Die O2-Transportfunktion des mütterlichen und fetalen Blutes zum Zeitpunkt der Geburt

Die fur den Sauerstofftransport im mutterlichen und fetalen Blut charakteristischen Grosen werden gleichzeitig fur den Zeitpunkt der Geburt bestimmt. Als Mittelwerte von 41 vollstandigen Meswertgruppen ergeben sich dabei:

Maßeinheiten der Physiologie

Internationales System der Einheiten. Fur die physikalischen und chemischen Grosen, die im Rahmen der Physiologie verwendet werden, ist von internationalen Fachgesellschaften und Organisationen vor einigen Jahren die Einfuhrung eines neuen Massystems empfohlen worden. Viele Staaten, u. a. auch die Bundesrepublik Deutschland, sind der Empfehlung gefolgt und haben dieses System fur den geschaftlichen und amtlichen Verkehr gesetzlich vorgeschrieben. Die Basis des neuen Internationalen Systems der Einheiten (SI = Systeme International d’Unites) bilden 7 Grosen, die in Tabelle 14-1 angegeben sind.

Analyse der Verteilung von Ventilation und Durchblutung in der funktionell inhomogenen Lunge nach dem Verfahren des ?inspiratorischen Sauerstoffsprunges?

Die gleichzeitige Erfassung der Verteilungsungleichmasigkeiten von Ventilation und Durchblutung in der funktionell inhomogenen Lunge ist mit Hilfe eines Verfahrens moglich, bei dem nach einem plotzlichen Wechsel der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration die zeitliche Anderung des alveolaren und des arteriellen Sauerstoffdruckes verfolgt wird. Die theoretische Untersuchung zeigt, das sich auf diese Weise die Verteilung des Ventilations-Durchblutungs-Verhaltnisses und damit direkt die verteilungsbedingten alveolar-arteriellen Druckdifferenzen fur O2 und CO2 ermitteln lassen. Die Durchfuhrung der Auswertung der Mesdaten wird an einem Beispiel erlautert.

Physiologie des Sauerstofftransportes und Pathophysiologie der Gewebshypoxie

„Eine gute Theorie ist die beste Praxis“. Diesen Satz von Boltzmann, den Opitz auch in seinem nun schon klassischen Ergebnisartikel „Uber akute Hypoxie“ zitierte, mochte ich dem ersten Teil unseres Symposions als Leitgedanken voranstellen. Die Probleme des Sauerstoffmangels sind zweifellos ohne eine sichere theoretische Grundlage nur schwer zu uberschauen. Handelt es sich doch hierbei um Storungen in einer kompliziert zusammengesetzten Kette von Transportvorgangen, deren schwachstes Glied es im Einzelfall aufzudecken gilt. Mit diesen O2-Transportprozessen werden wir uns zunachst zu beschaftigen haben, um dann darauf aufbauend, die klinischen Fragen zu erortern.

Dreidimensionale Registrierung stationärer Po2-Werte im Tumorgewebe unter in vivo-Bedingungen bei Verwendung von Multi-Goldmikroelektroden

Zur Ermittlung der O2-Partialdruckverteilung im Gewebe stehen zwei Verfahren zur Verfugung. Eine erste Moglichkeit ist durch die mathematische Analyse der O2-Versorgungsbedingungen auf der Grundlage der bekannten Diffusionsgesetze gegeben. Eine zweite Moglichkeit besteht in der Anwendung der polarographischen Mikroelektrodentechnik. Eine Messung der regionalen O2-Partialdrucke im Mikrobereich ermoglichen Einstichelektroden aus Platin oder Gold mit sehr feinen Spitzen (Durchmesser: 1 bis 5 µm). Mit Einzelelektroden kann jedoch nur ein lineares Po2-Profil erfast werden, ohne das es moglich ist, Po2-Gradienten zu dem umgebenden Gewebe zu messen. Mit einer neuen Mehrfachelektrode (vgl. Erdmann …

Die O2-Druckverteilung in Rinde und Mark der Rattenniere unter Normoxie und Hyperoxie

Unter standardisierten Bedingungen werdenin vivo die O2-Drucke unter Normoxie (FIO2=0,21) und Hyperoxie (FIO2=1,0) in Rinde und Mark der Rattenniere polarographisch mit Goldmikroelektroden (Spitzendurchmesser 3–8 µm) gemessen. Bei kontinuierlichem Vorschub der Elektrode wird diepo2-Verteilung in Rinde und Mark ermittelt,po2-Histogramme aufgestellt und die mittleren Gewebs-po2-Werte errechnet. In Kontrolluntersuchungen erfolgte die Messung der Durchblutung, der Blutgasdaten und der O2-Aufnahme der Niere bei Luft- und O2-Atmung.

Die Veränderung der Sauerstofftransportfunktion und des Säure-Basenstatus von unterschiedlich stabilisiertem Konservenblut

Unter Verwendung des Mikroverfahrens vonNiesel u.Thews (1961) wurde die Lage der O2-Bindungskurve in Blutkonserven wahrend einer Lagerungszeit von 3–6 Wochen untersucht. Ein Teil der Konserven enthielt ACD-, die ubrigen (ACD + IAG)-Stabilisatoren. Gleichzeitig wurden die extra- und intracellularen pH-Werte gemessen, um die Abhangigkeit der O2-Bindungskurve von der H+-Ionenkonzentration zu prufen. Die Untersuchung fuhrte zu folgenden Ergebnissen: 1. Die O2-Bindungskurve des ACD-Blutes erfahrt, bezogen auf einen CO2-Druck von 40 Torr, eine mit der Zeit zunehmende Rechtsverlagerung, d. h. die O2-Affinitat des Blutes ist herabgesetzt. Extracellulares und intracellulares pH des ACD-Konservenblut…

Dependence of plasma pH on oxygen saturation

Abstract The influence of haemoglobin oxygenation on the pH value of the blood plasma of healthy adolescents was investigated at 38°C by varying the parameters CO2 pressure, Hb concentration and buffer bases. A total of 5000 measurements gave the following results: 1. 1. The pHs difference between oxygenated and deoxygenated blood increases with diminishing CO2 pressure and with increasing Hb concentration. There is a linear relation between the pHs changes and the O2 saturation of the haemoglobin. 2. 2. Quantitatively these relationships can be expressed by the following equation: δpHs = (8 − pH ox − log 0.03 Pco 2 ) · [Hb] 225 · (100 − So 2 100 where ΔpHs is the pHs difference between par…

Zwei Nomogramme für die Atemgasgrößen und den Säure-Basenstatus des fetalen und des mütterlichen Blutes

Es werden zwei Leiternomogramme fur die Atemgaswerte und den Saure-Basenstatus des fetalen und des mutterlichen Blutes am Ende der Schwangerschaft angegeben. Die Nomogramme stellen die wechselseitige Abhangigkeit von O2-Druck, O2-Sattigung, O2-Gehalt, CO2-Druck, CO2-Gehalt und pH-Wert dar, die durch die O2- und CO2-Bindungskurven sowie durch den Bohrund Haldane-Effekt gegeben ist. Sind zwei der genannten Grosen bekannt, dann lassen sich die restlichen Werte ohne besondere Rechnung aus den Nomogrammen entnehmen.

Verteilung der Ventilations-Perfusionsrelation beim Lungenemphysem

Es wird der Einflus einer ungleichmasigen Verteilung des Ventilations-Perfusionsverhaltnisses in der funktionell inhomogenen Lunge auf die Arterialisierung des Blutes unter Berucksichtigung von theoretisch ermittelten und experimentell bestimmten Verteilungskurven untersucht. Die theoretische Untersuchung liefert folgende Ergebnisse: 1. Eine ungleichmasige Verteilung des Ventilations-Perfusionverhaltnisses fuhrt zu einer gleichartigen regionalen Variation des Respiratorischen Quotienten. 2. Als Folge des Bohr-und Haldaneeffektes ergibt sich die Existenz eines kleinstmoglichen RQ-Wertes von 0,3 und eines grostmoglichen RQ von 6–10. 3. Bei einem Mittelwert von RQ=0,8 ist in der funktionell in…

Die Verteilungsanalyse von Ventilation, Perfusion und O2-Diffusionskapazität in der Lunge durch Konzentrationswechsel dreier Inspirationsgase

Es wird die theoretische Begrundung fur ein Untersuchungsverfahren gegeben, das gleichzeitig die Inhomogenitaten des Ventilations-Perfusions-Verhaltnisses $$\dot V_A /\dot Q$$ sowie des Diffusionskapazitats-Perfusions-Verhaltnisses $$D_L /\dot Q$$ in der menschlichen Lunge zu bestimmen erlaubt. Dazu mussen drei inspiratorisch angebotene Gase, die sich in ihren Diffusionseigenschaften unterscheiden, z.B. CO2, O2 und He, plotzlich in ihren Konzentrationen verandert und die nachfolgenden alveolaren Einmischvorgange fortlaufend verfolgt werden. Die Losungen der Differentialgleichungen fur die drei Einmischprozesse zeigen, das deren Zeitkonstanten in unterschiedlicher Weise von der alveolaren Ve…

Die O2-Versorgung der fetalen Gewebe unter hypoxischen Bedingungen

Oxygen exchange in the erythrocyte

Es wird eine Ubersicht uber die mathematischen und experimentellen Aspekte des O2-Austausches im Erythrozyten gegeben. Der Gesamtprozess kann als eine Sauerstoffdiffusion mit gekoppelter Hamoglobin-Sauerstoff-Reaktion beschrieben werden. Fur die mathematische Analyse muss also die partielle Differentialgleichung der Diffusion durch ein Gleichungssystem erweitert werden, das dem chemischen Reaktionsablauf Rechnung tragt. Voraussetzung hierfur ist die Aufstellung eines Modells zur molekularen Interpretation der O2-Bindungskurve. Die vereinfachten Differentialgleichungen fur Diffusion und Reaktion lassen sich unter Beachtung der Rand- und Anfangsbedingungen nur naherungsweise integrieren.

Zur Dissoziation des Human-H�moglobins

Im Hinblick auf die molekulare Deutung der Sauerstoffbindungskurven wird ein Modell fur die Dissoziation des Human-Hamoglobins aufgestellt. Das Modell ist charakterisiert durch den symmetrischen Zerfall des Hb-Molekuls in dimere Untereinheiten mit je einer α- und einer β-Kette und die weitere Dissoziation zu Unimeren. Ferner mus eine stabilisierende Zwischen-substanzZ angenommen werden, um den ausergewohnlichen Verlauf der Konzentrationsabhangigkeit des Molekulargewichtes quantitative zu deuten. Auf der Grundlage der experimentellen Ergebnisse vonSchachmann u.Edelstein (1966) werden die Parameter des Modells mit Hilfe einer elektronischen Rechenanlage ermittelt.

Der Gasaustausch in der menschlichen Placenta unter Berücksichtigung der wechselseitigen Abhängigkeit von O2- und CO2-Transport

Es wird der Gasaustausch in der menschlichen Placenta unter Berucksichtigung der Tatsache untersucht, das der CO2-Transport uber den Bohr-Effekt den O2-Austausch bzw. der O2-Transport uber den Haldane-Effekt den CO2-Austausch beeinflust. Auf der Grundlage der Diffusionsgesetze und bei Anwendung eines zweifachen Iterationsverfahrens gelangt man zu folgenden Ergebnissen: 1. Der Verlauf der effektiven, d. h. unter den Austauschbedingungen der Placenta masgebenden O2- und CO2-Bindungskurven last sich numerisch bestimmen. 2. Das mutterlich-fetale Durchblutungsverhaltnis\({{\dot Q_M } \mathord{\left/ {\vphantom {{\dot Q_M } {\dot Q_F }}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} {\dot Q_F }}\) und das V…

Modelluntersuchungen zum Austausch der Atemgase

In Modellversuchen werden der Zeitbedarf und die Ubergangsfunktion fur die O2-Aufnahme des Blutes unter den Bedingungen in der Lungencapillare untersucht. Dabei werden Blutlamellen, bestehend aus einer einlagigen Erythrocytenschicht und beidseitigem Plasmarand, einem plotzlichen Wechsel der O2- und CO2-Partialdrucke ausgesetzt. Ein Teil der Lamellen ist zwischen zwei, wenige Mikron dicken Cellophanmembranen gelagert, um den Einflus eines Diffusionshindernisses auf den O2-Aufnahmemodus der Erythrocyten zu erfassen. Die Untersuchungen ergeben: 1. Bei der O2-Aufnahme unter „Normoxiebedingungen“ erfolgt die Halfte der Sattigungsanderung im Erythrocyten in 0,02 sec, unter „Hypoxiebedingungen“ in…

Station�re Verteilung der O2-Drucke im Tumorgewebe (DS-Carcinosarkom) I. Messungen in vivo unter Verwendung von Gold-Mikroelektroden

Unter standardisierten Bedingungen wurden in vivo die O2-Drucke \(\left( {P_{{\text{0}}_{\text{2}} } } \right)\) in gewebsisolierten Impftumoren (DS-Carcinosarkom) der Rattenniere sowie zum Vergleich in den Nierenrinden gesunder Ratten gemessen. Fur die polarographische \(P_{{\text{0}}_{\text{2}} } \)-Messung im Gewebe fanden Gold-Mikroelektroden mit einem Spitzendurchmesser von 3–8 μm und einem Durchmesser der Goldkathode von 1 μm Verwendung. Bei kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Vorschub der Elektrode wurden die \(P_{{\text{0}}_{\text{2}} } \)-Verteilungen in 9 Tumoren (37 Stichkanale, 3579 Einzelmessungen) und 3 Nierenrinden (14 Stichkanale, 2974 Einzelmessungen) ermittelt.

Ein Nomogramm f�r die O2-Abh�ngigkeit des S�ure-Basen-Status im menschlichen Blut

Es wird ein neues Nomogramm fur das menschliche Blut vorgelegt, das die Abhangigkeit des gesamten Saure-Basen-Status vom Oxygenationsgrad des Hamoglobins ubersichtlich darstellt. Das Nomogramm soll insbesondere dazu dienen, bei Kenntnis des O2-Druckes, des CO2-Druckes, des pH s -Wertes und des Hb-Gehaltes folgende Grosen ohne besondere Rechnung zu ermitteln: O2-Sattigung, aktuelles Bicarbonat, Gesamt-CO2, Basenuberschus, Basenuberschus bei voller Oxygenation, Pufferbasen, Standard-Bicarbonat, Standard-pH s . Der Gebrauch und die Aussagemoglichkeiten des Saure-Basen-Nomogramms werden erlautert.

Einflu� eines apparativen Totraums bei trainierten und untrainierten Versuchspersonen auf die Atem-und Blutgase unter Hypoxie und k�rperlicher Belastung

Der Einflus eines zusatzlichen apparativen Totraumes von 500 ml auf den Arterialisierungseffekt in der Lunge wird an je 8 trainierten und untrainierten Probanden untersucht. Zur Abgrenzung des Totraumeffektes dient eine Kontrolluntersuchung an 6 Versuchspersonen, bei denen der mestechnisch notwendige zusatzliche Totraum lediglich 48 ml betragt. Die Untersuchung wird bei Luftatmung sowie bei Hypoxieatmung in verschiedenen Belastungsstufen (0 bis 300 Watt) durchgefuhrt. Sie liefert folgende Ergebnisse: 1. Die endexspiratorischen und arteriellen O2-Partialdrucke lassen keinen arteri-alisierungsmindernden Totraumeinflus erkennen. Bei einer Belastung von 300 Watt unter gleichzeitiger Hypoxieatmu…

Untersuchung des Ventilations-Durchblutungs-Verh�ltnisses in der funktionell inhomogenen Lunge mittels des ?inspiratorischen Sauerstoffsprunges?

Es wird ein neues Verfahren zur Analyse der Verteilung des Ventilations-Durchblutungs-Verhaltnisses in der funktionell inhomogenen Lunge beschrieben. Die hiermit an gesunden Versuchspersonen und Patienten mit ausgepragtem obstruktiven Lungenemphysem durchgefuhrte Untersuchung fuhrt zu folgenden Ergebnissen: 1. Das Ventilations-Durchblutungs-Verhaltnis weist beim Gesunden eine charakteristische Verteilung im Bereich von etwa 0,5–2,0 auf. Dadurch entsteht eine verteilungsbedingte alveolar-arterielle Druckdifferenz, die fur Sauerstoff 1–8 Torr, fur Kohlendioxyd 0,5–3 Torr betragt. Die Inhomogenitat der Durchblutungsgrose ist in diesem Fall von untergeordneter Bedeutung. 2. Bei Emphysematikern …

Role of geometry and anisotropic diffusion for modelling PO2 profiles in working red muscle

A 3-dimensional analytical model of O2 diffusion in heavily working muscle is proposed which considers anisotropic, myoglobin (Mb)-facilitated O2 diffusion inside the muscle fiber and a carrier-free layer separating erythrocytes and fiber. The model is used to study the effects of some commonly applied simplifying assumptions (reduced dimensionality, neglected anisotropy) on the resulting PO2 distributions: (1) In order not to underestimate PO2 drops near erythrocytes, modelling O2 transport in 3 dimensions is important. (2) For a capillary-to-fiber ratio of 1, the results from the 2-dimensional version of the present model and from a Krogh-type model which incorporates a carrier-free layer…

Der Säure-Basenstatus und die CO2-Transportfunktion des mütterlichen und fetalen Blutes zum Zeitpunkt der Geburt

Als Voraussetzung fur die Analyse des Gasaustausches in der menschlichen Placenta werden die charakteristischen Daten fur den CO2-Transport und den Saure-Basenstatus im mutterlichen und fetalen Blut zum Zeitpunkt der Geburt bestimmt. Dabei ergeben sich als Mittelwerte bei 54 Fallen normaler Spontangeburt mit einzeitiger Entwicklung des Kindes, bei denen samtliche Meswerte vorliegen:

Einfluß der Durchblutung auf den Atemgas- und Glucosestoffwechsel von Implantationstumoren (DS-Carcinosarkom)

Durchblutung, Sauerstoff- und Glucosestoffwechsel von Tumoren sind klinisch und pathophysiologisch von Interesse. Die Grose der Tumordurchblutung hat zum einen eine pharmakologische Bedeutung, da Cytostatika in schlecht durchbluteten Tumorarealen wahrscheinlich keine therapeutisch wirksamen Konzentrationen erreichen konnen. Zum anderen wurde von radiologischer Seite (Atkins u. Mitarb., 1965; Cater u. Silver, 1960; Gray u. Mitarb., 1953; Howard-Flanders u. Scott, 1960) berichtet, das die Strahlenempfindlichkeit von Tumoren von der z. Z. der Bestrahlung im Gewebe gelosten Sauerstoffmenge abhangig ist. Letztlich bestimmen die Versorgungsbedingungen des Tumorgewebes dessen Energiestoffwechsel u…

The respiratory gas values of the fetal and maternal blood in cartesian nomograms

Respiratory gas values of maternal and fetal blood taken at delivery are represented in two Cartesian nomograms. They are based on data, published by vogel, fischer und thews (1965) and Fischer, Vogel und Thews (1965). The nomograms depict the interdependence of O2 pressure, O2 content, CO2 pressure and CO2 content, established by the O2 and CO2 dissociation curves, as well as by the Bohr effect and the Haldane effect. If two of the values are known, the remaining ones can be read from the nomograms.

Lungenkreislauf und Austausch der Atemgase

Der Austausch der Atemgase folgt sowohl in der Lunge als auch in den Geweben den Diffusionsgesetzen, die von dem Wurzburger Physiologen Fick bereits vor uber 100 Jahren mathematisch formuliert wurden (Fick, 1855). Unter Diffusion verstehen wir bekanntlich einen Ausgleichsvorgang, bei dem nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik Molekule vom Ort hoherer Konzentration zu einem Ort niederer Konzentration transportiert werden. Die Transportenergie ist dabei die kinetische Energie der Molekule selbst, die bei ihren Bewegungen in allen Richtungen Zusammenstose erfahren, wobei jedoch wegen der unterschiedlichen Dichte die Haufigkeit der Kollisionen in Richtung der abnehmenden Konzentration am gerin…

Local hydrogen-clearance and 257-01257-01257-01- measurements in micro-areas of the rat brain

La pression partielle de l'oxygene et la «clearance» de l'hydrogene ont ete mesurees dans des regions circonscrites. Les deux valeurs sont enregistrees par la meme microelectrode de platine (diametre de la pointe 10μ). Cette methode nouvelle est appliquee dans des experiences faites sur le cerveau de Rats narcotises et on est capable d'evaluer les inhomogenites locales de l'apport d'oxygene dependant du flux du sang.

Ein Extrapolationsverfahren zur unblutigen Bestimmung des O2-und CO2-Partialdruckes im ven�sen Mischblut

Es wird eine neue Methode zur unblutigen Messung des O2-und des CO2-Partialdruckes im venosen Mischblut beschrieben. Dabei inspiriert der Proband zunachst ein Atemzugvolumen eines Gasgemisches mit 10–13 Vol-% CO2 und dem Rest N2. Am Ende der folgenden Exspiration wird vom offenen auf ein geschlossenes respiratorisches System umgeschaltet, dessen Ruckatmungsbeutel anfanglich 1,5–2,5 l eines Gemisches von 5,5–7,5 Vol-% CO2 und N2 als Rest enthalt. Eine schnellregistrierende Platinelektrode und ein Ultrarotabsorptionsschreiber analysieren fortlaufend die respiratorischen O2-und CO2-Partialdruckanderungen am Mundstuck des Probanden. Die Umhullenden der wahrend der Ruckatmung aufgezeichneten Kur…

Verteilungsungleichmäßigkeiten von $$\dot V_A /\dot Q$$ und $$D_L /\dot Q$$