Atemmechanik

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Inspiration	• Aktive Vergrösserung des intrathorakalen Volumens – Senkung des Zwerchfells – Hebung der Rippen • Passive Dehnung der Lunge • Subatmosphärischer Druck intrapulmonal (Sog) • Luft strömt in die Lunge
Exspiration	• Passive Verkleinerung des intrathorakalen Volumens – Erschlaffen des Zwerchfells – Elastische Retraktionskraft des Thoraxskelettes und der Lunge • Aktive Verkleinerung des intrathorakalen Volumens – Thorakale Expirationsmuskeln – Bauchpresse • Positiver Druck intrapulmonal • Luft wird aus der Lunge gepresst
Inspirationsmuskeln	– ZWECHFELL (Diaphragma) – Mm. intercostales externi – Mm. levatorescostarum – Mm. scaleni, M. sternocleidomastoideus
Expirationsmuskeln	– Mm. intercostales interni – M. retractor costae – M. subcostalis – Bauchmuskeln – M. serratus posterior inferior
Zwerchfell	Ansatz: - ventral > Sternum - dorsal > LWK1 - Innenseite Rippe 7 -10 • Kontraktion führt zur Inspiration (Abflachung mit Abwärtsbewegung) • Erschlaffung führt zur Expiration (kuppelförmige Aufwärtsbewegung) • Dorsal wird wesentlich mehr intrathorakales Volumen geschaffen als ventral
Bauchatmung	• Atmung nur mit Zwerchfell • Anteil in % – Erwachsene 60-80% – Säugling, alte Menschen 80%-100% • Exspirationreinpassiv (Erschlaffung und elastische Retraktionskräfte)
Inspiration: Brustatmung	• über Anhebung und Erweiterung des Brustkorbes • Mm. intercostales ext. Mm. levatores costarum • Setzt elastischen Thorax voraus
Exspiration: Brustatmung	• Passiv über elastische Retraktionskraft des Thorax und der Lunge • Aktiv über - Mm. intercostales interni - M. retractor costae - M. subcostalis
forcierte Atmung	• Bedient sich der Atemhilfsmuskulatur • Inspiration: - M. sternocleidomastoideus - M. scalenus - M. pectoralis - Der Schultergürtel wird durch Aufstützen der Arme fixiert • Exspiration: - Bauchmuskeln - M. serratus post. inferior > bei Asthma
Druckgrössen in der Atemphysiologie	• Atmosphärischer Druck • Intrapulmonaler Druck • Intrapleuraler Druck • Transpulmonaler Druck
Atmosphärischer Druck	= Barometerdruck = Nulldruck • In der Atemmechanik werden alle Drucke auf den atmosphärischen Druck bezogen • Diesen setzt man artifiziell auf Null fest • Positiver Druck > Atmosphärendruck • Negativer Druck < Atmosphärendruck
Intrapulmonaler Druck	= Alveolardruck = Palv • Es ist der Druck, der in den Alveolen herrscht • Bei Atemstillstand in Spontanatmung (endexspiratorisch und endinspiratorisch) ist er Null • Bei Inspiration ist er negativ (-2 bis -4mbar) • Bei Exspiration ist er positiv (+2 bis +4mbar) • Beim Pressen und Trompeten können intrapulmonale Drücke bis 200mbar auftreten
Intrapleuraler Druck	= intrathorakaler Druck = Ppl • Druck im Pleuraspalt zwischen Pleura viszeralis (Lungenfell) und parietalis (Rippenfell) • Negativer Druck • Schwankt unter ruhiger Spontanatmung zwischen – 4 und – 8 • Bei forcierter In- oder Exspiration kann er zwischen – 40 und + 40 mbar schwanken • Nicht direkt messbar, entspricht dem Druck im mittleren Ösophagus
Funktion der Pleurablätter	• Pleuraspalt = Raum zwischen Pleura viszeralis und parietalis • Kapillärer Spalt mit wenig Flüssigkeit • Gute Verschieblichkeit gegeneinander, aber nicht voneinander abhebar • Lunge folgt leicht den Thoraxveränderungen • Luft im Pleuraspalt verhindert Kontakt zwischen den Pleurablättern, die Lunge kollabiert (Pneumothorax)
Transpulmonaler Druck	= Ptp = Palv - Ppl • Entscheidender Druck für Pneumothorax Entscheidend ist Umgebungsdruck & Innendruck • Ptp bestimmt das Füllvolumen der Alveole • Ptp bestimmt die Dehnung der Alveole • Wird der transpulmonale Druck negativ kommt es zum Alveolarkollaps (Atelektase) • Steigt er > 30mbar besteht die Gefahr der Ruptur (Barotrauma)
Statische Lungenvolumina	• AZV Atemzugvolumen: Volumen, das bei ruhiger Atmung ein- und ausgeatmet wird 0.5-0.6l / 7-8ml/kgKG • IRV Inspiratorisches Reservevolumen: Volumen, das nach ruhiger Einatmung noch zusätzlich eingeatmet werden kann 2.5-3l / ca. 2-fache des ERV • ERV Exspiratorisches Reservevolumen: Volumen, das man nach ruhiger Ausatmung noch zusätzlich ausatmen kann 1-1.5l / hälfte es IRV • RV Residualvolumen: Volumen, das nach maximaler Ausatmung noch in den Lungen verbleibt (nicht mobilisierbares Lungenvolumen, spirometrisch nicht messbar) 1.5-2l
Vitalkapazität	• Volumen,das nach maximaler Inspiration ausgeatmet werden kann • VC = IRV+AZV+ERV • Normalwert: 4,5-5,0 l
Totalkapazität	• Maximales Luftfassungsvermögen der Lunge • TC = RV+ERV+AZV+IRV • TC = VC+RV • Normalwert: 6l
FRC = funktionelle Residualkapazität	• Gasvolumen, das bei Atemruhelage in der Lunge verbleibt (nach AZV) = RV + ERV • Mass für die Gasaustauschfläche • Verhindert einen Alveolarkollaps • Zur Aufrechterhaltung der FRC in Narkose ist ein PEEP (Barriere das Pat. nicht gegen 0 ausatmet) von 5-7 mbar nötig • Eine restriktive Ventilationsstörung senkt die FRC • Eine obstruktive Ventilationsstörung steigert die FRC • Die Narkose senkt die FRC um 20-30% • Rückenlage senkt die FRC
Closing Volume	= Verschlussvolumen = CV • CV: Lungenvolumen, bei dem es während der Exspiration zum Verschluss der kleinen Atemwege kommt • Solange die FRC > ist als das CV bleiben die Atemwege offen • Fällt die FRC unter das CV, dann kommt es zum Verschluss der kleinen Atemwege
Altersabhängigkeit der Lungenvolumina	RV = wird grösser mit dem Alter FRC = wird grösser mit dem Alter VC = nimmt bis ca. 20 J zu - danach stetig ab TCL = nimmt bis 20 J zu - danach bleibt sie in etwa gleich
Dynamische Atemvolumina	• Zeitabhängige Messung der Atemvolumina • In welcher Zeit kann ein Patient welches Volumen ausatmen • Forcierte Exspiration • Volumen-Zeit-Diagramm • Beurteilung des Schweregrades einer restriktiven und obstruktiven Erkrankung
Forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde	= Einsekundenkapazität • FEV1 • Forciertes exspiratorisches Volumen, das nach maximaler Inspiration unter maximaler Anstrengung in 1 Sekunde ausgeatmet wird • Normalwert: 70-80% der VC • FEV1/VC-Quotient = Tiffeneau Wert
Compliance	• beschreibt die elastischen Eigenschaften der Lunge • Verhältnis von Volumenänderung zu der damit verbundenen Druckänderung • C = ΔV (ml)/ Δp (mbar) • wird in ml/mbar angegeben • Je höher die Compliance um so höher die Dehnbarkeit der Lunge • Je höher die Compliance um so geringer der Druckanstieg bei einem bestimmten Füllungsvolumen • Normwert 80 bis 120 ml/mbar bei Spontanatmung • Normwert C total/dynamisch unter Beatmung 40-80 ml/mbar
verminderte Compliance: Ursachen	Parenchymveränderungen – ARDS – Pneumonie – Lungenödem – Fibrosen • Surfactant-Funktionsstörungen – Atelektasen – Aspiration – Lungenödem • Volumenminderung – Pneumothorax – Zwerchfellhochstand
Resistance	• Mass für den Strömungswiderstand • Verhältnis von Druckdifferenz (zwischen Atmosphäre und Alveole) und strömendem Volumen pro Sekunde • R = Δp : Volumen / sec = mbar/l/s • Spontanatmung und gesund = 1-3 mbar/l/s • Intubiertundgesund =4-9mbar/l/s • Im Kindesalter sind die Strömungswiderstände wesentlich höher – Neugeborene: 30-50 mbar/l/s – Säuglinge: 20-30 mbar/l/s
Atemsynchrone Resistance	Inspiration: – Dehnung der elastischen Lungenfasern – Bronchien werden gedehnt – Resistance nimmt ab Exspiration: – Retraktionsdruck nimmt ab – Bronchen werden enger – Resistance nimmt zu Konsequenz: Exspiration braucht mehr Zeit!
erhöhter Atemwegswiederstand: Ursachen	• Endotrachealer Tubus • Übermässige Sekretion • Schleimhautschwellung • Bronchospasmus • Emphysem (dynamische Atemwegskompression bei Überblähung) • Fremdkörper • Tumorstenose
Inspiratorischer Stridor	• Pfeifendes Geräusch bei der Einatmung • Verlegung im Bereich der grossen Atemwege – Zunge sinkt zurück – Fremdkörper – Krupp / Pseudokrupp – Diphterie – Struma – Stimmbandtumor
Exspiratorischer Stridor	• Pfeifendes Geräusch bei der Ausatmung • Einengung im Bereich der Bronchiolen – Asthma bronchiale

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