(Aus der Medizinischen Poliklinik der Medizinischen Akademie und der II. l~edizinisehen Abt. der st~dtischen Krankcnanstalten, Dfisseldoff.)

Uber die Seh~itzung der Lungendurchblutung. Von

Prof. Dr. H. W, Knipping. ( Eingeffangen am 9. Januar 1936.)

Im allgemeinen sind die Blutmengen, welche in der Zeiteinheit vom rechten und vom linken Herzen gef6rdert werden bzw. den klelnen und den grol]en Kreis. lauf passieren, untereinander gleich. Beide l=[erzh~Iften bewegen in der Stunde bei KSrperruhe ungef~hr je 180 1. Wfirde das linke t terz nur 2% weniger als das rechte weiterpressen - - d a s ist keine bedeutende Differenz in der Leistung der bciden Pumpen - - , so kSnnte~ 2% yon 180 1 = 3,6 1 zwisehen llnkem und rechtem t terzen im kleinen Kreislauf sich anstauen, Die Lunge wiirde g~nz mit Blut vollaufen und Blutflfissigkeit wiirde bei einem derartigen Stauungsgrad aus den Gef~$en in die Alveolen iibertreten (Lungen6dem). Ein solcher Zustand is~ nicht denkbar ohne st~rkste Beeintriichtigung der Atmung, ohne Cyanose und Dyspnoe. Die Zahl der so, vorwiegend mechanisch, sich entwickelnden Formen yon Lungenstauung bzw. yon Lungen6dem ist nieht gering (Knippinf f , Ther. Gegenw. 1935, H. 9/]0). Normalerweise ist die Leistung beider Herzh~iIften auf l~ngere Zeitabsehnitte bezogen, genau gleich, weit das linke Herz alles, was ihm vom reehten t terzen mit relativ geringem Druck angeboten wird, aufnimmt und weiterpump~. Es t reten daher im allgemeinen keine grSBeren Drueke im kleinen K_reislauf auf; einer passiven Blutstauung kSnnen die GefiiBe des kleinen Kreisl~ufes g~nz offenbar aueh einen nennenswerten Widersband entgegen- setzen.

Wenn es also geHngt, die Blubmenge zu messen, welohe in der Zeiteinheit den kleinen Kre~slauf passier~, haben wit zugleieh das Herzminutenvolumen und umgekehrt. Beide MeBgr61]en sind fSr die Lungenpathologie und insbesondere ffir viele Tuberkuloseprobleme yon nieht geringer Bedeutung. Das gilt sowohl ftir die Ermit t lung der l~uhewer~e, d . i . die Blutmenge, welehe bei K6rperruhe dutch die Lungen passiert, als vor allem aueh fiir die Arbeitswerte. Ebenso wie wir heute bei der Lungenfunkt~onspriifung ermitteIn, we mit langsam anstei- gender Arbei~sbelas~ung des arbeitsinsuffizienten, in K6rperruhe kompensierten Kranken die Grenze der Lungenleistung liege, so ist es aueh unser Bestreben, die Funktionsbreite des Kreislaufes kennen zu lernen. In erster Linie handelt es sioh dabei um den sog. Grenzwert des Herzminutenvolumens bzw. der Lungen- durchblutung, d .h . wir bestimmen unter ansteigender Arbeitsbelastung, wie hoeh das Herzminutenvolumen unter Arbeit maximal ansteigen kann. Bei der Prfifung, ob Invalidi~gt vorliegt bzw. wie weir die Arbeitsf~higkeit eines Kreis- lauf- oder Lungenkr~nken vermindert ist, interessiert es natiirlich sehr, zu wissen, ob die vom Herzen minutlieh gef6rderte Blutmenge veto Ruhewert (etwa 3---4 l) noch auf 30 t etwa, oder z. B. nur noeh auf 8 1 unter Arbeitsbelastung ~m Ergographen

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ansteigen kann. Wird eine Herabsetzung dieses Maximalwertes beim Kranken fesggesgellt, so ist in zweiter Linie zu ermitteba, wodureh diese Herabsegzung b3dingt ist (s. u.). Von seiten der Lungen interessieren die Sgenosen im k!einen Kreislauf (milSare Form der Pulmonalsklerose, eilTho~isehe Phthisen, die ver- sehiedenen ktinstliehen Kollapsarten, Ernphysem, Asghma-Bronchiale usw,), yon selden der Tub~rkulose auB~rdem die toxischen Einflfisse auf das Herz, die Kreis- laufperipherie und auf die nerv6se Steuerung des Zusammenspieles aller Kreis- lauforgane u. a .m. -

Die Bes~immung dieser sog. Grenzwerte is~ nieht zule~z$ aueh deshaJb wiehtig, weft sie fiir die objektive Beurteitung der Therapie Handhaben gibt. Dringender sind allerdiags die oben genannten gutacht~liehen Fragen. Gewil] ergibt sehon die Anamnese und die einfache /~rztliehe Untersuehung weft- volle Anhaltspunkte, ob und in welchem Umfange der Kreislauf fiber Arbeitsreserven verftig~. Die Aagaben des Patienten iibsr Kurzluftigkeit, Herz- klopfen, ~ii5igkei~ bei Aastrengungen, insbesoadere Treppensteigen sind fiJr die Beurteilung unge~ein wieh~ig. Es daft absr nieht iibsrsehen werden, dal] z. B. die Dyspnoeempfindung bzi gleichen Kreislaufverhi~ltoAssen und glei- chef B~Iastung individuell aullerordentlieh versehieden sein kann [Knippin 9 Bzitr. Klin. Tbk. 82, 133 (1933)] Und wenn wir aus dem Verhal~en des Kranken bei kleinen Anstrengungen w/~hrend der Untersuehung (Auskleiden, Kniebeu- gen usw.), insbesondere aus Polypnoe, Dyspnoe, Cyanose, Xnderung von Puls und Blutdruck Sehlfisse ziehen, diirfen wit nicht vergessen, dab diese Erschei- nungen nieht allein auf tterz und Kreislauf oder das andere l~IaI allein auf die Atmung bezogen werden k6nnen; ieh erinnere an die vielen tttiologisch so grund- sgtzlieh verschiedenen X~ormen yon Cyanose, Dyspnoe, Taehykardien usw. Sehliel]lieh ist die Beurteilung der Intensit~it tier genann~en Symp~ome sub- jektiv trod ungenau. Wenn sp~er einmaI neben den zwar eindrucksv0llen aber /~tiologiseh vieldeutigen genannten Symptomen genaue Beur~eilungsgrundlagen ftir die drei grollen Transportsysteme Atmung, Blur und Kreislauf im Einzelfall zu erheben sein werden, so kommt dieser For~sehritt in erster Linie der/irztliehen Arbei$ am Krankenbett und in der Praxis zugute. Die Zahl der Kranken, welche bei K6rperruhe keinerlei objektive Dekompensionszeichen yon seiten des Ir laufes bzw. der Atmung darbieten, und doeh in ihrer Arbeitsf~thigkeit kardial bzw. pulmonal eingesehr~nkt shad, is~ betr/tehtlieh. Daaeben ist die Zahl tier in RuJae dekompensierten Kranken gering. Die Beurteilung letzterer ist viel leich~er. Seh0n die einfaehe Untersuehung (Inspektion, Palpation usw.) f6rdert so viele Zeiehen ffir das Vorliegen der Dekompensa~ion (0~teme, Cyanose, S~auung~- organe usw. usw.) bzw. den Umfang und die Art der St6rung zntage, dab man im allgemeinen auf die Bestimmung des Herzminuten~olumens resp. der Lungen- durehblutung verzichten kann. Gelegentlich is~ indessen aueh bei der Ruhe- insuffizierm die Kenntnis des Herzminutenvolumens erw/inseht. (Analyse aehwe- rot Cyan0sen bei geringf/igigem klinisehen Herz. und Lungenbefund usw.) Be- ziiglieh der klinischen Funk~ionspr/ifung der Lungen bei der respira~orisehen Ruheinsuffizienz sei verwiesen auf Brauer (Verh. dtseh. Ges. inn. Med. Wies- baden 193~, 132) und Jansen, Knipping, ,Stromberger [Beitr. klin. Tbk. 80, 304 (1932} und Klin. Wsehr. 13, 406 (1935)].

~ber die Schi~ung der Lungendurehblutung. 467

Fiir die Bestimmung des Herzminutenvolumens in K6rperruhe stehen prin- zipiell zwei verschiedene Gruppen yon Methoden zur Verfiigung. Zun~chst physi- kalische Veriahren, z. B. die Methode yon .Bremser und Ranke, welehe w~hrend der ]etzten Jahre in der Klinik lebhafte Beachtung gefunden hat [Bremser und Ranke, Z. Biol. 90, H. 8 (I930); Hartl und Peter, Klin. Wschr. 1931, l~r 44; Lauber, Erg. inn. Med. und Kinderheilk. 44, 678 (1932) ; Berger und OUoz, Arbeitsphysiologie 7, 18, (1934); Anthony und Hansen, Z. Geburtsh. l l0, 1 (1935) u.a.]. Aus den bei der Systole im arteriellen System auftretenden Druokschwankungen wird unter Beaehtung der Gefhflelastizit~t (Pulswellengesehwindigkeit)das Schlagvolumen des linken Ventrikels erreohne$. Beziiglich der methodisehen Einzelheiten kann auf die genannten Arbeiten verwiesen werden. Einige Sehwiorigkeiten macht im- mer noch die Bestimmung des Aortenquerschnittes und des arteriellen Druckes. Das gilt fiir den Azbeits-~ abet aueh fiir dea Ruheversuch. Der Fehler der Druck- messung ist Iiir die Fehlerbreite der Methode wiehtig. Ffir die laufenden kli~- sehen Untersuchungen mit Arbeitsbelastung hat sich uns die oscillographische Methode am besten bew~hrt. Wertvolle methodische Einzelheiten blerzu linden sieh bei Eldahl [Arbeitsphysiologie 437 (1934)]. Die Pulsaufnahmen erfolgen zweekm~i3ig mit Hilfe Frankscher Segmentkapseln und optischer Registrierung. Die Wendepunkte werden im Anstieg abges~eckt. Das VerhMtnis Systolen- dauer zur ganzen Herzperiode is~ leicht aus der PuIskurve abzulesen. Ungenau ist natiirlieh die Abmessung der durchflossenen arteriellen Streeke. Im Ruhe- versuoh haben wir yon Subclavia und Femoralis abgenommen. Das ist w~hrend der Belastung mit sehwerer Arbeit nicht mSglieb. Entweder man ]i~Bt an der Drehkurbel arbeiten und mu~ auf den SubclaviapuIs verziehten, oder es wird liegend an der Tretkurbel gearbeitet s. u. Wenn man dann yon Subelavia und Rudialis registriert, ist die arterielle Streeke recht kurz. Bedenklieh ist aueh die Verwendung der Radialis, welche nieht zu den grol~en zentralen Arterien vom elastischen Typus gehSrt. Die Methoden der zweiten Gruppe gehen alle direkt oder indirekt veto ~ickschen Prinzip (Sitzungsber. d. phys. reed. Ges. Wiirzburg 1870, 16) aus, d. h. aus der arterioven(isen Differenz und der Bauer- stoffaufnahme wird das Herzminutenvolumen erreehnet. Da der Suuerstoff- s~ttigungsgrad im rechten Herzen im allgemeinen am Krankenbett nieht direkt bestimmt werden kann, wird bei den neueren Methoden dieser Gruppe ein Fremdgas geatmet und di~ arteriovenese Di_fferen~ iib~r diesen Umweg errechnet [Zun~z, Marko]] und Miiller, Z. Balneolog. 4; Bornstei~, Z. exper. Path. u. Therap. 14, (1913)]. Auf die Literatur fiber die gasanalytisehenVerfahren und die Kritik derselben kaun ieh hier nicht nigher eingehen und verweise auf neuere Arbeiten yon Lindhard, Handbuch d. biol. Arbeitsmethoden, Abt. V, T. 4, II, 1927, Berlin S. 1581. Lgwy, Handbueh d. biol. Arbeitsmethoden, 2~bt. V, T. 4, 1, 837, 1923; Baumann und Grollmann, Z. klin. Med. 115, ~1 (1931); Hartl und .Peter, Klin, Wsehr. 1931, i~r 44; An~ho~y s . u . u . a .

Am besten bew~hrt haben sieh die Stiekoxydulmethode von Krogh und Lind- hard (1. e.) und das Aeety]enverfahren yon Crrollmann. Bei letzterem wird aus einem Beutel ein Gemisch yon Acetylen, Sauerstoff und Stiekstofs geatmet; der Beutel ist so grol3, (2--3 1), da~ der Inhalt mib einem Atemzug gram eingeat- met werden kann. Es wird wieder in den Beatel ausgeatmet, der ]~eutet dann

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erneut leergeatmet usf. Sobald die Mischung von:Beutel- und Lungenluf~ aus- reichend ist und nach einem Abstand yon mehreren Sekunden wird je eine Luft- probe en~nommen. Die zweite Entnahme muB erfolgen, ehe fremdgasbeladenes Blur zur Lunge zurfickgekehrt ist. Beide Luftproben werden gengu analysiert.

D i e a1~eriovenSse Sauerstoffdifferenz ist dann gleich

02Diff. (B -- W) * (C~H2mittel) ' 0,000974 (C2H~.L,.)

O2m~ ' ist die Differenz der beiden Sauerstoffanalysewerte; B der Baro- meterdruck, W die alveolare Wasserdampfspannung, C~H~miCtel, das Mittel der beiden Acetylenwerte, C2I-I2Diff" die Differenz der beiden Acetylenanalysen. werte. Wird die Sauerstoffaufnuhme pro Zeiteinheit durch die arterioven6se Diffe- renz dividiert, so errechnet sich der Herzminutenvolumenwert. Die recbnerische Ableitung, aus welcher sich der Fortfall des Gesamtvolumenwertes (Beutelvolu- men und Lungenvolumen) und des Zeitwertes ergibt, finder sich bei Bauraann und Grollmanr~ 1. e. Die Methode arbeitet bei der Untersuchung lungengesunder Personen im groBen und ganzen befriedigend. Allerdings ist die Sehatzung clef fiir die Mischung ausreiehenden Zeit nicht leicht. Wie sehwierig dieses Tell- problem ist, haben die Untersuchungen an Sehwangeren,gezeigt {s. Anthony und Hansen, l. c.). Wir empfeh]en deshalb, immer die ausreichende Misehung dutch Wasserstoff naeh Grollmann und Marschall (Einzelheiten finden sieh bel An- thony, Klin.Wsehr. 1933, ~ r 26, 1022), oder zum mindesten dutch die spirogral0hi- sche Festlegung des Umfanges und der Zeit der BeuteIatmung zu kontrollieren (s. unten).

Die anderen Kontrollm6glichkciten fiir die Mischung sind weniger gfinstig. Z.B. die arterielle Punktion und Blutgasanalyse. Die Punktion mul~, werm man nieht gauze Serien yon Blutgasanalysen vornehmen will, genau am Ende der Mischphase und vor der Rfield~ehr yon Fremdgas zum [terzen erfotgen. Eine Erleichterung fiir die richtige ZeitwahI, jedoeh nur im Arbeitsversueh, gibt bier die Registrie- rung der Aufnahmekurve (s. u.). Die Kontrollc durch Einschaltung yon mehreren Alveolarluftentnahmen is~ auch nieht ganz einfach, da eine Reihe yon Faktoren den Konzentrationsver]auf in dem System Beutel-Lunge beeinflussen (Ausbrei- tung des Aeetylens aus dem ]~eute] in die Luftwege und in den Alveolarraum, welehe in wenig beatmete Lungenbezirke o ffenbar nut sehr langsam erfolgt; sehon w~hrend der Mischpliase einsetzende Aufnahme yon Aeetylen ins Blut, damit Abnahme der Konzentration im System und Abnahme der pro Bluteinheit aufgenommenen Aeetylenmenge usw.) Wegen dieses komplizierten Verlaufes der Konzentrations~nderungen des Acetylens im System und da in dem Zeitpunkt clef Probeentnahme aus dem Beute] die Aeetylenkonzentration im Alveolar- raum slch d u t c h den Aeety]enabtransport mit dem Blur schon gc~ndert hat, Systemluf~ und Beutelh~ft also vor der Aufs~ittigung des ganzen K6rpers mi$ Acetylen hie ganz gleiehen Acetylengehalr aufweisen, ist aueh die Yrage, ob Beu~lluft oder Alveolarluftproben der Bereehnung zugrunde gelegt werden sollen, umstritten [Ernst, Verh. d. dtsch. Ges. fiir Kreislaufforsehuilg 5,209 (1932)].

Ffir die Mischphase werden im allgemeinen 7 Atemzfige ~ 2 1 in einem Zeit- raum yon 15 Sekunden empfohlen [TiImar~n. Z. exper. Med. 90, 625 (1933)]. Die

Ober die Sehiitzung der Lungendurchblu~ung. 469

genaue Einhaltung einer derar~igen Vorsehrfft erfordert die Mitwirkung des Patienten, und zwar nieht nut eine betr~chtliche Atemarbeit - - 50 1 pro Minute sind eine ganz erheblich foreierte Atmung - - , sondern aueh eine nennenswerte Konzentration, welche mit den Ruhegrundumsatzbedingungen nicht vereinbar ist. Die Umreehnung auf den Ruhe-Herzminutenvolumenwert fiber die Sauer- stoffwerte ist nieht ganz korrekt (s. u.). Die Misehphase ist also nicht ohne Sehwierigkeiten. Das gleiehe gilt ffir die Kontrolle der Rfickkehr von Fremdgas zum Herzen. ]-[ier liegen einige prinzipielle Untersuehungen yon Baumann und Grollmann und Christensen vor (s. u.). Im Einzelversueh in der Praxis ist es sehwierig, sich fiber diesen Riickkehrfaktor zu unterriehten, weleher gelegentlich erhebliehe Fehler verursaehen kann. W~hrend im Arbeitsversuch die Registrierung der Aufnahmekurve vie]fach wertvo]]e Anhal~spunkte fiir die Beurteilung der Misch- phase (s. u.) und aueh der Rfiekkehrphase geben kann, f~Ht diese MSgIichkeit im Ruheversueh im allgemeinen fort, sowohl wahrend der forcierten Misehatmung als auch naeh dieser, da in beiden Phasen die Thoraxruhelage erheblieh veri~ndert ist. Es lohnt sieh daher nieht sehr, den Beutel so, wie unten fiir den Arbeits- versuch vorgesehlagen wird, in einen Kasten einzuschlie~en, welcher mit dem Spirometer verbunden ist. Immerhin kann so der Umfang und der zeitliehe Yer- lauf der Atemziige, welche die Misehung besorgen sollen, kontrolliert werden, ebenfalls dig Phase der Ausatmung, in welcher die Alveolarluftprobe entnommen wurde. GleichfaIls wird die Aufffillung des Beute]s und Dosierung der verschie- denen Gase erleichtert.

Zusammelffassend kann gesagt werden, dab immerhin noch eiilige Unklar- heiten bei der Anwendung der genannten ~fethoden im Ruheversuch vorliegen. Die in ~Scage kommendeu Fehler (Misehst6rung, Rfiekkehrfehler) sind yon be- tr~ehfliehen Dimensionen. Weitere Verfeinerung der erforderliehen Gasanalysen im Sinne einer Einengung der gasanaly~isehen Fehlerbreite ist daher yon nut geringer Bedeutung. Die Sehwierigkeiten sind naturgem~l~ gr6Ber, wenn unter. Arbeitsbelastung untersueht werden mul l Einiges hierzu ist schon im Hinbliek auf die physikalisehen Methoden gesagL Die Fremdgasmethoden sind bereits im Arbeitsversueh angewandt worden. Ieh verweise auf die sehSnen Unter- suehungen yon Barrel, Christen,sen u. a. Es ist im Einzelfall viel schwierige~ als beim Ruheversueh, nachzupriifen, ob eine ausreiehende Mischung zwisehen dem ~remd- gas.Luftgemiseh in dem Beh~lter, aus dem geatmet wird, und der Lungenluft erzielt wurde, she fremdgasbeladenes Blur wieder zum Herzen zuriickkehrte.

Einzelheiten hierzu siehe Hohuqih, Christensen, Arbeitsphysiologie 4, 154 (1931) und bei OUmes de Carasco, Klin. Wsehr. 1936. Der genannte Fehler ist naeh An- sieh~ yon Bansi, HohwiAh-Christensen auch im Arbeiesversueh nieht groB, weil sin betr/iehtlieher Teil des aufgenommenen ~remdgases zun~ichst in die Gewebe abwanderr so dab innerhalb der ersten Minute n u r verhMtnismgfiig wenig Fremdgas zum reehten Herzen und in den kleinen KrelsIauf zurfiekgelangb (s. u.). Naeh meiner Ansieht mu6 dieser Fehler in der klinisehen Praxis auch in Kauf genommen werden, denn wit haben zun~chst keine besseren Methoden

es fragt sieh iiberhaupt, ob bei der Kompllzier~heit der unendlich vielen Kreis- lauffaktoren sine allen Anforderungen geniigende und doeh in der klinischen Praxis durehffihrbare Methods in absehbarer Zeit gefunden werden kann - - und

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der Bedarf naeh objektiven Methoden zur Kontrolle der Leistungsreserven des Kreisl~/ufes ist dringend. Efforderlich ist aber, dab Wit die wichtigsten Fehler generell und aueh im Einzelfall bei der praktischen Anwendung der Methode iib~rsehen (s. u.).

Alle genannten Methoden zur Prfifung der Arboifsinsuffizienz des Krelslaufes, ab~r auch die in Kfrperruhe anwendbaren Veffahren habon sieh indessen in der klinisehen Praxis kaum durchgesetzt. Boi tier Fremdgasmethode tiegt es bffen- bar an der No~wendigkeit, mehrere nicht ganz einfaehe GasanaIysen durcl~zu- ffihren; beam Arbei~sversueh handelt es sicff sogar um umf~ngreiche Serien yon Gas~nalysen, denn es muB bei ansteigender Bel~stung so l~nge gepriift werden, wie das Herz-Minutenvolumen noch ansteigt: Auflerdem mu$ die fiir den Grenz- wer~ mal~gebliche Analyse mehrfach kontrolliert werden. In jeder Gasprobe ist die Konzentration verschiedener Gase (03, Nu, Fremdgas) zu ermitteln.: Wenn wit die genannten methodischen Prinzipien der PraMs zugute kommen lassen wollen, mfissen wh' versuchen, mit nu t wenigen und einfaeheren, vor allem weniger zeitraubenden Gasanalysen auszukommen. Natfirlich muf~ eine etwa dadureh entstandene Einbul3e an Genauigkeit tragbar sein, werm das Verfahren far die gutaehtliche Beurteilung tier gref~en Zahl yon arbeitsinsuffizien~en Kran- ken in Ber kommen sell Die M6glichkeit, die genannten sehwicrigen Gas- analysen auszuschalten bzw. den Arbeitsaufwand far etwa erforderliche Ana- lysenreihen zu reduzieren, besteht und ls sieh vielleicht, wie auch die oben er6r~erte Kontrotle der Misehung und des ven6sen Fremdgasrfickflusses, im Einzelfall mit relativ einfaohen Mitteln verwirklichen (s. u.).

Eine zweite Forderung w~re: Verkiirzung des Zeitaufwandes ffir die H~nd- habung der gesamten Versuchsanordnung bzw. die Benutzung yon Get/itch, welche schon in der Medizin far andere Aufgaben gebrhuchlich sind, und deren Be- dionung a]s bekannt vor~usgesetzt werden kann. Weiterhin W/ire anzussreben, die in Frage kommenden Verfahren auf graphisehe Registrierung umzustellen, wie z.B. bei der klinischen Grundumsatzbestimmung. Das ist nicht unwichtig far den laufenden klinisehen Betrieb, well so die veto /irztlichen ttilfspersonal gehandhab~e Methode dann leieht und sieher durch den Arzt fortlaufend kon- trolliert werden kann.

Da in letzter Zeit wiederum die Mfigliehkeit erfrSer~ wurde, dab ein Tefl des unSer sehwerer Arbeit verbrauehten Sauerst0ffs in der Lunge selbs$ umge- setzt wird, w/~re es schlieBlich gur fiber eine ]Vfethode zu verffigen, welche den Sauerstoffverbratieh, und fiberhaup~ Sauers$offwerte, nieh~ in die Bereel/nung des ~erzminu~envoIumens einbeziehK Es handel~ sich um die M~e Disku~sion fiber den pulmonalen 8auerstoffverbrauch, welche a, uf Bohrund Henriques (A~rchives de Physiologic 1897} zarfiekgeht und durch Hen#iques [Bioehem. Z. 71, 481 (1915)] und dutch Evans und Starling [J. of Ptiysiol. 46, 19 (1918)] seheinbar sehon entsehieden war. Diese Diskussion isb in den le$zten Jahren wieder neu aufgelebt. Vor allem liel]en die riesigen unfer schwers~er Albeit beobaehteten minutIichen Sauerstoffwerte (fiber 5 ]) an infrapulmonalen Sauer- stoffverbr-auoh denken. Wean man annimmt, daf~ die ven6se Ausnutzung 50% nieh$ wesentlich fibersteigt, kommt man zu unvorstellbaren Herzminutenvdlu, menwerten (50 Liter pro Minute). Wie in Karze Ollmes de Carizsco zeigen wird,

~3ber die Sehgtzung der Lungendurehblutung. 471

~s~ jedoch die Ausnutzung unter Arbeit offenbar gr6Ber, Ms bisher yon den moisten Autoren angenommen wurde und der Lungensauerstoffverbrauch n~eht yon Bedeutung. Ehe diese Dinge nicht sioher gekl~rt sind, ist es immerhin wtinschenswert, die soeben erSrter~e Forderung fiir die HerzmJnutenvolumen- bestimmung unter Arbeit wenigstens in einer Methode zu erfiillen.

Zu einigen der verschiedenen hier besprochenen methodischen Forderungen mSehte ich in folgendem Stellung nehmen und in diesem Zusammenhang aueh fiber orientierende Versuche mit einer Reihe yon Vari~nten der Fremdgas- verfahren berichten, welehe dureh die oben diskutierten Sehwierigkeiten an- geregt wurden. Alle methodischen Forderungen lassen sich kaum in einer ein- zigenVersuehsanordnung verwirkliehen. Vielleich~ wird es notwendig sein, bei der Herzminutenvolumenbestimmung in der klinischen Praxis immer zwei mSg- ]ichst auf differenten Prinzipien beruhende Methoden anzuwenden. Wir haben begonnen, in vergleiehenden Untersuehungen die bisher bekannt gewordenen V~r- fahren nebeneinander zu prtifen und m6gliehst versehiedene methodisehe Prin- zipien dabei zu beriicksichtigen. Uns interessierte dabei in erster Linie die Brauchbarkeit iu tier klinischen Praxis and insbesondere die Verwendung im Arbeitsversueh. Ober diese vergleiehenden Untersuchungen sell erst in einer spKteren Mitteilung berichtet werden. Gleiehfalls kann auch auf eine Reiho for die Genauigkeit wiehtiger Detailsfr~gen in der vorliegenden kurzen, mehr pro- grammatischen Arbeit noeh nieht eingegangen werden. SoIange die methodi- sehen Grundlagen ffir die Herzminutenvolumenbestimmung im Arbeitsversuch nieht mehr geklgrt sind als bisher, spreche ieh zungehst nieht yon der Messung, sondern yon der Sehgtzung des Herzminutenvohmens bzw. der Lungendurch- blutung unter Arbeit.

Da ffir die Verwendbarkeit der Fremdgasmethoden die Lungenfunktion im EinzelfaiI ausschlaggebend ist, empfiehlt es slch, die Lungenfunktionsprfifung immer der Kreislaufkontrolle voranzuschicken. Aus diesem Grunde. und weil die vorliegenden Vertahren zur Lungenfunktionspriifung sehon sehr intensiv durehgearbeitet sind, und sich ]n hunderten yon Untersuchungen bewghrt haben, lag es nahe, bei der Kreislaufkontrolle an diese Lungenfunktionsprfifung anzuknfipfen und auch die sehon f/Jr die Lungenfunktionsprfifung im Gebraueh befindlichen Ger/~te auszunutzen.

Die im folgenden zuerst skizzierte, aus diesen allgemeinen Erw~gungen heraus entwickeite Variante der Fremdgasmethode erleichtert, wie vorausge- sehiekt sei, in vielen FMlen die Kontrolle tier Misehphase. Wiehtiger is~ vlelleicht noch .die M6gliehkei~, w~hre~d des Versuohs selbst, ohne Btutgasanalyse, einen gewissen Anha]tspunkt dafiir zu gewJnnen, ob und in welchem Umiang :Fremd- gas zum reehten Herzen zuriickkehrg. Sehliel3lioh erm6glichb sie in ei!~er Reihe yon F~llen, w~hrend des Arbeitsversuehes, die Fremdgasaufnahme zu jede m Zeit- punkt, insbesondere wihrend tier Alveolarprobeentnahme unmittelbar abzulesen.

I.

Wenn man in den an anderer Stelle beschriebenen [Z. exper, ivied. 66, 517 (1929)] und in vlelen Kliniken fiir die Stoffwechseluntersuchung und die Lungen- funktionspriifung im Gebraueh befindlieben gesehlossenen Respirationsapparat

Beitr~ge zur Klinik dex T~lberkulose. Bd. 87. 3~

47.2 tt. W. Knipping:

eine gen~u abgemessene ]~Ienge Stiekoxydul einf/illt, so addiert sich zu der, yon der Atemkurve direkt abzulesenden, der Sauerstoffaufn~hme entsprechenden, Votumen~baahme noeh ein DefizJt, das um so gr6Ber ist, je gr6Ber der Stick- oxydulprozentwert im System, und je grS~er die Lungendurehblutung, also such das tterzmiautenvolumen ist. Diese registrierbare Stick0xydulaufnahme ist. reeht bedeutend. ~[~n kann es leieht einriehten, dab im Arbeitsversueh die mlnutliche Stickoxydulaufnahme mehrere Liter betr~gt, so d~B die genaue Re- gistrierung dieses Betrages k~um Sohwier~gkeiten macht. Als Fremdg~s w~blten ~vir aus verschiedenen hier noeh nieht zu er~irternden Gri~lden das nichb ex* plosible, auch in lgngeren Zeitrgumen bestgndige und nieht unangenehm riechende Stickoxydul. Der Gasinhalt des Apparates (Systemvolumen) i~t direkt mel~bar, das Lungeavolumen in Thoruxruhelage aus der vorangehenden Lungenfunktions- priifttng bekannt (s. Anthony, Z~iper u.a.). Unter Umst~nden reicht es aus, den Sollwer~ einzusetzen. Were1 man die ~remdgasmenge, welehe hinzngegebea wird~ sorgfMtig abmil3t, ist der Stiekoxydulprozentwert bzw. die Stiekoxydul- spannung im System ohne Stickoxydulanalyse genfigend exakt in einfaehster Weise f/ks den Beginn der eigentliehen Fremdgasatmung zu etreehnen. DaM gilt auch, severn die alveohre Stickoxydulspannung jeweils bes~immt wird, fiir die System-Stiekoxydulspannung im Verl~ufe des Versuehes, da die Stickoxydul- aufnahme unmittelbar yon der Registrierkurve abgelesen Werden kann.

Wenn die Thoraxruhekapazitg~ aus der vorangehenden Lungenfunktions- priifung gena u bekannt ist, kann man andererseits auf Alveo]arluftanaIysen verzichten und aus der direkt bestimmten Systemluftkoazentration unter Be- rficksichtigung des Systemvolumens, der eingangs eingefiillten Stickoxydulmenge nnd des Gesumtstiekoxyduldefizi~es im jeweiligen Zei~punkt die Alveolarluf% spatmung erreehnen, denn das Sbiekoxyduldefizi~ zeigt Iediglieh den StlekoxyduL verlus~ ins Biut und nieht die Menge an, welche in den Alveolarraum ver- sehwiudet. Es ist also, sobald sieh das Stiekoxydul gleichmgI~ig im Alveolarraum ausgebrei~et hat, am ]3eginn irgendeiner :Einatmung System X Stickoxydul- systemspannung d-Ruhekapazitat X Stickoxydulalveolarspannung = Stickoxydul- ausgangsmenge ~ Stiekoxydulaufnahme.

Ist die Stickoxydulspannung der Systemluft bekannt, so ist es mSglieh, die Stiekoxydulspannung der Alveolarluft in den einzelnen Phasen des Arbeitsversuehes ohne Kenntnis der Thoraxruhekapazit~.t zu sehti~zen. Beim Norm~len und beim lungengesunden Herzlo-anken wird die Relation alveolare Stiekoxydu]spannung: Systemluft-Stickoxydulspannung im wesentlichen dureh das jeweilige Atemminutenvolumen und das Herzminutenvolumen bzw. den jeweiligen Stickoxydulaufnahmewert bestimmt. Diese Werte sind direkt aus dem Spirogramm zu entnehmen. An anderer Stelie wird ausffihrlicher auf dlese Beziehungen eingegangen werden. Im Augenblick ist es noeh sehwer zu sagen, wie groB die Fehlerbreite ist, welche so in Kauf genommen werden raui]. Die StickoxydutMveolurspannung ist seh]ieBlich unter Vevmeidung der fiblichen zeit- raubenden Gasana]yse duroh die ~utom~tisehe elek~risehe 85~ckoxyduI~na~yse zu kontroltieren [Kn~ppiny, Z. physiol, Chem. 1~7 (1923)]. Die W~rmeleitkoeffi- zienten yon Ss Sauerstoff und Stickstoff ~iegen sehr gi~ns~ig zueinan- der. Die Genauigkeit l~iI~t sieh noeh steigern, wenn man die Luft im System eia-

Uber die Schi~tzung der Lungendurehblutnng. 473

gangs ganz dutch Sauerstoff ersetzt. Die elektrisehe ~el ]kammer wird wiederum dutch Gasproben y o n genau bekannter Konzentrat ion gelegentlieh kontrolliert, welche, in Ampnllen eingeschmotzen, yon der chemischen Teehnik geliefert wet- dell k6nnen. Die Sehwierigkeiten bei der volumetrisehen Gasanalyse yon Stick- oxydul sind bekanntlich nieht gering. Es diirfte deshalb interessieren, daB, wenn eine ~Iel3kammer nieht zur Verfiigung steht, die Stiekoxydul~nalyse in einfaoher Weise im van Slyke-Apparat vorgenommen werden kann. EnCweder w~seht man vet der :Fremdgaszugabe den Stiekstoff aus dem System herans und es genfigt dann eine Sauerstoffanalyse, um den Stickoxydulwert zu ermitteln. Diese Sauerstoffanalyse wird am besten in der hier von Z~iper ausgearbeiteten Versuchsanordnung mit dem van Slyke.Apparat vorgenommen [Z. exper, Med. (1936) im Druck]. M~n arbeite~ mit einer nur kleinen Pyrogallolmenge - - das ist gerade beim vau Slyke-Apparat leieht mSglich - - um die Verluste durch LS- sung yon Stickoxydul im PyrogalloI mtigliehst gering zu gestalten und genau errechnen zu kSnnen. Stiekoxydul kann im van Slyke-Apparat ferner in An- lehnung an dieses Verfahren direkt bestimmt werden, und zwar wird die Druck- abnahme bei der Verteilung des Stiekoxyduls vom Gasraume auf eine abge- messene Wassermenge der Bereehnung zugrunde gelegt. Befinde~ sieh Kohlen- siiure in dem zu analysierenden Gasgemisch, so wird das gleiehe einmal mit verdiinnter Ka]ilange wiederholt.

Die alveolarert Gasproben werden am Ende der unter Arbeit sehr tiefen Exspiration aus dem Atemmundstiick in evakuierte Biiretten gesaug~. R!ehtiger Zeitpunkt und Umfang dieser Probeentnahmen ist im Spirogramm leicht nach- zupriifen. Da man die Belastung steigern mul~, bis der Atemgre~tzwert bzw. der Herzgrenzwert erreicht ist (erkennbar an der Atemkurve, insbesondere am Ver- lauf der Sauerstoffaufnahme), kann man beim Normalen mit einem Atemminuten- volumen yon fiber 50 ], und einer Atemtiefe, die nahe an die normale Vital- kapazit~it herankommt, reehnen. Unter diesen Umst~nden sind die nach obiger Teehnik bei Spontana~mung entnommenen Gasproben reine Alveolarlufb. 2qach Haldane ist eine Luftprobe der Exspirationsluft sieher Alveolarluft, wenn sie naeh der Ausatmung yon 700--800 ccm entnommen wurde. Bei der intensiven Spontanatmung unter Arbeit sind ~nderungen in der Atemtechnik auch nur schwer durehzufiihren. Es liegt nahe, den Patienten anzuhalten, m6gliehst tier auf Kosten der ~requenz zu atmen. Dies w~re das einzige, Was an Mitarbeit der Versuehsperson ws dieser ]-Ierzminutenvolumengrenzwertbestimmung ver]angl~ werden k6nnto. Ieh halte es aber ffir besser, die sl0ontane Atmung nicht wfllkiirlieh ~indern zu Iassen; sie ist, wie gesagt, whhrend der Arbei~ aus. reiehend tier ffir die AlveolarIufSentnahmen.

Die Zeitersparnis der elektrischen Stiekoxydulanalyse kommt vor Mlem dana zur Gel~ung, wenn man prinzipiell bei jedem l~atienten Kontrollen macht und mehrere Patienten zu untersuehen hat. Die genannte Technik erm6glieht es ferner, naeheinander (tIahnverl~eiler) w/~hrend der versehiedenen 1)hasen des Ver- suehes mit dem initialen Ansteigen der Stiekoxydulaufnahme und dem Abfall der Stiekoxydulaufnahme bis zum Nullwert (bei S~ttigung des ganzen K6rpers bei der jewr Stiekoxydulspannung) Gasproben zu entnehmen und die Kurve, weIehe d e n Verlauf der Alveolar-Stiekoxydulsparmung anzeigt, zur

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474 I~. W. ~:nippi~g:

genauen zeitlichen Deckung mit der Stickoxydulaufnahmekurve zu bringen, da ja jede ]gntnahme zeitlich nnd volumenmhBig genau am Spirogramm zu kon- trollieren i s t . Diese I~:urve des Verlaufes der alveolaren Sp~nnung gibt einen gewissen Einblick in den Verlauf der Ausbreitung der Systemluft in den Alveo]ar- raum, vor allem dann, wenn das Systemvolumen sehr viel grSBer als das A1- veolarvotumen ist und in sioh gut gemischt wird. (Wird das ~Yemdgas, z, B. im Ruheversuch, aus einem Beutel yon wenigen Litern geatmet, so steigt die alveo- lare Fremdgasspannung an sich in dem Mal~e, wie sich das ~remdgas in den ganzen Lungenraum hin ausbreitet. Wenn es sieh nur um ein kleines System- volumen handeIt, sinkt die mittlere ~remdgasspannung des ganzen Raumes: Beutel plus Lunge schon in der Misehphase betraehtlieh ~b, und der :Einflul~ der Misehung selbst auf den Verlauf der alveolaren Fremclgasspannung wird zum Tell verdeckt, es sei (]enn, dab man die Mischung dureh sehr forzierte Atmung in wenigen Sekunden erzwingt, wobei dann jedoeh das ,,Ruhe"-I4erzminuten- volumen in unberechenbarer Weise beeinflul3t wird).

Da der Stickoxydulabsorptionskoeffizient fiir Blut bekannt ist, lhi3t sich weiterhin genau bercchnen, wieviel Kubikzentimeter Stiekoxydul yon 1 ccm Blur bei der jeweiligen alveolaren Stickoxydulspannung aufgenommen wird. Wurde eine Alveolar-Stiekoxydulspannung yon 50 % Stickoxydul errechnet bzw. ermittelt, so nimmt jedes lCubikzentimeter :Blur, welches die Lunge passiert, 202,5 cem Stiekoxydul mit fort. Ist pro Minute nun insgesamt 810 cem Stick- oxydul aufgenommen worden (ablesbar yon der Atemkurve), so wi~re das Herz. minutenvoIumen 4 1.

Registrierung der Stickoxydulau/nahme.

Die Ablesung der Stickoxydulaufnahme ist unter folgenden Bedingungen ausreichend genau: 1. :Die Geschwindigkeit des Kymographions bei der Spiro- graphie muB der Atemfrequenz und der Intensit~t der Gasaufnahme angepa•t sein. (Bei 150 Watt ]3elastung etwa 5 em pro Minute.) 2. Die abgemessene Stickoxydulmenge wird im Arbeitsversueh erst in das System gegebcn, nach- dem die Atemkurve ganz glelchm~Big geworden, der Sauerstoffwert also genau abzulesen ist. Die sehr gro~e Gleichm~t~igkeit der Atmung und der Sauerstoff- aufnahme ist ja char~kteristiseh ffir den Arbeitsversuch, insbesondere dann~ wenn der Atemgrenzwert erreiehr ist. Ich kann auf die seh6nen, in unserer Klinik gewonnenen l~egistrierkurven yon Gilbeau, Marzahn, Ziiper (Z. klin. Med. 1936, im Druck) verweisen. Hermannsen hat Aibeitsspirogramme aufgenommen, welehe fiber mehr a]s 1 Stunde hinweg eine fiberraschende Konstanz yon Sauer- stoffaufnahme und Atmung zeigen. Gerade im Arbeitsversuch fallen ja, wenn die Atmung wirklich bis zum Grenzwert in Anspruch genommen ist, viele emo- r und andere Stfrungen, welehe die l~uhea~emkurve gelegentIieh erheb- lich deformieren, nahezu ganz ~ort. Auf dieser Basis ist dann nach Stiekoxydul- zugabe die zus~ttzIiche Stickoxydulaufnahme leicht zu ermitteln, da es, wie er- w~hnt, sich um nieht unbetr~.chtliehe Mengen handelt, welche insbesondere unter Arbeir in Bruehteilen einer Minute aufgenommen werden (s. o.). �9

~ber die Schi~tzung der Lungendurchblutung. 475

Die Stickoxydulausbreitung.

Sobald eine bestimmte Menge Stickoxydul ins System gegeben ist, wird das l~'emdgas sebr bald mit der schnell zirkulierenden (s. u.) Systemluft ver- mischt. Wiihrend bei normaler Ruheatmung die gleichmiiBige Verteilnng des Stiekoxyduls auf das gesamte Alveolargebiet des Untersuchten, was ja Voraus- setzung ffir die oben erOrterte Rechnung ist, nur ]angsam verl~uft, ist die At- mung des Normalen und des lungengesunden Kranken in dem Augenblick, wo der maxima]e Sauerstoffwert und damit aueh der maximale Herzminutenvolumen- wert erreich~ wlrd, yon einem ganz betr~ehtllchen Umfange. Wir haben HUnderte yon Gesunden daraufhin untersucht. Im einzelnen verweise ich auf die Arbeiten yon Hermannsen, Borgard, Gilbeau, Marzahn, Zgiper. Ein nicht unwesentlieher Vor- zug der hier mitgeteilten Methode ist es nun, dal3 man in vielen l~l len das Fort- sehreiten und die Beendigung dieser Durehmisehung an der Registrierkurve kon- trollieren kann. Da Apparat nnd Lunge ein ]{ommunizierendes System sind, bedeutet die Vermischung des Stiekoxyduls mit der Alveolarluft keine Volumen- ~nderung des Gesamtsystems. AbGr in dem MaBe, wie das Stickoxydul sigh im Alveolargebiet ausbreitet, n immt die Stickoxydulaufnabme ins Blut zu. So- lange also die Atemkurvd nach der Stichoxydulzugabe noch weiter steigt, ist die Vermisehung nieht beendet. Die Kontrolle ist, sofern es sich um eine sehr ruhige Atemkurve handelt, zuverl~issiger und insbesondere viel einfacher als die Kon- trolle tier Spannungsabnahme im System, vor allem, well die Ergebnisse der Analysen yon Gasproben aus dem System bzw. yon Alveolarluft im Einzelfall nicht rechtzeitig genug vor]iegen, und aueh weil bei der Spannungskontrolle der Verlnst yon Stickoxydul ins Alveolargebiet und ins Blur nieht leieht zu trennen ist (s. o.). In dem MaI~e, wie Fremdgas vom Blut aufgenommen wird, n immt die Gesamtmenge Fremdgas in den kommunizierenden Raum: Lunge und System und damit auch die pro Bluteinheit aufgenommene Fremdgasmenge ab. Ist das System im Verh~ltnis zur Thoraxruhekapaziti~t genfigend groB, so ist r die Zunahme der Stiekoxydulaufnahme mit voranschreitender Mi- sehung groB genug, um einen Uberblick fiber den Misehungsvorgang zu be- kommen. Nach Beendigung der Misehung ist die Stickoxydutanfnahme nahezu konstant und veriindert sich nur etwas, well die Gesamtspannung im Gasraum abnimmt, bis sGhlie~lieh Fremdgas zum Herzen zuriickkehrt.

Kontrolle der Stickoxydulriickkehr.

Die ffir die ~Berechnung des Herzminutenvolumens mal]gebende Ablesung der Stiekoxydulaufnahme mul~ praktisch beendet sein, ehe gr61]ere h[engen Stickoxydul wieder zum Herzen und zum kleinen Kreislauf zuriickkehren. Dieser Zeitpunkt war bisher nur zu scb~tzen bzw. aus Blutgasanalysen abzuleiten. Dureh die hier mitgeteilte Hilfe ist es m6glieh, sieh fiber diesen Zeitpunkt im ]~inzelfall oft einen Anhaltspunkt zu verschaffen. Wenn das Stickoxydul sich im ganzen System und insbesondere sich gleiehm~tBig im Alveolargebiet ver- breitet hat und die Stickoxydulaufnahme sodann ffir einen Zeitraum yon mehreren Sekunden praktisch konstant ist, bedeutet die Rfickkehr grSBerer Mengen yon Stiekoxydul in den kIeinen Kreislauf Abnahme der Stickoxydulaufnahme. Die

476 H.W. Knipping:

Stickoxydulsufnahmr in der Lunge pro Bluteinheit und such die Gesamtmenge StickoxyduI, weIche in tier Lunge pro Zeite~nhei~ atffgenommen wird, wird erheb- tich geringer. Eine entsprechende Anderung der Atemkurve ist also veto Spire- grimm abzulesen. Zum besseren Verst~ndnis ist diese Kontrolle zun~chst so einfaeh dargestellt worden. In Wirklichkeit liegen die Dinge etwas komplizierter. Abnahme der Aufnahme durch Fremdgasrfiekkehr und Abnahme der Auinahme dutch das Iangsame Absinken der Spannung im System addieren sich. Trotz- dem bleib~ die Mhglichkeit, in einfachster Weise aus dem Spirogramm einen Zah]enwer~ mit bestimmter Beziehung zum Umfang der ~remdgasriickkehr und damit ffir die Brauchbarkei~ des einze]nen Versuehes direkt ablesen zu khnnen.

l~iicken Endpunl;~ der 1~iischung und Beginn tier Fremdgasriickkehr nahe zusammen bzw. fiberschneiden sich die beiden Phasen, so ergibb die Aufzeichnung des kurvenm~Bigen Ablaufes der Aufnahme ~ h r e n d des ganzen Versuches mit gelegentlioh klar erkennbarem, eharakterlstischem Verl~uf in der reiaen Misch- phase und in der reinen Rfiekkehrph~se Anhaltspunkte fiir die Sch~itzung der Dauer beider Phasen. Wenn die Mischung bei Einsetzen der Fremdgasriickkehr nicht beondet is~ und die Alveol~rentnahme notgedrungen in die l~iickkehr- phase verschoben ist, lieferb die Aufn~hmekerve t}eurtoihmgsgrundIagvn fiir den I~iickkehrfehler. Nathrlich ist nieht auger acht zu lasse~, daf~ die Ko~trolle der Aufnahme mi~ einem Abtese- und ~nderen ~ehlern belaste~ Jet. ]3ei guter Tem- peraturkonstanz des Untersuehungsraumes, Verwendung einer ausreichend emp- findliehen Apparatur und dureh andere bei der St offwechselun~ersuchung ge- lgufige MaBnahmen lassen sieh diese l~ehler jedoch so reduzieren, dal] sie bei der Untersuchung in der klinischen Praxis yon nut geringer Bedeutung sind. Ich betone, dab die bier angeregte Kontro]le der Misehung und der l~iickkehr keine zus[itzliehe Arbeit verursacht, es sei denn, dab man sieh die $[iihe macht, die Aufnahmewerte kleiner Zeitabschnitte, wie besproehen, in eia~ Diagramm einzutragen. Uber den Umfang und den zeig]iehen Verlauf dieser ~remdgas- rfickkehr zum Lungenkreislauf bei J~remdgasatmung linden sich mehrere spo- radisehe Untersuchungen in der Litera~ur. Es wurde schon gesag% dab naeh Ansicht yon Bansi, Hohwiih, Christensen u.a . der Fremdgasfehler nichg gro~ ist. Immerhin liegt eine Angabe yon Baumann und GrOllmann [Z. klin Med 115, 41 (1931)] vor, dag in Ruhe 35 Sekunden nach Beginn der Fremdgasatmung 18% Acetylen im Blur des rechten tterzens naehgewiesen werden konnten. Baumann und C, rollmann warnen deshalb darer, das bekannte Aeetylenver~ahren ~nzuwenden, wenn das I-Ierzminutenvolumen l0 Liter be~rachtlich iibers~eigt. Die t~riffung des Herzminu~envolumengrenzwerhes ~v~re also tnit Hilfe des Aeegylen- verf~hrens nich~ durchzufiihren, denn man muff beim Norma]en doch immerhin mi~ Werten yon etwa 30--40 Litern reehnen. Christensen [Arb .physiol. 5,479 ( 1932)] nimmt an, dab etwa 15 kg Gewebe in der Kreislsufperipherie YYemdgas ~.us dem Blur aufnehmen k6nnen. Man kann sieh ]eicht ausrechnen, wieviel Freradgas bei einer beliebigen Spsnnung dam~ zunSehst an die Peripherie abgegeben wird und mit welchen l~engen zum Herzen zuriickkehrenden Fremdgases maa also in der ersten Minute bzw. :[Ialbminute usw. ungefs rechnen muB. Christe~isen macht such ~uf Grund yon Btutgaskontrollen Angaben fiber die Zeit zwisehen der Be- endigungder alveolaren Durehmisehung und der l~iiekkehr yon betr~ehtliehen

t~ber die Sch~itzung der Lungendurchblutung. 477

Mengen Fremdgas. I~ach Christensen, Trolle und Nielsen [Arb.physiol. 7,108 (1934)] kann~man den Fremdgasversuch bei einer Belastung yon etwa 750 mkg offen- bar ohne erhebliehe FGhler bis zu 15 Sekunden nach Beginn der ~remdgas- atmung und l~nger ausdehnen. Man darf jedoeh nieht vergessen, da6 der HGrz= minutenvolumengrenzwert gG1Ggentlieh erst bei vlel gr6BGren Arbeitsintensit~ten .erreicht wird. Im Einzelfall, e~wa durch Serien yon ven6sen Blutstiekoxydul- analysen, diesen l~fiekkehrfaktor kontrollieren zu wolien, kommt selbstverst~nd- ]ich in der klinischen Praxis night in Frage. Auf der anderen Seite ist aueh nicht auger aoht zu lassen, dab mit steigendem Herzminutenvolumen die Umlaufzeit nieht im gleichen ShBe abnimmt . Wir wissen bestimmt, daf] unraittclbar naeh Arbeitsbeginn ein Tell des in echten Blutdepots ruhenden Blutes - - nach Bar- ~ro/t [Vet. J. 87, 466 (1932)] ist etwa 46% der Blutmenge in Depots gewisser. ma6en ausgesehaltet - - in die Zirkulation geworfen wird u n d so die Strom- betterweiterung in den arbeitenden Organen zum Teil ausgleicht. Zunahme der zirkulierenden Blutmenge vergr6Sert die Umlaufzeit. VerzSgert sich die Durch- mischung yon Systemluft und AlvGolarluft - - im Arbeitsversuch bis zu 4 Liter minutlicher Sauerstoffaufnahme, begnfigt sich Bansi mit 4 Sokunden fiir die Misehung Is. Tilmann, Z. exper. Med. 90, 625 (1933)]; diese Zeit ist durchaus diskutabel, wenn man bedenkt, daJ~ die Atmung, wie wir zeigen konnten, 140 Liter pro Minute fibersteigen kann - - und ist dig Umlaufzeit ungew6hnlieh kurz, so kann es vorkommen, daB, wie schon er6rtert, Fremd. gas zum Lungenkreislauf zuriickkehrt, ehe sich das Stickoxydul gleiehmAGig in alas ganze Alveolargebiet ausgebreitet hat. Das ist eine Komplikation, welche viGlleieht alle Fremdgasmethoden im Arbeitsversueh belasten kann. Die Kurve tier Stiekoxydulaufnahme evil. in Verbindung mit der Wasserstoffkurve gibt dar(iber, wie oben auseinandergesetzt, im Einzelfall Auskunft. Wenn man dem

�9 Stickoxydulversuch prinzipiell eine Lungenfunktionspr/ifung einschlie61ieh der Bestimmung des Atemgrenzwertes vorausschickt, ist man einigermaBen sicher, ob man mi~ dieser Komplikation rechnen muir. DiG Gefahr ist grSBer im Beginn als im weiteren Ver]auf des Arbeitsversuches (s. u.).

Der Sperrwasser/ehler.

Wenn man mit dem in der Klinik iiblichen Respirationsapparat die Stick. oxydulatmung durchffihrt, bcsteht die M6gliehkelt, dai] wiihrend des eigent- lichen Versuches Stickoxydui in den fliissigen Medien des Systems in L6sung geht. Es empfiehlt sich, ffir die Kohlens~urebindung m6glichst hochkonzen- trierte (50%) Kalilauge zu verwenden. Mit steigender KOH-Konzentration sinkt der Absorptionskoeffizient f/it Stiekoxyduh Der Fehler im Endresultat ]~f]t sieh auf weniger als ~/2 % reduzieren. Aueh dieser geringe Fehler 1/~Bt sich dutch die Verwendung yon Natronkalk in der Sinterflasehe ganz aussehalten, wodurch zugleich die Pumpenliterleistung noch welter zu steigern ist. Bedeuten- der ist die L6sung yon Stiekoxydul im Sperrwasser des Spirometers. Die Ver- wendung yon spGrrwasserfreien, auf dem Prinzip des Gleitzylinders beruhenden Spirometern hat sieh uns nicht bew~hrt. Man kann abet mit den fiblichen Spirometern dureh diGhte Eins~tze die Sperrwassermenge auf Bruchteile eines Liters vermindern. Au~ .der anderen Seite liiBt sich die L6slichkeit des Stick-

478 H.W. Knipping:

oxyduls im Sperrwasser dtrrch Si~ttigung mit Kaliumchlorid oder Calcium- chlorid stark herm~tersetzen, iMit zunehmendem CalciumehIoridgehalt f/illt der Sorptionskoeffizient geradlinig ab [Ge//ken, Z. physik. Chem. 49, 275 (1904), und Kopp, Z. physik. Chem. 48, 97 (1904)] und liiiit sieh dutch Calciumehlorid- un4 Kaliumehloridzusi~tze unter 0,15 driicken, w/ihrend der AbsorptionskoeffizienV des S$iekoxyduls fiir Blur bei 37 ~ C 0,43 betr/igt (Flury und Zernik, Sch~dliehe Gase. Berlin 1931, Julius Springer) bzw. 0,405 [August Krogh, Handbueh d. hie- chem. Arbeitsmethoden 8, 550 (1915)]. Das NIengenverh~ltnis wie such das Verhaltnis der Absorptionskoeffizienten ist also reeht giinstig. Dieser Sperr- wasserfehler li~Bt sieh natiirl/eh rechnerisch fast ganz aussehalten.

Er ist praktiseh geringer als reehner~sch zu erwarten ist, well der Span- nungsausgleieh zwischerl zwei 1V[edien, insbesondere, wenn die Oberfliehe im Verhi~ltnis zur Flfissigkeitsmenge gering ist, nut sehr langsam verl~tuft. Wenn man in den Respirationsapparat rnit normaler Sperrwasserfiiltung des Spire- meters i(etwa 18 Liter) ein Gasgemisch mit 50% N20 ffillt und die Systemlufb wie fiblich zirkulieren l~Bt, werden in 12 Minuten 355 ccm Stiekoxydul auf- genommen. Kfinstliehe Beatmung des Systems mit Volumensehwankungen vor~ 500 ccm /~ndert daran nut wenig.

Eine weRere Fehlerquelle, welehe bei siimtliehen Fremdgasmethoden be- aehtet werden mul~, ist eine m(igliehe Beeinflussung des Herzmfimtenvolumens und tier Thoraxruhelage dureh die ~remdgaskonzentration im Bln~. Diese Fehlerquelle mull noeh sorgfiiltig geprtift werden. Man kann sie wihrend des Versuehes kontrollie~en. Im Arbeitsversuch gibt der Vergleieh der maximalen Sauerstoffaufnahmewerte vet der Stickoxydulzugabe und naeh dem vollkom- menen Spannungsausgleieh ausreichende Grundlagen fiir diese Kontrolle, und sehlielllich kann die Thorakographie w~hrend des ganzen Versuehes durchgefiihrt werden. ~ber derartige Untersuehungen soil spiiter beriehtet werden.

Die Systemmischung. Die ausreichend schnelle Mischung des Stiekoxyduls im System erforder~

eine im Verh~Itnis zur GrSiie des Systems nieht unbetriiehtliche Literleistung der Pumpe, welche die ZirkuIation bewirkt. Die Sinterflaschen werden deshalb start mit Lauge unter reichlicher Verwendung von Glaswolle mit angefeueh- tetem Natronkalk geffillt. Bei einem erwfinsehten (s. o.) Systemmindestvolumen yon 20 Litern ist eine Zirkulation yon mehr als 140 Litern pro Minute er- s Um tote Winkel, welche die Durchmisehung verz6gern, zu vermeiden, ist das obere Ende des einen Rohrstutzens im Spirometer nach oben hin zu ver- schliel]en und sind nach der Seite bin, unmittelbar fiber dem Sperrwasserspiegel, ()ffnungen anzubringen.

Bei derartig grol3en Umlaufgesehwindigkeiten mfissen such scharfe Winkel und enge Steilen im Bereieh des Mundstfiekansatzes vermieden werden. Wie schon ffiiher angegeben, ist das Verbindungsrohr zwischen Kohlensi~urebindungs- vorrichtung und Spirometer auf einen Durehmesser ,con" mindestens 8 cm ge- braeht. Dreiwegehahn und Mnndstiick sind kurz, gedrungen und welt. ]~in Metallr6hrehen zur Alveolarluftentnahme "tritt jenseits des Dreiwegehahnes in das Mundstfiek ein und reieht fast bis zur Zahnreihe. :Die Zufuhrleitung ffir

Uber die Schittzung der Lungendurchblutung. 479

d a s Stickoxydul zum System hat eine ]ichte Weite yon 25 ram. I)ie Abmessung des Stickoxyduls geschieht durch einen Zylinder yon genau 1 Li ter Inhal t mit gen~uem Manometer. Je naehdem, bis zu welchem Plus fiber den jeweiligen Luftdruek hinaus man durch ~ffnung des Bombenvcntils den Druok in dem Zylinder ansteigen l ~ t , gibt der Zylinder bei der Offnung zum System hin eine mehr und weniger gro~c, exakt errechenbare Stickoxydulmenge a b .

Der Versuchsffang. Soweit die Grundlagen der ersten vorgeschlagencn Abwandlung des }'remd-

gasverfahrens, weiche rechnerisch ganz unabh~ngig von den Sauerstoffwerten ist. Im Prinzip ergib~ sich also folgender Versuehsgang fiir die Schiitzung der Lungendurchblutung wiihrend der Belastung des Untersuehten mit kSrper- lieher Arbeit. Man ermittelt den Ruhesauerstoffwert, steigert die Arbeits- belastung stufenweise, bis der Sauerstoffwert sein Maximum, bei kr~ftigen Sports- leuten unter Umsti~nden fiber 5,0 Liter 02, erreicht hat, die Atemkurve in ihrer Grundlinie absolut geradlinig verliiuft und auch die Atmung sich ihrem Grenz- wert n~hert. Man hat nun die Gewii~heit, da~ das Herzminutenvolumen auch seinen h6chsten Weft erreieht hat und braucht im Prinzip nur einen Versuch durehzufiihren. Sodann wird eine bekannte Menge Sauerstoff und nach kurzem Abstand, wenn Atmung und Sauerstoffaufnahme sich nicht ~ndern, die gleiche Menge Stickoxydul ins System gegeben. Da die Atmung zu diesem Zeitpunkt im allgemeinen auf welt fiber 50 Liter pro Minute gesteigert ist, so erfolgt die Verteilung des Stickoxyduls auf das Alveolargebiet sehr schnell. Die Schnellig- keit der Verteilung ist bei guten, vor dem :Fremdgaszusatz geradlinigen Arbeits- kurven wiederum aus dem Verlauf der Atemgrundlinie abzulesen. Es kann nun- mehr die Alveolarprobe ffir die Stickoxydulanalyse abgenommen werden. Bei un- scharfer Registrierung wird der gauze Versuch mehrfaeh in Abstiinden yon min- destens 8 Minuten wiederholt. Diese Wicderholungen erfordern ebenso wie die erste Untcrsuchung einen nur geringen Arbeitsaufwand. Da der Verlauf der Atem- grundlinie anzeigt, warm die Rfiekkehr von Stickoxydul zur Lunge einen solehen Umfang angenommen hat, dal~ die Ablesung der Stickoxydulaufnahme beendet sein mu~, wird in der Atemkurve die Versuchsphase bestimmt, welche der Be: reehnnng des Herzminutenvolumens zugrunde gelegt werden soll. In zweifel- haften (s. o.) FMlen muff eine Wasserstoffkurve angelegt werden.

Die ergometrische Belastung. Fiir die stufenweise ansteigende Arbeitsbelastung empfiehIt sieh die Be-

nutzung eines elektrischen Ergographen. Wir verwenden ein yon mir frfiher besehriebenes Modell [Z. exper . Med. 66, 517 (1929)], welches sieh bisher verschiedenen Autoren in einer grol]en Zahl yon Untersuchungen �9 in der Praxis bew'hhrt hat. [Voss, Z. exper. Med: 73, 5/6 (1930), Ishida, Z. exper. Med. 75, 1/2 (1931), Herms u. Riittgers, Beitr. Klin. Tbk. 76, 724 (192I), Hermann~eu und Borgard, Beitr. Klin. Tbk. 84, 194 (1934} u. a.]. ~ Die Genauig- keit des yon uns verwandten Modells (s. o.) ist bei Wat twer ten fiber 100 fiir alle klinisehen Zwecke unbedingt ausreiehend. Bei Wattwer~en unter 100 verwenden wir das weniger bequeme Prinzip der elektrischen Bremsung

480 IL W. Knipping:

mi~ gravimetrischer Leistungsmessung, jedoch nur dann, wenn z. B. zur Wirknngs- gradpriifung in diesem Wattbereich eine sehr grebe Empfindlichkeit erforder]ich isK Sell zugleieh mit der Prfifung des t lerzminutenvolumens und der Atemreserven, das EKG., der Venendruek u. a. s. U., fortlaufend kontrolliert warden, so verwenden wir ein krSftiges Geste]l, in waltham der Patient mit ein wenig nach rfiekwiirbs ge- neigtem OberkSrper sitzt, Die Kurbel des Ergometers wh'd dann als Tretkurbel dutch beide Ffige beweg~. Diese ]3ewegung ist unkompliziert.er a]s die i~ahrra.d- bewegung. Wenn die l~ekenlehne sonkreeh~ zur Tretriehtung eingestellt wird, kann man jade Verschiebung des Oberk6rpers wi~hrend der Arbei~ vermeiden, besser als bei der Fahrradarbeit , und st6rungsfreie Elek~rokardiogramme mig der iiblichen Ableitung yon den Armen u. a. selbst bei schwerster Arbeit ableiten. Da es sehr wichtig ist, zugleich mit dam Herzminutenvolumengrenzwert aueh den Blutdruck kennen zu leman, gegen welehen diese Blutmengen entleert warden, und den HSehstwert der Herzarbeit zu bereehnen, haben wit obige Untersuehungen zusammen mit arterieIIen Blutdruekschreibungen dureh- geffihrt. Und zwar haben wir wie aueh Eldahl [Arb.physiol. 7, 437 (1934)] diese t~egistrierungen oszillographiseh vorgenommen. ~'iir d iese and .andere l~e- gistriermethoden am Oberk6rper, desgleiehen fiir die Thoraxrgntgenaufnahme unter Arbeit, empfiehlt es sieh, bei der Lagerung im obigen Gestell, aueh den Sehultern ein festes Widerlager zu geben und dureh Sehulterriemen naeh Art der Tornisterriemen Thorax und Sehulter ruhig za stellen, wobei na~tirlich peinlich vermieden warden mul3, Thorax and Leib etwa einzusehniiren bzw. zu beengen.

Sell nicht nur der HSchstwert des Herzminntenvolumens bestimmt, sondern aueh gepriift warden, wie lange der Maximalwert durehgehalten wird, so ]~13t m a n naeh tier ersten Analyse ohne Maske oder Mundstiiek welter arbeiten and ffihrg in grolien Intervallen eine 2. bzw. 3. Analyse dutch.

W[e hoch man bei Kranken, s~ufenweise yon kleinsten Warren (20 Watt) langsam ansteigend, mit der WattzahI gehen muff and kann, ist unmittelbar aus der Atemkurve abzulesen. Wenn ein Kranker bei 50 Wat t z .B. schon seinen maximalen Sauerstoffwert (and damit aneh seinen maximMen t terz. minutenvotumenwert) erreicht, ist es zweeklos and aueh sch~dlieh, mit der Be- lastung waiter zn steigern, obwohl derartige Kranke oftmals 200 Wat t and mehr leisten k6nnen. Auf der anderen Selte ist es bei krgf~igen Spori, sleuten gelegentlieh erforderlieh, fiber den extremen Wart yon 400 Wat t zu belasten, um wirklich den I-ISehstwert ffir Sauerstoff, Herzminntenvolumen, At.emgrenz- -xer~ nsw. im Einzelfatl kennen zu lernen. Einzelheiten hierzu linden sieh in tier sehon zitier~en Arbeig yon Gilbeau, ~llarzahr~ und Ziiper aus der medizinisehen Polildinik Diisseldorf.

Die Arbeitsbelastung ist natfirllch iiberfl6ssig und auch sehi~dlieh bel der ~uheinsuffizienz des Kreislaufes bzw. der Lungen, bei Infarktneigung, l~ieber usw. �9 Auf die SehutzmaBnahmen bei der Verwendung yon chemiseh differenten t'liissigkeiten in der Kreislaufa~pparatur sei besoders hingewiesen, insbesondere, wenn die SehMtung in den genannten Arbeitsversuehen yon tier NormMsehMtung abweicht. (Verwendung von Schutzflasehen, Schutzventilen and yon Wasch- flaschen mit entspreehender Besehriftung und Aus- und Einlallstutzen yon versehiedenem Kaliber.)

~ber die Sch~zung der Lungendurchblutung, 4:81

Auf jeden Fall mull vom Untersucher immer die Laugeflasche im Auge behatten und bei S~Srungen die Pumpe ~bgo,%ell~ werden, Im fibrigen ist sorg- f~ltig zu beachten, dab der Sauerstoffgehalt der System]uft nie unter 17--18% ~inkt.

Grenzen der Fremdgasmethoden.

1. Wenn es nieht gelingt (die Zahl der f/ir die Untersuchung ungeeigneten Personen ist nicht goring), eine befriedigende, d. h. gleichm~Bige Ruhesauerstoff- kurve und Arbeitssauerstoffkurve aufzunehmen, ist es im allgemeinen kaum mSglieh, mit dieser ~ethode, aber auch mit allen anderen Methoden genaue Werte ffir die Lungendurchblutung zu ermitteIn. Es ist sieher fehlerhaft, wenn in zwei Versuchsphasen versehiedene Sauerstoffwerte gewonnen werden, aber nur fiir eine Phase der Herzminutenvolumenwert vorliegt, fiber den Sauerstoff- wert auf den anderen Herzminutenvolumenwert umzurechnen, wie es oft ge, schieht, denn tier Anstieg des Sauerstoffwertes z. :B. unter Arbeit l~ommt nur zum Tell dutch den Anstieg des Herzminutenvolumens zustande, zum anderen durch die _~_uderung der Blutverteilung und der Ausnutzung. Wenn jedoeh der H6chstsauerstoffwert unter ans~eigender Arbeit erreleht ist, darf geschlossen werden, da$ auch das Herzminutenvolumen sein l~faximum erreichL hat.

Die Zahl tier sogenannten nnrt~higen Atmer, bei denen die Anwendung dieser abet auch fast Mler anderen Fremdgasmethoden (s. o.) nur mit recht betrScht- licher ~ehlerbreite m6glich sein dfirfte, ist nieht klein. Wghrend die l~egistrie- rung der Sauerstoffaufnahrne als Volumendifferenz des Spirometersystems in gro$en Zeitri~umen reeht genau ist, stSren kleine Atemunregelm~iBigkeiten sehr, wenn die Sauerstoff- bzw. Fremdgasaufnahme fiir einen Versuchsbereieh yon wenigen Sekunden abgelesen werden sell. Der Versueh mu$ deshalb vielfaeh vc[ederholt werden. Derartige Atemunregelmgt]igkeiten bzw. kleine hypo- pnoische Phasen bedingen entsprechende Anderungen der Alveolarspannnng und der Fremdgasaufnahme, miissen also erkannt werden und solehe Versuche sind ausznsehalten. In l~ingeren Un~ersuehungszeiten spielen Sehwankungen dieser Art fiir die Verwertbarkeit der Fremdgaswerte keine t~olle. Bei den meisten Fremdgasmethoden liegen die entseheidenden A]veotarentnahmen recht nahe beieinander. Auch die l~fickwirkungen der Atmungssehwankungen auf die Lungendurchblutung miissen beaehtet werden. Es sollten also nur unter gleichert Ventilationsbedingungen gewonnene, ven6se 8auerstoffausnutzungs- werte und Sauerstoffaufnahmewerte auf einander bezogen werden. Wir haben deshalb auch davon abgesehen, die ~r im Arbeitsversuch dutch forc~erte Atmung zu besehleun~gen. Wenn 5berventiliert wird, nimmt bei gleichbleiben- dem ven6sen S~ttigungsgrad die Sauerstoffaufnahme proportional der Ver- s des IIerzminutenvolumens zu. Wit wissen aber nicht, ob der ven6se S/~ttigungsgrad im reehterL Herzen bei Hyperventilation gleich bleibt. (Abgabe von Depotblut mit abweichendem SauerstoffsKttigungsgrad ? usw.) Bei starker Hyperventilation ohne entsprechende Steigerung der Kohlens~urebildung muB weiterhin die Abnahme der alveo]aren CO~-Spannung und deren Auswirkung auf die Beziehung zwisehen Blut-Sauerstoffs/ittigung und Blut-Sauerstoff- spannung bedaeht werden (s. Jansen, Knipping, Stromberger 1. c.).

~82 1-I. W: Knipping:

2. Finden sich gr6Bere Kurzschlfisse (s. Jawsen, Knippin9 und Stromb~rger), so miissen alle Fremdgasmethoden entsprechend grebe lVehler bei der Ermittelung des Horzminutenvolumens ergeben. Man kann diese :Fohler jedoch rechnerisch n,~hezu ganz ausschalten, wenn man das arterielle 8~ttigungsdefizit unter Sauer- stoffatmung ermittelt .

3. Lieg~ eine respiratorische l~uheinsuffizienz mit Ausschlu~ des Kurz- sehlusses vor, so shad alle Fremdgasmethoden im allgemeinen ~ficht anwendbar. Das ~Ierzminutenvolumen is~ dann aus dem -Verl~uf der Defizitauffiillung und dem Umfang des arteriellen Defizites zu sch~tzen. ])as gilt aueh ffir die Pneu- monose und fiiz" schwere Emphyseme. Die versehiedenen Formen der respira- torisehen Insuffizienz sind bei Kreislaufkranken nicht selten. Der Umfang der komplizierenden respiratorischen Insuffizienz ist genau zu ermittetn.

4. Der Verlauf der Atemkurve im S~.adium der aIveolaren Durchmischung g ib t e inen Anhaltspunkt ffir den Grad der M_ischst6rung, auch bei der respira- torischen Arbeitsinsuffizienz. Wie sehon besprochen, sollte der BesVimmung des Grenzwer~es des Herzminutenvolumens immer eina vollst~ndige Lungenfunktions- ]~rfifung vorausgeschiek~ werden, und dabei dutch Wechsel der Sauers~offspannung gepriift werden, ob unter Arbei~ yell ar~eria]isiort wird. Kranke mit einem Atem- grenzwer~ unter 50 Liter pro Minute erfordern ganz besondere Aufmerksamkeit und Kontrolle der Misehung. In solchen Fallen, auch wenn bei Arbeit dutch die Sauer- s~tfffsp~mmngs/s nut eine Xquivalentminderung bewirkt wurde, ist es besser, sich auf die Ermit telung des maximalen Sauerstoffwertes zu beschri~nken.

Dieser unter ansteigender Arbeitsbelastung im Einzelfall zu registrierende h6chste Sauerstoffaufnahmewert ist eine der fiir die Beurteilung eines Kreislauf- kranken wichtigsten ~el]gr6Ben, sofern eine dutch eine komplizierende re- spivatorische Insuffizienz etwa verursachte Begrenzung der Sauerstoffaufnahme nnter Arbeit durch Wechsel der Sauerstoffspannung sieher ausgeschIossen bzw. ausgeschaltet wurde [Knipping und Zimmermann, Z. klin. Med. 124, 435 (1933), Hermannser~ und Borgard, ]. 8., u .a . ] . Das Herzminutenvolumen i s t nicht eine liaeare Fux:kbion dieses Sauers~offwertes, wie gelegentlich angenommen wurde, denn der Gesamtausseh6pfungsgrad ist in den verschiedensten Arbeitsphasen, wie oben angedeutet, nieht konstant und bei verschiedenen Normalen und Kranken im Zeitpunkt der Erreichung des Herzminutenvolumgrenzwert aueh nieht gleich I Aber als summariseher Ausdruck der Gesarntkreislaufleistung (Herzminuten- volumengrenzwert, Zweekm~$igkei~ der Blutstromverteilung unter Arbeit) ist der maximale Sauerstoffwert -con Bedeutung vet allem dann, wenn die Puls: frequenz w~hrend der Arbeit, am besten elekU'okardiographiseh (s. o.), zugleieh registrier~ werden kann. Oberdies ist die Registrierung des maximalen Sauerstoff- wer6es in der klinisehen Praxis verh~l~nism~$ig leieh6 durehffihrbar. Es sel nebenher erw/~hnt, dab sich aus dem maximalen Sauers$offwert genau errechnen t~Bt, wie hoch das Herzminutenvolumen sich jeweilig noch mindestens steigern 1/~Bt.

5. Vorsieht ist bei der Anwendung tier ~remdgasmethoden, also aueh der bier er6rterten, in der ersten Arbeitsphase geboten, also zu einem ZeitpunkL in dem da s Herzminutenvolumen schon schnell bis zum Grenzwert angestiegen, der Atemgrenzwert noch nicht erreieht ist. Das gilt jedoch nur ffir einen be- st immten Arbeitsbereich. Einzelheiten hierzu werden sparer mitgeteilt werden.

t?ber die Schgtzung der Lungendurehblutung. 483

Soweit das Prinzip tier ersten hier vorgeschlagenen Variante der ~'Yemdgas- methode. FOr den Avbsitsversueh kommen noch einige andere Abwandlungen der Fremdgasmet.hode in Frage. Sie sind, wie z. t~. die n~chstfolgende, iiir die ]aufende praktische Verwendung kaum geeignet. Wir haben sic ]edig]ieh in die prinzipielle Kontrolle der Methoden untereinander einbezogen,

II4

Wie bei der oben geschildertea Versuchsanordnung wird der Arbeitsversuch mit ttilfe des gesehlossenen Kreislaufapparates durchgefiihrt. Nach Erreiohung des maximalen Sauerstoffwertes und des Atemgrenzwertes, d. h. also nach Ab- schIul~ der Lungenfunktionsprfifung in der yon uas geiibten Form wird nun nicht Stickoxydul ins System gegeben, sondern ~hnlich wie fiir den Ruheversuch vorgeschlagen, auf einen Beutel von 3 bzw. 4 L i t em Fassungsverm6gen um- geschaltet, weleher in einem mit dem System verbundenen Kasten untergebracht ist, so dab alle Anderungen des Beutelinhaltes am Spirometer ablesbar sind. Dieser Beutel k~nn eventuell mit einem kleinen Natronkalkeinsatz versehen werden und wird mit Stiekoxydul und Sauerstoff gefiitlt~. Diese Xaderung der ~r erspart die Auswaschung des Systems, auf der anderen Seite ist die Kontrolle der Durchmisehung des Alveolarraumes nieht so sieher und einfaeh wie oben, da die wfi.hrend der t~egistrierzeig ausgesehiedene Kohlens~ure in Reehnung gestellt werden muB und da mit Fortsehreiten der Durchmisehung des Alveolarraumes zwar die Blutmengen, welehe Stiekoxydul aufnehmen, an- wachsen, aber wegen der nieht groBen Gesamtmenge an D'k'emdgas im Beutel die Stiekoxydulspannung und damit auch die Stiekoxydulmenge, welehe pro Bluteinheit aufgenommen wird und die gesamte Stickoxydulaufnahme pro Zeit- einheit rasch geringer wird. Immerhin gibt die Kurve gelegentlich wertvolle Anhaltspunkte fiir die Kontrolle der Mischung und der t%iiekkehr yon Yremdgas zum reehten Herzen, und damit ffir die zweekm~il3ige zeitliche Verteilung der Alveolarentnahme. Anstat t am Ende der Mischung eine Alveolarprob e zu ent- nehmen und auf die registrierte Stickoxydulaufnahme zu beziehen, i s t es natiir- lieh aueh m6glich, nach dem Abschlu0 der Misehung zwei Beutelproben zu entnehmen und entspreehend der Grollmannschen Bereehnungsweise zu ana- lysieren. Handel t es sich nm unruhige Atmer und sell auf die Benutzung der O~-Werte verzichtet werden (s. o.), so kann man im Zuge der hier beschriebenen Versuchsanordnung nach der Beendigung der Misehphase zu gleicher Zeit eine Alveolar- und eine BeuteIluftprobe und nach wenigen Sekunden, noch vet der Fremdgasrfickkehr, wieder gleichzei~ig e[ne Alveolar- und Beutelprobe en~nehmen. :Fiir beide Entnahmezeiten wird die Fremdgasmenge in dem Raum: Beutel ~-Thoraxkapazit~it erreehnet. Die Differenz beider Fremdgasmengen ist gleieh tier Fremdgasaufnahme. Thoraxkapazit~t und Beutelvolumen sind jeweils aus dem Spirogramm zu entnehmen.

II1.

Wenn man unter Arbeitsbelastung abwartet, bis der maximale Sauerstoff- wert erreicht ist, und die Atemgrundlinie, welehe die Sauerstoffaufnahme anzeigt, somit ffir liingere Zeit geradtinig verl~uft und nunmehr eine genau

484 H.W. Knipping:

bekannte Stiekoxydulmenge zur Systemluft gibt, so zeigt der gesehlossene I~espirationsapparat in geeigneten Fgllen ohne weiteres genau die Stiekoxydul- aufnahme a n . Start die Alveolarluftspannung direkt zu bestimmen, kann mart die Stickoxydulaufnahme unmittelbar im arteriellen Blub ermitteln. Natiirlieh mug man vermeiden, das arterielle Blu$ in der Misehphase zu entnehmen. :Der BIutgaswert wiirde dann zu tier liegen. Wenn man zu lange wartet, so ist sehon Stickoxydul zum Lungenkreislauf zuriickgekehrt und die alveolare und die Blutgasspannung pagt sieh immer mehr der Stiekoxydulspannung in tier Ein- atmungsluft, d .h . Systemluft an; die Stickoxydulaufnahme pro Kubikzenti- meter :Blur in der Lunge 1/il3t sieh nieht mehr berechnen, da Mr die jeweilige Stiekoxydulspannung im rechten Herzen nicht kennen. Es mug also die ar- terielle Punkt ion nach Beendigung der Nisehphase und vor Riiekkehr y o n Stickoxydul zum reehten I-[erzen durehgefiihrt werden. :Eine zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt naeh dem Beginn der Fremdgasatmung entnommene arterielle Blutprobe ist yon nur geringem Wert. Hier gibt nun die spirographisehe Stiekoxydulaufnahmekurve gelegentlieh eine nieht unwiehtige l~ichtlinie ftir den giinstigsten Zeitpunkt der BIutentnahme. Man entnimmt die Blutprobe am besten etwa dann, wenn di@ Aufnahmekurve ihren htehsten Weft erreieht. Bei einiger ~bung in der arteriellen Punktion gelingt das; allerdings unter der Voraus- setzung, dab bei ruhendem Oberktrper Tretarbeit geleistet wird. Einzelheiten tier in Frage kommenden Versuehsanordnung sind sehon oben erwi~hnt. Selbst- verst/indlich ist aueh diese Methode nicht ffir die klinische Praxis geeignet. Sie kommt nut far die prinzipielle Kontrolle der Methoden untereinander in Frage.

I V .

Das gilt gleiehfalls fiir die folgende, weitere Variante des Stiekoxydulver- fahrens. Zun/iehst Wird Stiekoxydul his zum S/~ttigungsausgleieh geatmet und nunmehr die Ausseheidung verfolgt, deren Intensitg~ in erster Linie dureh das jeweilige t terzminutenvolumen bedingt ist. Im einzelnen kann man etwa so vorgehen: Der zu Untersuehende atmet am gesehlossenen Kreislaufsystem unter Arbeitsbelastung bis der maximale Sauerstoffwert erreieht is~. Nunmehr werden einige Liter Stickoxydul zugegeben und so lange gewartet, bis die Aufnahme- kurve, welehe zun~chst anstieg, nach Sgttigung des ganzen 0rganismus mit. Stickoxydul wieder so verl~uft, wie vor der Stiekoxydulzugabe. In diesem Zeit- punkt ist die Stiekoxydulsp~unung im System, im Blut und hn Gewebe gleieh; der Ausgleich wird unter Arbeit in wenig mehr a]s 2 Minuten erreieht. Unter Berfieksichtigung des Systemvolumens, des Lungenvolumens (s. o.) und der Stiekoxydulaufnahme, welche sieh aus der Aufnahmekurve erglbt, ist die Aus- gleiehspannung zu bereehnen. (Dieses Yerfahren ist nebenher aueh geeignet, um die gesamte Menge alIer flfissigen Medien im KSrper zu sch~tzen.)

Naeh dem Ausg]eieh wird auf einen 20 Liter groBen Beutel umgeschaltet,. tier fiber eine Kalkpatrone mit dem Dreiwegeh~hn verbunden ist. Der Beutel enth~ilt Luft und lieg~ in einem diehten Kasten, welcher wiederum mit dem Spirometer verbunden ist. I)er Beutelinhatt wird dureh ein Gebl~ise, welches dureh zwei Stutzen an den Beutel angeschlossen ist, fortlaufend gemiseht. Die. venSse Stiekoxydulspannung ist aus der ersten Versuehsphase bekannt. I J-bet

13ber die Seh~Ltzung der Ltmgendurehblugung, 485

das, was ~rteriel[ aufgenommeu wird, unterriehten die Alveol~rluftpr0ben (s. o.). Die Gesamt~bg~be yon Stickoxydul ist am Spirometer unter den sehon er~ 6rterten Bedingungen abzulesen.

V.

Als im klinischen Betrieb laufend durchffihrbares Kontrollverfahren k o m m t nut folgendes in Betraeht. Es geht aus vom alten Fickschen th'inzip. Da wit heute in tier Lage sind, die arterielle Siittigung in Ruhe und auch wahrend der Arbeit mit Sieherheit zu priifen und dieser Test ein Bestandteil der laufenden Lungenfunktionspriifung ist [Knippinff, Zimmermann, 1. c., und Knipping, Klin. Wsehr. I2, 406 (1935)], so kann man im Arbeitsversueh auf die direkte Be- stimmung des arteriellen Sauerstoffwertes verzichten. Die Sauerstoffspannung des venSsen Mischblu~es, welches aus dem rechten Herzen zur Lunge flieBt, lhBt sich naeh dem Plesch.Verfahren ermit~eln, und zwar im Arbeitsversuch unger besonders giinstigen Umst~ind~n: Da die Priifung des maximalen fiauer- stoffwertes ebenf~lls Bestandteil der Lungenfunktionspriifung ist, kommt also, wenn wit den Herzminutenvolumengrenzwert messen wollen, ~ls zushtzliehe Arbeit nut die Bestimmtmg der venSsen alveolaren S~uerstoffspannung in Be- tr~cht. Die I4erstetlung der Sauerstoffbindungskurve, aus der bei I~enntnis der ven6sen Spannung die ven6se Sauers~of~s~t~igung ~bgelesen werden k&nn, wird sehon meist ira l~ahmen der Lungenfunktionspriifung durehgefiihrt (Jansen, Knipping, Stromberger, 1. c.). Es ist m6glieh, dal] sp/iter einmal, wenn wit alle, jen e Kurve beeinflussenden :Faktoren genau iibersehen, auf die Ermittelung der Spannungskurve im laufenden klinischen Betrieb verzichtet werden k~nn. (Sehiit- teln einer unmittelbar naeh der Arbeit entnommenen ven6sen Blutprobe des Patienten mit der ven6sen Alveolarluftprobe und direkte t~estimmung des Sauer- stoffs~ttigungsgrades und der Totalkapaziti~t im van Slyke-Apparat.) Uber die dann in Kauf zu nehmende Fehlerbreite sell sp i te r berichtet werden. Der maximale S~uerstoffwert ist mit "~" grol]er Genauigkeit und in rel~tiv einf~eher ~Veise zu be- stimmen. Es liegt gerade hierfib er grof~e Erfahrung vet. Zur Feststellung der ven6sen Sauerstoffspannung wird an den Dreiwegehahn des Kreislaufapparates ein Gummi- s~ek yon 3 Liter F~ssungsvermSgen geseh~ltet. Dieser ~Beutel wird mit S~ickstoff, geffillt oder, wenn nut geringe ven6se Aussch6pfung erwartet wird, kann man much dutch entspreeheade Sehgltung des Dreiwegehahnes die letzteu Fraktionen der unter Arbeit sehr tiefen Atemzfige am Ende der Exspiration in den Beutel

�9 fttlien. Naehdem tier maximMe S~uerstoffwert im Arbeitsversueh erreicht wurde, seh~ite~ man ~m :Ende einer Exspiration vom System auf den Beutel urn, l~Bt

iO Sekunden aus dem Beute /a tmen , entnimm~ nunmehr eine Gasprobe aus dem Mundstfck unmittelbar am Batientert und verbindet die Versuchsperson wieder mit dem System. Wenn man am Ende der unter Arbeit sehr tiefen Exspiration auf den Beutel umschaltet, ist die ira Thorax verbleibende Lu~tmenge klein. Da der Atemumfang unter Arbeit im Augenblick der Erreiehung des maximalen Sauerstoffwertes bedeutend ist, ebenfalIs der Herzminutenvolumenwert in diesem Augenblick, so sind die ]3edblgungen, um wirklieh ven6se Sauersto/fspannungen in der Gasprobe am Ende der :Beutelatmung messen zu kSnnen, besonders giinstig. An Hand des ven6sen Sp~nnungswertes und der Sgttigungskurve l~Bt sieh in

486 IEI. W. Knipping:

bekannter Weise die arterioven6se Sauerstoffdkfferenz berechnen. Die ~rterio- ven6se Diiferenz pro Liter dividiert dutch den maximalen Sauerstoffwert in Litern ergibt den Herzminutenvolumengrenzwert, d. h. die Literzahl, welche das Herz des zu Untersuehendcn bestenfalls unter Arbeit f6rdern kaml. Dieses Verfahren liel~ sich in befriedigender Weise nut durch folgende An- sehluBart des Patienten durehfiihren, sofern n]eht liegend mit Tretkurbet- arbeit untersueht wurde. Dor Patient bekommt ein Zuntzsehes Mundstfick in den l~Iund. Die zu- und abffihrende Leitung is~ je in 10 kleine R6hrchen aufgeteiIt, welche um die Wangen herum zum Hinterkopf und yon def t zum Apparat geffihrt sind. :Die Verbindung zum Mundstfick hin wird durch einen Dreiwegehahn hergestellt, welcher die Schaltung zum System bzw. zurAuBenluft (oder Beutel) hin erlaubt. Das Gauze bekomm~ Halt dutch einen breiten weiehen Gummischl~uch, welcher alles einschlieBt, also auch Hinterhaupt, Wangen und Mund beriihrt und nicht zu lest aufgeblasen wird.

Die Sauersto/]analyse in der alveolaren Gasprobe.

Die 8~uers~offanalyse der Alveolarproben kann dutch ein einfaches System, bestehend aus einer l~ipette mit Niveaugef~iB zum Abmessen der Luftprobe, einer Pyrogall01biirette und einer Kompensationspipet@e, nach bckannten Prln- zil0ien erfolgen. Die beiden Pipetten fassen je lO corn und sind zusammen in einem als Wassermantel dienenden, wassergef/illten Zylinder untergebracht (Zeiehnung). Die ]3~irette ftir das Pyrogallol bat ein Niveaugef&B und einen seitlichen Stutzen, welcher mit dem Kompensationsgef/tB verbunden ist. Die AbmeBpipette ist zun~chst ganz mit Quecksilber gefiillt. Sodaml wh:d eine Gasprobe eingesaugt und diese nun mehr~aeh zur P3n'ogallol]6sung heriiber- geztrtiekt und zurfickgesaugt. SehlieBHeh wird die Volumenmiuderung naeh Ausg|eieh mit dem Kompensationsgef/iB abge]esen. Urn das manuelle Auf- und Abbewegen des Niveaugef~Bes der MeBpipette auszusehalten, wird das lqiveau- gef~ifl der Pyrogallolbfirette mit einer Wasserstrahlpumpe verbunden unter Ein- sehaltung eines verstelIbaren Sieherheitsventils. Die Wasserstrahlpumpe saugt das Pyrogallol her/iber. Bei einem bestimmten Druckniveau 6finer sich eine Verbindung zur AuBenluft, das Pyrogallol flieBt zuriiek, und damit gelangt die Gasprobe ~vieder zur MeBpil0ette. Das Sieherheitsventil besteht aus einem glasernen U.l~ohr mit Glaskugel. Je nach der Fiillung des U-Rohres mit Wasser bzw. Queeksilber wird bei verschiedenen I)rucken die Sperrfliissigkeit in die Glaskugel gesaugt und damit der Weg zur AuBenluf~ frei. In einer zweiten fihnliehen Apparatur, in welehe s ta t t alkalischer PyrogaUoll6sung Ka]ilauge eingeffillt ist, wird gleichzeitig nur die KohlensEure bestimmt.

Aueh bei diesem .Verfahren kann der Beutel, auf den umgesehaltet wird, ut~/die venSse Sauerstoffspannung zu ermitteln, in einem Kasten eirigeschlossen werden, welcher wiederum mit dem Spirometer in Verbindung steht. Es ist dies eine Komp]izierung des Verfahrens, we]che jedoch 1i~r einige priazipielle En~sche~dungen Yon Nutzen ist. Is~ die mi~tere Sauerstoffspannung i~ BeuteI und Lungenraum zusammengenommen h6her als die ven6se Sauerstoffspannung, so sieht man, sofern ei~e NatronkalkpaCrone eingesehaltet war, schlie~lich eine Ge- samt~rolumenabnahme, da ja dann vom ven6senBlut 8auerstotf aufgenommen wird.

Uber die Sch~hzung der Lungendurchb lu tung , 487

Liegb die Sauerstoffsp~mmng von Lungen und :Beuf~el unter der venSsen Sauer- s~ffspannung, so ergibt sich cine e~tsprecheade ~nderung dcr Gesamtvolurcen- kurve. Die Riickkehr des venSsen BIutes, welches schon einmal, ohue arteriali- siert zu sein, die Lunge passiert hat, ist wiederum an der Volumenku~we zu er- kennen. Nach dieser Vororientierung kann mmmehr ohne Natronkalkpatrone und Ftillung des Beutels mi~ einer aus einem Vorversuch restierenden Mischung yon Stickstoff und Sauerstoff die endgfltige Besbhnmung der venSsen Sauerstoff- spannung ohne Kohlens~urebindung erfolgen. Natiirlieh kommt such diese Ver- suchsanordnung nur fiir den Arbeitsversuch mit maximal tiefer ~nd gleieh- m~Biger Atmung in Frage.

Zum Sehlul~ mSehte ich nochmals betonen, dab es sich bei der Untersuehung des Grenzwertes des Herzminutenvolumens mit den bis jetzt uns zur Yerftigung stehenden Methoden nicht um eine exakte Bestimmung, sondern nut um eine Seh/~tzung h~ndelt. Einzelne dieser Methoden geben in den H/tnden sehr e~: fahrener Untersucher gewil~ gute Werte. S o w e i t es sieh abet um die An- wendung in des k[inischen Praxis handelt, sind die Bedenken betrgchtlieh. Daran/~ndern such die hier mitgeteilten methodischen Erfahrungen und methodi- sehen Vorschlgge zun~chst nicht vieh Es ist zu erw~rten, daft dutch gr61~ere sysbem~Sisehe, verg[eichende Untersuehungsreitlen vielleich~ eine annEhernd ebenso grebe Sieherheit wie bei der Bestimmung des Herzmlnutenvolumen: ruhewertes erreieht werden kann. Zun~ehst einmal bei Gesunden bzw. Lungen- gesunden. Es wird sich dann zeigen, weiehe der versehiedenen bisher in der -Literatur bekanntgegebenen Versuchsanordnungen am meisten zu empfehlen is~. Ob die hier im wesentlichen unter dem Gesiehtswinkel der Erfordernisse der klinischen Praxis vorgesehlagenen mebbodisehen Anderungen fiir die Praxis wirklieh diskutabel sein werden, wird sich dann such sagen lassen. Wir haben mi~ derartigen vergleichenden Untersuchungen begonnen.

Es ist sebr gut mSglich, dab die Fehlerbreite bei der praktischen klinisehen Anwendung und mit einer Versuehsanordnung, welehe fiir die kiinisehe Praxis in ItinbIiok auf Zeit und Arbeitsbedarf der einzelnen Bestimmung tragbar ist, sehliel~lieh doeh nicht unbetr~ehtlieh bleiben wird. Bei dem dringenden Bedarf der Praxis naeh einem Verfahren zur Priifung der Leistungsreserven yon Iterz und Kreislauf wird man jedoeh diesen Fehler, wenn alle methodisehen M6glioh- keiten erseh6pft sind, wahrscheinlieh in Kauf nehmen, allen-dings muff diese Fehlerbreite, wie ich schon erw/ilmte, uns bekannt sein. Es is~ in der ldini- ashen Praxis einstweilen sicher weniger wichtig, den absolute~ Herzminuten- volumenhSchstwert riehtig zu messen, ein Ziel, welches bei der Xompliziert- heir und engen Verknfipfung slier Kreislauf- und Atmungsfaktoren in abseh- barer Zeit kaum zu er~eichen sein wh-d (s. o.), als vor allem die klinisch-prakti- sehe Kreislauffunktionsprfifung etwas mehr als bisher zu objektivieren.

Beitr~ge zur Klinik der Ttlbcrkulosr Bd. 87. 3~