Aufgabe X: ATMUNG Spirometrie und BodyplethysmographieWebsite/... · 2 3. Durchführung 3.1. Atemruhelage einstellen - Plexiglaszylinder (ohne Gummistopfen!) bis zum Anschlag nach

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Aufgabe X: ATMUNG Spirometrie und Bodyplethysmographie

I) Lungenmodell 1. Zielstellung: An einem mechanischen Lungenmodell sollen die Änderungen von Alveolardruck (PA) und Pleuradruck (Ppl) bei statischer Atmung, dynamischer Atmung und Überdruckbeatmung untersucht werden. 2. Grundlagen: In diesem mechanischen Lungenmodell übernehmen ein Plexiglaszylinder und ein Blasebalg die Rolle von Thoraxwand und Lunge. Der flüssigkeitsgefüllte Pleuraspalt wird in diesem Modell durch den luftgefüllten Raum zwischen Blasebalg und Zylinder dargestellt. Wegen der Kompressibilität der Luft fallen Druckschwankungen schwächer aus als in vivo. In Atemruhelage herrscht in diesem Raum ein gegenüber dem umgebenden Atmosphärendruck negativer Druck. Dieser Unterdruck entsteht durch die gegensätzlichen Kräfte, die Thorax und Lunge in Atemruhelage auf den Pleuraspalt ausüben. Das Bestreben des Thorax, sich aus der Atemruhelage zu vergrößern, wird auf der linken Seite durch eine Feder simuliert, die über zwei Umlenkrollen mit der Plexiglasglocke verbunden ist. Dieser Kraft entgegen wirkt das Bestreben des Blasebalgs zu kollabieren. Mit den Lufträumen kommunizierende, wassergefüllte U-Rohre geben in dem Modell die Drücke (in cm H2O) im Blasebalg (Alveolardruck, PA) und in der Plexiglasglocke (Pleuradruck, Ppl) an. Ein Volumeter dient der Messung von Volumenverschiebungen in die bzw. aus der Lunge bei In- und Exspirationsmanövern.

Abb. 1: Aufbau des Lungenmodells (Zustand in Atemruhelage)

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3. Durchführung 3.1. Atemruhelage einstellen

- Plexiglaszylinder (ohne Gummistopfen!) bis zum Anschlag nach unten drücken - Öffnung mit Stopfen verschließen und Zylinder vorsichtig loslassen - Volumeter auf "Null" stellen: beide Knöpfe gleichzeitig drücken - Weißes Blatt Papier hinter U-Rohren positionieren

3.2. Simulation langsamer Atmung (statische Atmung)

- Atemruhelage: markieren Sie die Flüssigkeitsstände auf dem Papier hinter den U-Rohren. - Markieren Sie die Änderungen von PA und Ppl nach:

o Inspiration: Legen Sie langsam drei 200-g-Gewichte auf das Gegengewicht. o Passiver Exspiration: Entfernen Sie die zusätzlichen Gewichte wieder. o Tieferer Exspiration: Stellen Sie drei 200-g-Gewichte auf den Plexiglaszylinder.

3.3. Simulation der Spontanatmung (dynamische Atmung)

- Bringen Sie das System in Atemruhelage. - Beobachten Sie die Änderungen von PA und Ppl bei:

o Aktiver Inspiration: Heben Sie den Zylinder zügig um ca. 5 cm an. o Aktiver Exspiration: Drücken Sie den Zylinder zügig um ca. 5 cm nach unten. o Aktiver In- und Exspiration bei erhöhtem Atemwegswiderstand:

Heben und senken Sie den Zylinder während eine zweite Person den zuführenden Luftschlauch stark zusammendrückt.

3.4. Überdruckbeatmung

- Bringen Sie das System in Atemruhelage. - Schließen Sie das Schraubventil zur Umgebungsluft. - Künstliche Atemruhelage (PEEP): Füllen Sie mit der Pumpe ca. 0,4 Liter in den Blasebalg. - Markieren Sie die Änderungen von PA (Ppl lässt sich hierbei nicht korrekt simulieren) bei:

o Inspiration: Füllen Sie mit der Pumpe zusätzlich ca. 0,4 Liter in den Blasebalg. o Exspiration: Saugen Sie mit der Pumpe ca. 0,4 Liter Luft aus dem Blasebalg.

3.5. Simulation eines offenen (äußeren) Pneumothorax

- Bringen Sie das System in Atemruhelage. - Beobachten Sie die Änderungen von PA und Ppl bei:

o Pneumothorax: Entfernen Sie den Gummistopfen oben am Zylinder. o Spontanatmung bei Pneumothorax (siehe 3.3.)

Hinweis: Ein Pneumothorax entsteht meist nur einseitig und außerdem partiell (aufgrund von Verwachsungen von Pleura visceralis und parietalis). Patienten klagen daher nicht immer über Atemnot. Es wird deshalb meist nur eine Thoraxdrainage mit Unterdruck angelegt.

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II) Lungenfunktionsmessung 1. Zielstellung: Jeder Student soll mehrere klinisch relevante Lungenfunktionsmessgeräte kennenlernen. Im Praktikum erhält jeder die Möglichkeit, für sich die folgenden Atemgrößen zu ermitteln: 1. die Vitalkapazität und die darin enthaltenen Volumina mittels (a) geschlossenem Spirometer (Volugraph 2000), (b) offenem Spirometer (Pneumotachograph Master Scope), (c) Bodyplethysmograph (MasterLab), 2. die relative Sekundenkapazität über den Tiffeneau-Test, 3. den Atemwegswiderstand über die Bodyplethysmographie, 4. die funktionelle Residualkapazität mit Hilfe der Heliumeinwaschmethode (ein Student pro Gruppe). 2. Grundlagen 2.1. Ermittlung von Atemgrößen mittels klassischer geschlossener und offener Spirometersysteme Die klassische Spirometrie ist eines der gebräuchlichsten Verfahren der klinischen Lungenfunktions-diagnostik, in der u. a. die folgenden statischen und dynamischen Atemvolumina direkt bestimmt werden können (siehe auch Abb. 2): Atemzugvolumen (AZV oder VT), Atemfrequenz (AF oder BF), Atemminutenvolumen (AMV), inspiratorisches und exspiratorisches Reservevolumen (IRV bzw. ERV), Vitalkapazität (VC), forcierte Vitalkapazität (FVC) und das forcierte Exspirationsvolumen in einer Sekunde (FEV 1). FEV 1 wird auch als Atemstoßwert (ASW) oder Sekundenkapazität (SK) bezeichnet. Mit Hilfe der Heliumeinwaschmethode können mit einem geschlossenen Spirometer indirekt auch die funktionelle Residualkapazität (FRC) und daraus das Residualvolumen (RV) sowie die Totalkapazität (TLC) bestimmt werden.

Tabelle 1: Abkürzungen der Volumina/Kapazitäten Tabelle 2: Abkürzungen weiterer

Ventilationsgrößen

TLC Totale Lungenkapazität ( = RV + ERV + VT + IRV)

AZV Atemzugvolumen VT Tidal Volume (Atemzugvolumen) VC Vitalkapazität FVC Vitalkapazität bei forcierter Exspiration. FVC

ist oft etwas kleiner als VC, da bei forcierter Ausatmung Teile der kleinen Atemwege verschlossen werden können und das eingeschlossene Volumen nicht ausgeatmet werden kann.

IRV Inspiratorisches Reservevolumen ERV Exspiratorisches Reservevolumen RV Residualvolumen ASW Atemstoßwert (Sekundenkapazität) FEV 1 Forciertes Exspiratorisches Volumen in 1s

(Sekundenkapazität) FRC Funktionelle Residualkapazität

(= RV + ERV) ITGV Intrathorakales Gasvolumen, entspricht in etwa FRC

AF Atemfrequenz [1/min] BF Breathing Frequency

(Atemfrequenz) AMV (MV) Atemminutenvolumen [l/min]

( = VT • AF) rel. SK relative Sekundenkapazität [%]

(= FEV 1 / FVC • 100 % FEV 1 % FVC relative Sekundenkapazität MVV Maximal Voluntary Ventilation

(Atemgrenzwert) PEF Peak Expiratory Flow

(Exspiratorischer Spitzenfluss) SRtot totaler spezifischer Widerstand Rtot totaler Atemwegswiderstand

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Abb. 2: Spirogramm zur Bestimmung der Atemvolumina mit anschließendem Tiffeneau-Test Mit Hilfe dieser leicht messbaren Atemgrößen ist in den meisten Fällen die wichtige Unterscheidung zwischen ungestörter Atmung und einer obstruktiven bzw. restriktiven Ventilationsstörung möglich (obstruere = versperren, restringere = vermindern): Eine rein obstruktive Ventilationsstörung vermindert die forcierte Exspiration bei normaler Vital-

kapazität. Eine restriktive Ventilationsstörung erniedrigt die Vitalkapazität und den Wert der forcierten

Exspiration. Die auf FVC bezogene relative Sekundenkapazität bleibt normal.

2.2. Ermittlung von Atemgrößen mittels Ganzkörper- bzw. Bodyplethysmographie Neben der klassischen Spirometrie ist heute in der ärztlichen Praxis die Ganzkörper- bzw. Body-plethysmographie eine wichtige Methode der Lungenfunktionsdiagnostik. Die Bodyplethysmographie ermöglicht neben der Bestimmung aller wichtigen Atemvolumina die Bestimmung des Atemwegs-widerstandes (Resistance, R) und des intrathorakalen Gasvolumens (ITGV). Der Atemwegswiderstand wird durch Spirometer-Atmung in der Kammer des Bodyplethysmographen mit anschließender Verschlussdruckmessung bestimmt. Für den Atemwegswiderstand (R) gilt: R = Alveolardruckänderung / Atemstromstärke R = ΔPA / V [kPa • s/l] Während der Ruheatmung des Probanden werden der Kammerdruck und die Atemstromstärke fortlaufend gemessen (siehe Abb. 3). Der Kurvenverlauf gibt bereits Hinweise für die Art der vorliegenden Lungenerkrankung. Da infolge des Atemwegswiderstandes die intrapulmonalen Volumenänderungen den Thoraxbewegungen nur verzögert folgen, kommt es zu Änderungen des Alveolardrucks. Dabei ändert sich der Druck in der abgeschlossenen Bodyplethysmographenkammer näherungsweise proportional dazu in umgekehrter Richtung. Auf diese Weise ist man in der Lage (bei bekanntem ITGV und Kammervolumen), die jeweilige Alveolardruckänderung (PA) auf dem Umweg über die Messung des Kammerdrucks zu bestimmen und somit den Atemwegswiderstand zu berechnen.

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R = (– Kammervolumen / ITGV • Kammerdruckänderung) / Atemstromstärke R = (– VK / ITGV • PK) / V Multipliziert man den Atemwegswiderstand mit dem intrathorakalen Gasvolumen, erhält man den spezifischen Widerstand (SR).

Abb. 3: Prinzip der Bestimmung des Atemwegswiderstandes und Aufzeichnung der Messung der Atem-stromstärke = Volumenstrom (V ) in Relation zur Kammerdruckänderung (ΔPK). Ein reales Beispiel dazu finden Sie in Abb. 7 (unten links). Quelle Abbildung Bodypletysmograph: "Physiologie", Klinke, Pape, Silbenagel, 5. Auflage 2005)

Das intrathorakale Gasvolumen wird mit verschlossenem Mundstück bestimmt. Legt man den Verschluss an das Ende einer normalen Ausatmung (d. h. in Atemruhelage), so verbleibt in der Lunge ein Volumen, welches der funktionellen Residualkapazität entspricht. Auf Basis des Boyle-Mariottschen Gesetzes lässt sich die Formel zur Berechung dieses Volumens erstellen: ITGV = – (Kammerdruckänderung / Alveolardruckänderung) • Kammervolumen ITGV = – (∆PK / ∆PA) • VK Durch die Ausweitung des Thorax während der Inspirationsanstrengung bei verschlossenem Mund-stück sinkt der Alveolardruck (PA), der unter diesen Bedingungen dem Druck im Mund entspricht und dort gemessen werden kann. Gleichzeitig wird die Luft im Plethysmographen durch die Ausweitung des Thorax geringfügig komprimiert, wodurch der Luftdruck in der Kammer (PK, wird direkt gemessen) geringfügig ansteigt. Das ITGV ist umgekehrt proportional zur Steigung der Verschlussdruck-Kurve (siehe Abb. 4).

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Abb. 4: Prinzip der Verschlussdruckmessung und Aufzeichnung der Messung des Munddrucks (PA) in Relation zur Kammerdruckänderung (PK). Ein reales Beispiel dazu finden Sie in Abb. 7 (unten rechts). Quelle: http://www-organik.chemie.uni-wuerzburg.de/ak_engel/Fink/ medu/Plethysmografie_Funktionsprinzip_07_Berni.html 3. Durchführung

Alle Messungen sind mit Mundstücken und Nasenklemmen durchzuführen! Die Messungen am geschlossenen und offenen Spirometer sind stehend durchzuführen. Alle Probanden sollten unbedingt die notwendigen hygienischen Erfordernisse beachten (Mundstücke nach Benutzung wechseln; Belüften der geschlossenen Spirometersysteme nach jeder Benutzung; Wechseln und Desinfizieren von Schläuchen und Patientenhahn nach 5-7 Probanden; Studenten mit einem grippalen Infekt wird die Bestimmung ihrer Atemgrößen im Praktikum freigestellt - bitte gegebenenfalls das geschlossene Spirometersystem nicht oder als letzter der jeweiligen Gruppe benutzen). Alle jeweils gemessenen Werte bitte in Tabelle 3 übernehmen. 3.1. Messungen am geschlossenen Spirometersystem - Spirograph "Volugraph 2000" Bei der Einatmung der Raumluft (ATP-Bedingungen: Ambient Temperature Pressure) aus dem Vorratsbehälter des geschlossenen Spirometers wird die Luft auf Körpertemperatur erwärmt und mit Wasserdampf gesättigt (BTPS-Bedingungen: Body Temperature Pressure Saturated). Bei der Ausatmung kühlt sich das wasserdampfgesättigte Gas schnell wieder auf Raumtemperatur ab (ATPS-Bedingungen: Ambient Temperature Pressure Saturated). Die am Spirometer gemessenen Volumina sind daher ca. 10 % kleiner als die tatsächlichen Lungenvolumina. Vorbereitung - Spirometerglocke durch automatische Umluft ca. 1-2 min frisch belüften (Taste AIR OUT/FLUSH), - Spirometer bis etwa Mittelstellung (ca. 5 l) mit Raumluft füllen (Taste AIR IN), - Nasenklemme und Gummi-Mundstücke verwenden. Messung - Registriergeschwindigkeit auf 30 mm/min einstellen, - normale Ruheatmung von Außenluft (kurze Gewöhnungsphase), - Umstellen des Patientenhahnes auf Spirometeratmung, - 5-10 Perioden ruhige Spontanatmung zur Bestimmung von Atemzugvolumen (AZV)

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Atemfrequenz (AF) Atemminutenvolumen (AMV) - ohne Messpause nach normaler Exspiration maximal tief ein- und ausatmen (Bestimmung von IRV,

ERV und VC; Messzyklus 1-2 mal wiederholen), - Umstellen des Patientenhahnes auf Raumluft und Schreiber ausstellen, - Registriergeschwindigkeit auf 600 mm/min erhöhen, - Spirograph mit ca. 1 l Raumluft füllen, - Tiffeneau-Test: maximale freie Einatmung am geöffneten Patientenhahn (maximale Füllung der

Lunge), Patientenhahn schließen, Schreibvorrichtung einschalten und maximal forcierte Exspiration >3 Sekunden. Sie ergibt die forcierte Vitalkapazität (FVC). Das dabei in der ersten Sekunde ausgeatmete Volumen ist die Sekundenkapazität (FEV 1) bzw. der Atemstoßwert (ASW).

3.2. Messungen am offenen Spirometersystem - Pneumotachograph „Master Scope“ Die primäre Messgröße ist hier die Atemstromstärke (Fluss), die aus dem Druckabfall über einen kleinen Atemwiderstand berechnet wird. Die Atemstromstarke wird dabei fortlaufend digital zum Atemvolumen integriert. Vorteil des offenen Spirometersystems ist, dass der Proband in die Umgebungsluft atmet. Durch Eingabe der Probandendaten sind die Geräte in der Lage, zu den gemessenen Werten die jeweiligen Normwerte anzuzeigen. Bitte beachten Sie die jeweils am Gerät ausliegende Bedienungsanleitung. Das vom Spirometer gemessene Volumen der ausgeatmeten Luft entspricht BTPS-Bedingungen. Das gemessene Volumen der eingeatmeten Raumluft entspricht jedoch ATP-Bedingungen. Die Umrechnung in BTPS-Bedingungen erfolgt automatisch durch die Software. Messung Die Bedienung der beiden PC-gestützten Geräte „Master Scope“ erfolgt erst nach einer Einweisung durch den Versuchsleiter, einen Tutor oder bereits eingewiesene Studenten. Die einzelnen Registrierprogramme befinden sich im Windows-Programm LAB 4. Nach jedem Messkopfwechsel muss eine Volumeneichung durchgeführt weden. Durch die Eingabe der Patientendaten erhält man seine errechneten Normwerte (bitte in Tabelle 3 übernehmen). Das Messprogramm befindet sich unter dem Menüpunkt Spirometrie/Fluss-Volumen. 1. Bestimmung von AZV (VT), AF (BF,) AMV (MV), IRV, ERV und VC (VC IN, VC EX) - Ruhespirometrie (= Programmpunkt 2) anwählen (Klick mit linker Maustaste), - ca. 5 bis 10 normale Atemexkursionen registrieren (Bestimmung von VT, BF, MV, Atemruhelage), - erneut Ruhespirometrie anklicken (Werte für VT, BF und MV werden angezeigt), - aus der Ruheatmung möglichst langsam maximal ausatmen, zügig (aber nicht forciert) maximal

einatmen und erneut zügig maximal ausatmen, ggf. wiederholen (Bestimmung von IRV, ERV, VC IN, VC EX),

- Ergebnis (Taschenrechner) anwählen und Teilversuch beenden. 2. Bestimmung von FVC, ASW (FEV 1), rel. SK (FEV 1 % FVC) und PEF - Fluss-Volumen (= Programmpunkt 3) anwählen, - aus der Ruheatmung möglichst langsam maximal ausatmen, zügig maximal einatmen und dann so schnell wie möglich (forciert) maximal ausatmen, bis ein deutliches Plateau auf Höhe der voran- gegangenen maximalen Ausatmung erreicht ist, - Ergebnis (Taschenrechner) anwählen und Teilversuch beenden.

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3. Bestimmung von AGW (MVV) - MVV-Messung (= Programmpunkt 4) anwählen, - zunächst durch den Sensor normal weiteratmen, - entsprechend der voreingestellten und am Bildschirm dargestellten Sollmessdauer (Linienbegrenzung) so schnell und kräftig wie möglich über den Sensor ein- und ausatmen, - Ergebnis (Taschenrechner) anwählen und Teilversuch beenden. - Vorsicht: Die Messung des Atemgrenzwertes sollte nur einmal nach einer Pause von mehreren Minuten wiederholt werden, da Kollapsgefahr durch Hyperventilation besteht! 3.3. Messung der funktionellen Residualkapazität Die Messung erfolgt mit der Heliumeinwaschmethode am geschlossenen Spirometer "Volugraph 2000". Die Bestimmung der funktionellen Residualkapazität (FRC) wird automatisch vom Spirometer gesteuert. Mit der Taste FRC werden nach automatischem Spülen ca. 400 ml Helium und 400 ml Sauerstoff in die Spirometerglocke gegeben. Nachdem sich die He-Konzentration stabilisiert hat, wird mit Luft auf 5 l aufgefüllt. Die gesamte Vorbereitungsphase dauert ca. 3-5 min bis zur Leuchtanzeige „Str“ (Start). Die Messung beginnt mit ca. 15-20 Sekunden Ruheatmung von Raumluft am Patientenhahn (Gewöhnungsphase). Nach einer normalen Exspiration (Atemruhelage) erfolgt die Umstellung des Patientenhahnes auf Spirometeratmung, dann ca. 3-5 min ruhig weiter atmen, bis sich der für FRC angezeigte Wert nicht mehr ändert. Der verbrauchte Sauerstoff wird währenddessen vom Gerät automatisch ergänzt und ausgeatmetes Kohlendioxid wird chemisch durch „Atemkalk“ gebunden. Da die FRC-Messung unter ATPS-Bedingungen erfolgt, ist der Messwert ca. 10 % kleiner als das tatsächliche FRC-Volumen in der Lunge. 3.4. Ermittlung von Atemgrößen mittels Ganzkörper- bzw. Bodyplethysmographie Die Bedienung des Bodyplethysmographen erfolgt gemeinsam mit einem Mitarbeiter/einer Mitarbeiterin des Physiologischen Institutes. - Programmaufruf mit dem Symbol Bodyplethysmographie, - Proband nimmt in der Kabine Platz - Tür schließen, - nach ca. 1 min (Temperaturausgleich) Nasenklemme aufsetzen, durch den Sensor normal atmen. - Die Atemwiderstands-Messung (Widerstandsschleife) wird automatisch gestartet, sobald der Proband am Mundstück atmet, kann aber auch mit Anklicken des Widerstand-Symbols 1 = F1 gestartet werden. In den Fenstern 2 (oben rechts) und 3 (unten links) werden atemsynchron die spezifischen Widerstandsschleifen und das Spirogramm aufgezeichnet. Im Fenster 1 (oben links) werden die letzten fünf abgeschlossenen Kurven dargestellt. Wird im Fenster 2 die Kurvendarstellung unübersichtlich, so kann jederzeit der Fensterinhalt gelöscht werden (Maus in das Fenster führen und linke Maustaste drücken), - Verschlussdruck-Messung starten: ITGV-Symbol anklicken. Mit Beginn der nächstfolgenden Einatmung erfolgt der Verschluss. Bitte weisen Sie den Probanden an, während des Verschlusses möglichst normal weiterzuatmen. - Unmittelbar nach dem Öffnen des Verschlusses sollte eine Spirometrie (Fluss-Volumen-Messung) durchgeführt werden: - aus der Normalatmung so tief wie möglich langsam ausatmen (ERV-Bestimmung), - dann langsam maximal einatmen, - danach so fest und so weit wie möglich ausatmen (FEV 1-, PEF-Bestimmung).

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- Symbol Ergebnis (Taschenrechner) anklicken: Versuch wird beendet und die Parameter werden mit Soll-Istwertvergleich am Bildschirm dargestellt.

Vergleichen Sie Ihren Bodyplethysmographie-Ausdruck mit dem Beispielausdruck in Abb. 7! Fragen Sie den Praktikumsleiter, ob die Messung wiederholt werden muss, wenn die Kurven deutlich vom Beispiel abweichen! 4. Ergebnisse und Auswertung Die mit den verschiedenen Methoden gemessenen und berechneten Atemgrößen sind in Tab. 3 zusammenzufassen. Abweichungen von den Sollgrößen sind hinsichtlich physiologischer oder mess-methodischer Ursachen zu diskutieren. Beantworten Sie zusätzlich folgende Fragen: 1) Wieso ändert sich bei einer restriktiven Ventilationsstörung die relative Sekundenkapazität nicht, obwohl der Atemstoßwert vermindert ist? 2) Welche Ventilationsgrößen werden im Bodyplethysmographen über den Volumenfluss am Mund ermittelt. Für welche Größen werden die Kammerdruckmessungen (∆PK) benötigt? 5. Schwerpunkte zur Vorbereitung auf das Praktikum Atemmechanik - beteiligte Muskeln, Bau der Atemwege, anatomischer und physiologischer Totraum, Bestimmung des Totraumvolumens Obere Atemwege/Alveolen - Lokalisation des Lungenströmungswiderstandes, Regulation durch vegetatives Nervensystem, mukoziliäre Clearance, Surfactants Atemvolumina - Messbedingungen: STPD, ATPS, BTPS - Atemvolumina und deren Bestimmung mittels Spirometrie - Messprinzipien: geschlossenes Spirometer/offenes Spirometersystem/Bodyplethysmograph - Messmethoden: Heliumeinwaschmethode, Tiffeneau-Test Atmungswiderstände/Atemmechanik - elastische und visköse Atmungswiderstände, Ruhedehnungskurven, Alveolardruck und Pleuradruck bei dynamischer Atmung, Bestimmung des Atemwegswiderstandes (Resistance), Überdruckbeatmung Restriktive und obstruktive Ventilationsstörungen - Beispiele, Diagnostik: Wie ändern sich Compliance/Resistance/Vitalkapazität/Sekundenkapazität/rel. Sekundenkapazität/Atemgrenzwert/Maximaler exspir. Fluss (PEF)? - dynamische Atemwegskompression/Bedeutung beim Lungenemphysem Gasaustausch - Gaspartialdrücke (alveolär, venös, arteriell) - Diffusion; Wie diagnostiziert man D.-störungen? - Arterialisierung des Blutes, Zusammenspiel von Perfusion und Ventilation - Euler-Liljestrand-Mechanismus (hypoxische Vasokonstriktion), klinische Bedeutung Sauerstofftransport im Blut - Hämoglobin, Hb-Arten - Sauerstoffbindungskurve: sigmoidaler Verlauf und seine Bedeutung, Bohr-Effekt, Einfluss von Temperatur und 2,3-BPG, CO-Vergiftung CO2-Transport im Blut - CO2-Transportmöglichkeiten, CO2-Bindungskurve, Haldane-Effekt Neuronaler Atemrhythmus - respiratorische Neurone, Einflüsse auf den Atemrhythmus: chemische Atemreize, Temperatur,

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limbisches System, Willkürmotorik (motorischer Kortex), Oberflächensensibilität, Reflexe (Niesen, Husten), Hormone, Dehnungsrezeptoren von Lunge/Muskeln/Sehnen - Hering-Breuer-Reflex - pathologische Atemrhythmen

Tabelle 3: Messwertübersicht

Atemgrößen

Individuelle Normwerte (von Software berechnet)

Geschlossenes Spirometer (Spirograph Volugraph 2000)

Offenes Spirometer (Pneumotacho-graph MasterScope)

Body-plethysmo-graph

AZV = VT [l] Atemzugvolumen

AF = BF [min-1] Atemfrequenz

AMV = MV [l • min-1]

Atemminutenvolumen

VC [l] Vitalkapazität VC IN:

VC EX:

IRV [l] Inspir. Reservevolumen X X

ERV [l] Exspir. Reservevolumen

FVC [l] Forcierte Vitalkapazität

ASW = FEV 1 [l]

Atemstoßwert = Sekundenkapazität

rel. SK = FEV 1 % FVC

Relative Sekundenkapazität > 70 %

AGW = MVV [l • min-1]

Atemgrenzwert

X X

ITGV (~FRC) [l]

Intrathorakales Gasvolumen

X X

FRC-He [l]

Funktionelle Residualkapazität

(1 Proband je Gruppe)

X

X X

RV = FRC – ERV [l]

Residualvolumen

X

TLC = VC + RV [l]

Totale Lungenkapazität

X

PEF = Vmax [l/s]

Exspiratorischer Spitzenfluss

X

Rtot [kPa • s/l]

Totaler Atemwegswiderstand

X X

SRtot = Rtot • ITGV [kPa • s]

Totaler Spezifischer Widerstand

X X

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Männer:

Kamburoff, Petia L., and Woitowitz, H.J. & R.H. (1972)

Frauen:

Kamburoff, Petia L., and Woitowitz, H.J. & R.H. (1972)

Abb. 5: Nomogramm zur Bestimmung der Vitalkapazität (VC)

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Abb. 6: Zusammenhang zwischen Volumen-Zeit- und Fluss-Volumen-Kurve (Tiffeneau-Test) Aus: "Klinische Pneumologie" 4. Auflage, 2008, Abb. 2.28 (Heinrich Matthys & Werner Seeger), modifiziert

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Abb. 7: Beispielausdruck Bodyplethysmographie. Hinweis zu den unteren beiden Diagrammen: Statt der Kammerdruckänderung (PK) wird bei diesem Gerät das dafür ursächliche "Verschiebevolumen" angezeigt (berechnet aus Barometerdruck, Kammervolumen und PK).

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Asthma bronchiale

Lungenemphysem

Restriktion

Trachealstenose

(z. B. durch Tumoren oder Struma)

Abb. 8: Pathologische Fluss-Volumen-Kurven, idealtypische Darstellung (aus Gnädiger et al., 2014)