Intensivbuch Lunge und Beatmung

Von der Pathophysiologie zur Strategie der Intensivtherapie
 
 
MWV Medizinisch Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft
  • 4. Auflage
  • |
  • erschienen am 4. Juni 2020
  • |
  • 100 Seiten
 
E-Book | ePUB mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-95466-544-0 (ISBN)
 
Dieses didaktisch einmalige Praxisbuch verknüpft die klinische Pathophysiologie der gestörten Lungenfunktion direkt mit den erforderlichen Interventionen. Es vermittelt ein grundlegendes Verständnis für die gestörte Lungenfunktion und die unmittelbar daraus abzuleitenden Therapie- und Lösungsansätze. Diese assoziativen Links sowie die Praxistipps, Fehlerquellen und Hinweise zur aktuellen Studienlage machen das Buch unvergleichlich wertvoll für die Praxis.

Der problemorientierte Zugang holt die Lesenden im klinischen Alltag ab: bei der Diskussion von Befunden und Monitoring direkt am Intensivbett des kritisch kranken Patienten.

Die 4. Auflage wurde grundlegend überarbeitet, aktualisiert und durch neue Kapitel erweitert.
4. Auflage
  • Deutsch
  • Für Beruf und Forschung
  • |
  • Ärzte in der Intensivmedizin (Anästhesie, Innere Medizin, Chirurgie), Pflegekräfte aus der Intensivmedizin und Anästhesie
  • Überarbeitete Ausgabe
  • 90
  • |
  • 25 s/w Tabellen, 90 s/w Abbildungen
  • 7,27 MB
978-3-95466-544-0 (9783954665440)
weitere Ausgaben werden ermittelt

1 Grundlagen von Ventilation, Perfusion und Diffusion


Frank Reichenberger, Konstantin Mayer und Hans-Dieter Walmrath

Die Hauptaufgabe der Lunge ist der Gasaustausch zwischen Luft und Blut mit Aufnahme von Sauerstoff und der Abgabe von Kohlendioxid zur Aufrechterhaltung eines aeroben Metabolismus. Ermöglicht wird dies durch die enge Vernetzung von 2 primären Vorgängen: der Ventilation durch die Atemwege und der Blutzirkulation durch den Lungenkreislauf.

Der Lunge kommt eine große immunologische Bedeutung zu. Durch die große innere Oberfläche hat sie von allen Organen den größten Kontakt zur Umwelt und benötigt besondere Abwehrstrategien gegen eindringende Pathogene.

Weitere Aufgaben der Lunge bestehen in der Aufrechterhaltung der Homöostase des Säure-Basen-Haushaltes und der Stoffwechselfunktionen, insbesondere in der Aktivierung und Inaktivierung vasoaktiver Substanzen. Außerdem dient die Lunge als Luftreservoir für das Stimmorgan.

Die Funktionen der Lunge sind so eng mit dem strukturellen Aufbau und den funktionellen Eigenschaften der einzelnen Kompartimente verknüpft und untereinander abhängig, dass eine getrennte Betrachtungsweise kaum möglich ist.

Im Folgenden werden die Grundzüge der Funktion der normalen Lunge unter Berücksichtigung anatomischer Besonderheiten dargestellt.

1.1 Die Atemwege und die Ventilation


Die Atemwege stellen sich wie ein Baum dar: die Trachea der Stamm, die Bronchien die Äste und die Bronchiolen die Zweige, die in die Alveolen als Blätter enden. Die Atemwege fungieren hauptsächlich als Transportweg der Luft vom Mund zu den Alveolen und zurück. In den oberen Atemwegen wird die Luft gereinigt und angewärmt. Dafür sind die Nase, der Rachen mit dem Waldeyerschen Rachenring und der Larynx zuständig. Partikel in der Atemluft mit einer Größe > 10 µm lagern sich bereits im Nasen-Rachen-Raum ab.

Die unteren Atemwege beginnen ab der Trachea, die beim Erwachsenen 12-15 cm lang ist und eine Weite von 1,5-2,0 cm hat. An der Hauptcarina, die sich zwischen dem 5. und 6. Brustwirbelkörper befindet, geht die Trachea in die beiden Hautbronchien über, die sich dann über 10-15 Generationen bis zu den terminalen Bronchien teilen.

Dieser Abschnitt der Atemwege ist primär für die Luftleitung zuständig und wird über die bronchiale Zirkulation versorgt. Die respiratorischen Bronchiolen der Generationen 16-18 und der Alveolarbereich mit den Generationen 19-23 bilden die Zone, in der der Gasaustausch stattfindet. Diese werden primär von der pulmonalen Zirkulation mit Blut versorgt (s. Abb. 1).

Abb. 1 Anatomischer Aufbau des Bronchialsystems und des Alveolarraumes. Der Bronchiolus terminalis ist der "Stamm" des Lungenazinus, dem funktionellen Endabschnitt der Lunge (mit freundlicher Genehmigung der Georg Thieme Verlags KG).

Als Endstrecke der Ventilation sind die Alveolen in Einheiten zusammengefasst, die Azinus heißen und von einem Bronchiolus terminalis ausgehen. Dieser teilt sich in respiratorische Bronchioli, die partiell bereits am Gasaustausch teilnehmen. Aus den respiratorischen Bronchioli gehen die Alveolargänge hervor, die als Sacculi alveolares die Alveolen tragen. Ein Azinus kann 10-12 Generationen von Atemwegen umfassen. Während der terminale Bronchiolus noch aus der bronchialen Zirkulation versorgt wird, erhalten die anderen Teile des Azinus ihre Versorgung über den Pulmonalkreislauf.

Die Trachea und die Bronchien besitzen ein Knorpelgerüst, das ihnen Stabilität verleiht. Sie tragen Flimmerepithel mit Mukus produzierenden Zellen. Die Bronchiolen besitzen keinen Knorpel, und ab 1 mm Durchmesser auch kein Flimmerepithel mehr. Die Zahl der Mukus produzierenden Zellen nimmt ebenfalls ab. Der Alveolarraum besteht aus den wandbildenden Pneumozyten Typ I und II. Hier finden sich auch Makrophagen, die eine wichtige Rolle im pulmonalen Immunsystem spielen.

Während der Ventilation wird die Luft durch die Atemwege in das Alveolargebiet geleitet, in dem der Gasaustausch stattfindet. Bei jedem Atemzug werden ca. 500 ml Luft eingeatmet. Bei einer Atemfrequenz von ca. 14/Minute ergibt sich ein Atemminutenvolumen von etwa 7 l/min in Ruhe. Die oberen und unteren Atemwege bis zu den terminalen Bronchiolen werden anatomischer Totraum genannt. Dieser beträgt bei einem Erwachsenen ca. 150 ml. Somit errechnet sich die alveoläre Ventilation mit 5 l/Minute (s. Abb. 2).

Abb. 2 Darstellung der Totraumverhältnisse in In- und Exspiration

Die Abschnitte der respiratorische Bronchiolen und Alveolen, die nicht am Gasaustausch teilnehmen, bilden den alveolären Totraum, der sehr gering ist, jedoch variieren kann.

Anatomischer und alveolärer Totraum ergeben den so genannten physiologischen Totraum. Mit ca. 175 ml entspricht er etwa 1/3 des Atemzugvolumens (VD/Vt ? 0,3). Dieses Verhältnis kann sich bei pulmonalen Erkrankungen durch Zunahme des alveolären Totraumes ändern und bis auf ein VD/Vt Verhältnis = 0,6 ansteigen.

Da der Totraum ein "verlorenes Ventilationsvolumen" hinsichtlich des Gasaustausches darstellt, sollte er so klein wie möglich sein. Eine Verringerung des Volumens der Atemwege durch Reduktion des Durchmessers führt jedoch zu einem hohen Atemwegswiderstand, der sich um den Faktor 4 bei abnehmendem Durchmesser potenziert (Hagen-Poisseuille-Gesetz). Bei größerem Durchmesser haben die Luftwege ein höheres Totraumvolumen, allerdings erhöht sich die Gefahr eines turbulenten Luftstromes, bei dem der Widerstand in 2. Potenz ansteigt (Reynoldsche Zahl). Eine effektive Luftleitung wird ermöglicht, indem bei jeder Teilung der Atemwege der einzelne Durchmesser abnimmt, der Gesamtquerschnitt sich aber vergrößert, so dass der totale Strömungswiderstand reduziert wird (s. Abb. 3). Dabei findet sich der hauptsächliche Atemwegswiderstand in den zentralen Atemwegen, d. h. in der Trachea und den ersten sechs Generationen der Bronchien. Auf diesen Abschnitt der Atemwege entfallen ca. 40 % des Strömungswiderstandes. Die Bronchiolen und Alveolargänge als periphere Atemwege tragen nur 10 % zum Gesamtwiderstand bei, obwohl sich in diesem Kompartiment ca. 60 % des gesamten Lungenvolumens befindet.

Abb. 3 Darstellung des Gesamtquerschnitttes der Atemwege in Abhängigkeit von der Teilungsgeneration des Bronchialbaumes

Zu Beginn der Inspiration wird eine Druckdifferenz zwischen Umgebung und alveolarem Kompartiment aufgebaut. Dies geschieht durch Kontraktion der Atemmuskulatur, wodurch über die Bewegung des Zwerchfelles und der Thoraxwand der negative intrapleurale Druck vergrößert und unter Überwindung der elastischen Rückstellkräfte des Lungengewebes ein negativer intraalveolärer Druck entsteht. Dadurch wird inspiratorisch ein Lufteinstrom bei geöffneter Glottis in die Atemwege initiiert. Die Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Alveolardruck als treibende Kraft der Luftbewegung muss jedoch den Strömungswiderstand der Atemwege überwinden (Ohmsches Gesetz). Beim Gesunden findet sich bei Ruheatmung ein turbulenter Luftstrom lediglich in der Trachea und den Hauptbronchien, während in den peripheren Atemwegen ein laminarer Luftstrom und somit ein optimales Flussprofil vorliegt (s. Abb. 4). Bei verstärkter Atmung kommt es zum turbulenten Luftstrom auch in den kleineren Atemwegen bis zu der 5.-6. Generation.

Abb. 4 Strömung in der Trachea und der großen Bronchien

Während die zentralen Atemwege durch das Knorpelgerüst stabilisiert werden, werden die respiratorischen Bronchiolen durch ihre Einbindung in das alveoläre Netzwerk mit deren elastischen Gewebskräften erweitert. Bei Abnahme der Elastizität des Lungengewebes, wie beispielsweise beim Emphysem, wird auch die Weite der respiratorischen Bronchiolen verändert, die exspiratorisch kollabieren und zum so genannten "air trapping" führen können.

Der Durchmesser mittelgroßer Bronchien wird durch den Tonus der Bronchialmuskulatur reguliert, der einer Steuerung des autonomen Nervensystems unterliegt. Sympathikusaktivierung führt zur Bronchodilatation, während der Parasympathikus eine Bronchokonstriktion begünstigt. Dieser Regelmechanismus beeinflusst auch die Verschiebung des Druck-Volumen-Verhältnisses während der In- bzw. Exspiration.

Durch die starke Zunahme des Gesamtquerschnittes der Luftwege auf Ebene der terminalen Bronchiolen kommt der Luftfluss im Alveolarbereich nahezu zum Erliegen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft beträgt weniger als 1 % im Vergleich zur Trachea. Auf alveolärer Ebene findet der Gasaustausch hauptsächlich durch Diffusion statt, die von der Pulsation der umgebenden Organe unterstützt wird. Die Verteilung der Atemluft innerhalb der terminalen Lungenabschnitte richtet sich nach deren Dehnbarkeit, der so genannten Compliance. Sie ist das Verhältnis von Änderung des Volumens zu Änderung des Druckes. Umso größer die Compliance, umso mehr Ventilation findet in der jeweiligen Alveolarregion statt. In der normalen Lunge ist die Compliance geringer zu Beginn der Inspiration, weil erst eine Rekrutierung von Atemwegen stattfindet. Auch am Ende des Atemzyklus sinkt sie wieder ab, weil das Limit der thorakalen Dehnbarkeit erreicht ist. Zusätzlich ist die Compliance einer Lungeneinheit von dem enthaltenen Volumen, der "Vordehnung" abhängig. Je größer das Volumen zu Beginn einer Inspiration, umso geringer ist die Compliance.

Zu Beginn der...

Dateiformat: EPUB
Kopierschutz: Wasserzeichen-DRM (Digital Rights Management)

Systemvoraussetzungen:

Computer (Windows; MacOS X; Linux): Verwenden Sie eine Lese-Software, die das Dateiformat EPUB verarbeiten kann: z.B. Adobe Digital Editions oder FBReader - beide kostenlos (siehe E-Book Hilfe).

Tablet/Smartphone (Android; iOS): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose App Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

E-Book-Reader: Bookeen, Kobo, Pocketbook, Sony, Tolino u.v.a.m. (nicht Kindle)

Das Dateiformat EPUB ist sehr gut für Romane und Sachbücher geeignet - also für "fließenden" Text ohne komplexes Layout. Bei E-Readern oder Smartphones passt sich der Zeilen- und Seitenumbruch automatisch den kleinen Displays an. Mit Wasserzeichen-DRM wird hier ein "weicher" Kopierschutz verwendet. Daher ist technisch zwar alles möglich - sogar eine unzulässige Weitergabe. Aber an sichtbaren und unsichtbaren Stellen wird der Käufer des E-Books als Wasserzeichen hinterlegt, sodass im Falle eines Missbrauchs die Spur zurückverfolgt werden kann.

Weitere Informationen finden Sie in unserer E-Book Hilfe.


Download (sofort verfügbar)

49,99 €
inkl. 5% MwSt.
Download / Einzel-Lizenz
ePUB mit Wasserzeichen-DRM
siehe Systemvoraussetzungen
E-Book bestellen