Physiologie Atmung Flashcards
- Wann Übergang anatomischer Totraum/gasaustauschende Region?
- Epithel Atemwege
- Bewegung Gase
- Azinus
- 16-17. Verzweigungsgeneration (insgesamt 23)
- ab 4. Verzweigung nimmt Gesamtquerschnittsfläche des Bronchialbaums mit jeder Verzweigung um 1,6 zu > Luftströmungsgeschwindigkeit fällt mit jeder Teilung
- gasaustauschend>Bronchioli respiratorii + Ductus alveolaris + Saccus alveolaris
- Knorpel + Drüsen ab Bronchiolus nicht mehr
- Flimmerepithel Alveolen nicht mehr
- Konvektion (Luftströmung) bis Bronchiulus terminalis/respiratorii
- Diffusion im Azinus
- Azinus = alles was vom Bronchiulus terminalis versorgt wird
anatomischer Totraum Vd (Volumen, Funktion)
- Vd = dead space volume
- Mund, Nasenhöhle, Rachen, Luftröhre, Bronchien, Bronchioli terminalis
- 150ml (1/3 Ruheatmung)
- keine Gasaustausch
- Konditionierung Atemluft > Erwärmung, Befeuchtung, Reinigung, Zuleitung, Verteilung
funktioneller Totraum
- Alveolarbezirke, die zwar belüftet, aber nicht oder kaum durchblutet werden
- kann sich bei Lungenerkrankungen stark vergrößern
- Bohr´sche Totraumformel
2. Totraumventilation
- zur Berechnung des Totraums
- Vd (Totraumvolumen) = Va (Atemzugvolumen) x ((Fa (CO2-Fraktion Alveolarluft) - Fe (CO2-Fraktion gemischte Expirationsluft) / Fa )
- Totraumventilation = Totraumvolumen x Atemfrequenz (2,1-2,4 L/min)
- bleibt gleich, solange Atemfrequenz sich nicht ändert
Bronchialsekret
- 10-100ml/d
- Becherzellen > sezernieren Muzin (vermehrt + hypertrophiert bei Mukoviszidose)
- Keulenzellen > ab B. terminales bis Ductus alveolares, sezernieren Surfactant und Proteine zur Immunabwehr
- IgA > sezernierter Antikörper obere Atemwege
- IgG > untere Atemwege
Mukozilliärer Transport
CFTR
ENaC
- Zilien schlagen 10-20 x /s
- 1mm/min distal > langsame Bewegung
- 10mm/min proximal > schnelle Bewegung
- Mucus liegt auf wässriger Phase
- CFTR (Chloridkanal) > distaler Cl- Ausstrom; osmotisch mit Wasser- + NA-Austrom bedingt
- CFTR defekt > Mukoviszidose (Eindickung Bronchialsekret)
- ENac > epithelialer Natriumkanal; proximal passive Aufnahme von Na ins Lumen; H2O + CL- strömen nach
- CFTR hemmt zusätzlich Natriumkanäle
Alveolarraum
Alveoläre Ventilation
Alveolarzellen
Blut/Luft Schranke
- ca. 140 m²
- alveoläre Ventilation= Alveolarvolumen (350ml) x Atemfrequenz = 4,9 - 5,6L/min
- nur 1/10 der Luft im Alveolarraum wird ausgetauscht
- Typ1 (90%) > kleidet Oberfläche aus
- Typ 2 > Stammzellfunktion, Surfactant, Kontrolle Flüssigkeitshaushalt
- Alveolarmakrophagen
- Surfactant, Flüssigkeitsfilm, Epithel Typ1, Basalmembran, Kapillarendothel, Blutplasma
Zusammensetzung Luft
- Inspirationsluft > 21% (160mmHg = 21,3 kPa) O2, 0,03% (0,2mmHg = 0,03kPa) CO2, - H2O
- Alveole > 13% (100mmHg = 0,13 kPa) O2, 5,6% (40mmHg = 5,3 kPa) CO2, 6%, (47mmHg = 6,7 kPa) H2O
- Ausatmung > 16% (120mmHg = 16kPa) O2, 4% (30mmHg = 4kPa) CO2
- Umrechnung mmHg > kPa mmHg/7,5
Konvektion und Diffusion
- Stofftransport ausschließlich über Diffusion nur für Distanzen < 10 Myqurometer (1mm 3 min, 10cm 20Tage)
- Ventilation 5Lmin, Perfusion 5l/min
Dalton Gesetz
Partialdruck
Pb (Gesamtdruck) = Px+ Py+ Pz
Px = Fx (fraktionelles Volumen eines Gases) x Pb
- Ideales Gasgesetz
- Boyle-Mariott
- Avogadrogesetz
- Molvolumen
- P(Druck) = n (Stoffmenge) x R (Gaskonstante 8,3) x T (Temperatur / V (Volumen
- Boyle-Mariott p x V = const. Der Druck ist umgekhert proportional zum Volumen
- Avogadro Gleiche V idealer Gase enthalten bei gleichem Druck und gleicher T gleich viel n
- 1 Mol, 10,3kPa, 0° > 22,41L
Luftdruck
- Luftdruck in der Höhe nimmt exponentiell ab (Sauerstoffgehalt bleibt bei 21%)
- Menge an Sauerstoff pro Liter Luft wird bei niedrigem Luftdruck geringer, da Luftdichte geringer wird
Henry Gesetz
Partialdruck Wasser
normaler Luftdruck
- beschreibt Löslichkeitsverhalten von Gasen in Flüssigkeit
- C (Konzentration ) = Px (Partialdruck) x alpha (Löslichekitskoeffizient)
- CO2 hat einen 25 x höheren Löslichkeitskoeffizienten als O2
- nur Wasser verhält sich nicht wie ein ideales Gas
- Partialdruck Wasser in Atemweg (37°) 47mmHg (Sättigungsdruck)
- normaler Luftdruck 760 mmHg
Fick´sches Diffusionsgesetz
- V (Diffusionsstrom) = (A Austauschfläche/ d Dicke Alveolarmembran) x D Difusionskoeffizient des Gases x (P1 Partialdruck des Gases Alveolarraum - P2 Partialdruck des Gases Kapillare)
- Ruhe 275 mlO2/minkPa, Arbeit 750
Messbedingungen Partialdruckbestimmung
- BTPS = body temperature pressure saturated = 37°
- ATPS = ambient temperature pressure saturated = z.B. 20° > Spirometermessung
- STPD = standard temperature pressure dry = 0°
Lungenvolumina
- TLC = Totalkapazität 6-7L
- AZV = Atemzugvolumen Ruhe normal 0,5L (Atemminutenvolumen Ruhe 7,5L)
- IRV = inspiratorisches Reservevolumen; kann nach normalen Atemzug maximal eingeatmet werden
- ERV = expiratorisches Reservevolumen; kann nach normalen Atemzug maximal ausgeatmet werden
- VC = Vitalkapazität Atemzugvolumen + expiratorische- + inspiratorisches Reservevolumen ca. 5,5L
- RV = Residualvolumen; nach maximaler Ausatmung verbleibendes Volumen (Totalkapazität - Vitalkapazität) ca. 1,5L
- FR = funktionelles Residualkapazität; Volumen, das sich bei normaler Atmung am Ende der Ausatmung noch in Lunge befindet (Residualvolumen + expiratorisches Reservevolumen) ca. 3L
- VC = 7 x (Körpergröße in Meter - 1)
- VC Anstieg bis Ende Wachstumsphase, Abnahme Alter aufgrund Zunahme Residualvolumen (abnehmende Elastizität Thorax + Lunge)
Fremdgasverdünnungsmethoden
- um nichtmobilisierbare Volumina (Residualvolumen oder funktionelle Residualkapazität) zu bestimmen
1. He-Einwaschmethode - je geringer die He-Konzentration im Spirometer ist, desto größer ist TLC
2. N2-Auswaschmethode - je mehr Stickstoff sich hinterher im Spirometer befindet, desto größer ist TLC
Ganzkörperpletmysmografie
- Patient befindet sich in luftdicht verschlossener Kammer
- zur Messung des Atemwegswiderstandes
- durch Ausdehnung des Thorax steigt der Druck in der Kammer
Intrapleuraler Druck
- Pleutaspalt enthält 5-10ml Flüssigkeit
- Pleuradruck -4mmHg (Zunahme bei Inspiration auf -0,7 mmHg)
- Pneumothorax > Lunge und Brustkorb lösen sich voneinander
Retraktionskraft Lunge
- Lunge möchte sich nach Ausdehnung zusammenziehen
- durch Elastin- + Kollagenfasern im Alveolatseptum
- durch Oberflächenspannung zwischen Luft und Flüssigkeitsfilm (Flüssigkeit möchte sich an der Oberfläche zusammenziehen)
- wassergefüllte Lunge lässt sich viel leichter dehnen (Oberflächenkräfte fallen weg)
Surfactant
- verbessert Compliance (1L/kPa)
- verhindert Atelektasen (Kollaps der Alveolen)
- verhindert Ödeme
- ohne Surfactant > in der kleinenAlveole ist viel mehr Druck als in der großen (Laplace, Wandspannung); kleine A. würde kollabieren + große A. größer werden
- 90% Phospholipide > gesättugte + ungesättigte Fettsäuren (DPPC)
- Proteine: SPA + SPD > immunulogische Aufgaben; SPB + SPC > physikalische Funktion (z.B. Filmstabilisierung)
- IRDS = Atemnot bei Frühchen; Mutter vor Geburt Cortisol geben; Früchen Surfactant durch Tubus geben
- ARDS = akutes Lungenversagen
- vermindert inspiratorische Atemarbeit
Emphsyemische Lunge
- Bindegewebe stark reduziert
- keine elastischen Fasern
- hohe Compliance
- keine Retraktionskraft = Rückszellkraft
Fibrotische Lunge
- viel Bindegewebe
- viele elastische Fasern
- geringe Compliance
- hohe Retraktionskraft
Ruhedehnungskurve
- stellt Compliance grafisch dar
- s-förmiger Verlauf
- im Bereich der Atemruhelage Kurve am steilsten > höchste Compliance
- sowohl bei Inspiration als auch Expiration nimmt die Compliance ab
- Compliance des Thorax nimmt mit zunehmenden Volumen zu
- Compliance der Lunge nimmt mit zunehmenden Volumen ab
- Atemruhestellung > 55% Vitalkapazität
- Thoraxatmung
- Hyperpnoe
- Dyspnoe
- Eupnoe
- Mm. intercostalis externi > Einatmung
Mm. intercostalis interni > forcierte Ausatmung - verstärkte Atmung (erhöhtes Atemzugvolumen)
- Atemnot
- Ruheatmung
Valsava Test
- misst Kraft der expiratorischen Atemmuskeln
- maximal gegen verschlossene Atemwege ausatmen
- normaler alveolärer Druck = +0,15bar (15kPa)
Müller Test
- misst Kraft der inspiratorischen Atemmuskeln
- maximal gegen verschlossene Atemwege einatmen
- normaler alveolärer Druck = -0,1bar (-10kPa)
Atemwegswiderstand
- Resistance > nicht elastische Widerstände
- 85% durch Strömungswiderstand der Luft in den Atemwegen
- 80% des Widerstandes von den großen Bronchien bis zu den kleinen Bronchien der 6. Generation
- abhängig vom Lungenvolumen (stark gefüllt > geringer Widerstand durch Dehnung)
- ist am Ender einer forcierten Expiration höher als am Anfang
- nimmt in Höhe ab > durch geringe Luftdichte ist die Viskosität geringer
Hagen-Poiseuille Gesetz
R=8 x Viskosität x Gefäßlänge/r hoch 4 x pi
Bernoulli Phänomen
- ist die Strömungsgescheindigkeit eines Mediums sehr hoch, dann entsteht dort, wo das Medium strömt, ein Unterdruck