Protokoll 2 - StV Biologie Salzburg
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Physiologie Übung<br />
19.03.2012 (Kurs 1)<br />
Herz-und Kreislaufsystem<br />
Übungseiter: Minnich, Bernd, Ao.Univ.-Prof. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat<br />
Studenten: Dennis Michael Wittmann (102074), Peter Seidel (1020598), Natasja<br />
Balneger(?????), Monika Hochradl (??????)
1. Versuch 1. Blutdruck, Blutfluss und Strömungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom<br />
Gefäßdurchmesser – ein Modellversuch<br />
1.1 Material und Methoden<br />
- Plexiglas-Modell eines Blutgefäßes mit Stenose und 5 Seitenästen<br />
- Wasserpumpe<br />
- Wasserbecken<br />
1.2 a) Auswertung, Steigung des Wassers in den 5 Seitenästen bei einer kurzen und einer<br />
langen Stenose<br />
0,5cm 20,5cm 10cm Stenose 28cm 6,5cm 20,5cm 10cm<br />
Bild 1 Stenose lang<br />
Ast 1 Ast 2 Ast 3 Ast 4 Ast 5<br />
Bild 2 Stenose kurz<br />
Fließrichtung
Anmerkung: Da bei der lange Stenose die Durchflussmenge nicht variierbar war, liegt hier nur ein<br />
Wert vor.<br />
0tan7ar7<br />
0tan6ar6<br />
0tan5ar5<br />
0tan4ar4<br />
0tan3ar3<br />
0tan2ar2<br />
0tan1ar1<br />
0tan0ar0<br />
6,5 cm<br />
6,65 cm<br />
Diagramm 1. Stenose lang , 28 cm (Durchfluss 920 ml/ min )<br />
Bei Abbildung 1 (Stenose lang) sieht man sehr eindrucksvoll das, dass Wasser in dem Beriech vor<br />
der Stenose sehr hoch in die Seitenäste gedrückt wird. Im Bereich der Stenose (Ast 3) und in den<br />
dahinterliegenden Ästen nimmt die Höhe stetig ab.<br />
0tan10ar10<br />
0tan9ar9<br />
0tan8ar8<br />
0tan7ar7<br />
0tan6ar6<br />
0tan5ar5<br />
0tan4ar4<br />
0tan3ar3<br />
0tan2ar2<br />
0tan1ar1<br />
0tan0ar0<br />
Steigung in den Seitenästen (cm)<br />
Diagramm 2. Stenose kurz, 4,75 cm (Durchfluss 920ml und 480ml )<br />
4 cm<br />
2,9 cm<br />
Ast 1 Ast 2 Ast 3 Ast 4 Ast 5<br />
0tan8ar8<br />
0tan4ar4<br />
Steigung in den Setienästen (cm)<br />
0tan8ar8<br />
0tan4ar4 0tan4ar4<br />
0tan6ar6 0tan6ar6<br />
0tan3ar3<br />
Ast 1 Ast 2 Ast 3 Ast 4 Ast 5<br />
0tan6ar6<br />
0tan3ar3<br />
2,85 cm<br />
920ml/ min Durchfluss<br />
480ml/min Durchfluss
Bei einer annähernden Halbierung der Durchflussmenge sinkt die erreichte Höhe in den<br />
Seitenästen zwar, aber nicht in so großem Maße wie bei doppelter Durchflussmenge. Auch hier<br />
sieht man den steilen Abfall im Bereich der Stenose von 8,6cm auf nur mehr 6,9cm. Im hinteren<br />
Bereich, zeigte sich kein sichtbarer Abfall.<br />
0tan12ar12<br />
0tan10ar10<br />
0tan8ar8<br />
0tan6ar6<br />
0tan4ar4<br />
0tan2ar2<br />
0tan0ar0<br />
Diagramm 3 Stenose kurz, 4,75cm (1120ml )<br />
Maximiert man die Durchflussmenge auf 1120ml/ min zeigt sich ein stetiger Fall der erreichten<br />
Höhe in den Seitenästen. Die Messungen haben ergeben, dass eine Stenose den Druck<br />
verringert. Bei einer Durchflussrate von 920ml/ min fiel die Höhe von Ast 2 (vor der Stenose) auf<br />
Ast 3 (genau Stenose) bei der 28cm langen Stenose um 2,68cm. Analog fiel die Höhe bei der<br />
4,75cm langen Stenose um 1,7cm. Daraus lässt sich schließen, dass die Länge der Stenose<br />
großen Einfluss zu haben scheint. Bei einer längeren Stenose fällt der Druck also schneller als bei<br />
einer kurzen.<br />
0tan10ar10 24tan10ar10<br />
1.2 b) Strömungsgeschwindigkeit<br />
Steigung in den Seitenästen (cm)<br />
Die Strömungsgeschwindigkeit wurde nach der allgemeinen Formel ermittelt:<br />
Q= Volumens-Strom, d= Röhreninnendurchmesser<br />
0tan8ar8<br />
0tan8ar8 0tan7ar7<br />
Ast 1 Ast 2 Ast 3 Ast 4 Ast 5
Strömungsgeschwindigkeit im Bereich vor der Stenose (14mm Durchmesser) bei einer<br />
Durchflussrate von 920ml/ min:<br />
v= ~ 0,1m/ s<br />
Bei einer Durchflussrate von 930ml/ min:<br />
v= ~ 0,1m/ s<br />
Bei einer Durchflussrate von 480ml/ min<br />
v= ~ 0,05m/ s<br />
Bei einer Durchflussrate von 1120ml/ min<br />
v= ~ 0,12m/ s
Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Stenose (7 mm Durchmesser)bei einer<br />
Durchflussrate von 920ml/ min.<br />
v= ~0,4m/ s<br />
Bei einer Durchflussrate von 930ml/ min:<br />
v= 0,4m/ s<br />
Bei 480ml/ min:<br />
v= ~0,21m/ s<br />
Strömungsgeschwindigkeit bei 1120ml/ min:<br />
v= 0,49m/ s<br />
Strömungsgeschwindigkeit<br />
vor der Stenose (d=14mm)<br />
Strömungsgeschwindigkeit<br />
im Bereich der Stenose<br />
(d=7mm<br />
930ml/ min 920ml/ min 480ml/ min 1120ml/min<br />
0,1m/ s 0,1m/ s 0,05m/ s 0,12m/ s<br />
0,4m/ s 0,4m/ s 0,21m/s 0,49m/s<br />
Tabelle 1 Strömungsgeschwindigkeit in Anhängigkeit von Durchflussmenge und Rohrinnendurchmesser
Unabhängig der Länge der Stenose steigt die Strömungsgeschwindigkeit dort um ein 4faches.<br />
Verringert man die Durchflussrate um ca. die Hälfte, verringert sich die Geschwindigkeit sowohl<br />
vor als auch im Bereich der Verengung um die Hälfte.<br />
1.2 c) Druckabfall im Bereich vor und nach einer Verengung<br />
Der Druckabfall wurde unter Verwendung des Hagen- Poiseuille`schen Gesetzes ermittelt:<br />
Ergebnisse:<br />
Bereich vor der langen<br />
(28cm) Stenose<br />
Bereich der langen (28cm)<br />
Stenose<br />
Bereich vor kurzer (4,75cm)<br />
Stenose<br />
Bereich der kurzen<br />
(4,75cm) Stenose<br />
Tabelle 2 Druckabfall<br />
930ml/ min 920ml/ min 480ml/ min 1120ml/min<br />
6082,48Pa 6015,77Pa 3139,349Pa 7322,53Pa<br />
73647,44Pa 72839,69Pa 38011,58Pa 88662,017Pa<br />
5885,21Pa 5820,67Pa 3037,53Pa 7085,045Pa<br />
12493,76Pa 12356,73Pa 6448,39Pa 15040,87Pa<br />
Anmerkung: Die Durchflussmenge konnte bei der langen Stenose nicht verändert werden, die<br />
Berechnungen wurden trotzdem gemacht.<br />
Wie auch die Geschwindigkeit, erhöht sich auch der Druck im Bereich der Stenose. Im Bereich der<br />
langen Stenose rund um den Faktor 12 unabhängig der Durchflussmenge. Bei der kurzen<br />
Verengung um ca. das Zweifache. Auch hier kann man eine Korrelation einerseits mit der Stenose<br />
selbst und dem Druck sowie die Abhängigkeit des Drucks von der Stenosenlänge ableiten.
3. Versuch 3. Bestimmung der Herzfrequenz und des Blutdrucks in Ruhe und bei Belastung<br />
Im Kurs wurden der Blutdruck und die Herzfrequenz mittels eines handelsüblichen<br />
Blutdruck-Messgerätes (Firma: Tappe) und eines Herzfrequenz-<br />
Messgerätes gemessen. Ausgelesen wurde das Herzfrequenzmessgerät mittels der Software<br />
Logger Pro 3.7<br />
Nachgewiesen werden sollte, dass sich bei leichter dynamischer Arbeit die Herzfrequenz<br />
steigt bis sich ein Plateauwert einstellt (sog. steady state). Kann der staedy state-Zustand<br />
nicht mehr aufrechterhalten werden, z.B. durch schwere dynamische Arbeit steigt Herzfrequenz<br />
mit der O2-Aufnahme. Dieser Zustand wird als Ermüdungsanstieg bezeichnet, diesen<br />
Zustand kann das Herz nur eine gewisse Zeit aufrechterhalten im Gegensatz zum staedy<br />
state, der über mehrere Stunden erhalten werden kann. Der Blutdruck (systolisch) steigt<br />
bei dynamischer Arbeit bei Trainierten als auch bei Untrainierten im vergleichbaren Maße.<br />
Wobei Haltearbeit sich stärker auf den Blutdruck auswirkt, als Hebearbeit. Der Blutdruck<br />
fällt bei Beendigung der Arbeit schnell wieder auf seinen Ausgangswert zurück.<br />
Im Versuch wurden bei den Mitgliedern nach der Reihe dreimal der Blutdruck und die<br />
Herzfrequenz je nach Ruhe, leichte dynamische Arbeit (in Form von 20 Kniebeugen) und<br />
schwerer dynamischer Arbeit (das Stiegenhaus mehrere Male auf und ab laufen)<br />
gemessen.
3.1 a) Tabellarische Auswertung des Blutdruckes<br />
Blutdruck in Ruhe<br />
(Mittelwert aus 4<br />
Messungen)<br />
Tabelle 3. Blutdruck in Ruhe<br />
Blutdruck nach<br />
20 Kniebeugen<br />
Dennis<br />
Wittmann<br />
Natasja<br />
Balneger<br />
Monika<br />
Hochradl<br />
systolisch 143 136 132 133<br />
diastolisch 83 89 91 77<br />
Puls 83 90 79 108<br />
Tabelle 4. Blutdruck nach leichter Anstrengung<br />
Blutdruck nach<br />
Stiegenlauf<br />
Dennis<br />
Wittmann<br />
Dennis<br />
Wittmann<br />
Natasja<br />
Balneger<br />
Monika<br />
Hochradl<br />
systolisch 160 147 150 166<br />
diastolisch 88 78 100 81<br />
Puls 90 94 116 133<br />
Tabelle 5. Blutdruck nach schwerer Anstrengung<br />
Natasja<br />
Balneger<br />
Monika<br />
Hochradl<br />
Peter<br />
Seidel<br />
Peter<br />
Seidel<br />
Peter<br />
Seidel<br />
systolisch 127,25 108,25 120.5 118.25<br />
diastolisch 68,75 71.5 71 69<br />
Puls 76.5 81 76.5 91
0tan28ar28<br />
0tan8ar8<br />
0tan19ar19<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan0ar0<br />
Diagramm 4<br />
0tan8ar8<br />
0tan19ar19<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan0ar0<br />
Diagramm 4<br />
0tan6ar6<br />
0tan16ar16<br />
0tan8ar8<br />
Dennis Wittmann<br />
0tan22ar22<br />
0tan23ar23<br />
0tan23ar23<br />
0tan8ar8<br />
0tan30ar30<br />
0tan28ar28<br />
Ruhe leichte arbeit schwere Arbeit<br />
0tan17ar17<br />
0tan21ar21<br />
0tan11ar11<br />
Natasja Balneger<br />
0tan15ar15 0tan26ar26<br />
0tan30ar30<br />
0tan3ar3<br />
0tan29ar29 0tan18ar18<br />
Ruhe leichte arbeit schwere Arbeit<br />
Systolisch<br />
Diastolisch<br />
Puls<br />
Systolisch<br />
Diastolisch<br />
Puls
0tan8ar8<br />
0tan19ar19<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan0ar0<br />
Diagramm5<br />
0tan28ar28<br />
0tan8ar8<br />
0tan19ar19<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan29ar29<br />
0tan9ar9<br />
0tan20ar20<br />
0tan0ar0<br />
Diagramm6 1<br />
0tan16ar16<br />
0tan29ar29<br />
0tan11ar11<br />
Monika Hochradl<br />
0tan11ar11<br />
0tan29ar29<br />
0tan31ar31 0tan9ar9<br />
0tan23ar23<br />
Ruhe leichte arbeit schwere Arbeit<br />
0tan27ar27<br />
0tan31ar31<br />
0tan9ar9<br />
Peter Seidel<br />
0tan12ar12<br />
0tan17ar17<br />
0tan17ar17<br />
Ruhe leichte arbeit schwere Arbeit<br />
0tan25ar25<br />
0tan14ar14<br />
0tan12ar12<br />
0tan21ar21<br />
Systolisch<br />
Diastolisch<br />
Anhand der Diagramme sieht man, dass sich bei leichter Arbeit der Blutdruck sowie der<br />
Puls nur geringfügig ansteigt, dagegen bei der schweren Arbeit steigen sowohl Blutdruck<br />
als auch Puls signifikant an.<br />
Puls<br />
Systolisch<br />
Diastolisch<br />
Puls
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