Selbstkontrolle Atmung und Kreislauf

Zwerchfell und äußere Interkostalmuskeln vergrößern den Thorax; über den Pleuraspalt folgt die Lunge, der intrapleurale Druck wird negativer (etwa −5 auf −8 cmH₂O), der Alveolardruck fällt unter den Atmosphärendruck, und Luft strömt ein. Maschinelle Beatmung kehrt das um: Überdruckbeatmung, mit Folgen für venösen Rückstrom und V/Q.

Bauchatmung: Zwerchfell kontrahiert und tritt tiefer, der Bauch wölbt sich vor; in Ruhe der Hauptanteil. Brustatmung: äußere Interkostalmuskeln heben die Rippen; bei Belastung und Dyspnoe zusätzlich Atemhilfsmuskeln (Mm. scaleni, sternocleidomastoideus).

Der Flüssigkeitsfilm koppelt Lunge und Thoraxwand durch Adhäsion, erlaubt Gleiten und überträgt den Unterdruck. Dringt Luft ein (Pneumothorax), geht die Kopplung verloren und die Lunge kollabiert durch ihre Eigenelastizität.

Die elastischen Rückstellkräfte von Lunge (Gewebe und Oberflächenspannung) und Thorax treiben die Luft ohne Muskelarbeit aus. Aktive Exspiration mit inneren Interkostal- und Bauchmuskeln braucht es bei Belastung oder Obstruktion.

Der arterielle CO₂-Partialdruck, erfasst über den pH des Liquors an zentralen Chemorezeptoren der Medulla; periphere Chemorezeptoren tragen etwa 20 bis 30 % der CO₂-Antwort bei.

Zentral: Medulla, reagieren langsamer auf CO₂ und H⁺ im Liquor, den Großteil der CO₂-Antwort. Peripher: Glomus caroticum und aorticum, schnell, reagieren auf PaO₂ (vor allem unter 60 mmHg), PaCO₂ und pH.

Als Bikarbonat etwa 70 %, an Hämoglobin gebunden (Carbamino) etwa 20 bis 23 %, physikalisch gelöst etwa 7 bis 10 %.

CO₂ und H⁺ senken die Sauerstoffaffinität des Hämoglobins und verschieben die Dissoziationskurve nach rechts. Im stoffwechselaktiven Gewebe wird dadurch mehr Sauerstoff abgegeben, in der Lunge mehr aufgenommen.

Erhöhter Atemwegswiderstand mit reduziertem FEV₁ und FEV₁/FVC unter 0,7 (bzw. unter der unteren Normgrenze); häufig Überblähung mit erhöhtem RV und TLC.

Der fallende Luftdruck senkt PiO₂ und PAO₂ bei gleicher FiO₂; die sofortige Reaktion ist die Hyperventilation über periphere Chemorezeptoren mit respiratorischer Alkalose.

Obstruktion: FEV₁/FVC erniedrigt, TLC normal oder erhöht, RV erhöht (Air Trapping), DLCO beim Emphysem erniedrigt, beim Asthma normal. Restriktion: FEV₁ und FVC proportional erniedrigt, FEV₁/FVC normal oder erhöht, TLC und RV erniedrigt, DLCO bei Fibrose erniedrigt, bei Thoraxwandrestriktion normal. Unter Narkose: Obstruktion verlangt lange Exspiration (Auto-PEEP vermeiden), Restriktion kleine Tidalvolumina und höhere Frequenz.

Dorsale respiratorische Gruppe (Inspiration, Afferenzen über N. IX und X), ventrale Gruppe mit Prä-Bötzinger-Komplex (Rhythmusgenerator), pontine Zentren modulieren. Zentrale Chemorezeptoren messen den Liquor-pH, periphere PaO₂, PaCO₂ und pH. Steigt das CO₂, steigt das Minutenvolumen, bis das CO₂ normalisiert ist; Hypoxämie verstärkt die CO₂-Antwort. Bei chronischer Hyperkapnie puffert Bikarbonat den Liquor, die Antwort flacht ab (Lerneinheit COPD).

Akut: Hyperventilation, Tachykardie, HZV steigt, pulmonale Vasokonstriktion. Tage: renale Bikarbonatausscheidung erhält die Hyperventilation, 2,3-DPG steigt (Rechtsverschiebung, die Alkalose wirkt gegenläufig). Wochen: Erythropoetin, Hb steigt, Kapillarisierung, Mitochondrienanpassung; Plasmavolumen sinkt. Grenzen: Höhenlungenödem, Höhenhirnödem, chronische Bergkrankheit (Lerneinheit Höhe und Hypoxie).

Sauerstoff: Ventilation (PiO₂ 150), Alveole (PAO₂ 100), Diffusion (Fläche, Dicke, Gradient), Bindung an Hb (Sättigung, CaO₂), Transport (HZV, DO₂), Mikrozirkulation, Diffusion zur Mitochondrie (PO₂ wenige mmHg). CO₂: Zelle, Diffusion ins Blut, Bikarbonat über Carboanhydrase, Chloridverschiebung, Carbamino am desoxygenierten Hb (Haldane), Lunge: Rückreaktion, Diffusion (CO₂ diffundiert etwa 20-mal leichter), Ventilation bestimmt den PaCO₂ (Lerneinheit Sauerstoffversorgung als Systemkette).

Bei sehr hohem HZV sinkt die Kontaktzeit in der Lungenkapillare unter die für den Diffusionsausgleich nötige Zeit; dazu V/Q-Ungleichgewicht, relative Hypoventilation und intrapulmonale Shunts. Extreme Kapillardrücke können die Blut-Gas-Schranke mechanisch belasten (Stressversagen, bei Pferden bis zur Blutung). Die Sättigung kann unter 90 % fallen, besonders bei Frauen und in Höhe.

Das Schlagvolumen wird aus der Fläche oder Form der systolischen Druckkurve berechnet, geteilt durch die aortale Impedanz, die kalibriert (Thermodilution) oder aus Algorithmen und Demografie geschätzt wird.

Compliance und Impedanz der Aorta ändern sich mit Tonus, Alter, Medikamenten und Kreislaufzustand; unkalibrierte Systeme nehmen sie an und irren bei schnellen Änderungen. Dazu kommen Messartefakte (Dämpfung, Schleuderzacke).

HZV = Schlagvolumen × Herzfrequenz; das Schlagvolumen hängt von Vorlast, Nachlast und Kontraktilität ab (Lerneinheit Bauplan des Kreislaufs).

Sie misst das HZV mit einem Kältebolus über den ZVK und einer arteriellen Thermistorkanüle, liefert GEDVI und extravasales Lungenwasser und kalibriert die Pulskonturanalyse.

Bei starken Tonusänderungen: Sepsis, hochdosierte Vasopressoren, Leberzirrhose, nach kardiopulmonalem Bypass; bei Arrhythmien und schlechter Kurvenqualität.

SVV = (SVmax − SVmin)/SVmittel über einen Atemzyklus; über etwa 10 bis 13 % Hinweis auf Volumenreagibilität, nur bei kontrollierter Beatmung, Sinusrhythmus und ausreichendem Tidalvolumen verwertbar.

Genauigkeit: Übereinstimmung des Absolutwerts mit der Referenz (Bland-Altman, prozentualer Fehler unter 30 %). Trendfähigkeit: Das Gerät erkennt Richtung und Größe von Änderungen richtig (Konkordanz, Polarplot); klinisch oft wichtiger.

Vasodilatation durch NO und Mediatoren (SVR sinkt), relative und absolute Hypovolämie (Kapillarleck, Venenpooling), septische Kardiomyopathie, Mikrozirkulationsstörung; Katecholaminresistenz und Vasopressinmangel (Lerneinheiten Schock und Sepsis).

Die Flüssigkeit außerhalb der Gefäße im Lungengewebe (EVLWI, normal unter 10 ml/kg); erhöhte Werte zeigen Lungenödem an und sind mit höherer Sterblichkeit assoziiert; Grenze für Volumengabe.

Ein überschießender systolischer Druckgipfel durch ein unterdämpftes Messsystem; der Algorithmus erkennt das Ende der Systole falsch, das Schlagvolumen wird falsch berechnet, die Systole zu hoch angezeigt (Lerneinheit arterielle Druckkurve).

PAK: Thermodilution in der Pulmonalarterie, pulmonale Drücke, SvO₂; invasiv, Komplikationen, kein Überlebensvorteil; Rechtsherz- und pulmonale Hypertonie. PiCCO: transpulmonale Thermodilution plus Pulskontur, volumetrische Vorlast und Lungenwasser; ZVK und arterielle Kanüle. Bioreaktanz: nichtinvasiv, einfach, Validität nicht in allen Situationen belegt (Lerneinheit Hypotonie und prädiktives Monitoring).

Auf dem steilen Teil der Frank-Starling-Kurve steigert mehr Vorlast das Schlagvolumen deutlich; die Beatmung verändert zyklisch die Vorlast, und große Schwankungen des Schlagvolumens zeigen diesen steilen Teil an. Voraussetzungen: kontrollierte Beatmung, Sinusrhythmus, Vt mindestens 8 ml/kg oder Tidalvolumen-Challenge, geschlossener Thorax, kein Rechtsherzversagen.

Sepsis: SVR niedrig, HZV hoch. Kardiogen: HZV niedrig, SVR hoch. Aortenstenose: fixierter Auswurf, Hypotonie bedroht die Koronarperfusion, früh Vasopressor. Mitralinsuffizienz: Nachlast senken erhöht den Vorwärtsfluss (Lerneinheit Hypotonie).

Diese Frage bezieht sich auf eine experimentelle Arbeit aus der Arbeitsgruppe des Autors, die in den Quellen des Manuskripts genannt, aber nicht beigelegt ist. Eine Musterlösung wird ergänzt, sobald die Arbeit vorliegt. Allgemein gilt: Referenz Thermodilution, induzierte Zustände wie Vasodilatation, Vasokonstriktion, Hypovolämie; Fehlerquellen Schleuderzacke und falsche Erkennung der dikroten Inzisur.

Zielparameter: Schlagvolumen oder Herzindex, SVV und PPV, ScvO₂, GEDVI, Laktat. Perioperativ senkt zielgerichtete Therapie in Metaanalysen Komplikationen (vor allem ältere Studien, Risikochirurgie), die Sterblichkeit weniger sicher; in der Sepsis zeigten ProCESS, ARISE und ProMISe keinen Vorteil der protokollierten ScvO₂-Steuerung gegenüber guter Standardtherapie. Nach Herzchirurgie reduziert zielgerichtete Therapie in kleinen Studien Komplikationen und Liegedauer.