Lungenfunktionsprufungen: Methoden und Beispiele Klinischer Anwendung

436 Pages·1959·18.339 MB·German

by  H. Bartels, E. Bücherl, C. W. Hertz, G. Rodewald, M. Schwab (auth.)

LUNGENFUNKTIONSPROFUNGEN
METHODEN UND BEISPIELE
KLINISCHER ANWENDUNG
VON
H.BARTELS· E.BUCHERL· C.W.HERTZ
G. RODEWALD • M. SCHWAB
MIT 222 ABBILDUNGEN
SPRINGER-VERLAG
BERLIN . GaTTINGEN . HEIDELBERG
1959
Alle Rechte, insbesondere das der übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten
Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses
Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)
zu vervielfältigen
ISBN 978-3-642-52984-9 ISBN 978-3-642-52983-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-52983-2
© by Springer-Verlag oHG. Berlin . Göttingen . Heide1berg 1959
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1959
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in
diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme,
daß solche Namen im Sinn der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung
als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften
DEM ANDENKEN UNSERER LEHRER
F. H. REIN 1898-1953
KL. GOLLWITZER-MEIER 1894-1954
E. OPITZ 1909-1953
GEWIDMET
Vorwort
Funktionsprüfungen der Lunge gewinnen heute in vielen Fächern der klini
schen Medizin zunehmende Bedeutung. Sie verlangen eingehende Kenntnis der
zur Verfügung stehenden Methoden und ihrer diagnostischen Leistungsfähigkeit.
Die großen, gerade in den letzten 2 Jahrzehnten auf diesem Gebiet erzielten Fort
schritte haben bisher weder im deutschen noch im ausländischen Schrifttum eine
zusammenfassende Darstellung gefunden. Die vorliegende Monographie soll
diese Lücke schließen. Sie entstand aus der Zusammenarbeit von Autoren ver
schiedener Arbeitsrichtung. So war es möglich, daß fast alle ausführlich ge
schilderten Methoden von einem oder mehreren der Verfasser erprobt werden
konnten. Auf diese Weise ließen sich am ehesten Einseitigkeit und Überschätzung
bestimmter Methoden vermeiden.
Den Bedürfnissen all derer, die in kleineren Laboratorien und Krankenhäusern
arbeiten, wurde insofern Rechnung getragen, als besonderer Wert auf die Heraus
arbeitung der diagnostischen Leistungsfähigkeit auch der einfachen Methoden
gelegt wurde. Der Benützer des Buches soll erkennen können, welche Aufschlüsse
die von ihm anwendbaren Methoden geben und welche Fragen nur durch weiter
gehende Analyse mit Hilfe komplizierter Verfahren zu beantworten sind.
Ein schwer lösbares Problem war die Beschreibung der Industrieapparate.
Nur in wenigen Fällen, in denen die apparative Entwicklung keine wesentliche
Änderung erwarten ließ, wurde eine ausführliche Beschreibung gegeben. Meistens
schien es zweckmäßiger, die meßtechnischen Grundlagen eingehend, die apparative
Ausführung aber nur kurz darzustellen, zumal die Herstellerfirmen ausführliche
Gebrauchsanweisungen zur Verfügung stellen.
Die Symbole und Abkürzungen im Text folgen den Empfehlungen der Kom
mission der Deutschen Gesellschaft für innere Medizin zur Normung der Nomen
klatur auf dem Atmungsgebiet. Ein Auszug des Kommissionsberichts findet sich
im Anhang. Leider konnte die neue Nomenklatur in einem Teil der Abbildungen
nicht mehr berücksichtigt werden, da die Druckstöcke schon vor Abschluß des
Kommissionsberichtes angefertigt waren.
Die hier mitgeteilten Erfahrungen konnten nicht ohne das Interesse und die
Mithilfe einer großen Zahl von Kollegen und Mitarbeitern gewonnen werden.
Ihnen allen sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Zu besonderem Dank sind die
Verfasser den Herren BEER, BÜHLMANN, FLEISCH, KOEPCHEN, LOESCHCKE,
MOCHIZUKI, RAHN, ROSSlER, SADOUL, SCHERRER, SEVERINGHAUS, WENNER und
WOOD verpflichtet.
Dem Springer-Verlag danken die Verfasser für das bereitwillige Eingehen auf
viele Wünsche sowie die großzügige und zweckentsprechende Ausstattung des
Buches.
September 1958 Die Verfa:;:;er
Inhaltsverzeichnis
Seite
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Grundzüge der normalen und pathologischen Physiologie der Atmung 1
i. Ventilation ...... . 2
II. Atmungsfunktion des Blutes 9
III. Gasaustausch. . . . . . . 15
IV. Atmungsregulation .... 16
Methoden zur Untersuchung der Ventilation. 18
I. Spirometrie . . . . . . 18
Allgemeines . . . . . . 18
A. Geschlossene Systeme 19
1. Kroghs Spirometer . 19
2. Benedict-Spirometer. . . 20
3. Benedict-Roth-Spirometer . . . . . . . . . . . . . . 21
4. Systeme zur fortlaufenden Messung der CO -Ausscheidung . . . . . . . 21
2
5. Verfahren zur Konstanthaltung der 02-Konzentration in geschlossenen
Systemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6. Die Knipping-Apparate (Grundumsatzgerät - Aufbaustufen A-D -
Knipping-Bronchospirograph) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7. Der Pulmotest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8. Die Apparate von FLEISCH (Grundumsatzapparat - Metabometer -
Metabograph) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9. Sonstige Geräte (Lode-Spirograph D 51 - Bronchospirograph D 52 -
Bronchospirograph AImara - Spirograph Pantestor) 43
B. Offene Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1. Systeme ohne spirographische Registrierung . . 43
Gasuhren S. 47 - Industriegeräte S. 47
2. Systeme mit spirographischer Registrierung .. ......... 48
"Box-Balloon"-Methode S.49 - Gekoppeltes Doppelspirometer nach
v. TAVEL S.50
H. Die Bestimmung der Lungenvolumina und Ventilationsgrößen 50
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
A. Die Lungenvolumina . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1. Die Vitalkapazität und ihre Untervolumina . . . . . 51
2. Das Residualvolumen und die Totalkapazität . . . . . . . . 58
(Offene Stickstoffmethode S.59 - Geschlossene Heliummethode S.62
Radiologische Methode S. 65)
B. Die Ventilationsgrößen . . . . . . . . . . . . . 66
1. Das Atemzeitvolumen . . . . . . . . . . . . 66
2. Der Atemgrenzwert (Atemstromgeschwindigkeit) 68
3. Die Sekundenkapazität (Tiffeneau-Test) . 76
4. Der Exspirationsstoß (Pneumometrie) . . 80
5. Die alveolare Ventilation. . . . . . . . 81
HI. Untersuchung der intrapulmonalen Gasmischung 82
A. Stickstoffmethode . . . . . . . . . . . . 82
B. Heliummethode nach BRISCOE. . . . . . . . . . 85
C. Methode von SCHERRER zur Beurteilung ungleichmäßiger Ventilation und Per-
fusion . . . . . . . . . . . . . . 86
IV. Spirometrische Gaswechselbestimmungen 89
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . 89
Inhaltsverzeichnis VII
Seite
A. Die Sauerstoffaufnahme • . • . . . • 89
1. Das spirographische Sauerstoffdefizit 90
2. Das Atemäquivalent . . . . . 91
B. Die CO -Ausscheidung . . . . . . 92
2
1. Die spirometrische Bestimmung 92
2. Die titrimetrische Bestimmung 93
3. Andere Verfahren ...... 94
C. Der respiratorische Quotient . . . 95
D. Die spirographische Grundumsatzbestimmung . 95
E. Die Ergometrie und Ergospirographie . . . . . . . 98
1. Die Ergometrie - Allgemeines - Apparatetypen . 98
2. Der Arbeitsversuch (Ergospirographie) . 104
V. Die Bronchospirometrie . . . . . . . . 114
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . 114
A. Die Bronchusblockade nach ARNAUD . 115
B. Die Katheter zur Bronchospirometrie 118
C. Die Methodik der simultanen Bronchospirometrie 123
D. Bronchospirographen. . . . . . . 129
E. Ergebnisse der Bronchospirometrie. 129
1. Die Vitalkapazität . . 129
2. Das Atemminutenvolumen . . . 131
3. Die Sauerstoffaufnahme . . . . 133
4. Das Residualvolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5. Vergleichende Bronchospirometrie bei Luft- und Sauerstoffatmung 138
6. Einseitiger Hypoxieversuch . . . . . . . . . . . • . . . . . 140
7. Einseitiger CO -Rückatmungsversuch . . . . . . . . . . . . 141
2
8. Sonstige bronchospirometrische Untersuchungsverfahren . . . . 144
VI. Andere Verfahren zur Funktionsuntersuchung einzelner Lungengebiete 145
A. Die Isotopenthorakographie nach KNIPPING. 145
B. Die Angiopneumographie . 145
VII. Atemmechanik . . . . . . . 146
Allgemeines . . . . . . . . 146
A. Der Elastische Widerstand 147
B. Die sogenannten "viscösen" Widerstände. 149
C. Die Atemarbeit . . 151
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . 152
1. Die Atemschleife . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2. Untersuchungsverfahren zur Bestimmung der Atemarbeit 154
a) Die Pneumotachographie . . . . . 154
b) Die Messung des Oesophagusdruckes . . . . . . 157
c) Die Auswertung der Kurven. . . . . . . . . . 158
d) Die Messung des Alveolardruckes . . . . . . . . 159
])Iethoden zur Gewinnung und Gasanalyse von Gas- und Blutproben 161
Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
I. Methoden zur Gewinnung, Aufbewahrung und Analyse von Gasproben 161
Allgemeines . . . . . . . . 161
A. Exspirationsluftgewinnung . . 162
B. Alveolarluftgewinnung . . . . 165
C. Aufbewahrung von Gasproben 167
D. Der Apparat nach SCHOLANDER 168
E. Der Apparat nach HALDANE . 175
F. Automatische Gasanalyseverfahren. 186
G. Mikrogasanalysemethoden . . . . 192
II. Methoden zur Gewinnung, Aufbewahrung und Analyse von Blutproben 193
Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
vrn Inhaltsverzeichnis
Seite
A. Gewinnung und Aufbewahrung von arteriellem und venösem Mischblut . 193
B. Äquilibrierung von Blut oder Plasma mit Gasen. 198
C. Der manometrische Apparat nach VAN SLYKE . 198
1. Prinzip. . . . . . . . . . 199
2. Meßgenauigkeit . . . . . . 199
3. Apparatur . . . . . . . . 200
4. Vorbereitung des Apparates . 206
5. Reagentien und Lösungen. . 208
6. Analysengang . . . . . .. ..... .. . . . .. 211
a) Kombinierte Bestimmung des CO2· und 02·Gehaltes in 1,0 ml Blut 212
b) Ermittlung der c·Korrektur . . . . . . ... 217
c) Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
7. Bestimmung der 02·Kapazität . . . . . . . . . . . . . . 222
a) Bestimmung der 02-Kapazität nach SENDROY . . . . . . 223
b) Bestimmung der 02-Kapazität mit der Tonometermethode.. . 226
8. Bestimmung des gesamten Rämoglobins und des aktiven Rämoglobins 226
9. Analysen in ätherhaitigen Blutproben . . . . . . . . . . . . . . . 231
10. Bestimmung von CO2u nd O2 zusammen mit Cyclopropan, Äthylen oder N20 232
D. Die Ferricyanidmethode von RALDANE. 233
E. Die Oxymetrie . . . . . . . . . . . 239
1. Blutige Transmissionsmethoden . . 240
2. Unblutige Transmissionsmethoden . 249
3. Reflexionsmethoden . . . . . . . 253
F. Andere Methoden zur Bestimmung von Gasen in biologischen Flüssigkeiten. 254
G. Mikromethoden der Blutgasanalyse . . . . . . . . . . . . . 255
R. Bestimmung der Gewebsgase . . . . . . . . . . . . . . . . 256
111. Methoden zur Bestimmung von physikalisch gelösten Gasen im Blut 256
Allgemeines . . . . . . . . . . 256
A. Die Äquilibriermethode 258
B. Die potentiometrische Methode 263
IV. Sauerstoffsättigung, Sauerstoffgehalt, Sauerstoffkapazität, Sauerstoffdruck des
Blutes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Methoden zur Messung des pB-Wertes in Vollblut und Plasma 275
I. Definition des pR-Begriffes . . . . . . . . . . 275
11. Methodische Möglichkeiten der Blut-pR-Messung . 276
111. Elektrometrische pR-Bestimmung ...... . 278
A. Glaselektrodenkette . . . . . . . . . . . . 278
B. Auswertung der Messungen mit Glaselektrodenketten 285
C. Messung der EMK der Glaselektrodenkette . 287
D. Eichpuffer . . • . . . . . . . . 293
E. Bedeutung der Meßtemperatur . . 296
1. Messung bei Körpertemperatur . 296
2. Messung bei Zimmertemperatur. 298
3. Temperaturfaktoren. . . • . . 298
F. Behandlung und Aufbewahrung der Blutproben . 300
G. Praktische Durchführung der Blut-pR-Messung . 301
Methoden zur Bestimmung des CO -Druekes in Blut und Plasma. 304
2
I. Verwendung von Vollblut zur Analyse . 304
A. Mikrotonometrisch . . . . . . . 304
B. Mit Hilfe von CO2-Gehalt und pR . 304
C. Mit Rilfe von CO2-Dissoziationskurven . 311
D. Mit Hilfe von CO2-Druck-pR-Kurven . 314
11. Verwendung von abgetrenntem Plasma zur Analyse 316
A. Mit Rilfe von CO2-Gehalt und pR. . . . . . . 316
Inhaltsverzeichnis IX
Seite
B. Mit Hille von CO -Dissoziationskurven .. 317
2
C. Mit Hilfe von CO -Druck-pH-Kurven .. 317
2
Methoden zur Bestimmung des BicarbonatgehaItes in Blut und Plasma 318
I. Verwendung von Vollblut zur Analyse .... . 318
A. Messung des CO -Gehaltes nach VAN SLYKE .. . 319
2
B. Mit Hilfe von CO -Druck und pH ...... . 319
2
11. Verwendung von abgetrenntem Plasma zur Analyse 319
A. Messung des CO -Gehaltes nach VAN SLYKE 319
2
B. Mit Hille von CO -Druck und pH . 319
2
C. Titrimetrische Bestimmung. . . . 319
111. Bestimmung von Standardbicarbonat . 320
A. Methoden mit Äquilibrierung . . . 321
B. Methode ohne Äquilibrierung . . . 321
C. Häufige Fehler bei der Standardbicarbonatbestimmung 323
D. Bedeutung von Standardbicarbonat (Alkalireserve) 324
Ubersicht über die Störungen des Säure-Basen-Stoffwechsels. . . . 324
Graphische Darstellungen kombinierter 02-COz-Dissoziationskurven des Blutes und des
02-COz-Verhältnisses der Atemluft . . . . . . . . . . . . . 329
Methoden zur Bestimmung der Kurzschlußdurchblutungsmenge . 334
I. Bestimmung von V va bei Atmung von reinem Sauerstoff 336
11. Bestimmung von V va bei Atmung von 40 % Sauerstoff . 338
111. Korrekturen bei Kurzschlüssen von über 20% beim Trial- und Error-Verfahren
von RILEY u. COURNAND. Sogenannte einfachere Verfahren. . . . 339
Methoden zur Bestimmung des Diffusionsvermögens der Lunge für Sauerstoff 340
I. Das Bohrsche Verfahren 341
A. Beispiele für die Berechnung von DFo2 • • • • • • • • • • • 342
B. Unterschiede der Verfahren von BARTELs und RILEY zur Bestimmung von DFo, 350
C. Maximale Diffusionskapazität . . . 351
D. Überblick über Fehlermöglichkeiten 351
11. Methoden zur Bestimmung von DFco 351
A. Die klassische Methode 352
B. Modifizierte Kroghsche Methode. . 352
C. Die Steady-state-CO-Methode 353
Methoden zur Druckmessung im rechten Herzen und Pulmonalkreislauf einschließlich der
Pulmonalarterienblockade . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
I. Physikalische Vorbemerkungen zur Druckregistrierung . . . . . 356
A. Naturgetreue Wiedergabe von Frequenz, Amplitude und Phase 356
B. Biologische Druckkurven als nicht sinusförmige periodische Schwingungs-
vorgänge . . . 3fi8
11. Registriersysteme 360
A. Katheter. . . 360
1. Einlumige Katheter . 360
2. Mehrlumige Katheter . . . . . 360
3. Prüfung, Reinigung und Sterilisation der Katheter 361
B. Verbindungsstück. 361
C. Druckreceptoren. . 363
D. Registrierapparate. 364
E. Eichung . . . . . 364
x
Inhaltsverzeichnis
Seite
IH. Bestimmung der dynamischen Eigenschaften eines Registriersystems 365
A. Statische Methode. . . . . . . . . . . . . . . . . 365
B. Dynamische Methode . . . . . . . . . . . . . . . 366
IV. Praktische Durchführung einer Herzkatheteruntersuchung . 367
A. Das Team ......... . 367
B. Der Patient. . . . . . . . . . 368
C. Instrumentarium - Medikamente 368
D. Kathetereinführung . . . . 369
E. Komplikationen. . . . . . . . 373
V. Praktisches zur Druckmessung ... 373
Klinische Beispiele für die Verwendung der verschiellenen Untersuchungsmethoden zur
Beurteilung der Lungenfunktion . 374
Allgemeines. . .'. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
Falll: Einseitiger Lungenprozeß . . . . . . . . . . . . . . . 375
Fall 2: Einseitiger Lungenprozeß mit gleichseitiger Pleuraschwarte . 376
Fall 3: Einseitiger Lungenprozeß mit gegenseitiger Pleuraschwarte . 376
Fall 4: Doppelseitiger Lungenprozeß mit Plomben. 377
Fall 5: Bronchialcarcinom . . . . . . . . . . 379
Fall 6 : Arteriovenöses Pulmonalgefäßaneurysma 380
Fall 7: Pulmonalsklerose . . . 382
Fall 8: Lungenemphysem 383
Fall 9: Atemmechanischer Fall . 388
FalllO: Einfacher Gutachtenfall 389
Fall 11 : Simulant • . . . . . . 390
Fall 12: Komplizierter Gutachtenfall. 391
Anhang .......... . 394
Quecksilberreinigung . . . . 394
Herstellung von Gasgemischen 395
Herstellung von Hahnfett . . 396
Tabellen 64-82 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397-412
Tabelle 64. Volumenreduktion eines idealen Gases auf 00 C, 760 mm Hg und Trockenheit 397
Tabelle 65. Volumenreduktion eines idealen Gases auf 00 C und 760 mm Hg 401
Tabelle 66. Daten zur Korrektur der Barometerablesung . . . . 404
Tabelle 67. Korrekturwerte für die Reduktion verschiedener Gase 405
Tabelle 68. Korrektur des abgelesenen Barometerstandes . . . . 405
Tabelle 69. Wasserdampf,Druck bei Temperaturen von 0-1000 C 406
Tabelle 70. Umrechnung spirometrisch gemessener Gasvolumina auf Körperbedingun-
gen bei verschiedenen Barometerdrucken . . . . . . . . . . . . . . . . .. 406
Tabelle 71. Absorptionskoeffizienten für N2, 02' H2, CO2 und CO in Wasser . . .. 407
Tabelle 72. Absorptionskoeffizienten für O und CO in phys. NaCI.Lösung und Blut . 408
2 2
Tabelle 73. Absorptionskoeffizienten für O und CO in Körperflüssigkeiten . . . . . 409
2 2
Tabelle 74. Abnahme der Löslichkeit für 02 und CO2 in Wasser bei Zusatz von chemi·
sehen Substanzen ............................. 409
Tabelle 75. Löslichkeiten von N 0 in biologisch wichtigen Flüssigkeiten und Geweben 409
2
Tabelle 76. Löslichkeiten von N in biologisch wichtigen Flüssigkeiten und Geweben 410
2
Tabelle 77. Löslichkeit von He und H in biologisch wichtigen Flüssigkeiten. .. 410
2
Tabelle 78. Löslichkeit von CH, und CH in biologisch wichtigen Flüssigkeiten . 410
2 2 2
Tabelle 79. Werte einer Sauerstoff-Bindungskurve. . . . . . . . . . . . .. 410
Tabelle 80. Überblick über die Methoden zur Analyse von Gasen in Gasgemischen 411
Tabelle 81. Überblick über die Methoden der Mikroanalyse . 412
Tabelle 82. Überblick über die Methoden der Blutgasanalyse 412
Nomenklatur und Symbole von Atmungsgrößen 413
Sachverzeichnis ................. . 420
Anschriften der Verfasser
BARTELS, H., Dr. med., Professor, Physiologisches Institut der Universität,
Tübingen, Silcherstraße 8.
BÜCHERL, E., Dr. med., Privatdozent, Chirurgische Klinik, Freie Universität
Berlin, Berlin-Charlottenburg 9, Spandauer Damm 130.
HERTZ, C. W., Dr. med., Krankenhaus Tönsheide, Post InnienjHolstein.
RODEWALD, G., Dr. med., Privatdozent, Chirurgische Universitätsklinik, Ham
burg 20, Martinistraße 52.
SCHWAB, M., Dr. med., Privatdozent, Medizinische Universitätsklinik, Göttingen,
Kirchweg 1.