Title: Atmungs-System | West | Kapitel 7 (Atmungsmechanik)

Q: Für die Kontraktion des Zwerchfells gilt:
- A) Die für die Kontraktion verantwortlichen Nerven entspringen im Rückenmark auf der Höhe des unteren Thorax.
- B) Es flacht das Zwerchfell ab. (correct) (B ist richtig. Wenn das Zwerchfell kontrahiert, wird es flacher. Die anderen Antworten sind falsch. Die Prenikus-Nerven, welche das Zwerchfell innervieren, stammen von den Segmenten 3, 4 und 5 der Halswirbelsäule. Eine Kontraktion des Zwerchfells führt zu einem Anstieg der lateralen Distanz zwischen den Rändern der unteren Rippen und einer Bewegung der anterioren Abdominalwand nach aussen. Der Intrapleuraldruck ist reduziert (negativer), da das grössere Volumen im Brustraum die Lungenretraktionskraft (recoil pressure) erhöht.)
- C) Es reduziert die laterale Distanz zwischen den Rändern der unteren Rippen.
- D) Es führt zu einer Bewegung der anterioren abdominalen Wand nach innen.
- E) Es hebt den Intrapleuraldruck an.

Q: Für das Druck – Volumen – Verhalten der Lunge gilt:
- A) Die Compliance sinkt mit dem Alter.
- B) Das Auffüllen einer Tierlunge mit Salzwasser senkt die Compliance.
- C) Entfernen eines Lungenlappens reduziert die totale pulmonale Compliance. (correct) (C ist richtig. Wenn weniger Lunge vorhanden ist, ist die totale Volumenänderung pro Einheit Druckänderung reduziert. Die anderen Antworten sind falsch. Die Compliance steigt mit dem Alter, das Auffüllen der Lunge mit Salzwasser erhöht die Compliance, das Fehlen von Surfactant senkt die Compliance und in der aufrechten Lunge bei FRC führt Einatmen zu einer grösseren Ausdehnung der Alveolen in der Basis im Vergleich zum Apex der Lunge.)
- D) Das Fehlen von Surfactant erhöht die Compliance.
- E) Bei gegebener Veränderung des Intrapleuraldruckes expandieren in der aufrechten Lunge bei FRC die Alveolen an der Basis der Lunge weniger aus als jene in der Nähe des Apex.

Q: Zwei Blasen haben die selbe Oberflächenspannung, aber Blase X hat einen 3-mal grösseren Durchmesser als Blase Y. Das Verhältnis von Druck in der Blase X zu dem in der Blase Y ist:
- A) 0.3:1 (correct) (A ist richtig. Die Laplace-Gleichung besagt, dass der Druck invers proportional zum Radius für die selbe Oberflächenspannung ist. Da der Radius der Blase X dreimal grösser ist als jener der Blase Y, ist das Druckverhältnis etwa 0.3:1.)
- B) 0.9:1
- C) 1:1
- D) 3:1
- E) 9:1

Q: Lungen – Surfactant wird produziert durch:
- A) Alveoläre Makrophagen
- B) Becherzellen
- C) Leukozyten
- D) Typ I Alveolarepithelzellen
- E) Typ II Alveolarepithelzellen (correct) (E ist richtig. Surfactant wird von Typ II Alveolarepithelzellen gebildet.)

Q: Die basale Region der aufrechten menschlichen Lunge ist normalerweise besser belüftet als die oberen Regionen weil:
- A) Der Atemwegswiderstand in den oberen Regionen grösser ist als jener in tiefen Regionen.
- B) Es hat weniger Surfactant in den oberen Regionen.
- C) Der Blutfluss in den unteren Regionen ist höher.
- D) Die unteren Regionen haben ein kleines Volumen in Ruhe und einen relativ grossen Volumen-Zuwachs. (correct) (D ist richtig. Die unteren Regionen der Lunge haben ein relativ kleines Ruhevolumen und einen grossen Volumenzuwachs verglichen mit den Regionen im oberen Teil der Lunge. Die anderen Antworten sind falsch. Der Atemwegswiderstand in den oberen Regionen ist wohl etwas kleiner als jener in den unteren Regionen, da dort das Lungen-Parenchym besser ausgespannt ist. Dies ist jedoch keine Erklärung für Ventilations-Unterschiede. Es gibt keine wissenschaftliche Hinweise, dass es in der oberen Region der Lunge weniger Surfactant gibt. Es stimmt jedoch, dass der Blutfluss zu den unteren Regionen grösser ist als jener zu den oberen Regionen, jedoch ist dies hier nicht relevant. Es ist ebenfalls richtig, dass der PCO_2 der unteren Regionen höher ist verglichen mit den oberen Regionen, jedoch erklärt dies die Ventilations-Unterschiede nicht.)
- E) Der PCO_2 der unteren Regionen ist relativ hoch.

Q: Pulmonaler Surfactant:
- A) Erhöht die Oberflächenspannung der Flüssigkeitsschicht der inneren Oberfläche der Alveolen.
- B) Wird durch Typ I Alveolarepithelzellen produziert.
- C) Ist ein Protein.
- D) Erhöht die Arbeit, welche notwendig ist, um die Lunge zu expandieren.
- E) Hilft zu verhindern, dass Flüssigkeit von den Kapillaren in den Alveolärraum gelangt. (correct) (E ist richtig. Surfactant reduziert die Oberflächenspannung der Flüssigkeitsschicht der inneren Oberfläche der Alveolen und somit den Zug der Alveolarwand nach Innen. Dies wiederum bedeutet, dass der hydrostatische Druck im Interstitium um die Kapillaren weniger negativ ist, wenn Surfactant vorhanden ist. Als Folge davon hilft dies die Transudation von Flüssigkeit von den Kapillaren ins Interstitium oder in den Alveolärraum zu reduzieren. Die anderen Antworten sind falsch. Surfactant reduziert die Oberflächenspannung der Flüssigkeitsschicht der inneren Oberfläche der Alveolen, wird von Typ II Alveolarepithelzellen sekretiert, ist ein Phospholipid und reduziert die benötigte Arbeit, um die Lunge zu expandieren.)

Q: Für das „normale“ Ausatmen unter Ruhebedingungen gilt:
- A) Das Ausatmen geschieht durch Aktivierung der exspiratorischen Muskeln.
- B) Der Druck in den Alveolen ist tiefer als der Umgebungsdruck.
- C) Der Intrapleuraldruck fällt graduell (wird mehr negativ) während dem Ausatmen.
- D) Der Gasfluss (in cm∙ s^-1) in den grossen Atemwegen übersteigt jener in den terminalen Bronchiolen. (correct) (D ist richtig. Der Gasfluss in den grossen Atemwegen übersteigt jener in der Endbronchien, da letztere eine sehr grosse Gesamtfläche aufweisen. Die anderen Antworten sind falsch. Unter Ruhebedingungen ist das Ausatmen passiv, es ist assoziiert mit einem Druck in den Alveolen, der den Umgebungsdruck übersteigt, der Intrapleuraldruck steigt graduell (wird weniger negativ) während dem Ausatmen und das Zwerchfell bewegt sich während dem Ausatmen nach oben.)
- E) Das Zwerchfell senkt sich während dem Ausatmen.

Q: Ein anästhesierter Patient mit gelähmten Atmungsmuskeln und normalen Lungen wird mit positivem Druck beatmet. Welche Kombination von Drücken (in cm H_2O) ist am wahrscheinlichsten, wenn der Anästhesist das Lungenvolumen auf 2 Liter über FRC erhöht und das Volumen für 5 Sekunden hält?

Munddruck, Druck in den Alveolen, Intrapleuraldruck
- A) 0, 0, -5
- B) 0, +10, -5
- C) +10, +10, -10
- D) +20, +20, +5 (correct) (D ist richtig. Wenn die Lunge bei einem bestimmten Volumen gehalten wird, ist der Munddruck und der Druck in den Alveolen gleich, da kein Luftfluss vorhanden ist. Deswegen kommen entweder Antwort C oder D in Frage. Da die Lunge durch positiven Druck expandiert wurde, steigen alle Drücke im Thorax. Ein normaler Intrapleuraldruck ist etwa -5 cm H_2O und kann nicht auf -10 fallen, wie Antwort C besagt. Deshalb ist Antwort D richtig.)
- E) +10, 0, -10

Q: Wenn eine normale Person spontan einen Pneumothorax in seiner rechten Lunge entwickelt, wird Folgendes erwartet:
- A) Die rechte Lunge fällt in sich zusammen. (correct) (A ist richtig. Ein spontaner Pneumothorax der rechten Lunge wird das Volumen verkleinern, da der normale Ausbreitungsdruck der Lunge entfällt. Alle anderen Antworten sind falsch. Der Druckanstieg rechts führt zu einer Ausdehnung der Brustwand auf dieser Seite, das Zwerchfell verschiebt sich nach unten und das Mediastinum verschiebt sich nach links. Der Blutfluss zur rechten Lunge ist reduziert, weil das Volumen klein ist und auch eine hypoxische pulmonale Vasokonstriktion vohanden ist.)
- B) Die rechts Brustwand fällt in sich zusammen.
- C) Das Zwerchfell auf der Rechten Seite bewegt sich nach oben.
- D) Das Mediastinum bewegt sich nach rechts.
- E) Der Blutfluss zur rechten Lunge ist erhöht.

Q: Das Poiseuilles-Gesetz angewandt, um wieviel erhöht sich der Atemwegswiderstand wenn der Radius um einen Drittel verkleinert wird?
- A) 1/3
- B) 3
- C) 9
- D) 27
- E) 81 (correct) (E ist richtig. Das Poiseuille-Gesetz besagt, dass bei laminarem Luftfluss der Atemwegswiderstand invers proportional zum Radius hoch 4 ist, wenn alle anderen Parameter gleich sind. Deswegen erhöht eine Reduktion des Radius um den Faktor 3 den Atemwegswiderstand um 3^4 (=81).)

Q: Für den Luftfluss in der Lunge gilt:
- A) Der Fluss ist eher in kleinen Atemwegen turbulent als in der Trachea.
- B) Je tiefer die Viskosität, desto weniger wahrscheinlich sind Turbulenzen.
- C) Bei idealem laminarem Fluss erhöht das Halbieren des Atemwegsradius den Widerstand um das Achtfache.
- D) Damit eingeatmet werden kann, muss der Munddruck tiefer sein als der Alveolardruck.
- E) Der Atemwegswiderstand ist beim SCUBA-Tauchen erhöht. (correct) (E ist richtig. Beim SCUBA-Tauchen ist die Dichte der Luft durch den erhöhten Druck erhöht, somit erhöht sich der Atemwegswiderstand ebenfalls. Die anderen Antworten sind falsch. Der Fluss ist in den grossen Atemwegen turbulenter ; je höher die Viskosität, desto unwahrscheinlicher sind Turbulenzen. Das Halbieren des Atemwegsradius erhöht den Widerstand um das 16-fache.)

Q: Welches ist der wichtigste limitierende Faktor des Luftflusses während einem forcierten Ausatmen von TLC?
- A) Die Kontraktionsrate der exspiratorischen Muskeln
- B) Die Zwerchfellaktion
- C) Die Kontraktion der Bronchialmuskulatur
- D) Die Elastizität der Brustwand
- E) Die Kompression der Atemwege (correct) (E ist richtig. Während dem forcierten Ausatmen von TLC limitiert die dynamische Kompression der Atemwege den Fluss. Alle anderen Antworten sind falsch. Insbesondere ist der Fluss Effort-unabhängig.)

Q: Welcher der folgenden Szenarien erhöht den Atemwegswiderstand?
- A) Anstieg des Lungenvolumens über FRC
- B) Anstieg der sympathischen Stimulation der Atemwegsmuskulatur
- C) Reise in die Höhe
- D) Inhalieren von Zigarettenrauch. (correct) (D ist richtig. Das Inhalieren von Zigarettenrauch führt zu einer reflexartigen Kontraktion der glatten Muskulatur in den Atemwegen als Reaktion auf die Stimulation von Irritations-Rezeptoren in den Atemwegswänden. Die anderen Antworten sind falsch. Das Erhöhen des Lungenvolumens über FRC und die sympathische Stimulation der glatten Atemwegsmuskulatur reduziert den Atemwegswiderstand. Eine Reise in grosse Höhe hat denselben Effekt, da die Dichte der Luft reduziert ist. Die Dichte ist ebenfalls reduziert, wenn in der eingeatmeten Luft Stickstoff durch Helium ersetzt wird.)
- E) Atmen einer Mischung aus 21% O_2 und 79% Helium (Molekulares Gewicht = 4).

Q: Eine „normale“ Person atmet forciert gegen geschlossene Atemwege ein. Folgendes wird erwartet:
- A) Die Spannung im Zwerchfell sinkt.
- B) Die interne Interkostalmuskeln werden aktiv.
- C) Der Intrapleuraldruck steigt (wird weniger negativ).
- D) Der Alveolardruck fällt mehr als der Intrapleuraldruck.
- E) Der Druck in den Lungenkapillaren fällt. (correct) (E ist richtig. Wenn gegen geschlossene Atemwege forciert eingeatmet wird, fällt der Gesamtdruck innerhalb des Thorax, und dies beinhaltet der Druck in den Lungengefässen. Die anderen Antworten sind falsch. Während dem Einatmen steigt die Spannung im Zwerchfell, die externen und nicht die internen Interkostalmuskeln werden aktiv, der Intrapleuraldruck wird mehr negativ und der Alveolardruck fällt gleich wie der Intrapleuraldruck, wenn das Lungenvolumen nicht verändert wird. Wenn das Lungenvolumen leicht erhöht wird, fällt der Intrapleuraldruck stärker als der Alveolardruck.)