Die Lunge hat das Bestreben, sich
zusammenzuziehen, so dass im Interpleuralspalt ein subatmosphärischer
Druck entsteht, der über den Ösophagus gemessen werden kann. Die
elastischen Widerstände sind nur bei der Inspiration zu überwinden,
während die Exspiration weitgehend passiv erfolgt. Bei Verletzungen
der Thoraxwand zieht sich die Lunge zusammen, wobei sich der Raum zwischen
den Pleurablättern mit Luft füllt (Pneumothorax). Um die elastischen
Eigenschaften von Lunge und Thorax zu erfassen, muss die Atmungsmuskulatur
ausgeschaltet werden. Die dann gemessenen Druck-Volumen-Beziehungen werden
als Ruhedehnungskurven (Relaxationskurven) bezeichnet. Die Steilheit dieser
Kurven ist ein Maß für die Volumendehnbarkeit oder Compliance.
Aus dem Verhältnis der Volumenänderung zur Änderung des jeweils
dehnungsbestimmenden Drucks ergeben sich die Compliancewerte für das
Gesamtsystem (Lunge +Thorax) sowie gesondert für den Thorax und die
Lunge. Messung: Man beschränkt sich auf die Messung der Lunge (ein
bestimmtes Volumen wird eingeatmet, die Epiglottis geöffnet und der
Druck in den Alveolen entsprichen dem in der Luft).
Die Strömung der Luft durch die leitenden Atemwege ist überwiegend
laminar und lediglich an Verzweigungsstellen und Einengungen der Bronchien
turbulent. Nach dem Hagen-Poiseuille-Gesetz ergibt sich der Atemwegswiderstand,
der auch als Resistancebe bezeichnet wird, aus dem Verhältnis des intrapulmonalen
Drucks (Druckdifferenz zwischen Alveolen und Außenraum) zur Atemstromstärke.
Der Resistancewert, der mit dem Körperplethysmographen gemessen wird,
beträgt bei Ruheatmung etwa 0,2 kPa l-1. Am viskösen Atmungswiderstand
ist zu etwa 10% auch der Gewebewiderstand beteiligt.
Bei sehr langsamer Atmung sind nur die elastischen Atmungswiderstände
wirksam und führen in der Inspirationsphase zu einer zunehmenden Negativierung
des intrapleuralen Drucks. Bei regulärer Atmung kommt es aufgrund des Einflusses
der viskösen Widerstände zu einer Negativierung des intrapulmonalen
Drucks in der Inspirationsphase und zu einer Positivierung in der Exspirationsphase.
Diese intrapulmonalen Druckänderungen wirken sich additiv auf den intrapleuralen
Druckverlauf aus. Die Aufzeichnung der geförderten Atemvolumina in
Abhängigkeit von den jeweiligen intrapleuralen Drücken wird als
Atemschleife bezeichnet. Aus ihr erkennt man, daß bei Ruheatmung die
Exspiration passiv erfolgt. Dagegen muss bei vertiefter und beschleunigter
Atmung auch die Exspirationsmuskulatur zur Überwindung der Strömungswiderstände
eingesetzt werden. Bei Ruheatmung erfordert die Atmungsarbeit etwa 2% des
gesamten Energieumsatzes.
Eine restriktive Ventilationsstörung liegt vor, wenn die Ausdehnungsfähigkeit
von Lunge oder Thorax eingeschränkt ist. In diesem Fall findet man
eine Abnahme der jeweiligen Compliance und der Vitalkapazität. Von
einer obstruktiven Ventilationsstörung spricht man, wenn die Atemwege
eingeengt sind und damit der Strömungswiderstand erhöht ist. Kennzeichen
einer solchen Störung sind eine Zunahme der Resistance sowie eine Abnahme
der relativen Sekundenkapazität und der maximalen exspiratorischen
Atemstromstärke (Atemstoß). Der Atemgrenzwert, das Atemzeitvolumen
bei maximal forcierter, willkürlicher Hyperventilation, nimmt sowohl
bei restriktiven als auch bei obstruktiven Verltilationsstörungen ab.
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