Atmung Flashcards
Vitalkapazität der Spirometrie
Volumendifferenz zwischen maximaler Ein- und Ausatmung
Messung als:
- Inspiratorische Vitalkapazität IC: Volumen, das nach vollständiger Exspiration maximal eingeatmet werden kann
- Exspiratorische Vitalkapazität EVC: Volumen, das nach vollständiger Inspiration maximal ausgeatmet werden kann
- Forcierte Vitalkapazität (FVC): Volumen, das nach vollständiger Inspiration mit maximaler Geschwindigkeit ausgeatmet werden kann
Normwert: Alters- und geschlechtsabhängig, bei gesunden Erwachsenen etwa 4,5 bis 5,2 L
VC = IRV + AZV + ERV
-> bei obstruktiven Atemwegserkrankungen meist normal, bei restriktiven Atemwegserkrankungen durch die verringerte Dehnbarkeit meist deutlich erniedrigt
Einsekundenkapazität FEV1
Das Atemvolumen, das nach maximaler Inspiration mit voller Kraft innerhalb der ersten Sekunde ausgeatmet werden kann
Normwert: über 90% des spezifischen Normwerts, anteilig am FVC etwa 0,7
-> wird zur Ermittlung des Schweregrads bei obstruktiven Atemwegserkrankungen genutzt (Wert erniedrigt), bei restriktiven Atemwegserkrankungen meist normal
Atemwegswiderstand R/ Resistance
Widerstand der Bronchien, der durch den Luftstrom bei der Atmung überwunden werden muss
Normwert: 0,2 (kPa x s)/ L
R= pulmonaler Druck / Volumenstromstärke
Physikalische Hintergründe: 90% Strömungswiderstand nach Hagen Poiseuille Gesetz(erhöht bei schneller Atmung) und 10% Reibung am Gewebe
Funktionelle Residualkapazität FRC
Summe aus Residualvolumen und exspiratorischem Reservevolumen, d.h. Volumen, das nach normaler Ausatmung noch in der Lunge verbleibt.
Normwert: ca. 2,5 - 3,0 L
FRC = ERV + RV
Atemzeitvolumen (Atemminutenvolumen, AMV)
Luftvolumen, das pro Minute ein- bzw. ausgeatmet wird
AZM = Atemzugvolumen x Atemfrequenz
Normwert: 7,5 L/min
Alveoläre Ventilation
Luftvolumen, das pro Minute in den Alveolen ausgetauscht wird
Alveoläre Ventilation [L/min] = (Atemzugvolumen - Totraumvolumen) x Atemfrequenz
Totraumventilation
Luftvolumen, das pro Minute den anatomischen Totraum durchströmt
Totraum [L/min] = Atemzeitvolumen - alveoläre Ventilation
Anatomischer Totraum
Luftleitende Atemwege
Anatomischer Totraum = Totraumventilation / Atemfrequenz
Atemzugvolumen aka Tidalvolumen TV
Luftvolumen, das pro Atemzug eingeatmet wird [L]
Normwert: 0,5 L Oder ca. 7 mL/kg KG
Pathologisch: Hypopnoe / Hyperpnoe
Atemfrequenz
Atemzüge pro Zeiteinheit (meist Minuten)
Normwert: 16 - 20/min
Bradypnoe < 10/min
Tachypnoe > 20/mim
Inspirationsluft
CO2: 0,3 mmHg = 0,04 kPa = 0,04% Fraktion
O2: 150 mmHg = 20 kPa = 21% Fraktion
N2: 593 mmHg = 70 kPa = 78% N2 Fraktion
H2O: 0 mmHg
Expirationsluft
CO2: 27 mmHg = 3,6 kPa = 4% Fraktion
O2: 120 mmHg = 16 kPa = 16% Fraktion
N2: 566 mmHg = 75 kPa = 74% Fraktion
H2O: 47 mmHg = 6,3 kPa = 6% Fraktion
Fraktionen und Partialdrücke der Alveolarluft
CO2: 40 mmHg = 5,3 kPa = 5% Fraktion
O2: 100 mmHg = 13,3 kPa = 14% Fraktion
N2: 573 mmHg = 76 kPa = 75% Fraktion
H2O: 47 mmHg = 6,3 kPa = 6% Fraktion
Sauerstoffaufnahme
Normwert in Ruhe: 310 mL/ min, kann bis auf 3000 mL/ min gesteigert werden
Dalton- Gesetz
Der Gesamtdruck p(gesamt) eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Partialdrücke. [Pa]
p(gesamt) = p1 + p2 + p3 + … = ((p1 x V1)/ Vgesamt) + ((p2 x V2)/ Vgesamt)
p(Gas) = p(gesamt) x F(Gas)
Diffusionskapazität
Diffusionskapazität = CO - Transferfaktor D(LCO): CO - Gasmenge, die pro Zeiteinheit und Partialdruckdifferenz zwischen Alveolarluft und kapillärem Blut der Lunge durch die alveolokapilläre Membran hindurch tritt
Henderson- Hasselbach - Gleichung
pH Wert Berechnung einer Pufferlösung
pH = pKs + Ig (cB / cS)
pKs: Gleichgewichtskonstante der Säure
cB: Konzentration der Base
cS: Konzentration der korrespondierenden Säure
Atemzentrum
Nervenzellverband in der Formatio reticularis der Medulla oblongata (Prä - Bötzinger- Komplex)
- rhythmische Innervierung der Atemmuskulatur
- wird durch Atemreize beeinflusst: CO2 Partialdruck als stärkster Atemantrieb unter Normalbedingungen
(Zentral-) nervöse Atemreize
Stimulierend:
- körperliche Anstrengung (Propriozeption, Mitinnervation des Atemzentrums durch Motoneurone)
Dämpfend:
- Hering - Breuer - Reflex = stoppt die Inspiration bei starker Lungendehnung, Vermittlung über Dehnungsrezeptoren (N.vagus) -> schützt Alveolen vor Schäden
Chemische Atemreize
Stimulierend:
- über zentrale Chemorezeptoren i. d. Medulla Oblongata (CO2 Anstieg oder pH Abfall im Liquor)
- über periphere Chemorezeptoren in der Aorta und A. carotis (Glomus caroticum), Absinken des O2 Partialdruck, Anstieg des CO2 Partialdruck, pH Abfall
Dämpfend: CO2 Partialdruck ab 70 mmHg im Blut = CO2 - Narkose
Kohlendioxidabgabe
Normwert in Ruhe: 260mL/min
-> dient auch der pH Regulation
Alveolokapilläre Kontaktzeit des Blutes
Ca. 0,3 - 0,8s
Gasaustausch
Ziel: Sauerstoffaufnahme, CO2 Abgabe
Mechanismus: Diffusion der Atemgase durch die Blut-Luft-Schranke und Ab- bzw. Hintransport mit dem Blut
Diffusionskapazität
Abhängig nach dem Fick‘schen Gesetz von:
- Partialdruckunterschied Blut und Luft (deltaPO2: 8 kPa, deltaPCO2: 0,8 kPa)
- Diffusionsleitfähigkeit (Krogh-Diffusionskoeffizient), stoffabhängig: für CO2 (bessere Löslichkeit) etwa 23x größer als für O2
- verfügbare Fläche (etwa 100 m^2)
- Diffusionsstrecke (etwa 0,6 microm)
Alveolarraum
Anteil der Atemwege, die am Gasaustausch teilnehmen
Funktioneller Totraum
Anteil der Atemwege, der belüftet wird, aber nicht am Gasaustausch teilnimmt
Normwert: ca. 150 - 200 mL ODER 2mL pro kgKG
Alveolärer Totraum
Alveolen, die belüftet aber nicht durchblutet sind und deshalb nicht am Gasaustausch teilnehmen
Lungendurchblutung
Entspricht dem Herzzeitvolumen: ca. 5L/min
(Durchblutung aufgrund der Schwerkraft in der Lungenbasis stärker als in der Lungenspitze -> Ventilations-Perfusions-Verhältnis ist in der Lungenspitze größer als in der Basis = erhöhte O2 Partialdrücke)
Pulmonalarterieller Mitteldruck
mPAP: 15 mmHg
Mittlerer Blutdruck der Lungenkapillaren
Ca. 8 mmHg
Bleibt auch bei höherem HZV niedrig, da sich die Lungenkapillaren bei Druckerhöhung passiv öffnen.
In Ruhe sind nur ca. 50% der Lungenkapillaren durchblutet
Hypoxische Vasokonstriktion
Euler Liljestrand- Mechanismus: um das Ventilations- Perfusions- Verhältnis konstant zu halten, reagieren die Gefäße der Lunge auf Sauerstoffmangel mit einer Vasokonstriktion
Kußmaul/ große Atmung
Pathologische Atmungsform: vertiefte, rhythmische Atmung (meist verringerte AF) bei metabolischer Azidose beim diabetischen Koma
Cheyne-Strokes-Atmung
Pathologische Atmungsform: regelmäßig wechselnde Atemtiefe und Änderung des Abstandes der Atemzüge bei Patienten mit Vergiftungen (z.B. CO2) oder Urämie, Ischämie bei einer Arteriosklerose, Schlaganfall, Höhenkrankheit -> herabgesetzte CO2 Sensibilität des Atemzentrums
Seufzeratmung
Pathologische Atmungsform: Ausfall höherer Atemzentren, vorallem seelisch bedingte Dyspnoe
Schlaf-Apnoe
Pathologische Atmungsform: 10 sec bis einige Minuten andauernde Apnoe Phasen beim Schlafen
1) Obstruktiv: bei Übergewicht oder Alkoholgenuss
2) Zentral: Aussetzen zentraler Atemtriebe
Atemruhelage
Zwische;je zwei Atemzügen befinden such in- und exspiratorische Kräfte im Gleichgewicht, der intrapulmonale Druck entspricht dabei dem Luftdruck.
Inspiration
Vergrößerung der Thoraxvolumen durch Zwerchfell, Mm. Intercostales externi + Mm. Sternocleidomastoideus + Mm. Serrati + Mm. Pectorales + Mm. Scaleni -> Vegrößerung des Lungenvolumen -> Unterdruck -> Luft folgt dem Druckgefälle: Inspiration
Kinder atmen vorwiegend in den Bauch, Erwachsene vorwiegend in den Thorax
Exspiration
Verkleinerung des Thoraxvolumens durch passive Rückstellkräfte der Lunge und Mm. Intercostales interni + Bauchmuskeln-> Überdruck der Lunge -> Luft folgt dem Druckgefälle: Exspiration
Intrapleuraler Druck
Entsteht durch passive Rückstellkräfte der Lunge und die Volumenänderung des Thorax
Atemruhelage: -0,5 kPa
Inspiration: -0,7 kPa
Forcierte Exspiration: -0,3 kPa
Intrapulmonaler Druck
Konstantes Verhältnis zum Lungenvolumen
Ruhelage: 0 kPa
Inspiration: -0,1 kPa
Forcierte Exspiration: +0,1 kPa
Inspiratorisches Reservevolumen IRV
Luftvolumen, das nach normaler Inspiration zusätzlich maximal inspiriert werden kann
Normwert: ca. 3 L
Atemzugvolumen AZV
Luftvolumen, das bei einem normalen Atemzug eingeatmet wird
Normwert: ca. 0,5 L
Exspiratorisches Reservevolumen ERV
Luftvolumen, das nach normaler Exspiration zusätzlich maximal exspiriert werden kann
Normwert: ca. 1,7 L
Residualvolumen RV
Luftvolumen, das nach maximaler Ausatmung in der Lunge verbleibt
Normwert: ca. 1,3 L
Totalkapazität TLC
Gesamtes Gasvolumen in der Lunge nach maximaler Inspiration
Normwert: ca. 6,5 L
TLC = VC + RV
Lungenemphysem
Zerstörte Interalveolarsepten -> verstärkte Dehnbarkeit (Compliance) des Lungengewebes und erhöhtes Residualvolumen
Atemgrenzwert
Maximales Atemminutenvolumen, ermittelt durch forcierte Hyperventilation für 10s.
Normwert: 120 - 170 L/min
Restriktive Ventilationsstörungen
Verminderung der totalen Lungenkapazität
Obstruktive Atemwegserkrankungen
Durch intra- und/ oder extrathorakale Einengungen der Atemwege bedingte Erhöhung der Strömungswiderstände mit Verminderung der Einsekundenkapazität FEV1 und des Tiffeneau-Index
Peak expiratory flow PEF
Maximale Atemstromstärke bei forcierter Exspiration [L/s]
Normwerte: Größer-gleich 90% des alters- und geschlechtsspezifischen Normwertes
Mean expiratory flow 75/50/25%
Mittlere Atemstromstärke, wenn noch 75/50/25% der Vitalkapazität in der Lunge sind -> erlaubt Rückschlüsse auf die Lokalisation einer Obstruktion
Normwert: Größer-gleich 90% des spez. Normwertes
