Pneumologie 2012; 66 - P53
DOI: 10.1055/s-0032-1302628

Vergleich zwischen dem dichotomen Modell und dem klassischen Modell der parallel geschalteten Bronchien in der Berechnung des Atemwegswiderstandes

L Barbinova 1, X Baur 1
  • 1Zentralinstitut für Arbeitsmedizin und Maritime Medizin, Hamburg

Einleitung: Die Struktur des Bronchialbaums wird adäquat mit dem dichotom aufzweigenden Weibel-Modell beschrieben. Die Berechnungen des Atemwegswiderstandes (AW) gehen jedoch von einer weiteren Annahme aus, nämlich der Parallelschaltung der Bronchien in jeder Generation. Wir überprüften die Bedingungen, unter denen diese Annahme die dichotom aufzweigende Struktur korrekt darstellt.

Methoden: Wir berechneten den AW nach dem klassischen Modell (Parallelschaltung der Bronchien (PM)) und verglichen die Ergebnisse mit dem AW nach dem dichotomen Modell (DM). Bei Letzterem wird der AW konsekutiv paarweise entsprechend der Verzweigung berechnet. Wir simulierten eine Obstruktion von 50% der Bronchien um 0,5 vom ursprünglichen Radius.

Ergebnisse: Die theoretische Analyse zeigt, dass unter normalen Bedingungen (=alle Bronchien jeder Generation sind gleich) beide Modelle die gleiche Abschätzung des AW liefern.

Das klassische PM ist unempfänglich für die räumliche Verteilung der verengten Bronchien. Es operiert nur mit deren Anzahl, und zwar unabhängig davon, ob die Verengung der Bronchien in denselben oder in unterschiedlichen Segmenten auftritt.

Das DM ist empfindlich für die räumliche Heterogenität der Obstruktion. Die Computersimulationen ergeben mit dem DM durchschnittlich einen 2,1fach höherer AW als mit dem PM. In erster Linie spielt die vertikale Heterogenität (d.h. im bronchialen Pfad) eine Rolle. Die AW-Abschätzung nach dem PM ergibt dessen untere Grenze. Diese Grenze wird im DM nur dann erreicht, wenn alle bronchialen Pfande homogen sind (d.h. jeder Pfad ist durchwegs pathogen oder normal). Bei jeder Form der Heterogenität wird der AW nach DM höher, z.B. bewirken zwei topographisch getrennte Obstruktionsbereiche eine Erhöhung des AW durchschnittlich um 4,3fach.

Schlussfolgerungen: Das klassische Modell ignoriert die Lokalisation der Obstruktion und führt zu falsch niedrigen AW-Abschätzungen.

Die räumliche Heterogenität in bronchialen Pfaden ist ein wichtiger Faktor, der eine Erhöhung des AW bewirkt.