Theoretische Betrachtungen zur Atemmechanik

Zusammenfassung

Die Geometrie der Lunge wird in einer modellmäßigen Vereinfachung als die einer Hohlkugel bzw. als Parallelschaltung einer großen Anzahl von Hohlkörpern dieser Art an eine allen gemeinsame und unelastische Zugangsleitung angesehen. Unter der Voraussetzung der Gültigkeit des Hookeschen Gesetzes, welches den linearen Zusammenhang von Dehnungen und Spannungen eines elastischen Materials zum Ausdruck bringt, wird die Druck-Volumen-Kurve der Lunge theoretisch ermittelt. Es zeigt sich, daß der bei einer experimentellen Schreibung sich ergebende S-förmige Linienzug, welcher bei extrem langsamer Atmung und damit zu vernachlässigenden Strömungs- und Reibungswiderständen resultiert, in seinem unteren und mittleren Teil unter der theoretischen Annahme konstantelastischer Verhältnisse erklärt werden kann. Lediglich zum theoretischen Verständnis des oberen Teils der Kurve im Bereich maximaler Inspiration muß angenommen werden, daß das Wandmaterial der Lunge außerhalb der Proportionalitätsgrenze (Gültigkeitsbereich des Hookeschen Gesetzes) beansprucht wird. Man kann jedoch auch die Annahme, welche für die Erklärung des Abweichens der Kurve im Bereich maximaler Inspiration vom quasilinearen Verlauf im mittleren Teil ausreichend wäre, in Erwägung ziehen, daß bei den extremen Verrückungen des Wandmaterials Massenteile mitbewegt werden, die vorher bei kleinen und mittleren Drucken an der elastischen Verschiebung nicht teilgenommen hatten. Auch dies kann als Erhöhung des effektiven Elastizitätsmoduls des Wandmaterials interpretiert werden.

Abschließend werden zum Begriff der Arbeit einige theoretische Aspekte gezeichnet. Hierbei kommen ausgchend vom Atemcyclus als quasistatischen Kreisprozeß ohne unelastische Deformationswiderstände bis zu dem bei normaler Atmung vorliegenden die einzelnen physikalischen Momente zur Darstellung, die zum theoretischen Verständnis der Hysterese-Schleife im Druck-Volumen-Diagramm notwendig sind.