Druck und Strömung und ihre Bedeutung in der Medizin von Stefan Braunecker

Fall 1 Vorgeschichte: Bei einem Wohnungsbrand war eine Person den, durch die Verbrennung entstehenden, Rauchgasen ausgesetzt. Sie klagt über massive Atemnot, die Sauerstoffsättigung beträgt 90%. Diagnose: Therapie:

Physikalische Grundlagen Fall 1 Physikalische Grundlagen Absorption von Gasen: Als Absorption bezeichnet man das Lösen von Gasen in Flüssigkeiten. Die Absorption ist dabei Abhängig vom Druck des jeweiligen Gases.

Physiologische Grundlagen Fall 1 Physiologische Grundlagen Gasaustausch in den Kapillaren: Q · Δp · A · K d Fick-Diffusionsgesetz: = · Q: Transportierte Stoffmenge pro Zeit Δp: Partialdruckdifferenz A: Fläche der Membran d: Dicke der Membran K: Krogh-Diffusionskoeffizient

Physikalische Grundlagen Fall 1 Physikalische Grundlagen Sauerstoffsättigung: Die Sauerstoffsättigung bezeichnet den Anteil des oxygenierten Hämoglobins am Gesamthämoglobin.

Physikalische Grundlagen Fall 1 Physikalische Grundlagen

Fall 1 Vorgeschichte: Bei einem Wohnungsbrand war eine Person den, durch die Verbrennung entstehenden, Rauchgasen ausgesetzt. Sie klagt über massive Atemnot, die Sauerstoffsättigung beträgt 90%. Diagnose: Rauchgas-Intoxikation Therapie: Gabe von 100% Sauerstoff

Fall 1 Therapie Gabe von 100% Sauerstoff:

Fall 1 Vorgeschichte: Bei einem Wohnungsbrand war eine Person den, durch die Verbrennung entstehenden, Rauchgasen ausgesetzt. Sie klagt über massive Atemnot, die Sauerstoffsätigung beträgt 92%. Diagnose: Rauchgas-Intoxikation Therapie: Gabe von 100% Sauerstoff Hyperbare-Oxygenation (HBO)

Fall 1 Therapie Hyperbare Oxygenation (HBO):

Fall 2 Vorgeschichte: Ein Tauchschüler wird durch den Rettungsdienst in die Notaufnahmen gebracht. Er habe laut Angaben des Tauchlehrers Unterwasser Panik bekommen und sei aus ca. 10m Tiefe spontan an die Oberfläche aufgetaucht. Er klagt seit dem über massive Atemnot, seine Lippen sind zyanotisch, seine Sauerstoffsättigung beträgt 85% und vor dem Mund bildet sich ein fleischfarbener Schaum. Diagnose: Therapie:

Physikalische Grundlagen Fall 2 Physikalische Grundlagen Wie setzt sich der auf den Körper wirkende Druck beim Tauchen zusammen? - Luftdruck - Hydrostatischer Druck Der Hydrostatischer Druck ist abhängig von? - Dichte des Mediums - Höhe der Flüssigkeitssäule - Erdbeschleunigung Hydrostatische Druck = Dichte • Erdbeschleunigung • Höhe p = ρ • g • h [p] = N / m2 = Pa ρ: Dichte in kg/m3 g: Erdbeschleunigung (9,81 m/s2) h: Flüssigkeitssäule in m

Physikalische Grundlagen Fall 2 Physikalische Grundlagen Einwirkender Gesamtdruck Tiefe Umgebungsdruck 0 m 1 bar ph = ρ • g • h 10 m 2 bar p10 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 10m = 1000hPa = 1bar 20 m 3 bar p20 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 20m = 2000hPa = 2bar 30 m 4 bar p30 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 30m = 3000hPa = 3bar 40 m 5 bar p40 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 40m = 4000hPa = 4bar 50 m 6 bar p50 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 50m = 5000hPa = 5bar 60 m 7 bar p60 = 1000kg/m3 • 10m/s2 • 60m = 6000hPa = 6bar

Physikalische Grundlagen Fall 2 Physikalische Grundlagen Der Atemregler

Physikalische Grundlagen Fall 2 Physikalische Grundlagen Das Gesetz von Boyle-Mariotte p 4 3 2 1 1/0 1/1 1/2 1/3 1/4 V-1 p1 · V1 V2 = p2 p · V = const. p1 · V1 = p2 · V2

Physikalische Grundlagen Fall 2 Physikalische Grundlagen Einwirkender Gesamtdruck p1 · V1 V2 = p2 Tiefe Umgebungsdruck 0 m 1 bar p10 · V10 2 bar · 5l V0 = p0 = = 10,00l = +100% 1bar 10 m 2 bar p20 · V20 3 bar · 5l V10 = p10 = = 7,50l = +50% 2bar 20 m 3 bar p30 · V30 4 bar · 5l V20 = p20 = = 6,67l = +33% 3bar 30 m 4 bar p40 · V40 5 bar · 5l V30 = p30 = = 6,25l = +25% 40 m 5 bar 4bar p50 · V50 6 bar · 5l V40 = = = 6,00l = +20% 50 m 6 bar p40 5bar 7 bar · 5l V50 = p60 · V60 = = 5,83l = +17% 60 m 7 bar p50 6bar

Fall 2 Vorgeschichte: Ein Tauchschüler wird durch den Rettungsdienst in die Notaufnahmen gebracht. Er habe laut Angaben des Tauchlehrers Unterwasser Panik bekommen und sei aus ca. 10m Tiefe spontan an die Oberfläche aufgetaucht. Er klagt seit dem über massive Atemnot, seine Lippen sind zyanotisch, seine Sauerstoffsättigung 85% und vor dem Mund bildet sich ein fleischfarbener Schaum. Diagnose: Barotrauma der Lunge Therapie:

Anatomische Grundlagen Fall 2 Anatomische Grundlagen

Anatomische Grundlagen Fall 2 Anatomische Grundlagen

Fall 2 Vorgeschichte: Ein Tauchschüler wird durch den Rettungsdienst in die Notaufnahmen gebracht. Er habe laut Angaben des Tauchlehrers Unterwasser Panik bekommen und sei aus ca. 10m Tiefe spontan an die Oberfläche aufgetaucht. Er klagt seit dem über massive Atemnot, seine Lippen sind zyanotisch, seine Sauerstoffsättigung 85% und vor dem Mund bildet sich ein fleischfarbener Schaum. Diagnose: Barotrauma der Lunge Therapie: Maschinelle Beatmung Extracorporale CO2-Elimination (Intensiv 3)

Fall 2 Therapie Extracorporale CO2-Elimination: Q · Δc · A · D d Fick-Diffusionsgesetz: = · Q: Transportierte Stoffmenge pro Zeit Δc: Konzentrationsdifferenz A: Fläche der Membran d: Dicke der Membran D: Diffusionskoeffizient

Fall 3 Vorgeschichte: In der Notaufnahme stellt sich ein Patient (27 Jahre) mit zunehmenden Schmerzen in den Gelenken und in der Wirbelsäule vor. Er wird vom Hausarzt mit V.a. akuten Rheumaschub eingewiesen. Die Schmerzen haben gestern Abend begonnen und nehmen massiv zu. Eine Bewegung der Extremitäten ist unter Schmerzen kaum mehr möglich. Der Patient ist gestern aus einem 2-wöchtigen Tauchurlaub zurückgekehrt. Diagnose: Therapie:

Physikalische Grundlagen Fall 3 Physikalische Grundlagen Unter raschem Druckabfall kommt es zum Ausgasen der physikalisch im Blut gelösten Gase. Z.B. nach langen Aufenthalt in Überdruck (Tauchen, Caissonsenkkasten) oder langen Aufenthalt in niedrigeren Umgebungsdruck (Bergsteigen, Fliegen ohne Durckausgleichkabine). Als Folge des Ausgasens kommt es zu Bläschenbildung und Gasembolien, die lokale Gewebsschädigung und Nekrosen verursachen.

Physikalische Grundlagen Fall 3 Physikalische Grundlagen

Fall 3 Vorgeschichte: In der Notaufnahme stellt sich ein Patient mit zunehmenden Schmerzen in den Gelenken und in der Wirbelsäule vor. Er wird vom Hausarzt mit V.a. akuten Rheumaschub eingewiesen. Die Schmerzen haben gestern Abend begonnen und nehmen massiv zu. Eine Bewegung der Extremitäten ist unter Schmerzen kaum mehr möglich. Der Patient ist gestern aus einem 2-wöchtigen Tauchurlaub zurückgekehrt. Diagnose: Caisson-Krankheit Therapie:

Historische Grundlagen Fall 3 Historische Grundlagen

Fall 3 Vorgeschichte: In der Notaufnahme stellt sich ein Patient mit zunehmenden Schmerzen in den Gelenken und in der Wirbelsäule vor. Er wird vom Hausarzt mit V.a. akuten Rheumaschub eingewiesen. Die Schmerzen haben gestern Abend begonnen und nehmen massiv zu. Eine Bewegung der Extremitäten ist unter Schmerzen kaum mehr möglich. Diagnose: Caisson-Krankheit Therapie: Sofortige Rekompression in einer Überdruckkammer

Fall 3 Therapie

Fall 3 Therapie

Fall 3 Therapie

Fall 4 Vorgeschichte: Im Notarztdienst werden sie zu einer 32jährige, weibliche Patientin gerufen. Sie klagt über massives Herzrasen und Atemnot. Ihre Herzfrequenz beträgt 220/min, die Sauerstoffsättigung 89%. Diagnose: Therapie:

Physiologische Grundlagen Fall 4 Physiologische Grundlagen Gasaustausch in den Kapillaren:

Physikalische Grundlagen Fall 4 Physikalische Grundlagen Kontinuitätsprinzip A1 v1 A2 v2 A3 v3 I = A1· v1 = A2· v2 Volumenstrom = Querschnittsfläche • Strömungsgeschwindigkeit I = A • v [I] = m3/s A: Querschnittsfläche in m2 v: Strömungsgeschwindigkeit in m/s

Fall 4 Vorgeschichte: Im Notarztdienst werden sie zu einer 32jährige, weibliche Patientin gerufen. Sie klagt über massives Herzrasen und Atemnot. Ihre Herzfrequenz beträgt 220/min, die Sauerstoffsättigung 89%. Diagnose: Störung des Gasaustausches aufgrund verminderter Diffusionszeit Therapie: Gabe von 100% Sauerstoff Therapie der Tachykardie

Untersuchungstechniken Fall 4 Untersuchungstechniken Doppler-Sonographie: Δf 1 kHz f2 = 7,999 MHz f1 = 8 MHz

Fall 5 Vorgeschichte: Durch den Notarzt wird ein 76jähriger, männlicher Patient in die internistische Notaufnahme gebracht. Er klagt seit ca. 2 Stunden über Atemnot und ein Engegefühl in der Brust. Der Schmerz ist Belastungsabhängig und wird durch die Gabe von Nitro vermindert. Diagnose: Therapie:

Fall 5 Physikalische Grundlagen Wovon hängt die Stromstärke in einem Gefäß ab? Gesetz von Hagen-Poiseuille r η Stromstärke IStrom l Δp

Fall 5 Physikalische Grundlagen Gesetz von Hagen-Poiseuille r η · · π 4 · · π = IStrom · · 8 l Δp

Physikalische Grundlagen Fall 5 Physikalische Grundlagen Herzkatheter Untersuchung:

Physikalische Grundlagen Fall 5 Physikalische Grundlagen Herzkatheter Untersuchung:

Fall 5 Physikalische Grundlagen Gesetz von Hagen-Poiseuille Verschluss Radius r IStrom IStrom/I0 0 % 1 1 100% r 4 Δp 10 % · · 0,6561 π 66% IStrom 0,9 = ≈ · · 8 20 % 0,8 l η 0,4096 41% 30 % 0,7 0,2401 24% 40 % 0,6 0,1296 13% 50 % 0,5 0,0625 6,3% 60 % 0,4 0,0256 2,6% 70 % 0,3 0,0081 0,8% 80 % 0,2 0,0016 0,2% 90 % 0,1 0,0001 0,01%

Physikalische Grundlagen Fall 5 Physikalische Grundlagen Herzkatheter Untersuchung:

Physikalische Grundlagen Fall 5 Physikalische Grundlagen Gabe von Nitro-Präparaten:

Fall 5 Vorgeschichte: Durch den Notarzt wird ein 76jähriger, männlicher Patient in die internistische Notaufnahme gebracht. Er klagt seit ca. 2 Stunden über Atemnot und ein Engegefühl in der Brust. Der Schmerz ist Belastungsabhängig und wird durch die Gabe von Nitro vermindert. Diagnose: Angina pectoris Therapie: Ballon-Dilatation

Fall 5 Therapie Ballon-Dilatation:

Fall 5 Therapie Ballon-Dilatation:

Fall 5 Therapie Ballon-Dilatation:

Fall 6 Vorgeschichte: In der neurologischen Poliklinik wird eine Patientin durch den Rettungsdienst vorgestellt. Sie klagte heute morgen über eine Halbseitenlähmung des ganzen Körpers, welche sich aber mittlerweile zurückgebildet hat. Diagnose: Therapie:

Physikalische Grundlagen Fall 6 Physikalische Grundlagen r l η Δp = · IStrom π 8 4

Physikalische Grundlagen Fall 6 Physikalische Grundlagen Kontrastmittel-Untersuchung:

Fall 6 Vorgeschichte: In der neurologischen Poliklinik wird eine Patientin durch den Rettungsdienst vorgestellt. Sie klagte heute morgen über eine Halbseitenlähmung des ganzen Körpers, welche sich aber mittlerweile zurückgebildet hat. Diagnose: Transistorische Ischämische Attacke (TIA) Therapie: Ballon-Dilatation

Physikalische Grundlagen Fall 6 Physikalische Grundlagen r l η Δp = · IStrom π 8 4

Fall 6 Vorgeschichte: In der neurologischen Poliklinik wird eine Patientin durch den Rettungsdienst vorgestellt. Sie klagte heute morgen über eine Halbseitenlähmung des ganzen Körpers, welche sich aber mittlerweile zurückgebildet hat. Diagnose: Transistorische Ishämische Attacke (TIA) Therapie: Ballon-Dilatation Verbesserung der Fließeigenschaften des Blutes

Fall 6 Therapie Verbesserung der hämodynamischen Eigenschaften: