4 Fragen zu Strömungswiderstand

Der Strömungswiderstand der Lunge und der Gewebswiderstand der Lunge sind zwei verschiedene Konzepte, die die Atmung und den Luftfluss in der Lunge betreffen. 1. **Strömungswiderstand der Lunge**: Dieser Widerstand bezieht sich auf die Schwierigkeiten, die Luft beim Ein- und Ausatmen durch die Atemwege zu bewegen. Er wird hauptsächlich durch die Größe und den Zustand der Atemwege (z. B. Bronchien und Bronchiolen) bestimmt. Faktoren wie Verengungen, Entzündungen oder obstruktive Erkrankungen (wie Asthma oder COPD) können den Strömungswiderstand erhöhen. Der Strömungswiderstand wird oft in Bezug auf den Luftstrom und den Druckunterschied zwischen den Atemwegen und der Umgebung gemessen. 2. **Gewebswiderstand der Lunge**: Dieser Widerstand bezieht sich auf die elastischen Eigenschaften des Lungengewebes selbst und die mechanischen Eigenschaften der Brustwand. Er umfasst die Widerstände, die durch die Dehnung des Lungengewebes und die Bewegung der Pleura (der Membran, die die Lunge umgibt) entstehen. Der Gewebswiderstand ist also ein Maß dafür, wie viel Kraft benötigt wird, um das Lungengewebe während der Atmung zu dehnen und zu komprimieren. Zusammengefasst: Der Strömungswiderstand bezieht sich auf den Luftfluss durch die Atemwege, während der Gewebswiderstand die mechanischen Eigenschaften des Lungengewebes und der Brustwand betrifft. Beide Widerstände sind wichtig für die Gesamtmechanik der Atmung.

Der Strömungswiderstand \( R \) in einem Kapillarrohr mit Kreisquerschnitt wird durch das Hagen-Poiseuille-Gesetz beschrieben: \[ R \propto \frac{L}{r^4} \] wobei \( L \) die Länge des Rohrs und \( r \) der Radius des Rohrs ist. Wenn der Durchmesser des Rohrs auf 0,8 des ursprünglichen Durchmessers reduziert wird, dann wird der Radius ebenfalls auf 0,8 des ursprünglichen Radius reduziert. Sei \( r_1 \) der ursprüngliche Radius und \( r_2 = 0,8 \cdot r_1 \) der neue Radius. Der neue Strömungswiderstand \( R_2 \) im Vergleich zum ursprünglichen Strömungswiderstand \( R_1 \) ist dann: \[ R_2 \propto \frac{L}{(0,8 \cdot r_1)^4} = \frac{L}{0,8^4 \cdot r_1^4} = \frac{L}{0,4096 \cdot r_1^4} \] Da \( R_1 \propto \frac{L}{r_1^4} \), ergibt sich: \[ R_2 = \frac{R_1}{0,4096} \] Der Strömungswiderstand ändert sich also um den Faktor: \[ \frac{1}{0,4096} \approx 2,44 \] Der Strömungswiderstand erhöht sich somit um den Faktor 2,44.

Der Strömungswiderstand ist am größten in den Bronchi segmentales.

Der Strömungswiderstand in der Lunge ist am größten in den mittleren Bronchien. Dies liegt daran, dass diese Bronchien einen relativ kleinen Durchmesser haben und die Luft durch eine größere Anzahl von Verzweigungen fließen muss, was den Widerstand erhöht. In den kleineren Bronchiolen und Alveolen nimmt der Strömungswiderstand wieder ab, da die Gesamtquerschnittsfläche dieser Strukturen größer ist.