Atmung und Atmungsarbeit¹

Zusammenfassung

1. Die physikalischen Eigenschaften der Lunge (s. ds. Wschr. Nr. 3, 1961, S. 111 bis 117). — Die physikalischen Eigenschaften der Lunge setzen sich aus einer elastischen Komponente und dem Strömungswiderstand zusammen. Beide Komponenten stehen über eine allgemeine Zeitkonstante des Ventilationsapparates miteinander in Beziehung. Die die Lungencompliance (Volumendruckkoeffizient [Ltr./cm H₂O]) und den Strömungswiderstand beeinflussenden Faktoren werden mittels eines einfachen Modells analysiert und ihre Änderungen bei Herz- und Lungenerkrankungen abgeschätzt. Die Abhängigkeit dieser Größen vom Lungen-Volumen der Minuten-Ventilation und der Luftverteilung bei der Atmung wird dargelegt. Die Beziehungen dieser Faktoren zu den Meßwerten der bei der Untersuchung der Lungenfunktion allgemein gebräuchlichen Methoden werden diskutiert.

2. Die Atmungsarbeit (s. ds. Wschr. Nr. 4, 1961, S. 157—160). — Die Arbeitsfähigkeit von Patienten mit chronischen Lungenleiden wird häufig dadurch eingeschränkt, daß sie nicht in der Lage sind, die für einen ungestörten Gasaustausch in den Alveolen notwendige Atmungsarbeit zu leisten. Die für eine Zunahme der Atmungsarbeit verantwortlichen Faktoren werden diskutiert und die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der für die Atmung notwendigen Stoffwechselleistung dargestellt. Die wirkungsvolle Anwendung der Beatmungsgeräte ist erst möglich, wenn man die Eigenschaften des Systems Lunge/Thorax berücksichtigt. Nur dann kann eine einwandfreie Atmung mit optimalen Druckgradienten erzielt werden. Zum Schluß werden die Beziehungen zwischen Atmungsarbeit und respiratorischer Acidose kurz diskutiert, und es wird die Bedeutung der richtigen Verteilung der Atmungsluft für eine wirkungsvolle Ventilation betont.

3. Einfluß der Atemmechanik auf den Gasaustausch und die Lungenzirkulation (s. ds. Wschr. Nr. 7, 1961, S. 288—294.) — Das Lungengefäßsystem, ein ausdehnungsfähiges Niederdrucksystem, wird im Rhythmus der Atembewegung Druck- und Volumenänderungen unterworfen. Der transmurale Druck bestimmt zusammen mit der Wandspannung den Gefäßdurchmesser und dieser wieder den Strömungswiderstand. Der Einfluß der Atembewegungen auf die Kapazität des Lungenstrombettes, das Schlagvolumen und den Gefäßwiderstand werden diskutiert und die Wirkungen von Sauerstoff und Kohlendioxyd auf die Lungenzirkulation dargestellt.

Summary

1. Physical properties of the lung (Dtsch. med. Wschr., No. 3, 1961, p. 111—117), — The physical properties of the lungs are divided into an elastic and a flow-resistive component, which are related by the overall time factor of the ventilatory system. The factors which influence pulmonary compliance and airflow resistance are analysed with the help of a simple model, and their changes in cardiopulmonary disease are evaluated. The dependence of these properties upon lung volume, air flow-rate and distribution of airflow is stressed and the relationships of these factors to the commonly used ventilatory function tests is discussed.

2. The work of breathing (Dtsch. med. Wschr., No. 4, 1961, p. 157—160). — The working capacity of the patient with chronic pulmonary disease is often limited by his inability to perform the respiratory work necessary to ensure proper gas exchange across the alveolo-capillary membrane. The factors responsible for an increase in the work of breathing are discussed and the various methods of estimating the metabolic cost of breathing are reviewed. The proper application of mechanical ventilatory devices depends upon the physical properties of the lung-thorax system. Only if the latter are taken into account can proper ventilation with optimal pressure gradients be achieved. Finally, the relations between respiratory work and respiratory acidosis are briefly discussed and the importance of a proper ventilatory drive for effective ventilation is stressed.

3. Influence of the mechanics of breathing on gas exchange and pulmonary circulation (Dtsch. med. Wschr., No. 7, 1961, p. 288—294). — The pulmonary vasculature is a distensible low-pressure system subjected to cyclic variations in pressure and volume due to the respiratory movements. The transmural pressure together with the wall tension determine the vessel size, and hence the resistance to flow. The influence of respiratory movements upon the capacity of the pulmonary bed, stroke volume and vascular resistance is discussed and the effects of oxygen and carbon dioxide upon the pulmonary circulation briefly reviewed.

Resumen

Respiración y trabajo respiratorio

1. Propiedades físicas del pulmón (v. Dtsch. med. Wschr. 3 [1961], 111—117). — Las propiedades físicas del pulmón se integran por un componente elástico y la resistencia de las corrientes. Ambos componentes se relacionan recíprocamente a través de una constante cronológica general del aparato de ventilación. Los factores que influyen en la «compliance» pulmonar (coeficiente de presión por volumen [litro/cm. H₂O]) y en la resistencia de las corrientes son analizados mediante un modelo sencillo, estimándose sus modificaciones en las afecciones cardíacas y pulmonares. Se expone la dependencia de estas magnitudes del volumen pulmonar, de la ventilación por minuto y de la distribución del aire durante la respiración. Se discuten las relaciones de estos factores con los valores medidos con los métodos de uso general en la exploración de la función pulmonar.

2. El trabajo respiratorio (v. Dtsch. med. Wschr. 4 [1961], 157—160). — La capacidad de trabajo de enfermos con padecimientos pulmonares crónicos es restringida a menudo porque éstos no están en condiciones de efectuar el trabajo respiratorio necesario para un intercambio gaseoso normal en los alvéolos. Se discuten los factores responsables del aumento del trabajo respiratorio y se reseñan los diversos métodos para determinar el rendimiento metabólico necesario para la respiración. La aplicación eficaz de los aparatos de respiración artificial no es posible sino considerando las propiedades del sistema pulmonar-torácico. Sólo entonces se puede lograr una respiración impecable con graduaciones óptimas de la presión. Finalmente se reseñan brevemente las relaciones entre trabajo respiratorio y acidosis respiratoria, subrayando la importancia de la distribución justa del aire respiratorio para una ventilación eficaz.

3. La influencia de la mecánica respiratoria sobre el intercambio gaseoso y la circulación pulmonar (v. Dtsch. med. Wschr. 7 [1961], p.288—294). — El sistema vascular pulmonar, un sistema dilatable de baja presión, es sometido a modificaciones de presión y volumen, siguiendo el ritmo del movimineto respiratorio. La presión transmural, en unión con la tensión de la pared, determina el diámetro vascular y éste determina la resistencia de las corrientes. Se discute la influencia de los movimientos respiratorios sobre la capacidad de la cuenca de la corriente pulmonar, el volumen por latido y la resistencia vascular, exponiéndose los efectos del oxígeno y dióxido de carbono sobre la circulación pulmonar.