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22.5: Toter Raum - Biologie

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Der Druck im Lungenkreislauf ist im Vergleich zum systemischen Kreislauf sehr niedrig. Dies liegt an einem Phänomen namens Rekrutierung, bei dem die Atemwege geöffnet werden, die normalerweise geschlossen bleiben, wenn das Herzzeitvolumen ansteigt. Manchmal besteht jedoch ein Missverhältnis zwischen der Luftmenge (Beatmung, V) und der Blutmenge (Perfusion, Q) in der Lunge.

Dieser Unterschied zwischen der Luft- und Blutmenge, die die Lunge erreicht, wird als . bezeichnet Ventilation/Perfusion (V/Q)-Mismatch.

Es gibt zwei Arten von V/Q-Fehlanpassung. Beide produzieren Totraum oder Shunts, Regionen mit ineffektivem Lungengewebe. Toträume können die Atmung stark beeinträchtigen, da sie die für die Gasdiffusion verfügbare Oberfläche reduzieren. Dadurch sinkt der Sauerstoffgehalt im Blut, während der Kohlendioxidspiegel steigt. Totraum entsteht, wenn keine Ventilation und/oder Perfusion stattfindet.

  1. Anatomischer Totraum und anatomische Shunts entstehen durch anatomische Mängel. Anatomischer Totraum tritt natürlicherweise in Bereichen der Lunge auf, die nicht mit Alveolen in Kontakt kommen (wie die Luftröhre). In diesen Räumen werden die Lungen belüftet und erhalten genügend Luft, aber das Blut wird in diesem Raum nicht mit Sauerstoff angereichert, da die Luft die durchströmten Bereiche nicht erreicht. Ein Beispiel für einen anatomischen Shunt ist die Wirkung der Schwerkraft auf die Lunge. Die Lunge ist besonders anfällig für Änderungen in Größe und Richtung von Gravitationskräften. Wenn jemand aufrecht steht oder sitzt, führt der pleurale Druckgradient zu einer erhöhten Ventilation weiter unten in der Lunge. Ebenso wird in Bauchlage weniger Energie benötigt, um Blut in den unteren Teil der Lunge zu pumpen als nach oben. Die Durchblutung der Lunge ist im Stehen oder Sitzen nicht gleichmäßig, und ein Teil des zirkulierenden Blutes gelangt nicht an die Lunge, um mit Sauerstoff angereichert zu werden. Ein anatomischer Shunt entsteht, weil die Belüftung der Atemwege nicht mit der Durchblutung der diese Atemwege umgebenden Arterien übereinstimmt. Dadurch wird die Gasaustauschrate reduziert. Beachten Sie, dass dies im Liegen nicht der Fall ist, da die Schwerkraft in dieser Position den Lungenboden nicht bevorzugt nach unten zieht.
  2. Physiologischer Totraum oder physiologische Shunts, entstehen durch eine Funktionsstörung der Lunge oder der Arterien. Dies geschieht, wenn es an Blutfluss mangelt, wo die Alveolen genug Luft haben, um das Blut mit Sauerstoff anzureichern, oder wenn Luftmangel in einem Bereich besteht, in dem der Blutfluss normal ist. Ein physiologischer Shunt kann sich entwickeln, wenn eine Infektion oder ein Ödem in der Lunge vorliegt, das einen Bereich verschließt. Dadurch wird die Ventilation verringert, die Durchblutung jedoch nicht beeinträchtigt; daher ändert sich das V/Q-Verhältnis und der Gasaustausch wird beeinflusst. Ein physiologischer Totraum könnte so etwas wie ein Blutgerinnsel sein, das die Durchblutung um gut belüftete Alveolen behindert. Ein Emphysem, das eine Verschlechterung der Kapillaren um die Alveolen verursacht, erzeugt ebenfalls einen physiologischen Totraum.

Die Lunge kann diese Fehlanpassungen in Ventilation und Perfusion ausgleichen. Ist die Ventilation größer als die Perfusion, erweitern sich die Arteriolen und die Bronchiolen verengen sich. Dies erhöht die Durchblutung und reduziert die Belüftung. Wenn die Ventilation weniger als die Perfusion ist, verengen sich die Arteriolen und die Bronchiolen erweitern sich, um das Ungleichgewicht zu korrigieren.

Sehen Sie sich dieses Video an, um die Mechanik der Atmung zu sehen.

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