„TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT

ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH

H.-V. Ulmer, Sportphysiologische AbteilungFB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz

1(* Nach Vortrag und Diskussion ergänzt bzw. geändert*)

Zum Physiologischen Praktikum:Das Thema SIM-Praktikum (virtual physiology)

erübrigt sich für Atmungsphysiologie:seit 1997 sind zu den 5 Titeln (ohne Atmung) keine

neuen hinzu gekommen.

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Einleitung

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Inhalte:

• Praktikum = praktisches, handwerklichesArbeiten, *aus heutiger Sicht*: praktischesArbeiten der Teilnehmer untereinander

• Wie praktisch soll ein Praktikum sein?

• *Wie sollte die Relation Messverfahren:Systemphysiologie ausfallen?*

• Wie präklinisch sollte ein physiologischesPraktikum sein? = Eventuell Frage für dieAbendsitzung „quo vadis?“

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Einleitung

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• Wenn präklinisch, dann gehört einBodyplethysmograph ins Praktikum

• Aber wohl nur ein Exemplar realisierbar*(wegen Kosten- und Betreuungs-

aufwands)*

• *Kein Demonstrationspraktikum!*

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Einleitung

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Methodik

Lösungsweg:

Stationspraktikum mit *mehreren* Kleingruppenund *parallelen* einfachen Aufgaben.

Vorschläge im Internet (s. Kurzfassung)

Willkürlichen Apnoezeit nach tiefer Inspirationbei 5 Wiederholungsversuchen

Kleingruppen zu je 3 Praktikanten:

1. Versuchsleiter (gleichzeitig Protokollführer)

2. Versuchsperson

3. Zeitnehmer

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Methodik

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*Versuchsplan*

1. Messen der gesamten Apnoezeit,Eintragung ins Protokollblatt

2. Beobachten eventueller unwillkürlicherAtmungsbewegungen, Zeitpunkt deszugehörigen „onset-point“ notieren

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Methodik

Erhebungen

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Zwei Praktikumsgruppen (n = 38),

Zunahme der gesamten Apnoezeit um 20 s

von 61 ± 24 auf 81 ± 33 s (+ 33 %)

18/38 (≈ 47 %) zeigten einen onset-point

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Ergebnisse (jeweils M ± sD )

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Ergebnisse (jeweils M ± sD , n = 38)

Abb. 1: Mittelwert Gesamt ± sD aller 38 VPN bei 5 Wiederholungsversuchen9

0

20

40

60

80

100

120

1. Versuch 2. Versuch 3. Versuch 4. Versuch 5. Versuch

Wiederholungsversuche

Apn

oeze

it (s

)

+ 33 %

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Ergebnisse (jeweils M ± sD , n = 18)

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Abb. 2: Untergruppe mit unwillkürlichen Atmungsbewegungen (n = 18):M ± sD der Zeitspanne bis onset-point (Ph 1) und der Zeit nach onset-point (n. o.), 5 Wiederholungsversuche

0

20

40

60

80

100

120

Ph 1 n. o. Ph 1 n. o. Ph 1 n. o. Ph 1 n. o. Ph 1 n. o.

1. Versuch 2. Versuch 3. Versuch 4. Versuch 5. Versuch

Wiederholungsversuche (n= 18)

Apn

oeze

it (s

) + 16 %

+ 86 %

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Diskussion

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Stellenwert als *systemphysiologisches*Praktikum- Versuch mit hohem Ausmaß an Selbst-

ständigkeit der Praktikumsteilnehmer- Positionierung im Praktikum als Stations-

praktikum in Kombination mit einemBodyplethysmographen oder mit anderenklinischen Methoden - präklinischer Bezug

- Vertiefung atmungsphysiologischerGrundlagen durch Selbststudium oderangeleitete Diskussionen

Mögliche Diskussionspunkte mit den Praktikumsteilnehmern:

- Atmungsregulation in Ruhe

- Chemische Atmungsantriebe

- Pathophysiologie des Atemstillstands

- Psychophysiologische Bewältigung vonAtemnotsymptomen

- Beobachtung als ärztliche Methode

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Diskussion

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In der Hoffnung, hiermit eine Diskussion über Atmungsphysiologie im Praktikumanstoßen zu können,

danke ich für Ihre Aufmerksamkeit

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Fazit

*Als Anhang: Folien Nr. 14 bis 18*

5maliges Bestimmen der Apnoezeit (Stoppuhr) eines jedes Probanden nach maximaler Inspiration(ohne vorheriges Hyperventilieren)Wechsel der Versuchsperson nach jeder Messung,ergibt Abstände von 1 bis 1,5 min

Gesamter Zeitbedarf für die Gruppen:beim Wechsel zu zweit: ca. 10 – 12 Minutenbeim Wechsel zu dritt: ca. 15 – 18 Minuten

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Methodik

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Ergebnisse (jeweils M ± sD )

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18/38 (≈ 47 %) zeigten einen onset-pointZunahme der ges. Apnoezeit:

um 21 s von 63 ± 26 auf 84 ± 34 s (+ 33 %)Zunahme bis onset-point:

um 9 s von 49 ± 18 auf 58 ± 34 s (+ 16 %)Zunahme onset-point bis Ende:

um 12 s von 14 ± 10 auf 26 ± 16 s (+ 86 %)

Zwei Praktikumsgruppen (n = 38), Zunahme der

ges. Apnoezeit: von 61 ± 24 auf 81 ± 33 s (+ 33 %)

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Ergebnisse (M ± sD , n = 18)

Nur für die 18 Vpn mit onset-point:

16

+ 33 %+ 86 %+ 16 %Rel. Differenz+ 21+ 12+ 9Differenz84 ± 3526 ± 1658 ± 235. Versuch63 ± 2614 ± 1049 ± 181. Versuch

gesamteApnoezeit

von onsetpoint bis Ende

bis onsetpoint

Zeit in sn = 18

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Atmungsphysiologische Themen im physiologischen Praktikum des Instituts für Physiologie und Pathophysiologie Mainz (Auszug aus d. Praktikumsheft, Stand 2003)1. Block: Statische und zeitabhängige Atmungsvolumina:1.1 Spirometrische Bestimmung des Atemzugvolumens, des inspiratorischen und expiratorischen Reservevolumens und der Vitalkapazität.1.2 Abhängigkeit der Ventilation vom arteriellen CO2-Partialdruck (ventilatorische CO2-Antwort) im Rückatmungsversuch.1.3 Messung der Vitalkapazität und verschiedener zeitabhängiger Volumina mit dem Vitalographen (einschl. Ermittlung des Normwerts anhand eines Nomogramms): Vitalkapazität (VC), Forciertes Exspiratorisches Volumen (FEV1) sowie Forcierter Mittlerer Fluss (FMF).1.4 Bestimmung der Funktionellen Residual-Capazität (FRC) mit der Helium-Rückatmungsmethode.2. Block: Atmungsmechanik:2.1 Messung der Dehnungskurve von Lunge und Thorax bei willkürlich entspannter Atmungsmuskulatur und die Bestimmung der Compliance für Thorax und Lunge zusammen (Spriometer-Versuche).2.2 Oszillatorische Messung der Resistance.3. Block: Atemstillstand und Wiederbelebung:

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LITERATURHINWEIS • AGOSTINI, E.: Diaphragm activity during breath-holding: factors related to its onset. J. Appl. Physiol. 18: 30 — 36 (1963)• DANNHAUER, G. und H.-V. ULMER: Zur Trainierbarkeit der Atemanhaltezeit – Physiologische und psychische Aspekte.

Leistungssport 6: 29 — 32 (1983)• FOWLER, W. S.: Breaking point of breath-holding. J. Appl. Physiol. 6: 539 — 545 (1954)• HENTSCH, U. und H.-V. ULMER: Trainability of underwater breath-holding time. Int. J. Sports Med. 5: 343 — 347 (1984)• HIRSCH, M. C., H. A. BRAUN, K. VOIGT und H. SCHNEIDER: "Virtual Physiology" –Thieme-Verlag,

http://www.thieme.de/elm/sim/• MARTHINSEN, J.: Trainierbarkeit der Atemanhaltezeit. Seminararbeit im Seminar “Sportphysiologische Experimente mit

einfachen Mitteln”. Mainz, WS 1997/98• SCHÄFER, K. E.: Adaption to breath-hold-diving, in: Rahn, H. (ed): Physiology of breathholddiving and the Ama of

Japan. Washington, National Research Council 1965, 237 — 252• SCHWANZ, M.: Messung von Atemanhaltezeiten. Seminararbeit im Seminar “Sportphysiologische Experimente mit

einfachen Mitteln”. Mainz, WS 1993/94• ULMER, H.-V. und V. MONNERJAHN: The CO2-onset for spontaneous breathing movements during breath holding

(Vortrag). In: GROTE, J., Ed.: Aktuelle Probleme der Atmungsphysiologie. S. 183 - 188, In: Akademie der Wissenschaften und der Literatur zu Mainz (ed): Funktionsanalyse biologischer Systeme. Bd. 18, Stuttgart - New York: Fischer (1988)

• ULMER, H.-V. und M. HEGNER: Shifts of „onset point“ and „breaking point“ - Thresholds in breath holding experiments after gradative hyperventilation (Vortrag). Pflügers Arch. 408: Suppl. R 90 (1987)

• ULMER, H.-V.: Wie "praktisch" muß ein Praktikum sein? Überlegungen zur Poster-sitzung "Lehre" auf dem Physiologenkongreß 2000 in Ulm. Physiologie - Forschung Lehre/ Öffentlichkeit, Heft 15, 35 -36 (2000) [ULMER-Veröffentlichung 319]

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