Lungenphysiologie
Gliederung Anatomie Mechanik Gastransport Gasaustausch Ventilation und Perfusion
Lungenanatomie
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats Sympathikus Parasympathikus (Nor)Adrenalin Acetylcholin 2-Rezeptor M3-Rezeptor Bronchodilatation Bronchokonstriktion
Anatomie des Atemapparats sog. Atemtrompete
Optimierung der Alveolen für den diffusiven Gasaustausch 1. Maximierung der alveolären Fläche: ca. 140 qm davon ca. 70 qm unmittelbar mit Blutkapillaren in Kontakt
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Anatomie des Atemapparats
Atemmechanik
Liter Messung der Atemvolumina Spirometer/Spirometrie Modernes Gerät (links) und Gerät des 19. Jahrh. Laufrichtung des Registrierpapiers Nasenklemme Glocke mit Luft Schreibstift Inspiratorisches Reservevolumen 6 5 4 3 Gefäß mit Wasser Atemzugvolumen Residualvolumen Schreiber Exspiratorisches Reservevolumen 2 1 0 Spirometer
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
Lungenventilation
Externe: Inspiration Interne: Expiration Anatomie des Atemapparats
Externe: Inspiration Interne: Expiration Inspiration
Externe: Inspiration Interne: Expiration Exspiration
Wie überträgt sich Vergrößerung des Thorax auf die Lunge? Anatomie des Atemapparats
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)
Pleuralspalt mit Pleuralflüssigkeit Pleura visceralis Pleura parietalis Intrapleurale Flüssigkeit Die intrapleurale Flüssigkeit verbindet beide Pleurablätter gleitend miteinander
Intrapleuraler Druck bei Spontanatmung Intrapulmonaler Druck: = intraalveolärer Druck =P A Intrapleuraler Druck: = P IP Transpulmonaler Druck : = P TP = P A - P IP
Atemmechanik Elastische Rückstellkräfte von Lunge Thorax Lunge und Thorax
Atemmechanik
Atemmechanik P B = Außendruck Atemzugvolumen
Kraftquellen für In- und Exspiration 2 Größen bestimmen den Luftstrom Atemwegswiderstand (resistance) Compliance: Dehnbarkeit
Atemmechanische Größen Resistance Ein Maß für den Strömungswiderstand (visköser Widerstand) Compliance Ein Maß für die Lungendehnbarkeit (elastischer Widerstand)
Die Resistance Transbronchialer Druck: Treibende Kraft des Atemstroms Resistance= transbronchialer Druck/ Atemzeitvolumen
Atemsynchrone Resistanceänderungen Bronchiallumen in Abhängigkeit der Atemlage Dynamische Atemwegskompression bei forcierter Expiration
Atemsynchrone Resistanceänderungen
Atemmechanische Größen Resistance Ein Maß für den Strömungswiderstand Compliance Ein Maß für die Lungendehnbarkeit
Compliance - Ein Maß für die Lungendehnbarkeit Compliancemodell der Lunge C = DV/DP
Druck-Volumen-Diagramm C = DV/DP
Kollaps der Lunge
Die Oberflächenspannung
Die Oberflächenspannung
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.
Surfactant T 1 = T 2 T 1 < T 2
P = 2T/r Die Oberflächenspannung
Surfactant
Surfactant
Atemgastransport
Atemgastransport
Gas Inspirationsluft Alveolares Gasgemisch F I Trockene P I (mmhg) Feuchte P I (mmhg) N 2 0.79 600 563 0.76 573 O 2 0.21 160 150 0.13 100 CO 2 0.0004 0.3 0.3 0.05 40 H 2 O 0 0 47 0.06 47 S 1.0 760 760 1.0 760 F A P A (mmhg)
O 2 Transport
O 2 Transport
O 2 Transport Lunge: O 2 (100 mm Hg) Gewebe: O 2 (40 mm Hg)
O 2 Transport O 2 -Aufnahme In der Lunge O 2 -Abgabe im Gewebe Gewebe: O 2 Lunge: O 2
O 2 Transport: Kapillare
O 2 Transport Bohr Effekt
CO 2 Transport
CO 2 Transport Lunge: CO 2 (40 mm Hg) Gewebe: CO 2 (46 mm Hg)
CO 2 Transport Haldane Effekt Lunge: O 2 Gewebe: O 2
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)
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)
Gasaustausch in der Lunge
Gasaustausch in der Lunge Diffusion Perfusion
Gasaustausch in der Lunge
Gasaustausch in der Lunge
Gasaustausch in der Lunge: O2
Gasaustausch in der Lunge: CO2
Ventilation und Perfusion
Ventilation-/Perfusionsverhältnis
Ventilation-/Perfusionsverhältnis
Ventilation-/Perfusionsverhältnis Zunahme des Pleuradrucks von apikal nach basal
Verteilung der Lungendurchblutung Arterieller Druck Alveolen- Druck Venen- Druck Alveolendruck höher als Arteriendruck Arteriendruck höher als Alveolendruck Arterien- und Venendruck Höher als Alveolendruck
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
Totraumventilation Keine Perfusion =Frischluft (Totraum- Ventilation) Q 0; V/Q Bsp: Lungenembolie
Intrapulmonaler Rechts-Links-Shunt Keine Ventilation =keine Sauerstoff beladung (Shunt) V=0 V/Q 0 Bsp: Asthma bronchiale
The End The End