Summary
In order to determine the mechanical net effect of respiratory movements on the circulation, the principal circulatory parameters (cardiac output, cardiac frequency, stroke volume, arterial blood pressure, peripheral resistance) were measured in anesthetized dogs comparatively during apnea and during spontaneous breathing or during artificial ventilation. Changes in blood gases were avoided or their effects were taken into account.
The following results were obtained: 1. During spontaneous breathing as well as during artificial ventilation the cardiac frequency was increased as compared to apnea (up to 30%). 2. During spontaneous breathing this increase in the cardiac frequency was accompanied by a corresponding increase in the cardiac output. During artificial ventilation the stroke volume decreased simultaneously in such a manner that the cardiac output remained unchanged. 3. In vagotomized animals, in which no changes of the cardiac frequency occurred, spontaneous respiration had no influence on the circulation, whereas with artificial ventilation the cardiac output and the stroke volume were decreased as compared to apnea.
It was concluded from the results: 1. Artificial and spontaneous respiratory movements increased the cardiac frequency reflexly. 2. The artificial respiratory movements per se reduced the stroke volume and the cardiac output. 3. The spontaneous respiratory movements appeared to have no direct mechanical net effect on the overall circulation.
Zusammenfassung
Um den mechanischen Nettoeffekt der Atembewegungen auf den Kreislauf zu bestimmen, wurden an narkotisierten Hunden die wichtigsten Kreislaufgrößen (Herzzeitvolumen, Herzfrequenz, Schlagvolumen, arterieller Blutdruck, peripherer Widerstand) vergleichend bei Atemstillstand und bei Spontanatmung oder bei künstlicher Beatmung gemessen, wobei Veränderungen der Blutgase vermieden oder ihre Effekte berücksichtigt wurden.
Es wurden die folgenden wichtigsten Befunde erhoben: 1. Sowohl bei Spontanatmung als auch bei künstlicher Beatmung war die Herzfrequenz im Vergleich zum Atemstillstand erhöht (bis um 30%). 2. Bei Spontanatmung wurde diese Zunahme der Herzfrequenz von einer gleich großen Zunahme des Herzzeitvolumens begleitet. Bei künstlicher Beatmung dagegen nahm dabei das Schlagvolumen so ab, daß das Herzzeitvolumen etwa konstant blieb. 3. An vagotomierten Tieren, bei denen keine Herzfrequenzveränderungen auftraten, hatte Spontanatmung keinen Effekt auf den Kreislauf, während bei künstlicher Beatmung das Herzzeitvolumen und das Schlagvolumen im Vergleich zum Atemstillstand etwas erniedrigt waren.
Aus den Befunden wurde gefolgert: 1. Künstliche und spontane Atembewegungen steigerten reflektorisch die Herzfrequenz. 2. Die künstlichen Atembewegungen an sich bedingten eine Abnahme des Schlagvolumens und des Herzzeitvolumens. 3. Die spontanen Atembewegungen an sich schienen keinen mechanischen Nettoeffekt auf den Kreislauf zu haben.
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Literatur
Aoyagi,K., u.J. Piiper: Analyse des Kreislaufs bei Spontanatmung und bei künstlicher Atmung am narkotisierten Hund. Pflügers Arch. ges. Physiol.284, 131 (1965).
Asmussen,E.: CO2-breathing and output of the heart. Acta physiol. scand.6, 176 (1943).
Bauereisen,D.,H. Böhme,H. Krug,U. Peiper u.I. Schlicher: Der Einfluß der Inspiration auf den Effektivdruck der intrathorakalen Kreislaufabschnitte. Pflügers Arch. ges. Physiol.266, 499 (1958).
Brecher,G. A.: Venous return. New York u. London: Grune & Stratton 1956.
—, andCh. A. Hubay: Pulmonary blood flow and venous return during spontanous respiration. Circulat. Res.3, 210 (1955).
—, andG. Mixter Jr.: Effect of respiratory movements on superior cava flow under normal and abnormal conditions. Amer. J. Physiol.172, 457 (1953).
Burnum,J. F.,J. B. Hickam, andH. D. McIntosh: The effect of hypocapnia on arterial blood pressure. Circulation9, 89 (1954).
Craig,A. B., Jr.: Heart rate responses to apneic underwater diving and breath holding in man. J. appl. Physiol.18, 854 (1963).
Daly,M. de Burgh: Reflex circulatory and respiratory responses to hypoxia. In: Oxygen in the animal organism. IUB symposium series, Vol. 31, p. 267. Ed. byF. Dickens, andE. Neil. Oxford: Pergamon Press 1964.
—, andMary J. Scott: The effects of changes in respiration on the cardiovascular responses to stimulation of the carotid body chemoreceptors. In: The regulation of human respiration (Haldane Centenary Symposium), p. 149. Ed. byD. J. Cunningham, andB. B. Lloyd. Oxford: Blackwell 1963.
Donevan,R. E.,N. M. Anderson,P. Sekelej,O. Papp, andM. McGregor: Influence of voluntary hyperventilation on cardiac output. J. appl. Physiol.17, 487 (1962).
Dupuy,G.,J. C. Godeau,R. Joly etG. Rougier: Etude des effets de la pneumoinsufflation rythmée sur le chien en arrêt cardiaque. C.R. Soc. Biol. (Paris)156, 2039 (1962).
Eyster,J. A. E., andE. V. Hicks: Effect of respiration on cardiac output. Amer. J. Physiol.104, 358 (1933).
Fegler,G.: Measurements of cardiac output in anesthetized animals by a thermodilution method. Quart. J. exp. Physiol.39, 153 (1954).
Fishman,A. P.,H. W. Fritts Jr., andA. Cournand: Effects of breathing carbon dioxide upon the pulmonary circulation. Circulation22, 220 (1960).
Gertz,K. H., u.H. H. Loeschcke: Elektrode zur Bestimmung des CO2-Druckes. Naturwissenschaften45, 160 (1958).
Gleason,W. L.,J. N. Berry,F. M. Mauney, andH. D. McIntosh: The hemodynamic effects of hyperventilation. Clin. Res.6, 127 (1958).
Grollman,A.: Physiological variations in the cardiac output of the man. IX. The effect of breathing carbon dioxide, and of voluntary forced ventilation on the cardiac output of man. Amer. J. Physiol.94, 287 (1937).
Guyton,A. C.: Venous return. In: Handbook of physiology. Circulation, Vol. 2, p. 1099 (1963).
— Circulatory physiology: cardiac output and its regulation. Philadelphia u. London: Saunders 1963.
—: Decrease of venous return caused by rigth atrial pulsation. Circulat. Res.10, 188 (1962).
Irving,L.: Comparative anatomy and physiology of gas transport mechanisms. In: Handbook of physiology. Respiration Vol.1, p. 177 (1964).
Kouwenhoven,W. B.,J. R. Jude, andG. G. Knickerbocker: Closed-chest cardiac massage. J. Amer. med. Ass.173, 1064 (1960).
— Ventilation and circulation with closed-chest cardiac massage in man. J. Amer. med. Ass.176, 574 (1961).
Krug,H., u.L. Schlicher: Die Dynamik des venösen Rückstromes. Leipzig: G. Thieme 1960.
McGregor,M.,R. E. Donevan, andM. Anderson: Influence of carbon dioxide and hyperventilation on cardiac output in man. J. appl. Physiol.17, 933 (1962).
Mixter,G., Jr.: Respiratory augmentation of inferior vena caval flow demonstrated by a low-resistance phasic flowmeter. Amer. J. Physiol.172, 457 (1953).
Olsen,C. R.,D. D. Fanestil, andP. F. Scholander: Some effects of breath holding and apneic underwater diving on cardiac rhythm in man. J. appl. Physiol.17, 461 (1963).
Price,H. L.: The effect of carbon dioxide on the cardiovascular system. Anesthesiology21, 652 (1960).
Rankin,J.,R. S. McNeil, andR. E. Forster: Influence of increased alveolar CO2 tension on pulmonary diffusion capacity for CO in man. J. appl. Physiol15, 543 (1960).
Richardson,D. W.,A. J. Wasserman, andJ. L. Patterson Jr.: General and regional circulatory responses to change in blood pH and carbon dioxide tension. J. clin. Invest.40, 31 (1961).
Ross,J. C.,R. Frayser, andJ. B. Hickam: A study of the mechanism by which exercise increases the pulmonary diffusion capacity for carbon monoxide. J. clin. Invest.38, 916 (1959).
Schorer,R., u.J. Piiper: Herzzeitvolumen, venöse Beimischung und Atemtoträume bei Veränderungen des mittleren intrapulmonalen Druckes am künstlich beatmeten Hund. Pflügers Arch. ges. Physiol.277, 404 (1963).
Slama,H., u.J. Piiper: Direktanzeigendes Rechengerät zur Bestimmung des Herzzeitvolumens mit der Thermo-Injektionsmethode. Z. Kreisl.-Forsch.53, 322 (1964).
Thompson,S. A., andE. E. Rockey: The effect of mechanical artificial respiration upon maintance of the circulation. Surg. Gynec. Obstet.84, 1059 (1947).
Thurau,K., u.K. Kramer: Die Bedeutung der Herzfrequenz für das Herzminutenvolumen unter verschiedenen Strömungswiderständen. Verh. dtsch. Ges. Kreisl.-Forsch.24, 327 (1958).
Turino,G. M.,M. Brandfonbrener, andA. P. Fishman: The effect of changes in ventilation on pulmonary blood flow and on the diffusing capacity of the lung. J. clin. Invest.38, 1186 (1959).
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Schorer, R., Piiper, J. Netto-Effekte von Atembewegungen auf den Kreislauf am narkotisierten Hund. Pflügers Archiv 284, 108–130 (1965). https://doi.org/10.1007/BF00579303
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