Grundlagen der Atmung und Beatmung - Intensivmedicus.de
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Einführung in die Beatmung Seite 4 von 37 Adenosin GABA Prostaglandine Endorphine und Serotonin dehnungsrezeptoren hemmen die Inspiration (vagal) durch negatives Feedback auf das Atemzentrum und periphere bzw. zentrale Chemorezeptoren messen den Gehalt an arteriellem Sauerstoff (PaO 2 2, nicht SaO 2 !), Kohlendioxid (PaCO 2 ) und den pH-Wert, um so Einfluss auf die Atmung nehmen zu können. Die Atmung wird zu ca. 80% durch den PaCO 2 - Wert im Blut gesteuert. Sollte der PaO 2 - Wert unter 60mmHg / 8kPa fallen, triggert das den Atemantrieb ebenfalls. Das Atemzentrum wird auch durch gewisse Neuroregulatoren entweder stimuliert oder gehemmt. Zu den wichtigsten Neuroregula- toren gehören: Alle Medikamente, welche die Atmung beeinflussen, haben in irgendeiner Form Einfluss auf diese Neuroregulatoren. Atemmechanik Beide Lungen sind von einer sehr dünnen Hülle, dem Lungenfell, (Pleura viszeralis) überzogen. Dieses Lungenfell grenzt, durch einen dünnen Spalt getrennt, an das Rippenfell (Pleura parietalis) ), die die Brustwand, das Zwerchfell, sowie das Mediastinum auskleidet. Der dünne Spalt zwischen Lungen- und Rippenfell wird Pleuraspalt genannt und ist mit einer serösen Flüssigkeit gefüllt, die die Pleurablätter aufeinander gleitfähig macht um eine Bewegung der Lunge (Atmung) zu erlauben. Die Lunge hat die Tendenz, sich mit ihren elastischen Fasern zusammenziehen zu wollen, was einen Alveolarkollaps zur Folge haben würde. Da sie aber durch die Pleura parietalis mit dem knöchernen Thorax verbunden ist, herrscht im Pleuraspalt ein Unterdruck vor (in Ruhe ca -5 bis -8 cmH 2 O), der Luft in den Alveolen hält. Ist der Pleuraspalt nicht mehr luftdicht verschlossen (wenn eine gebrochene Rippe das Lungengewebe verletzt), dann herrscht kein Unterdruck mehr und die Lunge kollabiert (Pneumothorax). Der negative Druck muss nun therapeutisch durch eine Pleuradrainage wieder hergestellt werden. Während der Inspiration zieht das Zwerchfell die Lunge wie ein Expander nach unten und erzeugt dabei einen Sog in der Lunge, wobei der Druckgradient in den Atemwegen zu den Alveolen hin immer negativer wird. Luft folgt dann dem Sog in der Lunge und strömt in die Alveolen ein (Abb.2). Abb. 2 Zwerchfell bei In- & Exspiration Einführung in die Beatmung Copyright © Norbert Lutsch, MSc erstellt am 21.11.2011 21:28:00
Einführung in die Beatmung Seite 5 von 37 Dies ist ein aktiver, durch das Zwerchfell generierter Prozess, wobei der Lufteinstrom in die Alveolen erst die Lunge und dann den Thorax aufdehnt. Ein Teil der Energie, welche für die Inspiration benutzt wird, wird im Gewebe (Rippen & Zwischenrippenmuskulatur) durch die Dehnung des Thorax gespeichert. Diese Energie wird bei der Ausatmung, die ein passiver Vorgang ist, wieder frei (Rückstoss des Thorax Abb. 4). Fettleibige und Patienten mit Verformung-/Krümmung des Thorax oder der Wirbelsäule, haben wegen der reduzierten Platzverhältnisse eine proportional grössere Atemarbeit zu verrichten um zu atmen, was Sie für respiratorische Insuffizienzen prädisponiert! Ihre Rippen stehen oft horizontaler, können sich also in der Inspiration nicht viel weiter aufrichten (Expansion des Thorax). Auch das Zwerchfell steht horizontaler oder verkrümmter, was einer guten Dehnung entgegenwirkt. Der Punkt, an dem die elastischen “Rückstosskräfte” zwischen der Alveole und der Thoraxwand ausgeglichen ist, also an dem der Druck zwischen Lungeninhalt und der Atmosphäre derselbe ist, wird mit der Funktionellen Residual Kapazität (FRC) gleichgesetzt, bei welcher alle Alveolen am Ende der normalen Ausatmung offen sind. Abb. 3 + 4. Atemmechanik & Rückstellkräfte der Lunge und des Thorax Surfactant (Surface active agent) Beim Surfactant handelt es sich um eine spezielle, oberflächenaktive Substanz, die in den Typ 2 Pneumozyten der Alveolen aus Phospholipiden und Proteinen gebildet wird und diese innen auskleidet. Die Phospholipide senken die Oberflächenspannung (wie Seife) der Alveolen an der Luft- Blut- Grenzschicht herab und haben dadurch folgende Wirkungen: Sie verhindern so ein Kollabieren der Alveolen in der Expiration Sie erhöhen die Compliance der Lunge und Senken den Eröffnungsdruck kleiner Alveolen Da die Menge des Surfactant, je nach Grösse der Alveolen variiert (kleine Alveolen haben mehr Surfactant als grosse), bleibt auch die Wandspannung der Alveolen gleich. Das garantiert eine gleichmässige Verteilung der Luft in unterschiedlich grossen Alveolarradien. Durch hohe Sauerstoffpartialdrücke, Entzündungsprozesse, Auswaschung durch Spülungen (Absaugen & Lavage) und Aspiration, kann es zur Störung der Surfactantbildung oder zur Schädigung des Surfactants in der Lunge kommen. Lungendehnbarkeit & Atemwegswiderstand Die Dehnbarkeit der Lunge wird „Compliance“ genannt und berechnet sich wie folgt: Compliance = Volumen (ml) x Druck (mbar). Die Compliance gibt an, wie viel Einführung in die Beatmung Copyright © Norbert Lutsch, MSc erstellt am 21.11.2011 21:28:00
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Dies ist ein aktiver, durch das Zwerchfell generierter Prozess, wobei <strong><strong>de</strong>r</strong> Lufteinstrom in<br />
die Alveolen erst die Lunge <strong>und</strong> dann <strong>de</strong>n Thorax auf<strong>de</strong>hnt. Ein Teil <strong><strong>de</strong>r</strong> Energie, welche<br />
für die Inspiration benutzt wird, wird im Gewebe (Rippen & Zwischenrippenmuskulatur)<br />
durch die Dehnung <strong>de</strong>s Thorax gespeichert. Diese Energie wird bei <strong><strong>de</strong>r</strong> Ausatmung, die<br />
ein passiver Vorgang ist, wie<strong><strong>de</strong>r</strong> frei (Rückstoss <strong>de</strong>s Thorax Abb. 4). Fettleibige <strong>und</strong><br />
Patienten mit Verformung-/Krümmung <strong>de</strong>s Thorax o<strong><strong>de</strong>r</strong> <strong><strong>de</strong>r</strong> Wirbelsäule, haben wegen<br />
<strong><strong>de</strong>r</strong> reduzierten Platzverhältnisse eine proportional grössere Atemarbeit zu verrichten um<br />
zu atmen, was Sie für respiratorische<br />
Insuffizienzen prädisponiert! Ihre Rippen stehen oft<br />
horizontaler, können sich also in <strong><strong>de</strong>r</strong> Inspiration nicht viel weiter aufrichten (Expansion<br />
<strong>de</strong>s Thorax). Auch das Zwerchfell steht horizontaler o<strong><strong>de</strong>r</strong> verkrümmter, was einer guten<br />
Dehnung entgegenwirkt. Der Punkt, an <strong>de</strong>m die elastischen “Rückstosskräfte” zwischen<br />
<strong><strong>de</strong>r</strong> Alveole <strong>und</strong> <strong><strong>de</strong>r</strong> Thoraxwand ausgeglichen ist, also an <strong>de</strong>m <strong><strong>de</strong>r</strong> Druck zwischen<br />
Lungeninhalt <strong>und</strong> <strong><strong>de</strong>r</strong> Atmosphäre <strong><strong>de</strong>r</strong>selbe ist, wird mit <strong><strong>de</strong>r</strong> Funktionellen Residual<br />
Kapazität (FRC) gleichgesetzt, bei welcher alle Alveolen am En<strong>de</strong> <strong><strong>de</strong>r</strong> normalen<br />
Ausatmung offen sind.<br />
Abb. 3 + 4. Atemmechanik & Rückstellkräfte <strong><strong>de</strong>r</strong> Lunge <strong>und</strong> <strong>de</strong>s Thorax<br />
Surfactant (Surface active<br />
agent)<br />
Beim Surfactant han<strong>de</strong>lt es sich um eine spezielle, oberflächenaktive Substanz, die in <strong>de</strong>n<br />
Typ 2 Pneumozyten <strong><strong>de</strong>r</strong> Alveolen aus Phospholipi<strong>de</strong>n <strong>und</strong> Proteinen gebil<strong>de</strong>t wird <strong>und</strong><br />
diese innen ausklei<strong>de</strong>t. Die Phospholipi<strong>de</strong> senken die Oberflächenspannung (wie Seife)<br />
<strong><strong>de</strong>r</strong> Alveolen an <strong><strong>de</strong>r</strong> Luft-<br />
Blut- Grenzschicht herab <strong>und</strong> haben dadurch folgen<strong>de</strong><br />
Wirkungen:<br />
Sie verhin<strong><strong>de</strong>r</strong>n so ein Kollabieren <strong><strong>de</strong>r</strong> Alveolen in <strong><strong>de</strong>r</strong> Expiration<br />
Sie erhöhen die Compliance <strong><strong>de</strong>r</strong> Lunge <strong>und</strong><br />
Senken <strong>de</strong>n Eröffnungsdruck kleiner Alveolen<br />
Da die Menge <strong>de</strong>s Surfactant, je nach Grösse <strong><strong>de</strong>r</strong> Alveolen variiert (kleine Alveolen haben<br />
mehr Surfactant als grosse), bleibt auch die Wandspannung <strong><strong>de</strong>r</strong> Alveolen gleich. Das<br />
garantiert eine gleichmässige Verteilung <strong><strong>de</strong>r</strong> Luft in unterschiedlich grossen Alveolarradien.<br />
Durch hohe Sauerstoffpartialdrücke, Entzündungsprozesse, Auswaschung durch Spülungen<br />
(Absaugen & Lavage) <strong>und</strong> Aspiration, kann es zur Störung <strong><strong>de</strong>r</strong> Surfactantbildung o<strong><strong>de</strong>r</strong> zur<br />
Schädigung <strong>de</strong>s Surfactants in <strong><strong>de</strong>r</strong> Lunge kommen.<br />
Lungen<strong>de</strong>hnbarkeit & Atemwegswi<strong><strong>de</strong>r</strong>stand<br />
Die Dehnbarkeit <strong><strong>de</strong>r</strong> Lunge wird „Compliance“ genannt <strong>und</strong> berechnet sich wie folgt:<br />
Compliance = Volumen (ml) x Druck (mbar). Die Compliance gibt an, wie viel<br />
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Copyright © Norbert Lutsch, MSc<br />
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