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Die Therapie mittels mechanischer Beatmung ist auf der Intensivstation oft die einzige Möglichkeit zur Behandlung respiratorischer Erkrankungen. Zur Optimierung der Therapie ist eine genaue Vorstellung der mechanischen Vorgänge im Lungenparenchym sehr wichtig. Es besteht jedoch kein Konsens darüber, wie die Lunge sich bei mechanischer Beatmung auf der Ebene der Lungenbläschen (Alveolen) verhält. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Methoden entwickelt und Experimente durchgeführt, um die Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen Beatmung und morphologischem Verhalten der Lunge auf alveolärem Level zu festigen und zu erweitern. Experimente wurden vergleichend am Tier Modell für lungengesunde und lungengeschädigte Gruppen durchgeführt.
Es wurden Aufnahmen von subpleuralen Alveolen mit einem Endoskop-System unter in-vivo Bedingungen bei minimal eröffnetem Thorax am Modell der mechanisch beatmeten Ratte aufgezeichnet. Diese aufgezeichneten Video-Aufnahmen wurden im Hinblick auf die Veränderung der alveolären Morphologie und des Atelektaseanteils im Sichtfeld analysiert. Außerdem wurden mit Hilfe von Keramik-Partikeln (Microbeads) im Sichtfeld und durch Applikation von definiertem Unterdruck die mechanischen Gewebeeigenschaften des alveolären Lungenparenchyms über inverse Finite-Elemente-Analyse bestimmt. Alle experimentellen Daten sind konsistent. Die mechanischen Materialeigenschaften des Lungenparenchyms sind kongruent zu vorhandenen Literatur-Werten, die sich nicht auf vergleichbare in-vivo Untersuchungen stützen. Alveoläre Morphologie und Atelektase-Anteil ergeben ein konsistentes lungenmorphologisches Bild und lassen Rückschlüsse auf die atemmechanische Funktionsweise der Lunge auf alveolärer Ebene zu. Dem entsprechend führt ein beträchtlicher Anteil der intrapulmonalen Volumenzunahme zu einer Dehnung der Atemwege, und die Alveolen dehnen sich bei steigendem Volumen ebenfalls, allerdings nur bis zu einem maximalen Anteil von 40% am totalen Atemzugsvolumen. Rekrutierung von Alveolen spielt nur bei lungengeschädigten Tieren eine signifikante Rolle und kommt bei lungengesunden Tieren kaum vor.
