Der Respirationstrakt umfasst die Luftwege zwischen Außenluft und Alveolen. Man unterscheidet:
- Aufnahme von Sauerstoff und Abgabe von Kohlendioxid
- Die Atemwege dienen als Transportweg der Gase
- Der Gasaustausch in den Alveolen durch Diffusion
- bezeichnet die Belüftung
Der Surfactant wird auch als Anti-Atelektase-Faktor bezeichnet. Hierbei handelt es sich um ein Phosphorlipid, welches die Alveolen auskleidet.
Die Dichte der Moleküle ist vom Atemzyklus abhängig.
Somit ist der Surfactant ein wesentlicher Faktor für die Stabilisierung der Alveole.
FRC = RV + ERV
Das FRC ist definiert als Gasvolumen, welches bei Atemruhelage in der Lunge verbleibt und kann als Maß für die Gasaustauschfläche gesehen angesehen werden.
Obstruktive Ventilationsstörungen führen zu einer Zunahme der FRC.
Restriktive Ventilationsstörungen führen zu einer Abnahme der FRC.
Resistance und Compliance reichen nicht aus, um mechanische Vorgänge in der Lunge zu beschreiben, denn man kann sie nicht getrennt voneinander betrachten.
In der Lunge gibt es verschiedene Bereiche, die verschiedene Atemwegswiderstände und Dehnungsfähigkeiten aufweisen. Diese Bereiche werden als Kompartimente bezeichnet.
In der groben Aufteilung gibt es Bereiche mit:
Bedingt durch die unterschiedlichen Kompartimente mit verschiedenen Zeitkonstanten kommt es während der "No-Flow"-Phase zu "Pendelluft":
Die Luft fließt aus Bereichen schneller Kompartimente zu Bereichen langsamer Kompartimente.
Es entsteht das sogenannte "Air trapping".
Dieses "Air trapping" lässt sich vermeiden durch Vermeidung einer "No-Flow-Phase".
Durch einen verringerten Flow mit niedrigem Druck kommt es zu einer gleichmäßigen Verteilung der Inspirationsluft und somit zu einer gleichmäßigen Belüftung von Kompartimenten mit unterschiedlichen Zeitkonstanten.
Das Atemzentrum erhält Impulse von:
Die Aufgabe der Atemregulation ist es, die Ventilation den jeweiligen metabolischen Bedürfnissen anzupassen, um eine weitgehende Konstanz der Zielgrößen PaO², PaCO² und pH zu gewährleisten.
Dabei werden das Atemzugvolumen und die Atemfrequenz derart aufeinander abgestimmt, dass die für eine bestimmte Stoffwechselsituation erforderliche Ventilation mit einem minimalen energetischen Aufwand zur Verfügung gestellt wird.
Eine Erhöhung des peripheren Sauerstoffbedarfs führt zu einer Steigerung der Ventilation und damit zu einer erhöhten Sauerstoffaufnahme.
Erst ein pO²-Abfall < 60mmHG führt zu einer Steigerung der Atmung, da die hypoxiebedingte Hyperventilation mit Abfall des pCO² den Atemantrieb vermindert.
Zentrale Chemorezeptoren sind in der Medulla Oblongata am Boden des IV. Ventrikels lokalisiert.
Die wichtigsten Regelgröße in der Atemstimulation ist der PaCO²
Beim COPD-Patienten ist infolge der chronisch erhöhten des im arteriellen Blut gelösten Kohlendioxid (PaCO²) die Empfindlichkeit der Chemorezeptoren gegenüber dem PaCO² vermindert.
Die Atemregulation über den PaCO² bleibt jedoch auch bei chronischer Hyperkapnie erhalten, allerdings auf einem deutlich höheren PaCO²-Niveau. Die Steuerung des Atemantriebs erfolgt ebenso über den PaO².
Eine hohe inspiratorische O²-Konzentration kann durch Hemmung des Atemantriebs eine Hypoventilation auslösen!
Schmerzreize, Stress und Angst, Formen psychischer Erregung führen zu einer Hyperventilation.
Ein "hang over" von Opiaten kann eine lebensbedrohliche Atemdepression zur Folge haben!
Der Atemantrieb wird ebenfalls durch Wärme-/Kältereize sowie durch die Körpertemperatur beeinflusst.
Sowohl eine Erhöhung der Körpertemperatur (Fieber, Hyperthermie) als auch ein Absinken (Hypothermie) haben eine Stimmulierung der Atmung zur Folge.
Hormone wie Adrenalin, Thyroxin sowie das weibliche Sexualhormon Progesteron führen zu einer Stimmulierung des Atemzentrums.
Der Anatomische Totraum umfasst:
AZV = Vt | = Va + Vd | ||
Totraum-Volumen | = Vd = Vt - Va | ||
Alveoläres Volumen | = Va = Vt - Vd | ||
Beispiel 1: |
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Sei Vt = 500ml; AF = 12/min; Vd = 150 | |||
AMV = Vt * AF | = 500ml x 12 | = 6000ml/min | |
Va ml/Min = 350 ml/min * AF | = 350 ml/min x 12 | = 4200ml/min (alveoläres Volumen) | |
Vd ml/Min = 150 ml/min * AF | = 150 ml/min x 12 | = 1800ml/min | |
Beispiel 2: |
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Sei Vt = 300ml; AF = 20/min; Vd = 150 | |||
AMV = Vt ml/min x AF | = 300 ml/min x 20 | = 6000 ml/min | |
Va ml/min = 150ml/min x AF | = 150 ml/min x 20 | = 3000 ml/min | |
Vd ml/min = 350ml/min x AF | = 150 ml/min x 20 | = 3000 ml/min |