Aus dem Physiologischen Institut der Universit~it Cairo. (Leiter: Prof. Dr, G. V. A n r e p , F.R.S.)

Der H i t z d r a h t - A n e m o m e t e r und se ine A n w e n d u n g z u r Messung von B lut s tr~men .

Von

J. c . D a v i s 1, T. S. L i t t l e r 2 und E. V o l h a r d a

Mit 9 Textabbildungen. (Eingegangen am 28. VIII. 1931.)

Von der Eigenschaft eines erhitzten Drahtes seinen elektrisehen Widerstand zu iindern wenn ein Luftstrom ihn kiihlt, wird seit einiger Zeit bei physiologisehen Versuchen hiiufig Gebraueh gemacht.

Die rein physikalisehen Eigensehaften des H i t z d r a h t e s (H.D.) waren Gegenstand eingehender physikalischer Forschung, zumal nach seiner erfolgreichen Anwendung im Krieg, wo er zur Entdeckung und Lokalisation verschiedenster Schallquellen (Geschiitze, Flieger usw.) be- nutzt wurde. In zahlreichen Zweigen physikalischer Forschung land der H.D. Anwendung, so zur ~essung yon Luft- und WasserstrSmung, von KonvektionsstrSmen und zur Registrierung yon Tonwellen (1, 2).

Die Widerstandsi~nderungen, die der H.D. durch seine Ktihlung er- fhhrt, warden gewShnlich dadurch gemessen, dab man den H.D. in eine Whea t s tonesche Briicke einschaltet. Die Ausschl~ge des Galvano- meters geben das ~aB der Luftbewegung an.

Zur richtigen Anwendung des I-I.D. sowie zur Beurteilung seiner Brauchbarkeit, ist die Kenntnis seiner physikalischen Eigenschaften not- wendig. Wit wenden uns daher zuniichst diesen zu.

Die grundlegenden Eigenschaften des H.D.-Anemometers lassen sich in zwei Si~tzen zusammenfassen.

1. Konstante Geschwindigkeiten der Luftbewegung fiihren zu kon- stanten Widerstands~nderungen des H.D.

American National Research Fellow. 2 Dozent der Physik an der Universit~tt Cairo. 3 Travelling Rockefeller Fellow.

312 J.C. ])AVIS, T. S. LITTLER und E. VOLHARD:

2. Ist die Luftbewegung eine periodische, so besteht auch die Widerstandsanderung aus periodischen Teilen.

Jede dieser Eigensehaften kann zur Messung von Luftbewegungen verwandt werden, wobei es yon der Empfindlichkeit des Registrierungs- apparates abhangt, bis zu welchem Grade man yon der zweiten Eigen- schaft Gebrauch machen kann.

Die Exaktheit der H.D.-Registrierung hangt yon der Genauigkeit ab, mit der der den H.D. erhitzende Strom konstant gehalten werden kann. Sie wird beeintri~chtigt durch .... parasitische StSrungen" auf Grund unkontrollierbarer LuftstrSmungen, die die zu untersuchende Luftbewe- gung andern. Wena Vorsorge getroffen wird, diese StSrungen auf ein Minimum zu beschranken und die Erhitzung mSglichst konstant zu halten, so kSnnen Fehler der Registrierung auf einen Bruchteil von 1% reduziert werden.

Wird das den H.D. enthaltende Instrument, der H.D.-Trager, so gerichtet, dafl vertikale LuitstrSme gemessen werden kSnnen, so tritt ein freier Konvektionsstrom 1 auf (vo), der dazu neigt den I-I.D. zu ktihlen, so dal~ jede andere Luftbewegung (v) als diesem Konvektionsstrom iiber- lagert (d. h. algebraisch mit ibm summiert) betrachtet werden mu~.

Tucker (3 ) zeigte, dail die Widerstandsanderung des H.D. durch folgende Formel ausgedrtickt werden kann:

(~ R ~- ~ Ro + a (v - - Vo) 2 ~ b (v-- Vo) a + einige andere Faktoren, die jedoch vernachlassigt werden kSnnen (I).

In dieser Gleichung ist ~ Ro die dutch den Konvektionsstrom er- zeugte Widerstands~nderung; a und b sind Konstanten, die yon den physikalischen Eigenschaften erstens des benutzten H.D. (Grad der Er- hitzung, material, Oberflache), zweitens der Umgebung (Strahlung, Er- warmung des H.D.-Tragers usw.) abhangen.

~nderungen der Temperatur und der Feuchtigkeit der Luft des Arbeitsraumes kSnnen vernachlassigt werden, da sie zu klein sind im Ver- gleich mit der hohen Temperatur des H.D., die bei optimaler Empfind- lichkeit etwa 500--700o betragt.

Befindet sich der H.D. im Ruhezustand (d. h. ist der kttnstliche Luft- strom v ~--0) so wird auch die Widerstandsanderung 8 R ~ 0.

Fiir die durch den Konvektionsstrom bedingte Widerstandsanderung, erhalten wit also die Gleichung:

O=~Ro+aV~.-[-b ~ oder ~Ro~---(av~)+b~).

Unter Konvektionsstrom versteht man den Aufstrom erhitzter Luft.

Der Hitzdraht-Anemometer zur Messung yon Blutstriimen. 313

Setzen wir diesen Wert nun in die Gleichung I ein, so erhalten wir fiir ktinstliche LuftstrSme die Widerstandsanderung:

(~ R--_av ~ 2avvo ~ bv~--4v3vo ~ 6v~v~--4vva o.

Da Vo und ~ R (als durch Konvektion verursacht) ftir die jeweiligen Bedingungen des H.D. konstant sind, wahrend a und bebenfalls konstant sind, wird die ~nderung des Widerstandes ausgedrtickt dutch die Formel:

(~ R = - - 2vo (a. {- 2bye) v ~ (a ~ 6bv~) v2 - -4b% v 3 ~ bv 4

oder ~ R-~ A v ~ By ~ ~ Cv 8 .~ Dv 4,

wobei man A, B, C und D errechnen kann, da a, b und vo ex- perimentell bestimmt werden kSnnen.

In dieser Gleichung kSnnen die Stellen nach dem zweiten Potential vernachli~ssigt werden, und Tucker zeigte, dab ftir kleine, 5 cm pro Sekunde nicht fibersteigende Luftstromgesehwindigkeiten schon das zweite Potential einen so kleinen Wert einnimmt, dab dessert Vernaeh- li~ssigung praktisch keinen Fehler einfiihrt.

Ftir geringe StrSmungsgeschwindigkeiten - - und diese kSnnen durch geeignete Wahl des H.D.-Tri~gers beliebig klein gehalten werden - - gilt da- her die Gleichung:

( ~ R ~ A v .

Mit anderen Worten: Bei der Untersuehung k le ine r StrSmungs- geschwindigkeiten haben wires mit Luftbewegungen zu tun, die gering genug sind um uns zu erlauben, die Beziehung zwischen StrSmung und Widerstandshnderung als l inear anzusehen. Bei grSBeren Gesehwindig- keiten muB eine Korrektur eingefiihrt werden.

Wir linden bei der Benutzung eines Saitengalvanometers, dab der Proportionalit~t zwischen Ausschlag der Saite und StrSmung, Grenzen gesetzt sind durch zwei Faktoren:

1. Dutch die zunehmende Spannung der Galvanometersaite bei groBen Ausschli~gen.

2. Dureh die Tatsaehe, dab bei grSBeren LuftstrSmungen die Pro- portionaliti~t zwischen Luftstrom und Grad der Ktihlung nicht erhalten bleibt.

Das oben Gesagte bezieht sich auf die Wirkung k o n s t a n t e r Luft- strSmungen.

Bei variablen oder periodischen Luftstr6mungen mtiBte man einen Ausdruck ftir die Variation der Luftbewegung statt v in die Gleichung einftihren. Fiir einigermaBen langsame Luftschwingungen bleiben die Konstanten A, B, C und D dieselben wie fiir gleiehmi~Bige LuftstrSme.

314 J.C. DAvis, T. S. LITTLER und E. VOLHARD:

In der Tat hat T u c k e r gezeigt, dal~ dies noch zutrifft ftir Schwingungs- frequenzen bis 512 pro Sekunde.

Die Anwendung der obigen Gleichungen stimmt fiberein mit den cxperimentellen Befunden. R ichards (4 ) zeigte, dal~ die maximale Widerstandsi~nderung des H.D. dieselbe ist, gleichgiiltig ob man den H.D. in einen alternierenden oder in einen gleichmal~igen Luft- strom gleicher maximaler Geschwindigkeit bringt. Das zeigt, dal~ der Effekt der Ktihlung unabhangig ist von der F r e q u e n z der Luft- strSme, und dal~ daher die Tragheit des H.D. sich nicht mit der Fre- quenz ~ndert.

Neuerdings hat P ari s (5) im Woolwich-Arsenal die H.D.-Apparatur soweit vervollkommnet, dal~ man mit ihr TSne bis zu 650 Schwingungen pro Sekunde genau registrieren kann.

Nach dem oben Gesagten dfirfte fiber die Anwendbarkeit des H.D.- Anemometers Itir physiologische Versuche kaum noch ein Zweifel mSg- lich sein.

Angeregt durch die Versuche Tucke r s machten A. V. Hi l l und seine )~itarbeiter (6--7) als erste in grS~erem Umfang yon der H.D.-Nfethode in der Physiologie Gebrauch. Sie wandten sie an, um die Fortpflanzungs- geschwindigkeit yon Druckwellen entlang elastischer RShren (besonders Arterien) zu bestimmen (Hitzdraht-Sphygmograph).

G. v. Anrep , in Verbindung mit verschiedenen ]Kitarbeitern (8--9), ffihrte gewisse ~odifikationen der Apparatur durch, die diese geeignet machen zur quantitativen Nfessung schneller Veranderungen im Ein- oder Ausflu$ yon Blut, in bzw. aus kfinstlich durchstrfmten Organen.

Die Anwendung der Yfethode ist kurz folgende:

In eine Arterie ,~drd eine Kantile eingebunden. Durch diese wird das yon der Arterie versorgte Organ mit defibriniertem oder auf andere Weise unge- rinnbar gemachtem Blut dltrehstr(imt. Das Blut kommt aus einem in beliebiger HShe angebrachten Reservoir, dessert obere (~ffnung mit einem H.D.-Triiger verst6pselt ist.

Der H.D.-Tr~ger besteht aus einem Rohr, dutch dessen Lumen schrfig ein dtinner Platindraht gezogen ist. Eine Verbindung zwischen dem Inneren des Reservoirs und der AuSenluft besteht also nur durch dieses Rohr, so dab jede Volumen~nderung der Fltissigkeit im Reservoir, sei sie dutch Aus- oder Einstrfmen yon Blut bedingt, yon einer der aus- oder einstrOmenden Blut- menge entsprechenden Luftstrfmung durch den H.D.-Trager begleitet sein mu[3, die ihrerseits zu einer entspreehenden Ktihlung und Widerstandsiinderung des H.D. ftihrt.

Die Lumenweite des H.D.-Tr~igers mul~ entspreehend der GrOSe des zu erwartenden Blutstromes gewahlt werden. Bohrungen yon 0,5--6,0 mm Durch- messer gentigen ftir die meisten physiologischen Zwecke - - yon der Unter-

Der Hitzdraht-Anemometer zm" Messung von Blutstr(imen. 315

suchung" des Blutstromes durch eine durchstrSmte Femoralarterie des Frosches bis zu gleichen Versuchen an einem Hunde.

Alle bisher aus Anrelos Laboratorium verSffentlichten Experimente be- treffen die Registrierung des Koronarkreislaufes, fiir die sich ein H.D.-Tr~ger yon 3--4 mm Bohrung als praktischster erwies.

Um Stromschwankungen innerhalb kleiner Bruchteile einer Sekunde regi- strieren zu kiinnen, nmfi man ein kurzperiodisches Galvanometer verwenden. Wir benutzten das groSe Saitengalvanometer der Cambridge Instrument Com- pany mit Kupfersaiten yon 10 ~t Dicke. Gute Resultate licBen sieh jedoeh auch mit Phosphorbronzesaiten und selbst mit betrachtlich weniger empfindliehen Platinsaiten erhalten.

Als H.D. verwendet Tucker Wollastonedrhhte, aber auf Grund deren schwieriger Handhabung benutzten Hill some Anrep einen 10 ,u dicken Platin- faden, der allen physiologischen Ansprtichen geniigte.

Soviel fiber den H.D.-Anemometer selbst. Falls man nicht grobe Fehlerquellen einffihrt, wie sie sich leicht aus der Notwendigkeit des physiologischen Experimentierens ergeben kiinnen, kann man sich auf das Instrument vollst~ndig verlassen.

Die physiologische Seite des Experimentes bedingt nun gewisse Komplikationen. Diese sind aber nicht zahlreieh und lassen sieh leicht umgehen.

Die erste Komplikation ergibt sieh aus dem Luftraum, der sich im Reservoir tiber dem Blur befindet, einem ttoblraum, der dureh den It.D.- Tr~ger teilweise versehlossen ist. Eine derartige Anordnung bildet einen Helmholtzsehen Resonator, dessert Sehwingungsfrequenz leieht be- reehnet werden kann naeh der Formel:

3,3.104 - , /A

in der A den Quersehnitt, 1 die Li~nge des It.D.-Tri~gers, v das Volumen des Luftraumes im Reservoir bezeiehnet.

Far ein Luftvolumen yon 50--300 Gem, einen Quersehnitt des It.D.- Tr/igers yon 0,15 qem und dessert Li~nge yon 2 era, ist n etwa 200--80. Es ist interessant, dag die Tragheit unserer Apparatur als Ganzes ge- nommen, yon nahezu gMeher Griigenordnung ist.

In keinem unserer unten besehriebenen Versuehe zeigte sieh die Eigensehwingung des Luftraumes im Reservoir auf den Kurven. Augen- seheinlieh iibersehritten wir nie die Grenzen der Leistungsfi~higkeit tier Apparatur. Aber selbst die 3~ (i gli eh ke i t des Auftretens dieses geringen Fehlers in unseren 3~essungen konnten wir auf ein Minimum reduzieren, dadureh, dal~ wit den Luftraum im Reservoir so klein wie m6glieh und

2~rchiv f. experiment. Path. u. Pharmakol. Bd. 163. 21b

316 J. C. Davis, T. S. LIWTLER und E. VOLHAaD:

innerhalb 30 ccm konstant erhielten, indem wir die Aufnahmen yon Kurven au~ kurze Zeitspannen besehr~tnkten.

Die zweite und viel bedeutendere Fehlerquelle entsteht durch die Anwendung elastiseher RShren als Verbindung zwischen Reservoir und Arterie, sowie durch selbst kleinste Luftblasen im RShrensystem. Letztere rniissen unter allen Umstttnden vermieden werden.

Was die Gummiverbindungen angeht, so kSnnen sic in einigen F~llen notwendig sein, um zu verhiiten, dal] das Herz bei seinen Bewegungen die Offnung der Kaniile verlegt, eine Gefahr, die natiirlieh bei einer rigide fixierten Kaniile grSl~er ist als bei einer an einen, den Bewegungen des Herzens naehgebenden Gummisehlaueh befestigten.

In spgteren Experimenten gelang es uns ie do eh i e g lie h e n Gummi- sehlaueh auszusehalten, indem wir feste Glas-~etallverbindungen an- wandten. In friiheren Versuehen wurden alle Gummiverbindungen mit einem festen Gipsverband umwiekelt; das einzige frei gelassene Sttick war ein kurzes Stttck Drncksehlauch direkt vor der Kaniile, das iedoeh wie wit spgter zeigen werden, keinen Einflul] auf die Genauigkeit unserer Kurven haben konnte.

Es ertibrigt sieh hinzuzu~iigen, dal~ der H.D. fiir alle quantitativen Untersuehungen geeieht werden mul~, und da6 vor oder nach jeder Auf- nahme einer Kurve, die Nullinie des Galvanometers festgestellt werden muB. Bei einiger Ubung wird das zur Routine.

Die beste ~ethode, mn zu priifen, ob alle Bedingungen ~iir die Ver- wendbarkeit des H.D. erfiillt sind (keine Luftblasen, richtige Erhitzung, Empfindliehkeit usw.), ist unsers Eraehtens die folgende:

P15tzliehes 0ffnen oder besser noch (zur Vermeidung des kinetischen Faktors) pl6tzliehes Absperren eines konstanten Fliissigkeitsstromes wird mit dem I-I.D. registriert. Die damit gewonnenen Aussehlgge folgen, ab- gesehen yon kleinen 8trecken am Anfang und am Ende der Bewegung, einer Exponentialkurve.

Diese ErSrterung der physikalischen Eigensehaften des H.D. and seiner Anwendbarkeit im physiologischen Experiment ersehien uns be- sonders notwendig, da ktirzlich yon H o c h r e i n , Ke l le r und 3/[aneke (15) die Behauptung aufgestellt wurde, dal~ der H.D.-Anemometer zur 3/[essung schneller StrSmungsgnderungen nicht besser sei, als ein Queck- silbermanometer zur ~essung schneller Drueksehwankungen. Die zum Beweise dieser Behauptung verSffentlichte H.D.-Kurve (S. 184) zeigt, weshalb die genannten Autoren keine befriedigenden Resultate mit ihrer H.D.-Apparatur erhielten. Offensiehtlieh benutzten Hoch re in und Mitarbeiter einen aul~erordentlich unempfindlichen Apparat.

Der Hitzdraht-Anemometer zur Nessung yon BlutstrSmen. 317

Die Prtifung der H.D.-Apparatur, die Hoeh re in , Kel ler und ~ a n e k e durehftihrten, bestand in Offnen und Sperren eines Wasser- stromes, der unter konstantem Druek dureh einen Gummidrueksehlaueh yon etwa 4 mm liehter Weite und 50 em L~nge aus einem mit dem H.D.- Triiger verst6pselten Reservoir ausflo/~. Der Ausflu/~ wurde geiiffnet oder gesperrt ,,dureh einen elektrisehen Kontakt". Jedoch fehlen Angaben fiber den genauen )geehanismus dureh den 0ffnung und Sperrung aus- gefiihrt wurden.

In frtilaeren Versuchen in dieser Riehtung versuehten wir eine ~hn- liehe Methode, jedoeh fanden wir sie unanwendbar, mit einem nur irgend- wie empfindlichen H.D. Es entstanden so enorme Vibrationen, da] die Sicherheit der Apparatur gef~hrdet war.

Der I-I.D. H o e h r ei n s und seiner Mitarbeiter registrierte die 0,2 Se- kunde dauernde Sperrung des Ausstromes mit einer VerzSgerung yon 0,1 Sekunde. Au6erdem gab er die Eigensehwingungen des Systems nieht wieder, g o e h r e i n , Kel ler und ?ganeke glauben, dal~ ,,dessert Eigen- sehwingungszahl dutch die Seh!aueh!~=nge told die Welle~geschwindigkeit naeh dem Prinzip der Pfeife gegeben ist. Ist der Strom unterbroehen, so entsprieht die Sehlauehl~tnge 1/4 Wellenlhnge, bei offenem System 1/2 Wellenl~inge". ,,Auf die Kurve der wahren Stromst/~rke sind also Sehwingungen aufgesetzt, deren Sehwingungsdauer beim {)ffnen 1/2real so grog ist wie beim Sehlie6en, da die offene Pfeife gegeniiber der ge- sehlossenen die hShere Oktave gibt."

])er Vergleieh den Koehre in und ~Etarbeiter zwisehen ihrem System und einer Pfeife ziehen, ist, wie die daraus gefolgerten Sehliisse, irrig. Denn in ihrem System handelt es sieh um ein un- komprimierbares ~edium in einem elastisehen Sehlaueh, w~hrend wir es bei einer Pfeife mit einem elastisehen 5[edium in einem rigiden Rohr zu tun haben. In diesem Falle sehwingt der Inhalt und nieht das Rohr.

Wie aueh immer die Apparatur und die Teehnik waren, die H o eh- rein, Kel ler und Maneke zu ihrer vernichtenden Kritik an der H.D.- Nethode veranlagten, die 5[Sgliehkeit, da6 diese Kritik und die aus ihr gewonnenen Sehlul~folgerungen die Ansiehten tiber den Koronarkreis- tauf --insbesondere tiber die mit dem H.l).-Anemometer gewonnenen Befunde aus A nr e p s Laboratorium - - wesentlieh beeinflussen kSnnten, nStigten uns, noeh einmal die Anwendbarkeit des H.D. ftir physiologisehe Zweeke zu beweisen.

Auf Anregung von Iterrn Prof. v. Anrep unternahmen wir daher die folgenden Versuche.

318 J . C . D A v i s , T . S. L I T T L E R u n d ]~. VOLHARD:

]~.D.

~gJ

a b Abb. 1. Die durch einen Wasserstr~thl bewirkte Ausstol3ung ciner Quecksilber- kugel aus ciner GlasrShre ist durch direkte Photographie des Schattens der Kagel und mit dem ]I.D.-Anemometer registriert. ]I.D. = H.D.-Registrierung; Hg. = Schattcn der Quccksilberkugel. In u: ]i.D.-l~egistrierung d-arch eine Platin- saite. In b: Kupferne Galvanometersaite. In b wurde die Kurve des Quecksilber- schattens zur besseren Sichtbarmaehung schwarz nachgezogen (yon links nach

rechts).

Die Triigheit des H.D.-Anemometers. Um die Tr~ghe i t der Apparatur zu bestimmen, benutzten wir eine

Yfethode, die prinzipiell ahnlich der yon K o c h r e i a , Kel le r und ~ a n c k e angewandten ist, n/~mlich die Registrierung plStzlichen 0ffnens und Sperrens eines Wasserstromes.

Der Ausflul~ aus einem nahezu vollen Wasserreservoir, das mit einem H.D.-Trager verstSpselt ist, wurde geSffnet oder gesperrt dutch schnetles Drehen eines Hahnes in eiaem vollstaudig unelastischen und mit dem

Reservoir rigide verbundenen Rohr. Schliel~en und Offnen des Hahnes

wurde mit der Hand ausgefiihrt. In einigen Versuchen verwandten wir einen rotierenden Hahn, der mittels eines ~o- tors gedreht wurde.

Der Ausflu6 der Fliissigkeit wurde gleichzeitig mit den Galvanometer- ausschl~gen auf einen Papierfilm re- gistriert, dessen Geschwindigkeit so reguliert werden konnte, da] 1/1oo Se- kunde noch deutlich lesbar war. Um eine genaue Registrierung des Aus- fiusses zu ermSgliehen, benutzten wir zwei ~ethoden: In einigen Versuchen war das untere Ende des Ausflul~rohres rigide mit einer GlasrShre verbunden, die horizontal vor dem Kameraschlitz angebracht war und eine Quecksilber- kugel enthielt, deren Schatten zusam- men mit dem der Galvanometersaite photographiert werden konnte.

Abb. 1 zeigt Kurvea, die mit dieser mittelbaren N[ethode der Aus- flu~registrierung gewonnen wurden.

Kurve a). Die Widerstandsanderungen im H.D. sind durch eine ziemlich unempfindliche Plat insai te registriert. Der Schatten der Queck- silberkugel und die H.D.-Registrierung bewegen sich gegene inander .

Kurve b) ist mit einer Kupfersaite registriert. Die beiden Schatten bewegea sich in g le icher Richtung.

In der ersten Kurve ist die VerzSgerung unter 1/5 o Sekunde. In der zweiten ist sie unwahrnehmbar.

Die an@re Nfethode zur Registrierung des Ausflusses war folgeade:

Der Hitzdraht-Anemometer zur Messung yon BlutstrSmen. 319

Das untere Ende des Ausflut~rohres war mit einer Glaskantile ver- bun@n, die so vor dem Kameraschhtz angebracht wurde, da$ der yon oben kommende Wasserstrahl den Kameraschlitz kreuzend direkt bei seinem Beginn photographiert wurde. Zu diesem Zwecke wurde, wie aus der Kurve 2 ersichtlich ist, das ~undstiick der Kaniile dem Kamer~ schlitz so weit geniihert, dal~ es eben noch auf dam Film sichtbar wurde.

Um den Strahl photographisch besser registrierbar zu machen, wurde das Wasser mit Eosin gefi~rbt.

Der Ausflu$ ist auf der Kurve als grade Linie (yon a bis b) sichtbar. Bei dieser Geschwindigkeit ist die VerzSgerung bis zum Beginn der H.D.-Registrierung unme$bar, der m a x i m a l e Ausschlag wird in etwa X/5o Sekunde erreicht. Das Ende des Flusses wird sofor t registriert,

o

~\H.D.

Abb. 2. Dic gerade weif3e Linic ist der Schattcn t ines senkrecht vor dem Kameraschli tz fliel3endcn, cosingefiirbten Wasserstrahles. Die verwaschene Linie vor und nach dieser dirckten Ausflul~regi- s tr ierung ist der Schatten des Kanfilenmundsti ickes. l t D . ~ H.D. Rcgistr ierung. 0 -- Null inie der

H.D.-l~egistrierung. Zcit : 0,02 Sekunden (yon l inks nach rechts).

aber die Riickkehr der K.D.-Registrierung zur 0-Linie dauert wieder etwa 0,0~ Sekunde.

Die kleinen Vibrationen der It.D.-Kurve sind parasitischer Natur und durch leichte Schwingungen der Au6enluft bedingt. Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, da6 wghrend der I{.D.-Registrierung gr~Jl]te Vorsorge zur Ausschaltung von Vibrationen getroffen werden mul~. Sprechen, Husten, tIerumgehen im Versuchszimmer, Schlie6en yon Ti~ren selbst mehrere Ri~ume entfernt, elektrische Bahnen in benach- barren Stra~en und vie]e andere Dinge die geneigt sind die Luft oder den Boden des Versuchsraumes zu erschiittern, fiihrten zu StSrungen in der H.D.-Registrierung. Mit einem H.D. sehr grol~er Empfindlichkeit, wie er zur Registrierung der DurchstrSmung yon Froschmuskeln benutzt wurde, konnte nur nachts gearbeitet werden.

3 2 0 J . C . DAVIS, T . S. L I T T L E R u n d E. VOLt IARD:

Beziehung zwischen Gr~ite des Flusses und Gr6~e des Galvanometerausschlages.

Abb. 3 zeigt eine Reihe yon ~t~nI Kurven, in denen der Flul~ jeweils 0,03 Sekunde dauerte. Der AusstrSmungsdruck wurde yon a bis e erhSht,

a b c d e

A

6O

ZO

f /+I/f

,/ j-

B

rJ ZOO rn~ H~

Abb. 3. A: ~hnliche Anordnung wie ffir Abb. 2. Dauer der vertikMen StrSme jeweils 0,03 Sekunden. Der Ausflu~druck war yon a bis e: 25, 50, 75, 110~ 130 mm ttg. g.D.-Registrierung des Flusses. Zeit: 0,04 Sekunden. Die NuUinie ist um etwa 2 mm nach oben verschoben. B: Die Kreuze zeigen das Verh~ltnis zwischen Ausstr6mungsdruck und St~rke des Ausschlages der H.D.-Registrierung in A. Die gewonnene Kurve ist identisch mi t der (dutch Kreise angegebenen)Kurve, die A n r e p und D o w n i n g erhielten fiir das Yerh~ltnis zwischen Str5mungsgeschwindigkeit und Ausschlag der

H.D.-l'~egistrierung bei g le ichm~igen ~liissigkeitsstrSmen.

so dal] in derselben Zeitspanne die AusfluBgeschwindigkeit fortschrei- tend hShere Werte erlangte. Der Vergleich der Flu6geschwindigkeiten mit den entsprechenden Galvanometerausschl~gen ergibt bis etwa zum Druck von 110 mm Hg eine lineare Funktion. Diese Beziehung wird jedoch mit noch weiter steigenden Drucken nicht mehr aufrecht er- halten.

Der Hitzdraht-Anemometer zur Messung von Blutstr(imen. 3 2 1

Es besteht hier das gleiche Verhalten wie bei l a n g d a u e r n d e n gleiehm~l~igen StrSmen. Die in Abb. 3 gezeichnete Kurve lfi.l~t sich beinahe vollst~ndig mit der yon Anrep und Downi ng (8) mit solchen StrSmen gewonnenen Kurve zur Deckung bringen.

Was die Tr~gheit betrifft, so zeigt sich wieder praktisehe Gleich- zeitigkeit der tt.D.-Registrierung mit dem Beginn und dem Ende des Wasserflusses, w~hrend bis zur Erreichung des maximalen Aussehlages wieder etwa 0,04 Sekunden vergehen. Die Riiekkehr der It.D.-Registrie- rung zur Nullinie ist etwa um dieselbe Zeit verzSgert.

Aus diesen Versuchen wird ersichtlich, dal~ bei plStzlichem (Jffnen und Sperren eines Wasserflusses die VerzSgerung der Widerstands~nde- rung gegent~ber dem Wasserstrom sehr klein ist, und es ist wahrsehein- lich, dal~ diese VerzSgerung teilweise auf Selbstinduktion des Galvano- meters zuriiekzuftihren ist.

Es sei hier noeh erw~hnt, da6 die in den besetu'iebenen Verst~ehert benutzten Dr~hte prinzipiell genau dieselben sind, die ft~r die Registrie- rtmg der KoronardurehstrSmung verwandt wurden. Sie sind noeh lange nicht die empfindliehsten.

Beim iolStzliehen (}ffnen eines Ausflusses wird auf Grund det' Tr~g- heit der Fliissigkeit die maximale Gesehwindigkeit nieht sofort erreieht. Die VerzSgerung mit der die Galvanometet'saite ihren maximalen Aus- sehlag erreieht, ist daher nieht aussehlie[,~lieh auf Eigensehaften der H.I~.- Apparatur zurtiekzufiihren.

Das wird ersiehtlieh aus Abb. 4. In diesem Versueh wurde das 3iundsttick der Ausflu6kaniile horizontal vor dem Kamerasehlitz an- gebracht, so dal3 der Sehatten des Wasserstrahles photographiert wet- den kounte.

Das Verh~ltnis zwisehen Ausflu~besehleunigt~_ng und Aussehlag der Galvanometersaite zeigt hier sehr viel grSBere Vollkommenheit.

Es dauert etwa 0,02 Sekunde bis der Wasserstrahl seine grSl~te Ge- sehwindigkeit erreieht hat. Die Sperrung des Flusses ist ebenfalls besser registriert auf Grund der etwas grSl~eren Empfindliehkeit des H.D. Die VerzSgerung betr~tgt etwa 0,02 Sekunde.

Da der g.D. mit so grol~er Genauigkeit StrSmungs~tnderungen regi- strieren kann, deren Gesehwindigkeit weit jenseits der am tterzmuskel zu erwartenden liegt, nmg er offensiehtlieh ffihig sein, langsamere StrS- nmngs~nderungen mit groBer Vollkommenheit zu registrieren.

Sehliel~lieh benutzten wir noeh eine ~{ethode zur Priifung des H.D.- Anemometers, die der von I toeh re in , Kel le r und 5Ianeke ange- wandten ~hnlieh war.

322 J.C. Dlvis, T. S. LITTLER und E. VOLHARD:

Das untere Ende des, aus dem mit dem H.D.-Trager verst6pselten Reservoir kommenden, unelastischen Rohres, wurde mit einem 56 cm langen Gummidrucksehlauch verbunden. Das ganze R0hrsystem und der gri~l~te Teil des Reservoirs war mit Wasser gefiillt. Gr(il~te Sorgfalt wurde auf Ausschliel~en auch der kleinsten Luftblase aus dem Rohrsystem ver- wandt. Der Gummischlauch wurde an seinem freien Ende verschlossen. Ein Tell des rigiden Rohrsystems bestand aus einer Glasri~hre (1 ccm Pipette), die horizontal vor dem Kameraschlitz befestigt wurde und eine Quecksilberkugel enthielt. Der Wasserdruek im Sehlauch betrug etwa 100 mm Hg.

Setzt man den Gummischlauch durch einen leichten Hammerschlag in Schwingungen, so werden diese auf die Quecksilberkugel tibertragen,

K

Abb. 4. Direkto I)hotographie eines horizontal vor dem Kameraschl i tz flie•enden Wasserstrahles. H.D.-:Registrierung. Wasserstrom ge~iffnet und gesperrt du tch pl6tzliches Drehen eines t tahnes. H.D.-Registrierung durch ~achziehen und l)unktieren verdeut l icht , um sie yore Schatten des Strahles abzuheben. Der helle Streifen K unterhalb der Zeitschreibung is t der Schatten des Kanii lenmund- stfickes. 5Tullinie zusammenfallend mi t dem Rande dieses Streifens. Zeit: 0,01 Sekunden. (Yon

l inks nach rechts.)

und weiterhin durch das unelastische Rohr auf die Fliissigkeit im Reservoir und die tiber ihr befindliche Luft. Dadurch entstehen doppelt gerichtete Luftstriimungen im K.D.-Tri~ger, die den I-I.D. kiihlen.

Es ist einleuchtend, da6 jede durch ~_nderung der Kapazit~t des Gummisehlauehes bedingte Bewegung der Quecksilberkugel - - in welcher Richtung aueh immer - - eine Ktihlung des H.D. zur Folge haben mull Ftir jede vollsti~ndige Schwingung mul~ man also zwei Galvanometer- ausschli~ge erwarten. Die Rtickkehr der H.D.-Registrierung zur 5Tull- linie sollte bei einer idealen Registrierung dann stattfinden, wenn die Quecksilberkugel sich in der Ruhelage befindet, d.h. wenn die eine Bewegungsriehtung in die an@re umschli~gt. Die Punkte maximaler

Der Hitzdraht-Anemometer zur Messung von Blutstr6men. 323

Ausschliige miissen mit den Punkten maximaler Gesehwindigkeit, d.h. mit der Mitre der Vorwarts- oder Rtiekwartsbewegung der Queeksilber- kugel zusammenfallen.

Es besteht gewig keinerM ~hnliehkeit zwisehen dieser Anordnung und einer Pfeife, und es wiire sehwierig zu bereehnen, welehe Eigen- sehwingungsfrequenz soleh ein Gummisehlaueh haben sollte. Es geniigt jedoeh zu zeigen, dal~, fails die Registrierung aueh nur anniihernd genau ist, und unter Aul~erachtlassung der Fliissigkeitsmenge im Gummi-

fig.

a c

b d

If.I).

Abb. 5. Schwingungen von Gummischli iuchcn vcrschicdcner Liingcn, rcgistr iert in i t der Quecksilber- kugcl und dem H.D.-Ancmometer. ]Atngc des Schlauches yon a his d: 56, 28~ 14, 7 tin. Zeit : 0,005 Se- kmlden. (Man sieht, dalJ die Ausschliige der H.1).-Registrierlmg n ich t gleiehm/i/3ig ahfallen. Vgl. dazu das auf S. 324 iiber den Einflul3 tier KonvekLionsstrSme (lesagte.) Hg. -- Sehatten tier Queck-

silberkugel. {Am Rand sehwarz nachgezogen.) H . D . - lt.1).-Registrierung.

sehlaueh, ein konstantes Verhfiltnis bestehen mul3 zwisehen Liinge und Sehwingungszahl des Sehlauehes.

Um das zu priifen, setzten wir gleiehartige Sehliiuehe versehiedener Li~ngen in Sehwingungen. Die Anordnung des Systems war die gleiehe wie im vorigen Versueh. Die Sehlauehliingen waren 56, 28, 14, 7 era. Die entspreehenden Sehwingungszahlen waren 13,6, 19,2, 28,0, 40,0 (vgl. Abb. 5).

Es zeigt sieh, dag zwisehen der ~nderung der Liinge des Sehlauehes und der Xnderung seiner Sehwingungszahl ein konstantes Verh~ltnis besteht, und zwar nimmt bei jeder ttalbierung der Sehlauehli~nge die Sehwingungszahl um das 1,42--1,46faehe zu.

Archly f. experiment. Path . u. Pharmako]. Bd. 163. ~22

324 J.C. DAvis, T. S. LITTLER und E. ~r

Was die H.D.-R~gistrierung dieser Sehwingungen angeht, so zeigt sich wie nach dem oben Gesagten zu erwarten ist, eine VerzSgerung, die unabhiingig ist yon der Frequenz der Sehwingungen, und die konstant ist um 0,01 0,02 Sekunden. Sie ist unwesentlich ftir langsame Sehwin- gungen, aber gro6 genug, um die Registrierung der schnellen Schwin- gungen des 7 cm langen Schlauches zu stSren, da hier auf Grund der VerzSgerung, das )Iaximum der tt.D.-Registrierung mit dem Stillstand der Quecksilberkugel zusammenfallt. In diesem Fall haben wit es nam- lich wieder mit Schwingungen zu tun yon der Periodenl~nge yon etwa 0,02 Sekunden, die yon je zwei Galvanometerausschliigen yon 0,01 Sekun- den Dauer registriert werden mti6ten:

Kurze Gummidruckschl~iuche haben wie man sieht, eine so hohe Schwingungsfrequenz, da~i sie nicht geeignet sind die Registrierung Yon Vorg~ngen am Herzen wesentlich zu verzerren. Daher ist bei derartigen Versuchen ihre Anwendung als Verbindungssttiek zwischen rigiden RShren zul~ssig, solange die Schlauchli~nge etwa 2 cm nicht tibersteigt.

Da die H.D.-Registrierung dem pl(itzlichen Sperren des Ausflusses mit einer gewissen Tr~gheit folgt, kann sie offensichtlich yon einer be= stimmten Frequenz der Geschwindigkeitsi~nderungen an nicht mehr voll- st~ndig zur Nullinie zuriickkehren, wie wir das in Abb. 5 yon der Kurve c an sehen. Es wurde bereits erwhhnt, dait die H.D.-Registrierung in ihrem Hauptteil einer Exponentialkurve folgt: daher lal~t sich der aus der Tr~gheit entstehende Fehler korrigieren. Die Korrektion wird nach der yon E i n t h o v e n (16) und yon Ke i th Lucas (17) fiir das Kapillar- elektrometer ausgearbeiteten Methode durchgefiihrt.

Es sei darauf aufmerksam gemacht, dal~ bei sorgf~ltiger Kalibrierung der mit dem in Schwingung gesetzten Gummischlauch gewonnenen Kur- yen, die Proportionalit~t zwischen der H.D.-Registrierung und der Ge- schwindigkeit der Bewegung der Quecksilberkugel fehlt. Das ist auf den Umstand zurtickzufiihren, dal~, wenn sich die Quecksilberkugel in der Richtung zum Reservoir bewegt, die Luftverschiebung im H.D.-Tr~ger mit dem Konvektionsstrom, bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung ge ge n den Konvektionsstrom stattfindet. Wie wichtig es ist, ffir genaue quantitative Messungen den Einflul3 des Konvektionsstromes in Betracht zu ziehen, zeigt Abb. 6 I.

Bei dem hier wiedergegebenen Versuch wurde in einem dem oben- beschriebenen ahnlichen System der Gnmmischlauch in schneller Folge rhythmisch komprimiert, wobei der Grad der Kompression jedesmal wechselte. Die durch die Aufw~rtsbewegung verursachten Galvano- meterausschl~ge wurden getrennt yon den durch die Abw~rtsbewegung

Der Ilitzdraht-Anemometer zur Messung yon BlutstrSmen. 325

erzeugten aufgezeiehnet. Dann wurden beide mit den entspreehenden Bewegungen der Queeksilberkugel vergliehen. Wie Abb. 6 II zeigt, be- steht zwischen beiden Kurven vollst~ndige Parallelit~t; aber bei gleichen

H g .

H.I). (1

fd

I l i 8 7g /CrruTz

I I .

Abb. 6. I. Regis t r ie rung sehneller r hy thmi sehe r Sehlauehsehwingungen versch iedener Ampli tuden. (Zeit: 0,005 Sekanden.) Die Kurve zeigt den Einflug tier K o n v e k t i o n s s t r g m e auf die H.D.-Registr ie- rung. AnnSher lmg des Queeksi lbersehat tens an die Null inie = F l i i s s igke i t sversch iebung m i t dent Konvek t lonss t rom ; EntferfJung des Queeksi lberschat tens yon der Nullinie = Fl~iss igkei tsversehiebung g e g e n den Konvek t ionss t rom, (Queeksi lbersehat ten dureh sehwarze Punk t i e rung , H.D.-II.egistrierung gelegentl ieh d~reh Naehziehen verdeufl icht . ) I I . Zeigt bis z~ welchem Grade der K o n v e k t i o n s s t r o m die Regis t r ie rung beeinflussen kann. Ord ina te : Aussehl~tge der H.D. -Regis t r ie rung in m m . Abszissc: Bewegungen tier Queeksi lberkugel und zwar in Kurve A I n i t d e m Konvek t i ons s t rom, in Knrve B g e g e n den Konvek t ions s t rom. Dcr dutch Vernaehl~tssigung der K o n v c k t i o n s s t r g m e eingeffihr~e

Fehler is'c yon der GrOf~enordnung yon 3--5 ram.

Gesehwindigkeiten zeigt die Aufw~rtsbewegung (Riehtung zum Reser- voir) einen Galvanometeraussehlag, der 2--3 mm grSger ist, als der der Abw~rtsbewegung.

Die Kurve zeigt aueh wieder die Grenze der Proportionalit~Lt zwi- sehen Gesehwindigkeit der Luftbewegung und tf.D.-Registrierung.

22*

326 J. C, DAVIS, T. S. LITTLER und E. VOLIIARD:

Ms Ergebnis zahh'eieher Versuche mit dem K.D.-Anemometer, er- sehienen aus dem Anrepsehen Laboratorium eine Reihe yon Beobaeh- tungen, die den Einflul] der Kerzkontraktion auf den Einstrom yon Blut in die Koronarge~l~e zum Gegenstand hatten. Diese Beobaehtungen wurder~ an Hunde-Herz-Lungenpr~paraten gewonnen, deren Koronar- gef~6e ganz oder teilweise unter konstantem Druek durehstrSmt wurden.

t Ioehre in , Kel ler und ~[aneke glauben, dal~ diese Befunde nicht nur der Revision, sondern vollst~ndiger Reversion bediirfen. Zu dieser Ansicht gelangen die genannten Autoren nieht allein auf Grund ihrer - - wohl hiureichend entkr~fteten Kritik am g.D.-Anemometer - - soudern auch auf Grund yon Versuehen, in denen die Einstromgesehwindigkeit in die unter konstantem Druck durchstrSmte linke Koronararterie mit dem Broemsersehen Tachographen gemessen wurde.

Im folgenden seien kurz die Ergebnisse der Anrepsehen Unter- suchungen den Befunden yon H o chr ein und Mitarbeitern gegenttber- gestellt.

Nach Anrep ist der Einstrom yon Blut in die kiinstlich durch- strSmte linke Koronararterie whhrend der Periode maximaler Kontrak- tiou des Kerzmuskels entweder vollkommeu aufgehoben oder sehr s tark vermindert.

Das Ma~ dieser Verminderung ist haupts~chlich bestimmt durch das Verh~ltnis zwischen tier Starke der Kontraktion und der HOhe des Perfusionsdruekes. Mit anderen Worten: Die Systole wird als ein Faktor angesehen, der der durchstrSmenden Fltissigkeit einen mehr oder weniger starken Widerstand entgegensetzt.

ist die Kontraktion des Herzens sehr stark, so wird eine gewisse Menge Blutes, die sieh in den Koronargefiil3en befindet, zuriickgedriickt gegen den Perfusionsdruck und in Richtung auf dam Reservoir.

H o e h r e i n und Kel le r (18) ~ul3ern sich zu dieser letzten Beob- achtung folgendermal3en (S. 306):

,Es erscheint uns wahrscheinlich, dal3 der yon Anrep in der Systole beobachtete Rtickflul~ auf einen Versuchsfehler zuriickzufiihren ist, der dadurch entsteht, da] beim Einbinden in den Ramus descendens bzw. cireumflexus zwischen dem unter konstantem Druck isoliert durch- strSmten Ramus, und anderen, normal durchstrSmten _~sten bei vielen Tieren weite Verbindungen vorhan@n sind. Bei Drucksteigerungen im normalen System kSnnen dadurch Stromverminderungen und systolische RiickstOl]e im isolierten Gebiet vorgeti~useht werden."

H o c h r e i n und Kel le r entging es, da]] Anrep und Hi~usler (11) schon darauf hingewiesen haben, da$ ~ats~tchlich diese kollateralen

Der Hitzdraht-Anemometer zur Messung yon Blutstr~men. 3 2 7

Verbindungen eine grol~e Rolle spielen beim systolischen Riickflug. Es gelang ihnen n~mlich dureh geeignete Versuchsbedingungen, den Riick- flug grSger zu machen als den Einstrom.

Inzwischen beobaehtete R6ss l e r jedoch, dag man den Riickflul~ aueh am i so l i e r t en Herzen findet, das direkt dureh die beiden Kranz- arterien durehstrSmt wird, und b d dem kollaterale Kommunikationen keine Rolle spielen kSnnen.

Der Riiekflug ergibt sieh also aus der St~rke der Kon'traktion und dem Fiillungszustand der Koronararterien, sei es, dal] diese sich wahrend der Diastole nur aus dem Reservoir, sei es, dag sie sieh aueh aus anderen unter hSherem Druck stehenden Koronargef~fien auf dem Wege iiber Kollateralen fiillten. Sicher ist der Riiekflu6 n ieh t auf einen Ver- suehsfehler zuriiekzuft~hren.

W~thrend der D ias to l e , gereehnet yon der dikroten Erhebung, nimmt der Einstrom in die Koronararterie zu, um mehr oder weniger sehnell sein ~{aximum zu erreiehen, auf dem er verharrt, his die ngehste Systole stattfindet, gr kann jedoeh yon diesem ~[aximum aueh etwas abfallen, wenn das Herz in einen Zustand der lJberdehnung kommt. ])ieses Absinken des diastolisehen Einflusses wird naeh l~yde (19) dutch die Streekung verursacht, die der Herznmskel bei {;rberfifilung des tterzens erfghrt.

l)ie Gesehwindigkeit mit der sieh das Koronarsystem in der 1)iastole fiillt, hgngt yon ~olgenden Faktoren ab: 1. dem Perfusionsdruek, 2. der Viskositgt der DurehstrSmungsflassigkeit, 3. der Viskositgt der Blut- gcffige, 4. der Viskositgt des die Arteriolen ui~d Kapiilaren umgebenden Herzmuskels.

Die Abwertung der einzelnen Faktoren gegeneinander wttrde den Rahmen dieser Arbeit ilbersehreiten. Es sei hier nut soviel festgestellt, dag bei vo!!st~mdig ersehlafften Gef/~g~n, oder bei Durehsti'6mung mit verdtinntem Blut, der Einstrom in die Kranzgef/i!3e so fo r t bei Beginn der Ersehlaffung des Kerzens sein 5Iaximnm erreieht, was bereits yon P o r t e r (20) beobaehtet wurde. P o r t e r , der seine Beobaehtungen an mit RingerlSsung durehstrSmten Kerzen maehte, spraeh die Ver- mutung aus, dal~ am arbcitenden, mit Blut durehstrSmten t[erzen normalerweise dasselbe eintritt. In diesen F5llen finder jedoeh in der ersten Phase der Diastole ein kurzer Einstrom in die Koronargefhge statt, dessen Gesehwindigkdt grSger ist als die des w a h r e n diasto- lisehen Koronarflusses. Dieses ,,[)bersehiegen '' tritt gewShnlieh dana auf, wenn man das Herz gegen einen hohen arteriellen Widerstand sehlagen l~13t.

328 J.C. DAVIS, T. S. LITTLER und E. VOLI-IARD:

Unter der Voraussetzung, dab die Koronargef~l~e sieh in einem kon- stanten Zustand befinden, h~ngt der diastolisehe Einstrom vorwiegend yore ])urehstrSmungsdruck, und erst in viel geringerem Mal~e yon der tterzfrequenz ab (11). Bei kt~nstlieh durehstrSmten Koronararterien ist er yore Aortendruck und dem Sehlagvolumen nicht abh~ngig.

Beim H e r z f ! i m m e r n ist die KoronardurehstrSmung der in der ])iastole stattfindenden gleich.

Hoeh re in , Kel le r und Mancke finden dabei eine Vermindemng der DurehstrSmung, ja selbst deren vollsthndiges AufhSren. Es sei hier an das oben besehriebene Verhalten des Koronarf!usses w~hrend diastolischer Ubefffillung erinnert. Dasselbe mull natt[rlieh in noch verst~rktem Mal~e bei Herzflimmern eintreten, wo auf Grund der 1Jberft~llung des Eerzens die Koronardurehstri~mung langsam absinkt. Prel]t man aber das Blur aus dem maximal dilatierten Herzen aus, und vermeidet man weiteres EinstrSmen aus dem venSsen Reservoir in die HerzhShlen, so steigt der Koronarflul~ wieder zu dem diastolisehen Maximum an, um erst mit der bald eintretenden Herzstarre zu versiegen.

Der Ausflul~ aus deal Sinus eoronarius ist maximal w~hrend der Systole, was naeh L a n g e n d o r f f (21), P o r t e r und Anrep auf dieselben Faktoren zurt~ekzuftihren ist, die die systolisehe Einstromhemmung ver- ursaehen: Verminderung des FassungsvermSgens des intramuskul~ren Gef~tBbettes auf Grund der Kompression, die die Herzkontraktion auf es ausiibt.

Das sind im wesentliehen die Ergebnisse, zu denen Anrep und seine Mitarbeiter kamen, soweit sie die grunds~tzliehe Frage nach der Ein- wirkung der Herzaktion auf den Koronarkreislauf bei dessen kt~nstlicher DurchstrSmung betreffen.

H o e h r e i n , Kel le r und Maneke kommen dagegen auf Grundihrer Untersuehungen zu folgenden Schli~ssen:

,,Es l~]t sieh mit Sicherheit kein bestimmter Zeitpunkt innerhalb der versehiedenen Phasen der Herzaktion ausfindig maehen, der mit dem Beginn der KoronardurehstrSmung regelm~l~ig zusammenf~llt. Bei An- welldung eines konstanten EinfluBdruekes steigt die Kurve der Koronar- durehstr6mung meist mit dem Beginn der P-Zacke an, oft sieht man abet aueh den Beginn bei Q und in vereinzelten F~llen erst bei S." Hoeh re in , Kel le r und Maneke driieken ihr Erstaunen dariiber aus, dal] unter konstanten Bedingungen, ja selbst am gleiehen Versuehstier, so verschiedene Resultate auftraten.

Weiter heist es dann: ,,])as Gesehwindigkeitsmaximum ist unter normalen Bedingungen nieht an die Diastole, sondern an die Systole

Der ttitzdmht-Anemometer zur Messung yon Blutstr8men. 329

gebunden." Und in der Zusammenfassung kommen die genannten Autoren zu der Fests~ellung, ,,dad das Gesehwindigkeitsmaximum (bei isolierter DurehstrSmung des Ram. dese. art. eor. sin.) bei gleiehen Ver- suehsbedingungen Variationen zeigt, so da6 es tells systolisch, teils dia- sto]iseh liegt".

Es l~Dt sich sehwer beurteilen, weshalb Hochre in , Kel ler and ~ a n c k e mit dem Broemsersehen Taehographen zu so uneinheitlichen und den Anrepsehen Beobaehtungen widersprechenden Ergebnissen kamen.

Soweit wir die Versuche K o e h rein s und seiner Mitarbeiter beurteilen k6nnen, m6chten wir die Vermutung aussprechen, dad fiir diese Ergeb- nisse die Verwendung eines Gummiseh lau - ehes im Perfusions- ~25 a.D. system veralltwortlieh ~oo zu maehen ist.

Hoehre in und 7.~ Nitarbeiter benutzten

50 einen solehen als Ver-

n . D . bindung zwisehen dem ~ o mit dem H.D.-TrSger o A verstSpselten Reservoir

Abb. 7. H.D.-Regis~r ier tmg de r Du f 'chsfl'(ilXllltlg d er l inkcn Koronar- und der KoronararLerie. affcerie un te r k o n s t a n t e m Druck. Gleiehzeitige opt isehe I legi-

Der B r o eros er sehe Ta- st,ierung des Aortenblutdrucks im Herz-Imngenpraparat. A : N u l l i n i e der opt ischen l ) ruckregis t r ie rung A.D. 0 Null inie

chograph war in diesen der ]:I.D. ]~egistr ierung. Zur Yerdeut l ic lmng naehgezogen. Bei ~, wurde die Koronara r t e r i e filL' einen Augenbl iek verschlossen~

Gumnlisehlaueh kurz u m die schne]le Ansprechbarke i t des ll.D. Anemomete r s zu

oberhalb der Koronar- ze~r Zei t : 0,2 Sekunden. (Yon reehts nach l inks.)

arterie eingesehaltet. Ein derartiges System mtissen wir naeh dem oben Gesagten fiir ungeeignet zur ~{essung yon Str6mungen halten, da dureh das elastisehe Rohr mit viedriger Sehwingungszahl in das Registrie- rungssystem eine Trfigheit eingefiihrt wird, die die Vorg~nge am Herzen mit um so grOgerer VerzOgerung registrieren l~tgt, je lhnger der Gummi- sehlaueh ist. Dutch die Sehwingungen dieses Sehlauehes miissen die Kurven des Taehographen wie des Galvanoineters in sieh sehon eine Verzerrung erhalten, die abgesehen yon der vermehrten Trhgheit die Beurteilung der erhaltenen Kurven wesentlieh beeintrSehtigen mul~.

Wir mSehten annehmen, da6 der fehlende Synehronismus zwisehen den zwei yon t[ o eh r ei n und ~Iitarbeitern benutzten Registrierungsmetho- den zum groDen Teil auf die Elastizit/it des den H.D.-Anemometer mit dem Taehographen verbindenden Gmnmisehlauehes zuriiekzufi]hren ist.

3 3 0 J . C . D A w s , T . S. L ITTLER u n d E. VOLHARD:

DaB an tier Tatsache der systolischen Einflu6hemmung nieht ge- zweifelt werden kann, zeigen die beiden Kurven Abb. 7 und 8.

Abb. 7 zeigt die KoronardurehstrSmung an einem Herz-Lungenprii- parat am Hun@. Um zu beweisen, da6 es sieh bei der H.D.-Registrierung des Koronarflusses nicht um eine Verschiebung handelt, wie man an- nehmen kSImte bei einem Herzen, dessert diastolische und systolisehe

A.Do

H.D,

i) A.

Abb~ 8. Gleiches Experiment wie Abb. 7. Registriernng tier KoronardurchstrSmung nach Pilokarpin- gabe. Herzzykhls etwa 25 Sekunden lang. Die wiedergegebenen Aussehnitte wurden der Kurve in den angegebene~l Zeitabstf~nden entnommen. Zeit: 0,2 Sekunden. Bezeiehnungen wie in Abb. 7.

(Von rechts naeh links.) Retouchiert.

Phasen etwa gleiche Zeit dauern, ftigteu wir nach Aufnahme der in Abb. 7 gezeigten Kurve, dem Blur etwas Pilokarpin bei, um den gerzschlag zu verlangsamen. Das Ergebnis zeigt Abb. 8. Man sight, dab nach Pilokarpingabe das diastolisehe EinfluBniveau etwas tiefer liegt als vor- her. Der Aortenblutdruek zeigt selbstverstiindlieh eine progressive Ab-

120

100

80 ]/.D.

60 A.D.

Abb. 9. ~-hnliches Experiment wie in Abb. 7 am ]:[und mi t i n t a k t e m Kreislauf. (Zeit und Bezeich- nungen wie Abb. 7.) Der Eiilflul3 der Herzkontraktion auf den Blutstrom in der unter konstantem Druck durchstr(imten linke~ Kol"onararterie is t clef gleiche wie beim Herz-Lungenpr/~parat. (Von

rechts nach links.)

nahme. Die KoronardurchstrOmung stnkt wi~hrend der Diastole um ein geringes ab (in etwa 25 Sekunden sinkt die H.D.-Registrierung um 4 ram), umbei der n/ichsten Kontraktion steil auf Null abzufallen. (Der groBe Blutdruekanstieg w/~hrend des ersten Teiles der Diastole, wurde dureh den elastischen Widerstand des Starling-Apparates verursaeht, und spielt keine Rolle bei der Deutung dieser Kurven.)

Der Hitzdraht-Anemometer zur Messung yon Blutstrtimen. 33 I

Es ist gegen die A n r e p sehen Beobaehtungen eingewandt worden, sie seien am tIerz-Lungenpri~parat, und damit unter zu unphysiologisehen Bedingungen gewonnen. Wir haben deshalb an Hunden mit in taktem Kreislauf die linke Koronararterie unter konstantem Druek durehstrSmt, wobei dureh gelegentliehe Blutentnahmen aus der Caroris einer Plethora vorgebeugt wurde. Die Ergebnisse waren wie zu erwarten stand, dieselben wie am Herz-Lungenpri~parat, wie Abb. 9 zeigt.

Eine an@re Frage ist nattirlieh, wie sich un te r physiologisehen Be- dingungen, d .h . wenn die Koronararterien unter den weehselnden Drueken der Aorta durchstrSmt werden, die Koronarzirkulation zu den Herzphasen verhNt. Versuehe in dieser Riehtung sind abgesehlossen und gelangen demni~ehst zur VerSffentliehung (22). Es sei hier nur so viel bemerkt, dal3 aueh unter diesen physiologisehen Versuehsbedingungen, das Prinzip der systolisehen DureMlu6hemmung erhalten bleibt, und dal~ aueh hier niemals die Koronardurehblutung w~hrend der Systole hShere Werte erreieht, als w~hrend der Diastole.

Zum Sehluf; mSehten wir nieht verfehlen, Herrn Prof. Dr. A n r e p auf das w~rmste zu danken far die Geduld, mit der er uns mit Hilfe, Rat und Krit ik bei unseren Versuehen unterstiitzte.

Z u s a m l n e n f a s s u n g .

1. Die physikalisehen Eigensehaften des H.D.-Anemonleters werden yore Standpunkt seiner Anwendbarkeit far physiologisehe Untersuehun- gen besehrieben.

2. Vorteile und Grenzen des H.D.-Anemometers werden erSrtert. Es wird gezeigt, dag bei riehtiger Anwendung die H.D.-gegistr ierung yon BlutstrSmungen eine durehaus zuverl~ssige, exakte 5[ethode ist.

3. l)er Blutstrom dureh die unter konstantem Druek durehstrSmte linke Kranzarterie ist minimal w~hrend der Systole und maximal w~h-

rend der Diastole. Diese Beziehung zwisehen den versehiedenen Phasen des kardialen

Zyklus und der KoronardurehstrSmung ist stets und unter allen Um- st~nden die gleiehe.

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