus abdominis Musculus obliquus internus abdominis Musculus transversus abdominis Musculus transversus thoracis Musculus latissimus dorsi ( Hustenmuskel ) Musculus quadratus lumborum Musculus rectus abdominis 12 12

13 Spirometrie: Lungenvolumina und Kapazitäten 13 13

14 Spirometrie: Lungenvolumina und Kapazitäten 14 14

15 Die Vitalkapazität wird mit dem Alter weniger 15 15

16 Spirogram: dynamische Komponente 16 16

17 Spirogram: dynamische Komponente FEV 1 (ml) Tiffeneau Index = FEV 1 / V K (~0,8) 17 17

18 Volumen und Druck während Atmung Lungenvolumen Alveolardruck transpulmonaler Druck Intrapleurarer Druck 18 18

19 Compliance* der Lunge (0,2 l/cm H 2 O) Lungenvolu umen transpulmonarer Druck *volumenveränderung per Druck-Einheit (L/cm H 2 O) 19 19

20 Elastische Dehnbarkeit der Lunge Kochsalzlösung Gefüllt mit Luft Gefüllt Pleuradruck 20 20

21 Elastische Kräfte im Thorax und in der Lunge bei Residualvolumen (nach maximaler Expiration) bei funktioneller Residualkapazität (nach normaler Expiration) Inspiration bei 70% des totalen Lungenkapazität bei totalen Lungenkapazität (nach maximaler Inspiration) Thorax: auswärts, groß Thoraxund Lunge gleich, gegenseitig Thorax: auswärts, klein Thorax: in Gleichgewicht Thorax: inwärts, klein Lunge: inwärts, klein Lunge: inwärts, größer Lunge: inwärts, groß Lunge: inwärts, 21 maximal 21

22 Passive Ruhedehnungskurven Thorax Lunge + Thorax Lunge 22 22

23 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

24 Atmungsmechanik: Einatmung und Ausatmung Expansionstendenz des Brustkorbs Retraktionstendenz der Lunge Nach ruhiger Ausatmung werden die zwei Tendenzen ausgeglichen (FRC) Während der Einatmung dominiert die Expansionstendenz (aktive Muskelarbeit!!!) Während der Ausatmung dominiert die Retraktionstendenz (passiv!!!) 24 24

25 Warum sind die Alveolen geöffnet? Transmuraler Druck = Intrapulmonaler(intraalveolarer) Druck- Intrapleurealer Druck Oberfächenaktiven Substanzen- Surfactants Interdependenz der Alveolen 25 25

26 Druckwerte bei der Ventilation 26 26

27 27 27

28 Negativer (subatmospherischer) Druck in der Pleura (Pneumothorax) 28 28

29 Negativer Druck im Pleura (Pneumothorax) 29 29

30 Beatmung mit positivem Druck Volumen -kontrolliert Druck -kontrolliert Beatmung mit negativem Druck (die eiserne Lunge ) 30 30

31 31 31

32 32 32

33 33 33

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35 Surfactants 35 35

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37 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 Monaten Frühgeborene: Respiratory Distress Syndrome (RDS) glykokortikoide stimulieren PEEP Beatmung 37 37

38 Laplace und der Gummihase Bei gleicher Wandspannung ist der Druck in den kleinen Alveolen größer! 38 38

39 Oberflächenspannung der Alveolen Oberflächenspannung-Reduktion Type II. Pneumozyten: Produktion von Oberflächenaktiven Substanzen ( surfactant ) Oberflächenspannung wird auf 1/10 reduziert 39 39

40 Interdependenz der Alveolen 40 40