Wondershare EdrawMind
Mindmap-Galerie atmen
- 55
atmen
Physiologische Mindmap, Atemkapitel, Einschließlich Lungenbeatmung und Gewebebeatmung, Gastransport im Blut, Regulierung der Atembewegungen, Lungenbeatmung usw.
Bearbeitet um 2024-01-14 23:23:49
- Für Sie empfohlen
- Gliederung
atmen
Lungenbelüftung und Gewebebelüftung
Grundprinzipien des Gasaustausches
Diffusion von Gas
Die Voraussetzung des Gasaustauschs: Durch die Lungenbeatmung werden die Blasen kontinuierlich erneuert, um die relative Stabilität der Alveolargase PO2 und PCO2 aufrechtzuerhalten
Definition: Gasmoleküle bewegen sich ständig ungerichtet. Wenn in verschiedenen Bereichen ein Druckunterschied besteht, kommt es zu einer Nettoübertragung von Gasmolekülen von hohem Druck auf niedrigen Druck.
Partialdruckdifferenz des Gases
Bezieht sich auf den Druck, der von jeder Gaskomponente im Mischgas erzeugt wird
Bei konstanter Temperatur ist die Partialdruckdifferenz eines bestimmten Gases = der Gesamtdruck des Mischgases × der prozentuale Anteil des Gasvolumens im Mischgas
Es ist die treibende Kraft der Gasdiffusion und der Schlüsselfaktor, der die Richtung der Gasdiffusion bestimmt.
Molekulargewicht und Löslichkeit von Gasen
Die relative Diffusionsrate von Gasmolekülen ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel des Gasmolekulargewichts
Gase mit kleineren Molekulargewichten diffundieren schneller
Zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit findet eine Diffusion statt, und die Diffusionsgeschwindigkeit ist auch proportional zur Löslichkeit des Gases in der Lösung
Löslichkeit: Die in einer Volumeneinheit unter einem Partialdruck gelöste Gasmenge
Temperatur (kann ignoriert werden)
Diffusionsbereich und -entfernung
Je größer die Diffusionsfläche, desto größer ist die Gesamtzahl der diffundierten Moleküle. Je größer der Diffusionsabstand, desto länger dauert die Diffusion
Partialdruck von Atemgasen und Gasen in verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers
Zusammensetzung und Partialdruck der Atemluft und Alveolarluft
Der Volumenanteil jedes Gases in der Luft variiert im Allgemeinen nicht von Region zu Region Der Partialdruck kann sich aufgrund von Änderungen des gesamten atmosphärischen Drucks ändern. Der atmosphärische Druck auf dem Plateau ist niedriger und die Partialdrücke sind ebenfalls niedriger.
Partialdruck von Blutgasen und Gewebegasen
Der Partialdruck des Gases im Blut wird auch Gasspannung genannt
Lungenbelüftung
Lungenbeatmungsprozess
Wenn Blut durch 1/3 der Gesamtlänge der Lungenkapillaren fließt, ist die Lungenventilation im Wesentlichen abgeschlossen.
Unter normalen Umständen ist der Sauerstoffpartialdruck des systemischen arteriellen Blutes etwas niedriger als der des pulmonalvenösen Blutes, hauptsächlich weil eine kleine Menge venöses Blut aus den Bronchialvenen beigemischt ist.
Faktoren, die die Lungenventilation beeinflussen
Dicke der Atemmembran
Das heißt, die Alveolar-Kapillar-Membran und die Atmungsmembran werden auch als Luft-Blut-Schranke (6-schichtige Struktur) bezeichnet.
Die flüssige Schicht aus alveolärem Tensid, die alveoläre Epithelzellschicht, die epitheliale Basalmembranschicht, der Spalt zwischen der epithelialen Basalmembran und der kapillaren Basalmembran
Die Gasdiffusionsrate ist umgekehrt proportional zur Dicke des Atemfilms. Je dicker der Atemfilm ist, desto länger dauert die Diffusion und desto weniger Gas wird pro Zeiteinheit ausgetauscht.
Jede Krankheit, die die Dicke der Atemmembran erhöht oder die Diffusionsstrecke vergrößert, verringert die Gasdiffusionsrate
Bereich der Atemmembran
Die Gasdiffusionsgeschwindigkeit ist proportional zur Diffusionsfläche
Die Gesamtfläche der beiden Lungen eines normalen Erwachsenen beträgt etwa 70 Quadratmeter. Im Ruhezustand beträgt die für die Gasdiffusion genutzte Atemmembranfläche etwa 40 Quadratmeter, was eine beträchtliche Reservefläche darstellt.
Verhältnis Ventilation/Blutfluss
Das Verhältnis der alveolären Ventilation pro Minute zum pulmonalen Blutfluss pro Minute, normale Erwachsene in Ruhe –0,84
Ein erhöhtes Verhältnis bedeutet Hyperventilation oder relativ unzureichenden Blutfluss, ein Teil des Alveolargases kann nicht vollständig mit Blutgas ausgetauscht werden und der alveoläre Totraum nimmt zu.
Wenn das Verhältnis abnormal ist, ist die Hauptursache Hypoxie.
Der Unterschied im Sauerstoffpartialdruck zwischen arteriellem und venösem Blut ist viel größer als der Unterschied im Kohlendioxidpartialdruck
Der Diffusionskoeffizient von Kohlendioxid ist etwa 20-mal so hoch wie der von Sauerstoff, sodass Kohlendioxid schnell diffundiert und nicht leicht zurückgehalten wird.
Wenn der Partialdruck des arteriellen Sauerstoffs abnimmt und der Partialdruck des Kohlendioxids ansteigt, kann dies die Atmung anregen, die Alveolarventilation verbessern und zur Ableitung von Kohlendioxid beitragen.
Lungendiffusionskapazität
Die Anzahl der Milliliter Gas, die unter der Wirkung des Einheitspartialdrucks pro Minute durch die Atemmembran diffundiert.
Gewebebelüftung
Gasaustausch zwischen Blut und Gewebezellen in Körperkapillaren
Beeinflussende Faktoren
Der Abstand zwischen Gewebezellen und Kapillaren
Gewebestoffwechselniveau und intrakapilläre Blutflussgeschwindigkeit
Transport von Gasen im Blut
Sauerstofftransport
Sauerstoffträger – rote Blutkörperchen (molekulare Strukturmerkmale von Hämoglobin in roten Blutkörperchen)
Sowohl Sauerstoff als auch Kohlendioxid werden in zwei neuen Formen transportiert, physikalisch gelöst und chemisch kombiniert.
Die in einer Lösung gelöste Gasmenge ist direkt proportional zu ihrem Partialdruck und ihrer Löslichkeit und umgekehrt proportional zur Temperatur
Molekulare Struktur von Hämoglobin (Hb)
Es besteht aus 1 Globin und 4 Hämen. Das Zentrum der Hämgruppe ist ein zweiwertiges Eisen, das sich mit Sauerstoff verbinden kann.
Eigenschaften der Hb-Bindung an Sauerstoff
Die Bindungsreaktion ist schnell und reversibel
Eine schnelle Bindung und Dissoziation erfordert keine Beteiligung von Enzymen und kann durch den Sauerstoffpartialdruck beeinflusst werden.
Die Bindungsreaktion ist eher eine Sauerstoffanreicherung als eine Oxidation
Reagiert Eisen mit Sauerstoff oder handelt es sich um Eisen?
Die Menge an Hb, die an Sauerstoff gebunden ist
Ein Hb-Molekül kann sich mit 4 Sauerstoffmolekülen verbinden
Bewerten Sie die Menge an Hb, die an Sauerstoff gebunden ist
Hb-Sauerstoffkapazität: die maximale Sauerstoffmenge, mit der sich Hb in 100 ml Blut verbinden kann
Hb-Sauerstoffgehalt: die tatsächlich mit Hb verbundene Sauerstoffmenge in 100 ml Blut
Hb-Sauerstoffsättigung: der Prozentsatz des Hb-Sauerstoffgehalts und der Hb-Sauerstoffkapazität
HbO2 ist leuchtend rot und Hb ist purpurrot. Wenn der Hb-Gehalt im Blut mehr als 5 g/100 ml erreicht, erscheinen Haut und Schleimhäute dunkelviolett – Zyanose.
Die Sauerstoffdissoziationskurve ist S-förmig
Die S-Form hängt mit der allosterischen Wirkung von Hb zusammen
Hb ist ein kompakter Typ (T-Typ)
HbO2 ist vom losen Typ (R-Typ)
Hb verbindet sich mit Sauerstoff, die Salzbindung bricht allmählich auf und der T-Typ wird zum R-Typ.
Wenn HbO2 Sauerstoff freisetzt, verändert sich Hb allmählich vom R-Typ zum T-Typ
Sauerstoff-Dissoziationskurve
Kurve, die den Zusammenhang zwischen Blutsauerstoffpartialdruck und Hb-Sättigung zeigt
Segmentierung
Oberer Abschnitt (Sauerstoffpartialdruck 60 bis 100)
Die Kurve ist flacher,
Mittelteil (40～60)
Die Kurve ist steil und spiegelt die Sauerstoffversorgung der Gewebeflüssigkeit im Ruhezustand des Blutes wider.
Unterer Abschnitt (15~40)
Die Kurve ist am steilsten, was darauf hindeutet, dass kleine Änderungen des Blutsauerstoffpartialdrucks erhebliche Änderungen der Hb-Sättigung verursachen können, was die Reservekapazität der Blutsauerstoffversorgung widerspiegelt.
Faktoren, die die Sauerstoffdissoziationskurve beeinflussen
Auswirkungen des Blut-pH-Werts und des Kohlendioxid-Partialdrucks
Wenn der pH-Wert sinkt oder der Kohlendioxidpartialdruck steigt, nimmt die Affinität von Hb zu Sauerstoff ab und die Kurve verschiebt sich nach rechts.
Bohr-Effekt: Affinität des Blutsäuregehalts und des Kohlendioxidpartialdrucks für Hb und Sauerstoff
Der Säuregehalt nimmt ab, wodurch die Salzbindung aufbricht und H+ freigesetzt wird, wodurch sich Hb in die R-Form umwandelt und seine Affinität zu Sauerstoff erhöht.
Bedeutung
Förderung der Sauerstoffaufnahme durch das Lungenkapillarblut (Förderung der Sauerstoffbindung)
Fördern Sie die Sauerstoffbindung und verschieben Sie die Kurve nach links
Förderung der Sauerstofffreisetzung aus dem Gewebekapillarblut (Förderung der Sauerstoffdissoziation)
Fördern Sie die Sauerstoffdissoziation und verschieben Sie die Kurve nach rechts
Einfluss der Temperatur
Mit steigender Temperatur nimmt die Affinität ab und verschiebt sich nach rechts, was die Freisetzung von Sauerstoff fördert; mit sinkender Temperatur verschiebt sich die Affinität nach links
Der Einfluss der Temperatur auf die Sauerstoffdissoziationskurve kann mit H+ zusammenhängen,
Mit steigender Temperatur nimmt die H+-Aktivität zu, die Affinität nimmt ab und verschiebt sich nach rechts
Hypothermische Anästhesie – niedrige Temperaturen tragen dazu bei, den Sauerstoffverbrauch des Gewebes zu reduzieren
2,3-Diphosphoglycerat (2,3-DPG) in roten Blutkörperchen
2,3-DPG ist ein Produkt der Glykolyse
Unter Bedingungen wie chronischer Hypoxie, Anämie und Hochgebirgshypoxie wird die Glykolyse verstärkt, 2,3-DPG steigt in den roten Blutkörperchen und die Sauerstoffdissoziationskurve verschiebt sich nach rechts, was die Freisetzung von mehr Sauerstoff begünstigt.
Lagern Sie die Blut-Citrat-Glucose-Lösung länger als drei Wochen
Auswirkungen von Kohlenmonoxid
Bei einem sehr niedrigen PCO kann CO Sauerstoff aus HbO2 ersetzen
Wenn sich CO mit einem Häm von Hb verbindet, kann es die Affinität der anderen drei Häm für Sauerstoff erhöhen und die Kurve verschiebt sich nach links.
Hb ergibt in Kombination mit CO eine kirschrote Farbe
andere Faktoren
Beeinflusst durch seine eigenen Eigenschaften und seinen Gehalt wird Eisen (II) zu dreiwertigem Eisen oxidiert → verliert seine Fähigkeit, Sauerstoff zu transportieren
Transport von Kohlendioxid
Transportformen von Kohlendioxid
5 % werden in physikalisch gelöster Form versendet
95 % werden chemisch gebunden versendet
Bikarbonate
Im Plasma oder in den roten Blutkörperchen verbindet sich gelöstes Kohlendioxid mit Wasser zu Kohlensäure, die in Carbonationen und Wasserstoffionen zerfällt. Die Reaktion ist reversibel und erfordert Carboanhydrase.
Die Richtung der Reaktion hängt vom PCO2-Spiegel ab. Im Gewebe erfolgt die Reaktion nach rechts, in der Lunge nach links.
Mangel an Carboanhydrase im Plasma und langsamere Reaktion
Acetazolamid – erhöht den Gewebe-PCO2 von 46 auf 80
Carbamoylhämoglobin
Keine Enzymkatalyse erforderlich, schnell und reversibel
Der Hauptfaktor, der diese Reaktion reguliert, ist die Sauerstoffanreicherung
CO2-Dissoziationskurve
Eine Kurve, die die Beziehung zwischen CO2 und PCO2 im Blut darstellt
CO2 im Blut kann mit steigendem PCO2 ansteigen, und die CO2-Dissoziationskurve ist nahezu linear, nicht S-förmig und weist keinen Sättigungspunkt auf.
Faktoren, die den CO2-Transport beeinflussen
Ob sich Hb mit Sauerstoff verbindet, ist der Hauptfaktor, der den CO2-Transport beeinflusst
Holden-Effekt: Die Kombination von Hb und O2 kann die Freisetzung von CO2 fördern. Nach der Freisetzung von O2 verbindet sich Hb leicht mit CO2.
Regulierung der Atembewegungen
Das Atemzentrum und die Bildung des Atemrhythmus
Atemzentrum
Definition: Eine Gruppe neuronaler Zellen, die im Zentralnervensystem Atemrhythmen erzeugen und Atembewegungen regulieren.
Das Atmungszentrum umfasst
Rückenmark
Motoneuronen im Rückenmark, die die Atemmuskulatur steuern
Das Rückenmark selbst und die Atemmuskulatur können keine rhythmische Atmung erzeugen. Die Atemneuronen des Rückenmarks sind Relaisstationen, die das übergeordnete Atemzentrum und die Atemmuskulatur sowie das primäre Zentrum verbinden, das bestimmte Atemreflexe integriert.
unterer Hirnstamm
bezieht sich auf die Brücke und die Medulla oblongata
Der obere Teil der Brücke ist das Atmungsregulationszentrum, das das Langatmungszentrum hemmt
Unterer Teil der Pons – das lange Inhalationszentrum, das eine tonisierende und erleichternde Wirkung auf die Inhalationsaktivitäten ausübt und die Inhalation verlängert
Verteilung respiratorischer Neuronen
Dorsale Atemgruppe dorsomedial der Medulla oblongata. Erregt Zwerchfellmotorneuronen im Rückenmark, wodurch sich das Zwerchfell zusammenzieht und einatmet.
Ventrale Atemgruppe im ventrolateralen Mark. Erregt die motorischen Neuronen der Wirbelsäule, stärkt die Einatmung und bewirkt eine aktive Ausatmung, erhöht die Lungenventilation, reguliert die Aktivität der Atemhilfsmuskeln im Hals und reguliert den Atemwegswiderstand
Die pontine Atmungsgruppe auf der dorsalen Seite des rostralen Pons. Zusammen mit dem angrenzenden KF-Kern wird er PBKF-Kern genannt, in dem sich das Atmungsanpassungszentrum befindet. Es begrenzt die Einatmung und fördert die Einatmung bis zur Ausatmung.
Biorespiratorische Erkrankung – Krisensymptome, die vor dem Tod auftreten, möglicherweise weil die Krankheit in das Atmungszentrum der Medulla oblongata eingedrungen ist
höheres Gehirn
Oberhalb der Pons, wie Hypothalamus, limbisches System, Großhirnrinde usw.
Die Großhirnrinde kann die Aktivität respiratorischer Neuronen im Rückenmark und im unteren Hirnstamm über den Kortikospinaltrakt und den kortikalen Hirnstammtrakt nach Belieben steuern.
Die Atmungsbewegung wird doppelt durch die willkürliche Natur der Großhirnrinde und die Autonomie des unteren Hirnstamms reguliert. Die absteigenden Bahnen dieser beiden Systeme sind getrennt. Manchmal kann das Phänomen der Trennung von Spontanatmung und willkürlicher Atmung beobachtet werden.
Der Mechanismus des Atemrhythmus
Schrittmacherzelltheorie, Neuronennetzwerktheorie
Reflexregulierung der Atmung
chemorezeptiver Atemreflex
Die Regulierung der Atembewegung durch chemische Faktoren ist eine Reflexregulation
Chemorezeptoren
periphere Chemorezeptoren
Periphere Chemorezeptoren, die sich in den Körpern der Halsschlagader und der Aorta befinden
Der PO2 im arteriellen Blut nimmt ab und periphere Chemorezeptoren spüren eine Stimulation, wenn die PCO2- oder H+-Konzentration ansteigt.
zentraler Chemorezeptor
Der oberflächliche Teil der ventrolateralen Medulla oblongata ist ein chemisch empfindlicher Bereich, der das Atmungsaktivitätszentrum beeinflusst.
Es ist in drei Bereiche unterteilt: Kopf, Mitte und Schwanz. Die Kopf- und Schwanzbereiche weisen chemorezeptive Linien auf, während der mittlere Bereich keine Chemorezeptivität aufweist.
Die physiologische Stimulation zentraler Chemorezeptoren ist H+ in der Liquor cerebrospinalis und der lokalen extrazellulären Flüssigkeit, was die Atembewegung vertieft und die Lungenventilation beschleunigt.
H+ im Blut kann die Blut-Hirn-Schranke nicht leicht passieren und Änderungen des pH-Werts im Blut haben eine schwache stimulierende Wirkung auf zentrale Chemorezeptoren.
Anpassungsfähigkeit besteht in der respiratorischen erregenden Reaktion
Nieren regulieren den pH-Wert des Blutes
Bicarbonat-Ionen im Blut können langsam die Blut-Hirn-Schranke und die Blut-Liquor-Schranke passieren, was dazu führt, dass das OH im Liquor und in der lokalen extrazellulären Flüssigkeit ansteigt, wodurch die stimulierende Wirkung von H+ auf die Atembewegung geschwächt wird.
Regulierung der Atembewegung durch CO2, H+ und O2
CO2-Gehalt
CO2 ist der wichtigste physiologisch-chemische Faktor bei der Regulierung der Atembewegungen
Ein gewisser PVO2-Spiegel ist notwendig, um die Grundaktivitäten des Atemzentrums aufrechtzuerhalten. Hyperventilation kann aufgrund einer erhöhten CO2-Ausscheidung auch die Atembewegung hemmen.
Zwei Möglichkeiten, die Atmung anzuregen
Stimuliert zentrale Chemorezeptoren und regt dann das Atemzentrum an
Stimuliert periphere Chemorezeptoren und die Impulse werden über den Sinusnerv und den Vagusnerv an die Medulla oblongata weitergeleitet, wodurch die Atmung reflexartig vertieft und beschleunigt sowie die Lungenventilation erhöht wird.
H+-Konzentration
Durch den Anstieg der H+-Konzentration vertiefen und beschleunigen sich die Atembewegungen und die Lungenventilation nimmt zu.
Zentrale Chemorezeptoren reagieren empfindlicher auf H+ als periphere Chemorezeptoren, allerdings passiert H+ die Blut-Hirn-Schranke langsamer, was seine Wirkung auf zentrale Chemorezeptoren begrenzt.
H+ im Blut wirkt hauptsächlich durch die Stimulierung peripherer Chemorezeptoren
H+ in der Liquor cerebrospinalis ist der wirksamste Reiz für zentrale Chemorezeptoren
O2-Wert
Wenn der Sauerstoffpartialdruck des eingeatmeten Gases sinkt und es zu einer Lungenbeatmung oder einer Lungenbeatmungsstörung kommt, sinkt der PO2 im arteriellen Blut, wodurch die Atembewegungen reflektorisch vertieft und beschleunigt werden und die Lungenventilation erhöht wird.
Die Stimulation peripherer Chemorezeptoren durch Hypoxie wird zum wichtigsten stimulierenden Faktor für die Atmungsbewegungen.
Wechselwirkung von CO2, H+ und O2 bei der Regulierung der Atembewegung
CO2 hat die stärkste stimulierende Wirkung auf die Atmung ＞H＋＞O2
Lungendehnungsreflex (Black-Berry-Reflex)
Lungenexpansionsreflex
Bezieht sich auf den Reflex, der die Inspirationsaktivität hemmt, wenn sich die Lunge ausdehnt (im Allgemeinen nicht an der Regulierung der Atembewegungen beteiligt).
Rezeptoren befinden sich in: glatten Muskeln von der Luftröhre bis zu den Bronchiolen (Dehnungsrezeptoren). Niedrige Reizschwelle, langsame Anpassung
Physiologische Bedeutung: Beschleunigt die Umwandlung der Einatmung in die Ausatmung und erhöht die Atemfrequenz
Lungenkollapsreflex
Rezeptoren: in der glatten Muskulatur der Atemwege
Funktion: Zu tiefes Atmen verhindern
defensiver Atemreflex
Hustenreflex
Die Schleimhäute von Kehlkopf, Luftröhre und Bronchien werden mechanisch oder chemisch gereizt
Niesreflex
Stimuliert: Rezeptoren in der Nasenschleimhaut
Der afferente Nerv ist: Trigeminusnerv. Reflexeffekt: Das Gaumensegel senkt sich, die Zunge drückt gegen den weichen Gaumen, anstatt die Stimmritzenhöhle zu verschließen, und die ausgeatmete Luft wird hauptsächlich aus der Nasenhöhle ausgestoßen
Propriozeptiver Reflex des Beatmungsgeräts
Muskelspindeln und Sehnenorgane sind Propriozeptoren der Skelettmuskulatur
Atembewegung und ihre Regulierung unter besonderen Bedingungen
Atemregulierung während des Trainings
Während des Trainings vertieft und beschleunigt sich die Atmung, die Lungenventilation nimmt zu, die Sauerstoffinhalation und der Kohlendioxidausstoß nehmen zu
Atmungsregulierung bei niedrigem Druck (in großen Höhen).
Je höher die Höhe, desto niedriger ist der Luftdruck
Der Sauerstoffpartialdruck im eingeatmeten Gas sinkt, wodurch zunächst periphere Chemorezeptoren stimuliert werden, was dann das Atemzentrum erregt, die Atemaktivität vertieft und beschleunigt und die Lungenventilation erhöht.
Atemregulierung unter hyperbaren (Tauch-) Bedingungen
Gasdruck und Volumen in einem geschlossenen Behälter sind umgekehrt proportional
Mit steigendem Druck wird die Atmung tiefer und langsamer
Physiologische Parameter und Bedeutung der klinischen Überwachung des Atemstatus
Sauerstoffsättigung des Blutes
arterielle Blutgasanalyse
Lungenbeatmung
atmen
Definition: Es ist der Prozess des Gasaustausches zwischen dem Körper und der äußeren Umgebung
Verwirklichen Sie die Lungenbeatmungsorgane: Atemwege, Alveolen, Pleurahöhle, Zwerchfell, Brustkorb usw.
Verfahren
Äußere Atmung: der Prozess des Gasaustausches zwischen Lungenkapillarblut und der äußeren Umgebung
Lungenventilation: der Prozess des Gasaustauschs zwischen den Alveolen und der äußeren Umgebung
Lungenventilation Der Prozess des Gasaustauschs zwischen den Alveolen und dem Lungenkapillarblut
Unter Gastransport versteht man den Transport von Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut
Innere Atmung: Gasaustausch zwischen Gewebezellen und Gewebekapillaren und oxidativer Stoffwechselprozess innerhalb von Gewebezellen
Der Prozess des Gasaustausches zwischen Gewebezellen und Gewebekapillaren – Gewebebelüftung
Die Hauptfunktion des Atmungssystems besteht darin, den für den Stoffwechsel des Körpers erforderlichen Sauerstoff aus der Außenumgebung aufzunehmen und das durch den Stoffwechsel entstehende Kohlendioxid an die Außenwelt abzugeben.
Prinzipien der Lungenbeatmung
Die Kraft der Lungenbeatmung
Der Druckunterschied zwischen den Alveolen und dem äußeren Atmosphärendruck ist die direkte treibende Kraft für die Lungenbeatmung.
Die rhythmische Atembewegung, die durch die Kontraktion und Entspannung des Beatmungsgeräts entsteht, ist die treibende Kraft der Lungenbeatmung.
Atembewegung
Definition: Rhythmische Ausdehnung und Kontraktion des Brustkorbs, verursacht durch Kontraktion und Entspannung der Atemmuskulatur
Hauptinspirationsmuskeln: Zwerchfell und äußere Interkostalmuskeln Hauptausatemmuskeln: innere Interkostalmuskeln und Bauchmuskeln
Zusätzliche Inspirationsmuskeln: Skalenus, Sternocleidomastoideus
Prozess der Atembewegung
Das Einatmen ist ein aktiver Vorgang
Das Ausatmen ist ein passiver Vorgang
Atemübungsmuster
Bauchatmung und Brustatmung
Bauchatmung: Atembewegung basierend auf Zwerchfellentspannung und Kontraktionsaktivität
Die Kontraktion des Zwerchfells kann zu einer Verschiebung von Organen in der Bauchhöhle führen, was zu einem deutlichen Heben und Senken des Bauches führt.
Brustatmung: Atembewegung, die auf der Kontraktion und Entspannung der äußeren Interkostalmuskeln basiert
Normaler Mensch: gemischte Bauch- und Brustatmung Frauen in der Spätschwangerschaft – Brustatmung Pleuraerguss, Patienten mit Pleuritis, Säuglinge – Bauchatmung
Atmen Sie ruhig und kräftig
Ruhige Atmung: Ein Atemmuster, bei dem die Einatmung aktiv und die Ausatmung passiv ist.
Forcierte Atmung: Die Atemwege sind blockiert oder der pulmonale Beatmungswiderstand erhöht sich bei körperlicher Arbeit oder körperlicher Anstrengung, wodurch sich das beschleunigte Atemmuster vertieft.
intrapulmonaler Druck
Definition: Der Gasdruck in den Alveolen, der sich während der Atmung periodisch ändert
Durch das Einatmen wird das Lungenvolumen erhöht und der intrapulmonale Druck gesenkt
Einflussfaktoren: Geschwindigkeit und Tiefe der Atembewegungen und ob die Atemwege frei sind
intrapleuraler Druck
Pleuraraum: Ein geschlossener, potenziell gasfreier Raum mit nur geringer Menge seröser Flüssigkeit zwischen der viszeralen Pleura auf der Oberfläche der Lunge und der parietalen Pleura, die die Innenwand des Brustkorbs auskleidet.
Die Rolle der serösen Flüssigkeit in der Pleurahöhle
Die Kohäsionskraft zwischen den serösen Molekülen führt dazu, dass die beiden Pleuraschichten zusammenkleben und sich nur schwer trennen lassen, was zur Bildung eines Unterdrucks in der Pleurahöhle beiträgt.
Die seröse Flüssigkeit fungiert als Schmiermittel zwischen den beiden Pleuraschichten und kann die Reibung zwischen den beiden Pleuraschichten bei Atembewegungen verringern.
Messmethoden
direkte Methode, indirekte Methode
Der intrapleurale Druck ist ein Unterdruck
Die Bildung von Unterdruck hängt hauptsächlich mit dem intrapulmonalen Druck (Ausdehnen der Alveolen) und dem pulmonalen Retraktionsdruck (Entleeren der Alveolen) zusammen
Bedeutung
Erweitern Sie die Lunge, damit sie sich mit der Ausdehnung und Kontraktion des Brustkorbs ausdehnen und zusammenziehen kann
Fördert den Rückfluss von venösem Blut und Lymphflüssigkeit
Voraussetzung: Die Pleurahöhle muss luftdicht bleiben
Widerstand gegen Lungenbeatmung
Elastischer Widerstand und Nachgiebigkeit
Elastischer Widerstand (elastischer Widerstand der Lunge und elastischer Widerstand des Brustraums)
Definition: Die Kraft eines elastischen Körpers gegen Verformung durch äußere Kräfte
Repräsentationskonformität
Definition: Die Leichtigkeit, mit der sich elastisches Gewebe unter der Einwirkung äußerer Kräfte verformt
Je größer die Nachgiebigkeit, desto stärker ist die Verformungsfähigkeit.
Je größer die Nachgiebigkeit, desto geringer ist der elastische Widerstand
Lungenelastischer Widerstand und Lungencompliance
Wenn sich die Lunge ausdehnt, erzeugen sie eine elastische Rückstoßkraft, die der Richtung der Lungenausdehnung entgegengesetzt ist – Widerstand beim Einatmen, Kraft beim Ausatmen
Messung der Lungencompliance: Schrittweise Einatmung/Schrittweise Ausatmung
Druck-Volumen-Kurve (S-förmig)
Eine größere Steigung bedeutet eine größere Lungencompliance
Einfluss des gesamten Lungenvolumens auf die Lungencompliance
Gesamte Lungenkapazität: die maximale Luftmenge, die die Lunge aufnehmen kann
Menschen mit einer größeren gesamten Lungenkapazität haben eine größere Lungenausdehnung, einen geringeren elastischen Rückstoß, benötigen einen geringeren transpulmonalen Druck und haben eine größere Compliance.
Quellen des elastischen Lungenwiderstands – hauptsächlich aus der elastischen Komponente der Lunge und der Alveolaroberflächenspannung
Elastische Komponenten: eigene elastische Fasern und Kollagenfasern usw.
Je stärker die Lunge expandiert, desto stärker ist ihre Zugwirkung und desto größer sind die Rückzugskraft und der elastische Widerstand der Lunge.
Die Oberflächenspannung der Lunge entsteht durch die Kraft an der Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche auf der Innenfläche der Lungenbläschen, die die Oberfläche der Flüssigkeit verringert.
Der Oberflächenspannungskoeffizient (T) bleibt unverändert und die Rückzugskraft der Alveolen ist umgekehrt proportional zum Alveolarradius.
Alveolen unterschiedlicher Größe sind miteinander verbunden, und das Gas in den kleinen Alveolen strömt in die großen Alveolen, wodurch die kleinen Alveolen kollabieren und sich schließen und die großen Alveolen sich überdehnen, wodurch die Alveolen an Stabilität verlieren.
Lungensurfactant
Eine Mischung aus Lipiden und Proteinen, die von alveolären Typ-II-Epithelzellen synthetisiert und abgesondert wird
Das Hauptlipid ist Dipalmitoyllecithin (DPPC).
Amphiphiles Molekül mit einer unpolaren hydrophoben Fettsäure an einem Ende – unlöslich in Wasser Ein Ende ist polar – leicht wasserlöslich
Hauptfunktion: Reduzierung der Alveolaroberflächenspannung und Reduzierung der Alveolarrückzugskraft
physiologische Bedeutung
Reduzieren Sie den Inspirationswiderstand und reduzieren Sie die Inspirationsarbeit
Erhalten Sie die Stabilität von Alveolen unterschiedlicher Größe
Lungenödem verhindern
Regulieren Sie die alveoläre Rückzugskraft, um die Atmung zu erleichtern
Frühgeborene können aufgrund unreifer Typ-II-Alveolarzellen ein neonatales Atemnotsyndrom entwickeln.
Lungenstauung: Wenn die Lungengewebefibrose oder das Lungensurfactant abnimmt, nimmt die Lungencompliance ab, der elastische Widerstand nimmt zu und die Patienten haben Schwierigkeiten beim Einatmen.
Emphysem: Die elastischen Komponenten der Lunge werden stark zerstört, die Rückzugskraft der Lunge wird verringert, die Compliance erhöht, der elastische Widerstand verringert und der Patient hat Schwierigkeiten beim Ausatmen.
Thoraxelastischer Widerstand und Thoraxcompliance
Vom Brustkorb abgeleitete elastische Komponente
Wenn sich der Brustkorb in seiner natürlichen Position befindet, verformt er sich nicht und zeigt keinen elastischen Widerstand
Lungenkapazität < 67 % der gesamten Lungenkapazität – der Brustkorb wird nach innen gezogen und schrumpft, und der elastische Widerstand ist nach außen gerichtet, was die treibende Kraft für die Einatmung und den Widerstand für die Ausatmung darstellt
Lungenkapazität > 67 % der gesamten Lungenkapazität – der Brustkorb wird nach außen gezogen und erweitert, sein elastischer Widerstand liegt nach innen, der Widerstand beim Einatmen, die Kraft beim Ausatmen
Totaler elastischer Widerstand und totale Compliance von Lunge und Thorax
Der gesamte elastische Widerstand der Lunge und des Brustkorbs = elastischer Lungenwiderstand + elastischer Brustwiderstand
unelastischer Widerstand
Einschließlich: Atemwegswiderstand, Trägheitswiderstand, viskoser Gewebewiderstand
Atemwegswiderstand = Differenz zwischen Atmosphärendruck und intrapulmonalem Druck/Gasfluss pro Zeiteinheit
Der Atemwegswiderstand wird durch die Luftströmungsgeschwindigkeit, das Luftströmungsmuster, den Atemwegsdurchmesser usw. beeinflusst.
Hauptfaktoren, die das Kaliber der Atemwege beeinflussen
Transmuraler Druck: der Druckunterschied zwischen der Innenseite und der Außenseite der Atemwege
Hoher Druck im Atemtrakt → hoher transmuraler Druck, passive Erweiterung des Atemwegskalibers und verringerter Atemwegswiderstand
Zugkraft des Lungenparenchyms an der Atemwegswand
Erhält normale Bronchiolen ohne Knorpelunterstützung
Regulierung des autonomen Nervensystems
Parasympathische Nerven ziehen die glatte Muskulatur der Atemwege zusammen, wodurch der Durchmesser kleiner wird und der Atemwegswiderstand zunimmt.
Sympathische Nerven vergrößern den diastolischen Durchmesser der glatten Atemwegsmuskulatur und verringern den Atemwegswiderstand
Der Einfluss chemischer Faktoren
Katecholamine – Entspannung der glatten Atemwegsmuskulatur Unter den Prostaglandinen ist PGF2a die Kontraktion der glatten Atemwegsmuskulatur Entspannung der glatten Muskulatur der PGE2-Atemwege
Bewertung der Lungenventilationsfunktion
Lungenvolumen und Lungenvolumen
Lungenvolumen
Die Menge an Gas, die die Lunge unter verschiedenen Bedingungen aufnehmen kann, ändert sich mit der Atembewegung
Atemzugvolumen: die Menge an Luft, die bei jedem Atemzug ein- oder ausgeatmet wird (400 bis 600)
Die Größe hängt von der Stärke der Beatmungskontraktion, den mechanischen Eigenschaften von Brust und Lunge sowie dem Stoffwechselniveau des Körpers ab.
Zusätzliches Inhalationsvolumen: Beruhigen Sie sich bis zum Ende der Inhalation und atmen Sie dann so stark wie möglich ein, um so viel Gas wie möglich einzuatmen (1500–2000).
Spiegelt die Inspirationsreserve wider
Zusätzliches Exspirationsvolumen: Die Luftmenge, die ausgeatmet werden kann, nachdem man sich am Ende der Exspiration beruhigt und dann so kräftig wie möglich ausgeatmet hat (900–1200).
Spiegelt das exspiratorische Reservevolumen wider
Das maximale Residualvolumen ist die Gasmenge, die am Ende der Exspiration in der Lunge verbleibt und nicht ausgeatmet werden kann (1000–1500).
Es kann verhindern, dass Alveolen bei geringem Lungenvolumen kollabieren. Für den Kollaps ist ein extrem hoher transmuraler Druck erforderlich, um eine Wiederausdehnung der Alveolen zu erreichen.
Patienten mit Asthma bronchiale und Emphysem haben aufgrund von Schwierigkeiten beim Ausatmen ein erhöhtes Restluftvolumen
Lungenkapazität
Das kombinierte Gasvolumen von zwei oder mehr Elementen im Lungenvolumen
Tiefes Inspirationsvolumen: Die Luftmenge, die bei maximaler Einatmung ab dem Ende der ruhigen Ausatmung eingeatmet werden kann
Atemzugvolumen + zusätzliches Inspirationsvolumen
Einer der Indikatoren für maximales Belüftungspotenzial
Funktionelles Residualvolumen: die Luftmenge, die am Ende der ruhigen Ausatmung in der Lunge verbleibt
Residualvolumen + zusätzliches Exspirationsvolumen
Physiologische Bedeutung: Pufferung der Amplitude des Sauerstoffpartialdrucks und des Kohlendioxidpartialdrucks in den Alveolen während der Inhalation
Vitalkapazität
Die maximale Luftmenge, die nach möglichst kräftiger Einatmung aus der Lunge ausgeatmet werden kann
= Atemzugvolumen + zusätzliches Inspirationsvolumen + zusätzliches Exspirationsvolumen
Forcierte Vitalkapazität: Die maximale Luftmenge, die nach einer maximalen Einatmung möglichst schnell ausgeatmet werden kann.
Forciertes Exspirationsvolumen: die Gasmenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums nach einer maximalen Ein- und Ausatmung möglichst schnell ausgeatmet werden kann.
FEV1/FVC ist ein häufig verwendeter Indikator zur klinischen Unterscheidung zwischen obstruktiver Lungenerkrankung und restriktiver Lungenerkrankung.
Gesamte Lungenkapazität: die maximale Luftmenge, die die Lunge aufnehmen kann
= Vitalkapazität + verbleibendes Luftvolumen
Bestimmung des funktionellen Restluftvolumens
Lungenbeatmung und Alveolarbeatmung
Lungenbeatmung
Das Gesamtvolumen der pro Minute ein- oder ausgeatmeten Luft = Atemzugvolumen × Atemfrequenz
Wehen oder körperliche Anstrengung → Erhöhte Lungenventilation
Maximale freiwillige Ventilation: die maximale Luftmenge, die pro Minute ein- oder ausgeatmet werden kann, wenn man tief und schnell so stark wie möglich atmet
Einflussfaktoren: verminderte Lungen- oder Thoraxcompliance, geschwächte Atemmuskelkraft, erhöhter Atemwegswiderstand → verminderte maximale willkürliche Beatmung
alveoläre Belüftung
Anatomischer Totraum Ein Teil des eingeatmeten Gases verbleibt im Atemtrakt zwischen Nase oder Mund und den terminalen Bronchiolen und nimmt nicht am Gasaustausch zwischen Alveolen und Blut teil. Das Volumen dieses Teils des leitfähigen Atemtrakts
bezogen auf das Gewicht
Alveolärer Totraum: Aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung des Blutflusses in der Lunge kann nicht das gesamte Gas, das in die Alveolen gelangt, mit dem Blut ausgetauscht werden
Normale Menschen liegen nahe bei 0
Effektives Gasaustauschvolumen – Alveolarventilation
Flaches und schnelles Atmen beeinträchtigt die Atmung des Körpers Tiefes und langsames Atmen steigert die Alveolarventilation und die Arbeit der Atemmuskulatur
Maximale exspiratorische Fluss-Volumen-Kurve
Der aufsteigende Teil der MEFV-Kurve ist steiler, und wenn das Lungenvolumen größer ist, steigt die exspiratorische Flussrate mit zunehmender Muskelkraft.
Der absteigende Ast der MEFV-Kurve ist relativ flach und zeigt die maximale exspiratorische Flussrate für verschiedene Lungenvolumina während der Exspiration.
Messung der Atemwegsreaktivität (Bronchial-Provokationstest)
Atemarbeit
Bezieht sich auf die Arbeit, die das Beatmungsgerät leistet, um den Beatmungswiderstand zu überwinden und eine Lungenbeatmung während des Trainings zu erreichen.
Atemarbeit = Änderung des transmuralen Drucks × Lungenvolumen, Einheit: Joule