Gliederung. Anatomie. Mechanik. Gastransport. Gasaustausch. Ventilation und Perfusion

Transkript

1 Lungenphysiologie

2 Gliederung Anatomie Mechanik Gastransport Gasaustausch Ventilation und Perfusion

3 Lungenanatomie

4 Anatomie des Atemapparats

5 Anatomie des Atemapparats

6 Anatomie des Atemapparats

7 Anatomie des Atemapparats

8 Anatomie des Atemapparats

9 Anatomie des Atemapparats

10 Anatomie des Atemapparats

11 Anatomie des Atemapparats

12 Anatomie des Atemapparats

13 Anatomie des Atemapparats Sympathikus Parasympathikus (Nor)Adrenalin Acetylcholin 2-Rezeptor M3-Rezeptor Bronchodilatation Bronchokonstriktion

14 Anatomie des Atemapparats sog. Atemtrompete

15 Optimierung der Alveolen für den diffusiven Gasaustausch 1. Maximierung der alveolären Fläche: ca. 140 qm davon ca. 70 qm unmittelbar mit Blutkapillaren in Kontakt

16 Anatomie des Atemapparats

17 Anatomie des Atemapparats

18 Anatomie des Atemapparats

19 Atemmechanik

20 Liter Messung der Atemvolumina Spirometer/Spirometrie Modernes Gerät (links) und Gerät des 19. Jahrh. Laufrichtung des Registrierpapiers Nasenklemme Glocke mit Luft Schreibstift Inspiratorisches Reservevolumen Gefäß mit Wasser Atemzugvolumen Residualvolumen Schreiber Exspiratorisches Reservevolumen Spirometer

21 Spirogramm Nomenklatur: Volumina Kapazitäten Lungenvolumina Männer Frauen Inspiratorisches Reservevolumen Insp. kapazität Vitalkapazität IRV 3,3 1,9 V T 0,5 0,5 ERV 1,0 0,7 Residualvolumen 1,2 1,1 Totalkapazität 6,0 4,2 Inspiratorische Kapazität Funkt. Residualkapazität Volumen [L] Atemzugvolumen 0,5 L Exspiratorisches Reservevolumen Totalkapazität Vitalkapazität Funktionelle Residualkapazität Residualvolumen Restluft

22 Lungenventilation

23 Externe: Inspiration Interne: Expiration Anatomie des Atemapparats

24 Externe: Inspiration Interne: Expiration Inspiration

25 Externe: Inspiration Interne: Expiration Exspiration

26 Wie überträgt sich Vergrößerung des Thorax auf die Lunge? Anatomie des Atemapparats

27 Verbindung von Lunge und Thorax: Pleurablätter Parietales Blatt Cölom Viszerales Blatt Hilus Hilus Mediastinum Cölom pleura parietalis (Rippenfell) pleura visceralis (Lungenfell) Pleuraspalt mit Flüssigkeit Diaphragma (Zwerchfell)

28 Pleuralspalt mit Pleuralflüssigkeit Pleura visceralis Pleura parietalis Intrapleurale Flüssigkeit Die intrapleurale Flüssigkeit verbindet beide Pleurablätter gleitend miteinander

29 Intrapleuraler Druck bei Spontanatmung Intrapulmonaler Druck: = intraalveolärer Druck =P A Intrapleuraler Druck: = P IP Transpulmonaler Druck : = P TP = P A - P IP

30 Atemmechanik Elastische Rückstellkräfte von Lunge Thorax Lunge und Thorax

31 Atemmechanik

32 Atemmechanik P B = Außendruck Atemzugvolumen

33 Kraftquellen für In- und Exspiration 2 Größen bestimmen den Luftstrom Atemwegswiderstand (resistance) Compliance: Dehnbarkeit

34 Atemmechanische Größen Resistance Ein Maß für den Strömungswiderstand (visköser Widerstand) Compliance Ein Maß für die Lungendehnbarkeit (elastischer Widerstand)

35 Die Resistance Transbronchialer Druck: Treibende Kraft des Atemstroms Resistance= transbronchialer Druck/ Atemzeitvolumen

36 Atemsynchrone Resistanceänderungen Bronchiallumen in Abhängigkeit der Atemlage Dynamische Atemwegskompression bei forcierter Expiration

37 Atemsynchrone Resistanceänderungen

38 Atemmechanische Größen Resistance Ein Maß für den Strömungswiderstand Compliance Ein Maß für die Lungendehnbarkeit

39 Compliance - Ein Maß für die Lungendehnbarkeit Compliancemodell der Lunge C = DV/DP

40 Druck-Volumen-Diagramm C = DV/DP

41 Kollaps der Lunge

42 Die Oberflächenspannung

43 Die Oberflächenspannung

44 Die Oberflächenspannung Oberflächenspannung is konstant (Hängt nicht von der Fläche ab). Lungenalveolen haben unterschiedliche Größe und sind über Atemwege verbunden. Laplace Gesetz: kleine Alveolen haben einen höheren Druck: Atemgase bewegen sich um Druckausgleich zu schaffen: Kollaps der kleineren Alveolen. Alveolen unstabil.

45 Surfactant T 1 = T 2 T 1 < T 2

46 P = 2T/r Die Oberflächenspannung

47 Surfactant

48 Surfactant

49 Atemgastransport

50 Atemgastransport

51 Gas Inspirationsluft Alveolares Gasgemisch F I Trockene P I (mmhg) Feuchte P I (mmhg) N O CO H 2 O S F A P A (mmhg)

52 O 2 Transport

53 O 2 Transport

54 O 2 Transport Lunge: O 2 (100 mm Hg) Gewebe: O 2 (40 mm Hg)

55 O 2 Transport O 2 -Aufnahme In der Lunge O 2 -Abgabe im Gewebe Gewebe: O 2 Lunge: O 2

56 O 2 Transport: Kapillare

57 O 2 Transport Bohr Effekt

58 CO 2 Transport

59 CO 2 Transport Lunge: CO 2 (40 mm Hg) Gewebe: CO 2 (46 mm Hg)

60 CO 2 Transport Haldane Effekt Lunge: O 2 Gewebe: O 2

61 Zusammenfassung Gastransport 1) Partialdruckdifferenzen von O 2 und CO 2 sind die Triebkräfte 2) CO 2 Abgabe wird begünstigt durch hohen alveolären O 2 -Druck (Haldane Effekt)

62 Zusammenfassung Gastransport O 2 Abgabe wird begünstigt durch: niedrigen O 2 -Druck im Gewebe hohe [H+] (Bohr-Effekt) hoher CO 2 -Druck im Gewebe CO 2 Aufnahme wird begünstigt durch: niedrigen O 2 -Druck im Gewebe (Haldane-Effekt)

63 Gasaustausch in der Lunge

64 Gasaustausch in der Lunge Diffusion Perfusion

65 Gasaustausch in der Lunge

66 Gasaustausch in der Lunge

67 Gasaustausch in der Lunge: O2

68 Gasaustausch in der Lunge: CO2

69 Ventilation und Perfusion

70 Ventilation-/Perfusionsverhältnis

71 Ventilation-/Perfusionsverhältnis

72 Ventilation-/Perfusionsverhältnis Zunahme des Pleuradrucks von apikal nach basal

73 Verteilung der Lungendurchblutung Arterieller Druck Alveolen- Druck Venen- Druck Alveolendruck höher als Arteriendruck Arteriendruck höher als Alveolendruck Arterien- und Venendruck Höher als Alveolendruck

74 Ventilation-/Perfusionsverhältnis Keine Perfusion =Frischluft (Totraum- Ventilation) Keine Ventilation =keine Sauerstoff beladung (Shunt) Q 0; V/Q Q>>>V; V/Q 0 Verteilung von Ventilation und Perfusion

75

76 Totraumventilation Keine Perfusion =Frischluft (Totraum- Ventilation) Q 0; V/Q Bsp: Lungenembolie

77 Intrapulmonaler Rechts-Links-Shunt Keine Ventilation =keine Sauerstoff beladung (Shunt) V=0 V/Q 0 Bsp: Asthma bronchiale

78 The End The End