(Aus dem Sozialhygienischen Untersuchungsam~ in Frankfurt a. M. ~ Leiter: 5fed.-Rat Dr. L. Ascher.)

Die Wirkung verstiirkter willkiiflicher Atmung aut die Geschwindigkeit tier Erholung nach kiirperlicher Arbeit.

Voll

Ernst Simonson. (Ausge[ilhrt mit Hilfe der /~*otgemeinschaft der Deutschen Wlssenschaft.)

Mit, 2 q ' ex t . abb i ldungen .

(Eingegangen am 9. Dezember 1927.)

Hill, Long und Lupton 1 stellten fest, dab bei Einar yon ca. 50proz. S~uerstoff-Luftgemisehen die O~-Aufnahme (d. h. die oxydative t~eseitigung der beider Arbeit gebildeten Milchs~ture = Erholung) w~ihrend der Arbeit und in der ersten Phase der Erholung gesteigert war. Im Weiteren Verlauf der Erho]ung konnten sie dugegen keine Beschlelmigung des Restitutionsvorg~mges wahrnehmen. Dies ist auch vollkommen .erkliirlieh, denn das ,,zweite Stadium der Erholung" (nach Hill) besr 1hi wesentlichen in der oxydativen Beseitigung der ins Blur iibergetre- teuen Milchs~iure naeh ihrer R,iickdiffusion in den Muskel ; d. h. die Resti- .tutionsgeschwindigkei~ der ins Blu$ iibergetretenen Milehs~ure hs m erster Linie yon der Diffusionsgeschwindigkeit der Milehsiiure-Ionen ab. Eine Beschleunigung der Diffusionsgeschwindigkeit durch Er- h6hung der Sauerstoffspannung ist wohl nur insofern m6glich, als durch die besehleunigte Beseitigung der im Muskel befindlichen Milchsiiure das Diffusionsgefiille yon Blut-Muskel vergrOflert wird. Im wesentlichen kann sieh ~lso eine erh6hte Sauerstoffs~ttigung nur in einer besehleu- nigten Beseitigung der im Muskel befindlichen Milehsiiure (erste Phase der Erholung nach Hill) auswirken, wie dies ja ~uch aus den Versuehen Yon Hill und Mitarbeitern hervorgeht.

Es wurde bereits an fr/iherer Stelle'-' die Vermutung ausgesprdchen, d~l~ verst~rkSe willkfirliche Atmung auf die Erholungsgeschwindigkeit in khnlicher Weise wirken miiBte wie die Ein~tmung hochprozentiger Sauerstoffluftgemische, denn aueh verst~irkte willktirliehe Atmung

mu/l ja zu einer ErhShung der alveolaren Sauerstoffspannung fiihren.

i Hill, Long und Lupton, Prec. of the roy. soc. 97, 84 u. 155. 1925. Si~nonson, Pflfigers Arch. f. d. ges. Physiol. 2[4, 380. 1926.

Arbeitaphysiolo~ie. Bd. l. 7

~8 E. Simonson: Die Wirkung verstis willkiirlicher Atmung

Bei der Durehuntersuchung eines grSf~eren Materials 1 zur Aufstellung von normalen Standardwerten des ErholungsvermSgens ergaben sichWerte der Rk (Restitutionskonstante) in der verhgltnismgf~ig geringen Schwan- kungsbreite yon 0,40--0,65. Eine Versuehsperson fiel aus diesen Normal- werten mit einer Rk yon 0,8 deutlieh heraus ; da diese Vp bei Ruhe und Arbeit eine erheblich gr6f~ere Luftmenge als die anderen ventilierte (Ruheventilation ~- 10,78 und 12,591 pro Minute reduziert. Luftvolumen), wurde die Beschleunigung tier Erhohmg auf die verst/irkte Atmung zuriiekgefiihrt.

Dieser Befund veranlaf~te uns, die Wirkung von willkiirlieher Ver- st~rkung der Atmung auf die Erholungsgeschwindigkeit einer syste- matischen Untersuchung zu unterziehen, zumal wir glaubten, da6 dieser Fragestellung aueh ein gewisses praktisches Interesse zukomme. Es ist in Sportkreisen Erfahrungstatsache, da[.~ naeh anstrengenden sport- lichen Leistungen durch bestimmte ,,Atemiibungen", die im wesent- lichen auf eine Verst/s der Atmung hinausgehen, (las Eintreten des Erholungsgeffihls beschleunigt werden kann. Es schien uns yon Bedeu- tung festzustellen, ob derartige Wahrnehmungen physiologisch fundiert seien. Ist dieser Nachweis geftihrt, so w/s daraus zu folgern, da2 auch bei der Arbeitsleistung selbst der Atemtedhnik grol.~e Bedeutung ffir die HShe des k6rperlichen Leistungsverm6gens zukommt. Auch ftir die Physiologie und Hygiene industrieller Arbeit sehien mls die Fragestellung :[nteresse zu besitzen (Arbeitsstellung, Bewegungsablauf und Atem- typus bei der Arbeit, Zusammensetzung der Luft in Arbeitsr/~umen, Gestaltung der Arbeitspauscn).

II.

Es wurde (lie Bestimmung des Erholungsverm(igens nach der gleichen Methode ausgeffihrt, wie sic a. a. O. ~ bereits beschrieben wurde. Die Bestimmung des Erholungsverm6gens als l%estitutionskonstante (P~k) gestaltet sich danach folgenderma6en:

Nach Abnahme eines Ruheversuchs im Liegen (R) wird eine Stan- dardarbeit yon 30 Kniebeugen (Beugen und Strecken je 1 Sekunde, Gesamtdauer der Arbeitsleistung also 1 Minute) ausgefiihrt und naeh deren Ableistung das Absinken des Sauerstoffverbrauchs in 2--3 an- einandersehliel~enden Perioden (im Liegen) gemessen. Die erste Er- hohmgsperiode (E 1) wurde zu 3 Minuten Dauer gew~hlt, (tie Dauer der zweiten Erholungsperiode (E 2) betrug 6-- , (} m~d die Dauer der dri t ten (E 3) 3--5 Minuten.

Die Untersuchungen fanden in den hiesigen Adlerwerken start; es ist mir ein Bediirfnis, Herrn Oberingenieur Dabis ftir die freundliche FSrderung, die er meincn Untersuchungen zuteil werden liefJ, auch an dieser Stelle meinen ver- bindlichsten Dank auszuspreehen.

'-' Simonson, Pfliigers Arch. f. d. gcs. Physiol. 215, 716. 1927.

90 E. Simonson: Die Wirkung verst~rkter willkiirlieher Atmung

Die anschliel~ende zweitc Erholungspcriodc wurde dann wic gc- w6hnlich abgenommen.

Bei dieser Anordnung mul3te bei dcr Bcrcchnung der irk noch einc Korrektur erfolgen. :Die Atemarbeit in der ersten Erholungsperiode beansprueht ja einen Verbraueh an Sauerstoff, der sich zu dem eigent- lichen Erholungssauerstoff hinzu addiert. Bei der gewohnten Art der Berechnung wfirde also Cal A und demnach auch die l-Ok zu hoch er- halten werdcn. Die Korrektur wurde derart vorgenommen, dal3 (nach den Angaben yon A. Loewy 1) die mehr als in der normalen Vcrgleichs- periode ( I E 1) geatmete Luftmenge (als ,,(Tberventi]ation" - - I~V in Tabelle 2 - - bczeichne$) mit 8--10 ccm Sauerstoff pro Liter multi- pliziert und die sich ergebende Sauerstoffmcnge vom Gesamtverbrauch an Sauerstoff in E 1 abgezogen wurde.

Als gute Kontrolle ffir die angebraehte Korrektur ergibt sich dcr Vergleich der ,,spczifischen Arbeibscalorien", d. h. der wiihrend Arbeit plus Erholung fiber den Ruhebedarf mehr umgesetzten Calorien zwisehen dem Normal- und dem (Jbervcntilationsvcrsuch. Der Vergleich der spez. Arbeitscalorien bei Normalversuchen zeigt keine schr wesentlichen Verschiedenheiten des Energieverbrauchs bei zwei aufcinander folgcnden g]ciehartigcn Arbeitsleistungen. Ergibt sich nach Abzug des Verbrauehs ffir die Atemarbeit eine ungef/ihre l~bereinstimmung des Be~rages der spezifischen Arbeitscalorien in beiden Arbeitsleistungcn, so folgt daraus, dab die angebrachte Korrektur ungef/~hr riehtig sein mug. In den meisten F/~llen (siehe Tabelle 2) liegt der Wert der spez. Arbeits- cMoricn im gTberventilationsversuch unter dem des normalen Vergleichs- versuchs; es wurde also absichtlich die Korrektur eher zu reichlich vorgenommen, um darer sicherzugehen, dab eine Beschleunigung der Ieestitution durch den Sauerstoffvcrbrauch fiir die Atemarbeit vor- get~uscht wurde. Die erhaltenen Werte der Rk sind also eher im un- giinstigen Sinne unserer Erwartungen einkorrigiert.

Eine entsprecimnde Korrektur fiir die in tier zweiten :Erholungsl~criode eintretende Apnoe wurde nicht vorgenommen; einmal ist ja die Einsparung der Ventilation erheblich geringer als die vorhergehende l[)berventilation, weiter- hin ist der At.emdruck und damit der Sauerstoffverbrauch pro Liter Ventila- tion bei der geringen Atmung in der zweiten Erhohmgsperiode (E 2) wesen~- lich niedriger als bei der ~)beratmung in der ersten (E 1) - - es wiirde sich also nur mn geringe Mengen yon Sauerstoff handeln, die fiir die Korrektur in Frage k/imen; vor allem aber war in den meisten F/i]len der lUberventilation ja in E 2 die Hbhe des normalen leuhe.O2-Verbrauchs crreieht, womit die Not- wendigkeit einer KorrekSur entfiel.

Die in den Tabellen enthaltenenWerte sind in der angegebenen Weise fiir die erste Erholungsperiode (E 1) korrigiert. Die Arbeitsleistung selbst wurde ebenfalls in einem Respirationsversuch gemessen, jedoch

1 A. Loewy, Handbuch der Biochemie, Oppenheimer. 6, 255. 1925.

auf die Gesehwindigkeit der Erholung naeh k6rperlieher M'beit. 91

ill den Tabel len, da fiir unsere Frages te l lung unerhebl ieh , nur bei der Angabe der spez. Arbeit .seMorien berf icksicht igt . Als Grenze der p r a k t i s c h vo l lkommenen R e s t i t u t i o n (auf E 1 ffir I = 3 Minuten bezogen) kann , wie a. a. O. ~ ausffihrlieh er6r te r t , der W e r t yon Cal l = 100 angenom- men werden, wobei die It.k bei <ler gewShlten H6he der S t a n d a r d - a rbe i t s le i s tung ca. 1,5 wird. Bes t immungen tier R k fiber 1,5 fal len in (lie Feh le rgrenze der Me~hodik; eine p rak t i seh vMlkommene Res t i - tu t ion wird daher mi t R k ~ oder > 1,5 bezeiehnet.

~'" {~bervent i la t ionsversueh als ers ter oder I n einigen t allen wurde der . einziger am gleichen Tage angestel l t . Hier mug der W e r t der e rha l t enen R k mi t dem NormMwer$ yon anderen Tagen vergl ichen werden. D a (tie Rk, im Verhii l tnis zu den bei l~bervent i la t ion beobaeh te t en Ver- i inderungen, ind iv id | | e l l wenig sehwankt (s. Tabel le 2), is t ein de ra r t ige r Vergleich auch ohne weiteres mSglieh.

Die Versuehe wurden mi t e inem neu kons t ru i e r t en l~espi ra t ions . a p p a r a t ausgef/ ihr t . Da dieser A p p a r a t bisher n u t du tch D e m o n s t r a t i o n auf der diesjf ihrigen Tagmlg der Deu~sehen Phys io logisehen Gesell- schaft in F r a n k f u r t a. M. publ iz ie r t wurde, so sei h ier d~s zugrunde liegende Pr inz ip kurz beschr ieben; (lie ausffihrliehe P u b l i k a t i o n wi rd

S dieses Archivs erfolgen. an spi~terer ~:t.elle Die Konsbruktion des Apparates war ermSglicht dureh ein Verfahren zur

Entnahme aliquoter Teilst,rSme, welches yon den Askaniawerken ausgearbeitet Wurde und bereits zu technischen Zwecken Verwendung gefunden hat. Herrscht in einem gasgeftillten System ein bestimmter Druck, so ist die Ausflugge- Sehwindiglceit aus einer 0ffmmg diescs Gef/tf~cs dem Quersehnitt der 0ffnung ~md der Druclcdifferenz zwisehen denl fiul3eren ];mftdruek und dem :Druck im (~ , ef/~ge proportional. Sind zwei oder mehrere Offnungen vorhanden, so ist, da auf alle die glciehe Druekdifferenz wirksam ist, die Ausfluf3menge dutch den QUerschnitt der betreffenden AusfluB6ffmmgen gegebcn. Dieselben Gesetzm/tl3ig- keiten geltcn natiMich auch fiir strSmcndc Gasc, cs ist dann der ])ruck in einenl /~ohr der Str6mungsgeschwindigkeit proportional. Str6mt nun tin Gas dureh ein Rohr, so k6nnen durch Anbringung eines Staurandes mit groBer 0ffnung in Richtung des Hauptstromcs und tines oder mchrerer solcher nfit kleinen Offnungen in senkrechter rCichtung zum HauI)tstrom ein oder mehrcre Teilstr6me jeder beliebigen Gr6f3e entnommen werden. Die Abweichungen yon der Proportionalit/it bei der Entnahme der Teilstr6me sind bei konstanter Str6mun,r maximal lq(, bei wcchselndem Druck etwas grSl~er, fallen ai)~r noch vollkommen in die b4ehlergrenze yon Itespirationsversuchen.

Die Ausgcstaltung des Tcihmgsstiickes, in welchem die Tcilung in Haupt- und Tei]strd|ne vor sich geht, ist a us Abb. 1 ersiehtlich. Die TeilstrSme ge- langen dutch capillare Metallr6hren (dutch ]{ithne cinzeln verschlieBbar) in kleine Gummisiicke, die in ew~kuiertem Zustande an den Ansatzstticken be- festigt werden W/thrend des Versuchs fiillen sie sich mit einem aliquoten Teile der Exspirat.ionsluft und werdcn nach Versuchsbcendigmlg im Analysenapparat 1lath HaMane untersueht. Der lnhalt der Gummisitcke betriigt 1000 ecru. ] ) t l , 8 r �9 , , ~ g s s t u e l c , welches in beigegebener Abbil<hmg -m ehmm Stativ be-

92 E : Simonson: Die Wirkung Verstih'ktcr willkiirliehcr Atmung

Abb. 1. Respirationsapparat.. Tei/(mgsstiick.

festigt ist, kann a uch auf dem Riicken transpottiert werden. Der Hauptstrom wird zu einer Gasuhr (trockcner Prhzisionsgasmesser der Askaniawerke) weiter- gclcitct. ])ic Gummis~tcke Iassen sich wf~hrend dcs Versuchs leicht auswech-

scln. Durch Mitgabe verschic- dener Staur/tnder kann die Gr513e des Te~lstromes in wei- tcsten Grenzen (yon V~o--V~ooo) willkiirlich gcwi~hlt werden, sic rlchtet sieh nach der Versuchs- zcit und der voraussichtlichcn Ventilationsgr6Be. Aueh die gleichzeitige En~nahme zweier verschiedener Teilslbr6me ist dutch die Apparatur erm6g- lich~. Abb. 2 zeig~ ein Obcr- sichtsbild der Gesamtappa- ra~llr.

Der Aploara$ erm6glicht fo]gende Vorteile: Unmittel- baron AnschluB mehrerer Ver- suche anein~nder, Versuehs- zeitcn yon der Daucr yon 1/4 Minute bis zu mehreren Stunden, Transpor~abilit~t, Entnahmen einzelner Stich- proben w~brcnd eines ]~ngere Zcib durchgefiihr~en ,,Hauplb"- Versnchs, Preisreduktion.

Abb. ~. Respirationsapparat. Gesamtanordmmg.

Es wurden mi t den hinzugeh6rigen NormMversuchen 52 Versuche (Rk-Best immtmgen) ausgeffihrt. Die Versuche wurden, wie fiblich,

94 1,'. Simonson: Die Wirkung verst/trkter willkiirlicher Atmung

W. R.

1t. fla. I

Tabclle 2.

N a m e D a t u m lluhcO" ~rbeits-Spez' C a l t ( a l A I lk ll,uhe Mcl{rvcnt i la t ion Yent i l . E I (E 3) 1;)27 " p ro " al 1 in E 2

II I Mi'-I ~ I H . . ! 23. v l r . 2]6 11678 v468[ 1988 0,44[ 5,02 23.47t 15,74

:B. 226 1146!) 725!)] 167(.) 0,491 5,72 24,891 18,49 :B. 29. VII. 243 11429 7497] 1852 0,471 5,38 25,17 13,88

10!)02 7250 - - > 1 , 5 - - 114.50 (--6,34) B. 3. VIII . 264 ]1179 7267 1518 0,52 5,39 28.181 11,39

13131 89411 101 {>1,5 [ - - 89.(.)9] (--1,57) ~. 21. Xl . 245 7764 46061 n o 8 0,471 6,.~ ~ . " I 5,5

7362 4]',01 - r > 1 , 5 - 53.:; ~ ( - 4 , 1 ) l . VIi . 252 12383 9448 / 2078 I 0,51 6,19 27,83 I 14,3

246 11666 9545] 2125 ] 0,50 --- 27.391 1.5,44 5. VIII.I. 268 10169 7135[ 182 [ 1,23 6,38 93.26](--1,7)

�9 . 252 12420 8698] 1750 ] 0,53 5,1 23,9 I 12,9 10686 7574[ 414 I 0,97 - - 100.8 1(--10,8 )

4. XI. 248 9744 6729 14:]9 / 0,51 5,63 30.1 I 18,53 9600 7470 - - ! > 1,5 - - lo4.1i I (--3,18)

14. VII. 239 93131 65111 1806 0,43 6,93 16.86: 5,36 1533 0,49 " - - 20.351 9249 6588 6,0(.)

8. XI. 273 9330 70271 1392 0,51 8,0 24.4 I 6,7 9818 6330 - - > 1,5 4Lli 1 ( - -4 ,4 )

H. He.[i28. X. 239 14308 11490 2345 0,53 5,69 32.83l 8,1.7 Pl 12919 9471[ 111 > 1,5 108,9 (--5,4:/)

H. Hc. 29. X. 255 13872 10990[ 1700 0,62 4,8 [ 37,0 22,5 12,514 10444[ 1294 0,70 [119,8 4,5

H. He.![ 1. XI. 240 17156 13584 1569 0,72 3,9 [128,3 21,6 ] 15458 13505 2825 0,52 [63,8 29,9

tf. 'He, i 7. XI. 236 12475 1008:3 1058 0,751 5,1 38,1 12,5 i 12623 1031~ - - > 1,5 - - 64,4 3,6

H. He. 14. Xl . 251 14665 12127 2422 0,54 5,4 32,7 17,1 12771 10233 573 0,961 80,3 1,1

]-I. He.l 17. XI. 252 14385 1084~ 2071 0,551 6,93 36,6 10,46 13501 10263 515 0,951 61,6 (--8,67)

F . H . 9. VII. 261 9126 7048 1518 0,51 6,22 16,9 1,19 7265 559~ 982 0,58 12,41 0,28

F . H . 11. XI. 252 9300 62(.)7 892 0,65 6,07 19,9 9,9 10085 6155 - - 1,5 - - 40,3 ( - - 1,19)

H . J . ]5. XI. 190 8667 595~ 957 0,61 4,0 20,4 8,8 H . J . 12. XL 202 I 8468 5661 1199 0,52 4,57 19,5 6,7

8528 605~ 556 0,80 - - 52,4 ( - - 7 , 5 ) l-I. J. 19. XI. 210 7705 505~ 592 0,71 4,47 22,0 9,7

9880 466( 1,5 - - 63,1 ( - - 5,43) L .A. 27. VII. 232 11843 8933 i 1218 0,66 6,96 29,4! 7,88

9589 69701 830 0,71 - - 24,71 5,13 L .A . 6. VIII . 241 10635 9318 283 1,I0[ 6,74 45,3: (--3,15)

(9035, 7718 mmh Korrektur fiir 4 Igumpfbeugcn Wcrt dcr Rk bezieht sich auf dcn Korrekturwcrt von Cal A 7718.)

V~rsuc|Is ~

Ober- anordnung ventil, n = normal

........ [ventilati 9

n ]. n II. n I. tAN. 11 I .

0 1[. n 1.

n 1.

n ] I . 72I. n I. t~i1. It l .

~2iI. n 1. n ]I, n I. (2 H. n [o

76,1 U 1I. - - 11 I ,

82,8 0 I1. 84,4 ~ I.

n 11. - - I 1 , I .

26,3 ~ II. - - n

47,6 0 ]I. - - n

35,8 0 i [ . - - I1

--- II I,

20,4 ' ~]II. -- nlI. - - Yl ] .

42,9 ~ ll . n I .

41,1 ~ 1l. l / 1,

. II. 20,54 [3 I.

m E i, der

auf dic Geschwindigkeit der E~41olung nach k6rperlicher Arbcit. 95

Die Ventilationswertc sind in auf 0 ~ C, 760 mm Druck und Trockenheit rcduziertcn Volumina angegeben. Die in Stab 9 tmgegebene ,,Mchrventilation" bedeutct die iibcr dell Ruhcwert himulsgcatmete Luftmengc in dett erstcn 3 Erholungsmimltcn (E l). Die eingeklammerten Minuswertc in Stab 10 gcben an, wic welt in dev zweiten Erhohmgsperiode die Ventilation hinter der ltuhe- ventilation zuriickgcblicben ist. Der Bctrag der ,,]~berventilation", d. h. der Diiferenz dcr Atmung in E I zwischcn Normal- und ObervenLito, tionsvcrsuch, ist in Stab 11 ersicbtlich.

12,5 kg-Gewichts yon der Hi~ngektge der Arme bis zu Nasenspitze oder yon ca. 12--15 Kniebeugen. Es ist einleuchtend, d~[~ eine derartig grof3e A ~ m a r b e i t selbst ether Erholungsperiode bedarf, die d~mn ,.nit der zweitcn Erholungsl)criode (E 2) zusammenf~.llt, u n d e s spricht nur ftir die aulterordentliche Besch]eunigung des R estitutionsvorg~nges durch verstii.rkte Atmung, dal3 bet ether anderen Vp. (HI. v. B. 29. VII . ) trotz gleich hoher l~berventil,~tion und bet den meisten anderen Ver- suchen mit ebenfalls betr/icht]icher Ventilationssteigerung eine so be- tr/ichtliche Steigerung dGr lgk festgcstellt werden konnte. Da in den ~neistGn F/illen die R,k > 1,5 w~r, ergibt sich daraus, dal~ - - bis zu Gluer gewissen Grenze - - die Beschlcunigung dcr Resti tut ion durch die erhShte Atmung ausreicht, dic gesamtc Milchs~ure, dig infolge der erheblichen Atemarbeit se]bst gebildet wird, noch w/4.hrend tier ,,Arbeit", d. h. l~oeh wSA~rend der ~berventi lat ion zu beseitigen.

Bei ether pr~ktischGn Auswertung der gefundenen Ergebnisse k~ne es, /ihnlich wig bet der Gestaltung dGr Arbeitsra~tionMisierung ~lach A ztler, auch hiGr darauf an, dai] die Gr6~e der Arbeit - - in unserem ~'alle die Gr613e der ()berventilation - - im gfins~igen Verh~iltnis zum erreiehten Effekt - - i n unserem Falle zur Beschleunigung der Erhohmg Steht. Zwischen ether unteren GrenzG, bet welchGr cine Beschleunigung der ~est i tut ion dutch die vermehrte Atmung noch nietlL wahrnehmbar ist, und ether obGren Grenze, bet welcher der Arbeits~ufw,~nd ffir die Atemarbeit eine Erholungsdauer erfordert, die sich fiber die Zeit der ~berventi lat ion him~us crstreckt, mul.~ ein Optimum liegen, bei welchcm mit ether , ,mittleren" Vcntilationssteigerung auf Gine sichere BGschleu- nigung des Erhohmgsvorgangcs zu rechnen ist. Die Grenzen werden n~- tiirlich pers6nlieh und n~ch der Art der Arbeitsleistung verschieden scin, so Wirkt z. B. bet H. He. eine g~berventilation yon fiber 80 Litern in 3 Mi~ut.en nieh~ mehr f6rdGrnd, w:~ihrcnd bei H. v. B, eine ()berventi lat ion Yon 88,9 Litern noch im gleichen Ma[.~e restitutionsf6rdernd wirkt, Wie eine solehe yon 31,6 oder 61,8 Litern in 3 Minuten. Das Opt imum der Ve~ltilationssteigerung scheint, mindestens fiir das KniGbeugen, wahr- Seheinlich ~uch ffir ~ndere Arbeitstypen, einen zicmlieh brciten Spiel- raum zu umfassen, es crstreckt sich yon 20--70 Liter 1Jberventilation; d. h. 30--40 Liter LJbGrventilation erscheinen als bestgeeignetes Dureh- sehnittsmat~, um ffir eine Arbeit yon 30 Kniebeugen in ether Minute

�9 96 1,:. Simonson: Die Wirkung vcrstitrkter willkiMichcr Atmung

die Erho lung sieher und sehr betr:,~ehglieh zu besehleunigen. Da die Versuehspersonen, wie aus Tabel le 1 ers ieht l ieh is~, an Al ter , Gewieht m~d Gr6Be sehr differieren, so wSore hieraus zu folgern, d a b bei dem angegebenen op t ima len W e r t indiv iduel le Versehiedenhei ten keine gr6gere g o l l e spielen k6nnen.

Im letzten Versuch dcr Tab. 2 (L. A., 27. VII.) wurde einc ctwas abwciehcndc Versuchsanordnung gew~thlt. ])ie eingangs crw~thnte, in Sportkreisen iibliche Verst/trkung dcr Atmung nach gr6Bcrcn sport.lichen Anstrcngungen wird mitunter derart vorgenommen, dab mehrmals uniter Vorw/trtsbeugen des Rumples tier cxspiricrt wird. Die Vp vollffihrte naeh der Arbeigsleistung in der ersten Er- holungsperiode (E 1) vicr dcra rtige Rumpfbeugen, legte sieh dann erst, statt wie sonst unmittelbar im Ansehlug ,~n die Arbeit., nieder und verst/~rktc in mfiBiger Weise die Atmung. iDa der Arbeitsverbrauch fiir die l~umpfbeugen in E 1 mit- gcmessen wird, ist eine weitcrc Korrcktur hierfiir mit 1600 CM - - aueh eher zu reichlieh als zu wenig - - angesetzt worden. Auch bei dieser Art der 1)bcrvcnt.ilation ist trotz der hinzutretenden Arbei$ des I~umpfbeugens eine deutliehe Beschleunigung der Erhohmg festzustellell; ein Vorteil dieser Methode fiber die einfaehe Ans- ffihrung tiefer Exspirationen kann auf Grmld der vorliegcndcn gersuehe indessen nicht~ crselmn werden.

IV.

Wie aus der Tab. 2 hervorgeht , war in den meis ten Fti l len 3 Minuten naeh beende te r Arbe i t die E rho lung p r a k t i s e h vo l lkommen, d. h. (lie H6he des normMen Ruheve rb rauehs war naeh 3 Minuten wieder erreieht . I n e inigen Fg l l en war der Sauers to f fve rbraueh in der zwei ten Erholungs- per iode e twas n iedr iger als der R u h e v e r b r a u e h ; ein derar t iges Verha l ten mul l wohl auf die A t e m e i n s p a r u n g du tch die Apnoe zurfiekgeffihrt werden. Aus S tab 10 der Tab. 2 geh t hervor , dM3 in den meis ten F~tllen die Vent i la t ionsgr6ge in der zwei ten Erho lungsper iode be im l~'ber- ven t i l a t ionsversueh un te r der g u h e v e n t i l a t i o n lag. Eine feste zahlen- mii0Bige 13eziehung zwisehen der E rn ied r igung des Sauers to f fverbrauehs und der E rn i ed r igung do t Vent i la t ion bes teh t jedoeh nieht . Dies i s t aueh deshalb n ieh t zu e rwar ten , well hier zwei Vorgi~nge nebene inander ver laufen, die die H6he des Sauers to f fverbrauehs gegensinnig beein- f lussen: Die Besei t igung e twaiger Milehs/i,urereste und (tie E in spa rmlg von Atemarbe i t . Da n u t der Gesamtef fek t gemessen wird, liil.~t sieh yon vornhere in die GrSge beider F a k t o r e n sehleeht absehen.

i n einigen l~ii~llen s te ig t der Sauers to f fve rbraueh in der d r i t t e n Er- hohmgsper iode wieder e twas tiber den B u b e w e r t an (s. TM~. 3, Vers. W. ~ . 5. V I I I . , H. He. i7. XI . , H. ~I. 12. X I . ) ; dies is t wohl de r a r t zu deuten , dal3 bei diesen Versuehen yon der besehleunig ten Besei t igung in ers ter Linie die im Muskel befindl iehe Milehs~ture bet roffen wi rd und n u t in ger ingerem M a t e die ins B lu t f ibergetretene.

Hitufiger jedoeh wurde der l /~uheverbraueh in der d r i t t en Erhohmgs- periode n ieh t f ibersehr i t ten ; wir massen also in der Mehrzahl der Fiil le

auf die Geschwindigkeit der Erhohmg nach kOrperliehcr Arbeit. 97

a n n e h m e n , da.II - - im Gegens; t tz zu den Ve r suehen von Hill, Long u n d Lupton, m i t Eina .~mung hoehprozent , iger S~mers toff luf tgemische - - aueh (:lie ins B l u r d i f fund ie r t e Milehsihu:e v o n d e r l ~ e s t i t u t i o n s b e s c h l e u n i - gung l)etroffen wird l. Dies mul.~ wohl d a r a u f zur i i ckgef i ih r t werden , (lal.~ bei der ( 'J1)erventilation noch ande re F a k t o r e n w i r k s a m s ind, als ~llein (lie e rh6h te S~merstoffs i i t t igung wie in den Versuchen yon

Hill und Mita rb e i t e rn , wor~uf wei ter u n t e n noeh e ingeg tmgen wird. In Tab . 3 s ind (tie FSlic der ( ~ b e r v e n t i l a t i o n s v e r s u e h e z u s a m m e n -

gestell t , in denen in der zwei ten E r h o h m g s p e r i o d e eine E r n i e d r i g u n g bzw. in tier d r i t t e n eine Erh6hm~g gegeni iber dem S a u e r s t o f f v e r b r a u e h bei

]~uhe festgest~qlt werden k o n n t e .

H. v. B. 1t. v. B. W. R. H. L. H. lh'. F. H. H. J . . . . . ]-[. ,1 . . . . .

Tabelle 3.

S a n e r s t o f f v e r b r a n c h p ro Minute ])at.lllll . . . . . . . . . . . . . . .

1927 ll .uhe ( ]g "2 E 3

3. VIII . 270 267 264 21. XL 245 t 241 - -

5. VIII. 268 267 286 4. XI. 248 224 - -

17. XI. 252 257 286 .%2 , 214

x i i s4 2 ,a 19. ;'~I: 210 l 193 207

V ~

Der ~,Q war, wie zu erwa, rtcn, bei dell Oberventih~tionsversuohen in der ersten Erhohmgsperiodc - - a ls Ausdruck der Kohlens'aureausschwcmmung - - h6her und ill der zweit.en Erhohmgsperiode - - als Ausdruck der Kohlensimre- retention __ niedriger als bei den normalcn Vergleiehsversuchcn (s. Tab. 5); cs WUrden in dcr ersten Erhohmgsperiode E 1 Werte des RQ bis 1,39 und in der Weiten (E 2} Wertc bis 0,494 bcobachtet. In der drit tcn (E 3) steigt der Wert es t~o w;~a,,~ ~ . . . . . . . . . , . t ' i l l 5) (Eine Ausnahme zr igt hier nm d( ~ Verm ch

ft. j , 19. XI., bei ueleheln in E 3 der 1;~Q gleieh hoch bleibt, wic in E 2, jedoch ~,~t bier die Erniedrigung des RQ in E 2 mig 0,7 gegeniiber dem ]R, uhc-I1,Q yon 0,75 nieht schr bedeutend.) Im Durchsehnitb betrug bei den {)berventilations-

~i ersuchen der I~Q, in :E 1 -- 1,215 start des normalen Wertes yon 0,926 und in 2 0,618 start (lea normalen Durchsdmittswertes yon 0,89.

Die A u s n u t z u n g des m i t der Ven t i l a t i on h e r a n g e f i i h r t e n Sauers tof fs ist bei l ) b e r v e n t i l ~ t i o n t r o t z der e r h 6 h t e n Sauers tof f~ufna .hme erklgr- ]ieherweise ge r inger als in der n o r m a l e n Verg le ichsper iode ; der Sauer - s t~ der Exspir txt~onsluft in der e r s ten E r h o h m g s p e r i o d e b e t r g g t ~ t l i c h % s t a r t des n o r m a l e n W e r t e s y o n 16,41% ; die d u r c h 17,9

P 1 Hicrffir sprechen anch Versuchc, die vom Verf., einer Anregung von Herrn rof. Embden folgend, im Chcmisch-physiologisehen lnst i tnt (t('1' hiesigcn Uni-

Versitiit angestellt, win'den.

98 1,:. Simanson: Die Wirkung verst.grkt~er willktiiqicher Atmung

(lie 0t)erventi lat ion mehr angebotene Menge yon Sauerstoff betrfigt ein Vielfaehes des Betrages von ()~, tier dureh die {!berventilation mehr auf- genommen wird und der den Gehalt (ter Exspirat ionsluf t an Sauerstoff gegensirmig 1)eeinfh,s Obwohl naeh Versuehen yon Campbell 1 kein Zweifel dariiber besteht, dt~B dutch l~q)erventilation (lie Sauerstoff- spannung im Gewebe erh6ht wird, so kann es sich hier, wie aus dem Verhalten (let Sauerstoffkonzen~ration in der Exspirat ionshff t in (let zweiten Erhohmgsperiode E 2 hervorgcht , nur um geringffigige Sauer- s toffdepots handeln, denn in ~llen Fglien !st die Sauers toffausnutzung in (ler zweiten Erhohmgsper iode - - entsprechend der Ventil~tionsein- sparung - - he! den ()bervmatilationsversuchen gegeniiber den normMm~ Vergleichsvcrsuehen herabgeset, zt, mM in der Mehrzahl der FiiJle ist der Sauerstoffgehalt der Atemluf t in E 2 be! den (}berventilationsver- st, then sogar geringer als in der Ruhe. Es betriigt der durchsehnit t l iche Sauerstoffgehalt der Exspirat ionsluf t in E 2 be! NormMversuehen 17,09%, naeh {)bervengilation 16,60% mid in der l{uhe 16,66%. In Tab. 4 sind (lie Werte des S~merstoffgehalts der Exspirat ionsluf t in den verschiedenen Versuchsabschnit ten be! Normal- und (', 'berventihttions- versuchen zusammengestell t .

Tabelle 4.

N;IIlIO i

H. He. H. He . H. He.

1I. v. B. H . , I . H . J . H . L . '

H. Ha. [!

W . R . i! i

I 8 a t ! e r s t . f ! g e h r t l t in P r o z e n t

I t de r E x s p i r a t i o n s - - L u f t in ] ) a r ran I de r ] ~ i

I I ' '~ ' '"~l 1~ I J,:L I E o [ EJ ~'_, L u f t ! I , _

I I I ..... nlal I {}berventilatlon

20,91 15,88 i16,06 1 7 , 3 1 18,19 17,33 l. XI. 7. XI. 2'L65 16,06 15,.()4 16,91 16,8. ( } 16,75

]4. XI. 20,75 16,58 16,57 16,80 17,58 16 40 21. XI. 20,58 17,06 17,08 16,1.)0 17,98 16,78 12. X[. 20,66 16,52 16.30 16,80 18101 15,80 ]9. XI. 20,7] 1 6 , 5 8 1 6 , 5 1 17,25 18,23 15,75 4. Xl. 20,91 16,72 17,08 17,40 18,36 16,83 8. XJ. 20,81 17,54 16,82 1 % 3 0 1 7 , 4 8 17,28 6. XI. 20,68 17,05 1 6 , 2 9 17,15 18,40 16,49

M.-W.: 20,74 16,66 1641 17,09 17,90 16,60

Der von Campbell gefundenen Erh6hung der Sauers toffspammng in den Geweben kommt , obwohl (lie Menge des hierzu aufgenommenen Sauerstoffs als solche eine untergeordnete Rolle st)!elf, dmmoch fiir unsere Frage eine groge Bedeutung zu, da dureh die erhShte Sauerstoff- sittt.igung die Oxyd~tionsgeschwindigl~eit ~nalog den Warburgsehen Ver- suehen ~m isolierten Zellen ges~igerg wird. Voraussetzung fiir diesen

i ('a'mpbell, Prec. of the roy. soc. 99, 451. 1926.

auf die (~eschwindigl(ci~ dcr Erholung nach kdrl)erlicher Arbeit. 99

Analogieschlui,~ ist allerdings, da6 die Sauerstoffversorgung des arbeiten- den Muskels hinter seinem Sauerstoffbedarf znrfickbleibt - - jedoeh wird dies aus dem Eintreten eiues ,,oxygen-debt" bewiesen. Der Muskel im arbeitenden Zustande und im Zustande der Erhohmg befindet sich in einern gewissen Grade yon Anoxybiose.

VI. Die verbesserte Sauerstoffversorgung kann allein nicht die Ursachc

der verbesserten Restitution dutch willkiirliche Verst/i.rkung der Atmung darstellen, da die Steigerung bei weitem fiber das Maf~ der yon Hill, Long and Lupton beobachteten Steigerung der Erholungsgesehwindig- keit bei Einatmung O~-reieher Luftgemische hinausgeht. Es stellt iiber- haupt die willkiirliche ~berventilation yon den bisher untersuchten b'aktoren, die das ErholungsverrnSgen beeinflussen, denjenigen dar, bei Welchern die grdftte FSrderung der Restitution beobaehtet werden konnte. Es liegt nabe, naeh den Faktoren zu suehen, die fiir die Erholungs- beschleunigung bei (~berventilation auBer der ErhShung tier Sauerstoff- spannung in Frage kommen kdnnen.

Zun/tchst w/dre an die erhShte Kohlens/~ureabdunstung zu denken. In Tab. 5 ist die Kohlens/~ureausscheidung in der ersten Erholungsperiode E 1 bei Normal- und ~)berventilationsversuehen ill Stab 9 angegeben. Stab 10 zeigt die Steigerung der Kohlens/~ureausseheidung in E 1 bei der ~berventilation irn Verhiiltnis zurn normalen Vergleichsversueh.

Es ergibt sieh weder aus den absoluten Mengen der ausgeschiedenen Kohlens~ure noch aus den Steigerungskoeffizienten eine Korrelation rnit der Steigerung des ErlmlungsvermSgens (lurch die IJberventilation. Es darf hieraus aber nich$ geschlossen werden, dab die vermehrte CO-- Ausscheidung belanglos ffir die l~estitutionsgeschwindigkeit ist, denn aus Versuchen yon Haldane, Wiqglesworth und Woodrow 1 geht hervor, dull bei herabgesetzter CO2-Ausseheidung (bei Einatmung yon 5proz. CO~) die Sauerstoffaufnahme urn 10% herabgesetzt ist. Man kann nur Sagen, daft die vermehrte Kohlens~iureausseheidung nieht den dominie- rellden EinfluB der RestitutionsfSrderung durch die ()berventilation darstellt, vielmehr wird der Einflul.~ der vermehrten Kohlens~.ureaus- Seheidung durch andere Vorg~nge iiberlagert.

Wir sind geneigt, der durch die Atembewegung bewirkten Kreislauf- fdrderrn~g (purnl)wirkung) einen bedeutenden EinfluI.~ auf die Restitu- tionsgeschwindigkeit zuzuschreiben. Wie sehr Kreislaufstdrunffen auf die ]~estitutionsgeschwindigkeit einwirken, geht aus Versuchen yon Atzler tLad Herbst 2 und Simonson a hervor. Atzler und Herbst urnschnfirten den

1 Haldane, Wigglesworth, Wood,row, Prec. of the roy. soc. 96, 15. 1924. �9 z Atzler und Herbst, Biochem. Zeitschr. 131, 20. 1922. a Simonson, Pfl/igers Arch. f. d. ges. Physiol. ?~14, 403. 1926.

100 15. Simonson: Die Wirkung verst~rkter willktirlichcr Atmung

TabeUe 5.

Name Datum

H. v. B. 29. VII.

H. v. B. 3. VIII.

H. v. B. 21. XI. il

W.R. ii 6. xI .

w . R . 6. VIII. . . L ~i 4. x i .

d

H. Ha. 8. XI.

H.H~. i! 2s .x .

H. Hc. i 29. x .

!il xI.

i17" H. lie. XI.

F . H . 11. X1.

H . J . 12. XI.

H . J . [llg. XI.

L L.A. ]27. Vii. L .A. [ 6. VIII:

i

Rk Vonttl. absol. E1

RQ

R E1 I 17,2

0,47 1,5 0,52 1,5 0,52 1,5 0,53 0,97 ],23 0,51 1,5 0,51 1,5 0,53 1,5 0,62 0,70 0,72 0,52 0,55 0,91 0,65 ],5 0,52 0,80 0,71 1,5 0,66 1,15

56,92 130,5 49,95

109,75 41,4 73,0 46,1

123,0 1 1 2 , 4

47,0 !121,5

48,4 65,6 49,9 26,0 51,4 34,2 40,0 55,6 56,6 92,4 38,1 58,5 33,2 76,1 35,4 76,5 50,31 65,5 )

0,778

0,752

0,76

0,70

0,72 0,773

0,786

0,743

0,69

0,65 0,77

0,72

0,76

0,75

0,767 0,70

0,945 1,248 1,00 1,135 1,165 1,352 0,823 1,359 1,233 1,08 1,23 1,052 1,084 0,846 1,278 0,874 1,19 1,11 0,80 1,005 1,192 0,905 1,15 1,082 1,39 1,0].8 1,249 1,026 1,152

CO: E8

1742 2562 1925 3580 1662 2500 1765 3680 3685 1932 3652 2150 2361 2095 4190 2272 3577 4375 1685 2502 3592 1650 3405 1565 2640 1530 2340 2283 2625

Koeff. Vers.

- - h i .

1,47 0 II . 1] I .

1,86 t? II . n L

1,50 0 II. - - II I .

2,08 0 II . 0 I . n I .

1 , 8 9 0 IL - - 111.

13o O]I. n I .

2,00 0 I1. 11 1 .

1 , 5 7 t7 I I .

2,59 [J I. - - n i I .

I I I ~

1,43 0 If. - - n l .

2,06 1] IL n I .

1,68 (~ ii . n I.

1,53 1~ II. n I.

1,15 () I.

Obe ra rm und sahen hierbei , in Abhgng igke i t vom Umschni i rungsdruck , eine Zunahme der E r m i i d b a r k e i t des a m E r g o g r a p h e n a rbe i t enden Mit telf ingers . S imonson fand be im Stehen eine g e s t i t u t i o n s h e m m u n g , die nur auf den Befund von Atzler u n d Herbst 1 zur i ickgef i ihr t werden kann , da2 s i c h be im Stehen Blur in den un te ren E x t r e m i t g t e n ansam- mel t . Diese B lu tmenge wi rd der B lu tve r so rgung der a rbe i t enden Mus- keln bei e iner im Stehen ge le is te ten A r b e i t entzogen.

Da[3 die Atembewegungen yon be t rgch t l i chem Einflul~ auf die Zir- ku la t ion sind, geh t aus Un te r suchungen von BrunsZ hervor . B r u n s

1 Atzler und Herbst, Zeitschr. f. exp. Med. 38, 137. 1923. 2 Bruns, Klin. Wochenschr. 6, 1549. 1927.

auf die Geschwindigkeit der Erhotung nach karperlicher Arbei~. 101

fand bei kfinstlicher Atmung an menschlichen lebenswarmen Leichen, dab in die Jugularis injizierte FarblSsungen nach kurzer Zeit der Beat- mung das Gesicht intensiv f/~rbten. Zwar konnte Bruns nieht feststellen, dab dutch die ktinstliche Atmung die Farbl6sungen in die Capillaren traten, dab also ein wirklicher Kreislauf zustande kam, doch ergibt sich aus seinen Versuchen zweifellos eine F6rderung des Blutumlaufs dutch die Atembewegungen. Beim lebenden Menschen liegen zudem die Be- diugungen fiir eine Kreislauff6rderung dutch Atembewegungen wesent- lich gfinstiger, da bier nicht, wie bei Leichen, das arterielle System schlecht gefiillt und das veu6se iiberffillt ist.

Die sehr erhebliche Restitu~ionsf6rderung d urch 13berventilation ist jedenfalls auf die kombinierte Wirkung der drei genannten Faktoren (erh6hte sauerstoffspannung und Kohlens/~ureausschcidung wie Kreis- la~ffbegiiustig(mg) z~riickzuffihren.

Zusammen]assung. An 8 Versuchspersonen wird der Einflul] willktirlich verst~rkter

Atmung auf die Geschwindigkeit der Erholung nach einer Standard- ~rbeit (30 Kniebeugen) untersuch~. Es ergibt sich iibereinstimmend bei allen Versuchspersonen eine sehr bedeutende Erh6hung der Erholungs- geschwindigkeit. Die F6rderung der l~estitution wird zuriickgefiihrt auf die Erh6hung der O~-Spannung, auf die Verminderung der CO~-Span- ~ung und auf die durch die Atembewegungen bedingte mechanische Kreislauff6rderung. Die vermehrte Kohlensiiureausscheidung scheint hierbei nicht der dominierende Faktor zu sein.

Der Notgemeinschaft der Deutschen Wissenschaf~n, mit deren Hilfe die vorliegenden Untersuchungen ausgefiihrt wurden, spreche ich auch au diescr Stelle meinen verbindlichs~n Dank aus.