XVII.

Aus dem Tierphysiologischen Institnt der landwirtschaftlichen Hoehsehule zu Berlin (Direktor: Geheimrat Zuntz).

Messung des Blutumlaufs mit Hilfe y o n Stickoxydul- atmung.

Von

H. Kuhn und M. Steuber. (Mit 1 hbbildung nnd 1 Kurve im Text.)

Unter st/indiger Beratung dureh Herrn Geheimrat Zuntz haben wir die yon ihm vet langen Jahren angegebene Stiekoxydulmethode zur Messung des Blutumlaufs, d. h. des Herz-Minuten- und Schlag-Volumens so ausgearbeitet, dass eine neue, einwandfreie und praktiseh verwendbare LSsung gefunden ist. Wir verSffentliehen sie vorl/iufig, aueh ohne dass sehon grSssere Versuehsreihen ausgefiihrt sind, well eine liiekenlose Fort- fiihrung der Versuche in dieser Zeit nicht gewi/hrleistet ist, und behalten uns eine ausfiihrliehere Bespreehung, insbesondere der gewonnenen Werte fiir spii, ter vor.

Die zun/tchst nut bei Tieren anwendbaren /i, lteren Methoden zur Messung der die Lunge passierenden Blutmenge bestehen darin, dass man bei einem Tier die GrSsse der Sauerstoffauf, ahme und der Kohlen- s/~ureausscheidung dutch einen Respirationsversuch bestimmt und gleich- zeitig in je einer dutch langsamen Aderlass gewonnenen Durehschnitts- probe des Blutes der reehten Herzkammer und einer Arterie den Gehalt an Sauerstoff und Kohlensi~ure festlegt. Die Rechnung stfitzt sieh ein- faeh auf die Ueberlegung, dass das Mehr an 02 und das Weniger an C02 im arteriellen Blut gegeniiber dem mittleren venSsen dutch den Lungengaswechsel zustande gekommen ist. Wenn also beispielsweise die Differenz im Sauerstoffgehalt der beiden Blutarten 6 pCt. betrtigt und die in der Zeiteinheit in den Lungen aufgenommene Sauerstoffmenge 60 ccm,

60 X 100 so sind 6 ~ 1000 corn Blut dutch die Lunge gestrSmt. Nach

dieser Methode hat zuerst Q u i n q u a u d an Hunden~ sp/iter Zuntz und H a g e m a n n an Pferden die umlaufende Blutmenge bestimmt. Die Me- rhode wurde yon Bohr auf Grund der Versuche, die er mit Henr iques ausgefiihrt hatte~ angegriffen. Bohr hatte aus seinen Versuchen ge- sehlossen~ dass ein erheblicher Tell der Oxydationsprozesse, unter Um- st/i.nden bis zu 50 pCt , sieh in den Lungen vollzieht~ dass also das ins Blur beim Passieren der Lungenkapillaren aufgenommene Sauerstoffgas nut zum Tell sieh im arterieLlen Blur wiederfindet, und dass ebenso ein

Messung ties Blntum]aufs mit Hilfe tier Stickoxytlulatmung. 361

Teil der exspirierten Kohlens£ure nieht mit dem Venenblut in die Lungen gelangt, sondern hier erst dureh Oxydationsprozesse erzeugt werde.

Diese Lehre yon Bohr ist. sp/iter dureh seinen Mitarbeiter Henr i - ques vollkommen widerlegt worden. Derselbe zeigte, dass der yon Bohr in die Lungen verlegte Gaswechsel faktisch im Herzen erfolge und dass dieses ]etztere Organ bei der Versuchsanordnung yon Bohr, welche enorme Kreislaufifindernisse schuf, sehr viel starker arbeitete und dementsprechend auch einen ]ebhafteren Gaswechsel hatte als unter normalen Bedingungen. Dieser Gaswechsel des Herzens entgeht aber bei der Anordnung yon Zuntz und Hagemann , we das Blur zuweilen aus dem Vorhof, oft aber auch aus dem rechten Ventrikel entnommen wurde, der Bestimmung nicht. Die besehriebene Methode ist also ein- wandfrei zur Bestimmung der gesamten veto Herzen ausgeworfenen Biut- menge.o Das wurde auch best/itigt dadurch, dass Zuntz und spater unter seiner Leitung Fuld in Versuchen an Hunden naeh einer ganz anderen Methode Rcsultate erhiett, die mit denen der Blutanalyse voll- kommen iibereinstimmten. Diese Methode (vergl. Pfliiger's Arch. Bd. 55) besteht darin, dass man die Tatigkeit des Herzens dutch Vagusreizung voriibergehend zum Stillstand bringt und den dadurch absinkenden Blut- druck auf normaler HShe halt:, indem man in eine grSssere Arterie unter starkem Druek eine entspreehende Blutmenge einpresst. Diese den Druck auf normaler HShe erhaltende Blutmenge muss identisch sein mit derienigen~ welche vorher veto Herzen in gleicher Zeit geliefert wurde.

Man hat nun versucht, die yon F ick stammende Idee auch beim Menschen anztlwenden. Es is~ setbstverstandlich unzul/issig, aus einer grSsseren Arttrie oder gar aus der rechten Herzkammer durch Vor- schieben tines Katheters yon der Jugularis aus Blut zu entnehmen. Es wurde deshalb zuerst yon LSwy und yon Sch rS t t e r der O~-Gehalt der zu vergleichenden Blutportionen aus der Tension des mit ihnen im Gleichgewicht stehenden Gases berechnet. Ein mit dem venSsen Blur im Spannungsgleiehgewicht stehendes Gasgemisch kann man leieht tr- haIten, wenn man nach dim yon Pf l i iger herriihrenden Prinzip des Lungenkatheters die Luft in einem Lungenlappen mehrert Minuten lang absperrt, his sie mit dem durehstrSmenden venSsen Blur im Spannungs- gleichgewicht sttht, und dann diese Luft untersucht. In entsprethendem Spannungsgleichgewicht mit dem arteriellen Blut ist die Alveolarluft bei normaler Atmung. Kennt man die Absorptionskurve des betreffenden Blutes fiir Sauerstoff und Kohlensaure, so kann man daraus den Gehalt an beiden Gasen berechnen, kommt also zu demselben Ergebnis wie beim Fick'schen Versuch. Die Einfiihrung eints Lungenkatheters war nur bei solehen Patienten mSglich, bei denen zu Heilzwecken haufige Einfiihrung yon Sonden in die Luftwege nStig war. Spater hat P l e s c h ~) dasselbe Prinzip fi]r jeden Mel~sthen anwendbar gemacht, indem er mit der Spannung des venSsen Blutes ein Gasgtmisch sich ausgleichen liess, das aus einem Sack wiederholt tin- mid ausgeatme~ wurde. Doeh lasst

I) Plesoh, Zeitsohr. f. exp. P~thol. u. Thor. Bd. 16.

362 H. Kuhn und M. Steuber,

es dieses Verfahren bei jedem Versuch zweifelhaft, ob der Ausgleich wirklieh stattgefunden hat~ die Resultate sind deshalb stets unsicher. In einer friiheren Arbeit hat einer yon uns 1) die Methode angewandt und kritisch beleuchtet; es ergab sich, dass sic nur bedingt anwend- bar ist.

F r i d r i e i a 2) hat versucht~ die Plesch 'sche Metbode zu verbessern, indem er dutch zweimalige~ zeitlieh etwas getrennte Probeentnahmen das Eintreten des Ausgleichs gewissermassen kontrolliert, ithnlich wie das LSwy und yon S c h r S t t e r bei ihrem Verfahren getan haben. Ausser- dem bestimmt er bei jeder Versuchsperson die Griisse der Sauerstoff- aufnahme bei dem in Betraeht kommenden Drucke; das ist zwar wegen der sicher vorhandenen Sehwankungen erforderlich, aber der Versuch wird dadurch reiehlich kompliziert und erstreekt sich bei F. fiber mehrere Tage, was seine Verwertbarkeit erheb|ich beeintr/ichtigt.

Bornste in~) hat ein indifferentes Gas gewii.hlt, den Stickstoff, naoh dessert Ausscheidungsmenge bci Atmung eines stiekstoffarmen Gemisches er die umlaufende Blutmenge berechnet. Seine Anordnung erfordert, wenn sich genaue Werte ergeben sollen, dass die Lunge der Versuehs- person am Anfang und Ende des Hauptversuehs gleieh viol Luft ent- halt, eine Forderung, die nur yon Gefibten einigermassen genau eingehalten werden kann. So bleibt auch dieser Methode nur ein besehriinkter Wert.

Das Verfahren~ das in der folgenden Arbeit beschrieben werden soil, grfindet sieh auf die Verwendung eines anderen indifferenten Gases, des Stickoxyduls. Die Idee, mit ttilfe der Stickoxydulaufnahme in tier Lunge die dort in der Zeiteinheit voriiberstrtimende B!utmenge zu messen, ist zuerst yon Zuntz angegeben und yon ihm und seinen Mitarbeitern (Markoff und Miiller) verwandt worden. Die theoretisehen Voraus- setzungen dieser Methode lassen sich im Ansehluss an Darlegungen yon Mii 1 [ e r ~) folgendermassen darstellen:

1. Stiekoxydul folgt bei seiner Aufnahme ins Blur nur dem Henr i - Dal ton 'sehen Gesetz, verhiilt sieh also im Ktirper wie Stickstoff. Dies ist dureh g, ltere Versuche yon Zuntz und neuere yon S iebeek 5) sicher- gestellt.

2. Stiekoxydul wird, w/ihrend alas Blur die Lungenkapiliaren passier~. durch die Alveolarwand hindureh bis zur S/tttigung des Bl'utes aufge- nommen. LSwy und Zuntz 6) zeigten, class die N20-Wanderung durch Lungengewebe etwa ebenso sehnell wie die yon COs erfolgt.

3. Wiihrend des Versuehes gelangt nur yon Stickoxydul freies Blut zur Lunge, der Versuch sell mit anderen Worten nur eine Blutumlaufs- zeit dauern, wie das in unseren Versuchen der Falt ist. Es wfirde sieh aber aueh kein grosser Fehler ergeben, wenn el;was Blur, das sich schon

i) Kuhn, Zeitsohr. f. exp. Pathol. u. Thor. 1913. 2) Fridrioia, Bioohem. Zeitschr. Bd. 85. 3) Bornstein, Zeitsohr. f. exp. Pathol. u. Ther. Bd. 14. 4) Miiller, Berl. klin. Woch~nschr. 1913. 5) Siebeok, Pfliigcr's Arch. Bd. 17 bzw. Skand. Arch. f. Physiol. Bd. 21. 6) Liiwy u. Zuntz, Arch. f. Anat. u. Physiol. 1904.

~Isssung des Blutumlaufs mit Hills yon Stickoxydulatmung. 363

in der Lunge mit NsO ges/~ttigt harts, noeh einmal in die Lunge ge- langt, well die Gewebe zweifellos einen noch hSheren Absorptions- koeffizienten als das Blur besitzen, und da ihre Masse etwa 13real grSsser ist als die des Blutes, sicher den grSssten Tell des ihnen veto Blut Zugefiihrten Stiokoxyduls zurfickhalten.

4. Die pro Minute die Lunge passierende Blutmenge ist gleich der gleiohzeitig vom Herzen ausgeworfenen.

Bezeichnet V die in t Sekunden veto Lungenblut absorbierte NeO- Menge, p dis mittlere in Millimeter Hg ausgedriickte N20-Tension in der Lunge w/ihrend derselben Zeit, a den Absorpfionskoeffizienten des NeO, so ist die in 60 Sekunden vom Herzen ausgeworfene B]utmenge:

V. 100.60. 760 M---- a . p . t

Die wiohtigste und am schwierigsten zu bestimmende GrSsse in dieser Gleiehung ist V. Es daft n/~mlieh als V nur die veto Blur auf- genommene Menge bereohnet werden, und die grSssten Fehler wiirdon entstehen, wenn die veto Lungengewebe aufgenommenen N~O-Mengen mitberechnet wiirden oder in der Lungenluft verblieben. Zur Vermeidung dieses Fehlers wird immer sine Vorperiode angewandt, die das Gewebe s~ttigen und die Lungenluft mit dem zu atmenden N20-Gemisch in Aus- gleich setzen sell.

Die Methods, wie sis in unserem Institut zuletzt Franz Miiller verschiedendlich vorgeffihrt hat1), arbeitet mit zwei selbstregistrierenden Trockenspirometorn. In das erste wird w/ihrend der Vorperiode geatmet (3 tiefe Atemzfige), das zweite dient fiir die Hauptperiode, in der aueh einige Male hin und her geatmet wird. Die Atembewegungen zeichnen sich auf, die Gasgemisehe werden vor und naeh dem Versuch analysiert, ausserdem werden Alveolargasproben entnommen. Dann werden die ge- wiinsehten Werte fiir NeO-Gehalt am Anfang und Ends des Versuehs im ganzen System (Lunge ~ sch~dlicher Raum-I-Apparat) und die mittlere Spannung in den Alveolen und daraus das Min.-Vol. bereehnet. Fraglieh bleibt in dem Versueh, ob durch die Vorperiode sine gleichm/~ssige Mischung der Lungenluft mit dem N20-Gemisch und sine vollst/indige S~ittigung des Lungengewebes eingetreten ist. Ausserdem wird dureh die nie ganz gleiehm~ssige Atemt~tigkeit w~hrend des Versuchs die Ein- atmungsluft st/indig und nicht g|eiehm~issig ge/~ndert, das maeht erheb- licho Schwierigkeiten in der Technik des Versuchs und in der Berechnung. F.s wird ausserdem auch hier sine m5glichst gleiche Lungenstellung am ~'nfang und Ende des Versuchs wegen des Einfiusses der Residualluft- menge verlangt. So konnten wit uns nach eingehender Besch/iftigung mit Miiller's Anordnung nicht dazu entsehliessen, sis unver/indert zu iibernehmen; es wurde aueh dureh die Kriegszeit sine Instandsetzung der Messspirometer unmSglich gemaeht.

Stiekoxydul wird auch bei einer yon Krogh und Lindhard an- gegebenen Methods angewandt, lm Anschluss an einen Respirations- vorsuch lassen sis aus einom registrierenden Spirometer, das sin N~0-

1) Eine Reihe yon Versuchen soll spRter ver~ffentlioht .werden. Zoitschrift f. exp. Pathologie u. Ther&pie. 20, Bd. 8. H. 25

364 H. Kuhn und M. Stouber,

Gemisch enthiilt, 2--3 Atemzfige tun, dann etwa ein Liter ausatmen, entnehmen und analysieron eine Probe der Exspirationsluft, ]assen den Atem eine gemessene Zeit anhalten, dann den Rest ausatmen und ent- nehmen am Ende der Ausatmung die zweite Probe zur Analyse. Es werden nun der N20- und 02-Gehalt in Spirometer und Lunge vor und nach der Hauptperiodo (dem Anhalten des Atems) sowie die mittlere NzO-Spannung bestimmt und daraus das Min.-Vol. berechnet. K. und L. erhalten auf diese Weise sehr hohe Werte des Min.-Vol. und erkliiren diese dureh die Beeinflussung der Herzti~tigkeit dureh den Versueh selbst, niimlieh die tiefen Atomziige der Vorperiode und das Anhalten des Atems. Da sie gleiehzeitig einen erhShten 02-Verlust wi~hrend des Versuehs finden: reduzieren sic ihre Werte unter der Annahme: dass wiihrend des Versuchs Blur yon gleichem 02-Gehalt der Lunge zustrSmt, und eine Aenderung im O2-Verbraueh nut dureh die ver~nderte Blutmenge, die die Lunge passiert: herbeigeffihrt wird. Aenderung des O~-Verbrauehs miisste also proportional der Aenderung der umlaufenden Blutmenge sein. Es wird domentspreehend der im Versuch wirklich gefundene Min.-Vol.-Wert pro- portional der Abweichung des Sauerstoffverbrauchs yon der vorher ge- fundenen Norm reduziert und mit dieser Reduktion steht und f~tllt naeh L indhard ' s eigenen Worten die ganze Methode. Wir halten nun diese Reduktion fiir sehr angreifbar. Sie setzt einmal voraus, dass sich der Oe-Verbrauch durch Entnahme zweier Proben yon Alveolarluft, und zwar der einen etwa in tier Mitre tier Exspiration, der anderen naeh einer Pause ganz am Ende derselben bestimmen li~sst. Das ist nach unseren Erfahrungen und auf Grund der Durig'sehen Versuche fiber Aufnahme und Verbraueh yon Sauerstoff bei Aenderung seines Partiardruckes in der Alveolarluft 1) sicher unrichtig. Der O2-Gehalt sinkt yon Anfang bis zum Sehluss einer Exspiration in einer Kurve, die nieht nur yon dem wiihrend dieser Zeit im Stoffwechsel verbrauchten Sauerstoff ab- hiingig ist. Dies ist schon darum nieht der Fall, und das ist ein zweiter sehwaeher Punkt bei L indhard , weil die Annahme, dass das der Lunge withrend des Versuehs zustrSmende Blut von gleiehem 02-Gehalt sei, nieht zutrifft. L indhard selbst glaubt an vorhandene Unterschiede einer- seits bei Brust-~ andererseits bei Bauchatmung. Doeh kann man aueh noeh andere Momente ftir eine Ung]eichmiissigkeit geltend maehen. So kann die doeh sieher hie ganz gloiehm~issige Mischung yon Extremitiiten- und Eingeweideblut Unterschiede ergeben. Es sei nebenher erw~hnt, dass wit deshalb auch einen Hauptvorwurf ablehnen, den Lindhard a~- Miiller'schen Methode macht, n£mlieh die Niehtberiicksichtigung des 02-Yerbrauehes w~ihrend des Versuches zur Kontrolle. Krogh selb~t ffihrt in der Kritik seiner Methode neben der Reduktion auf normalen Sauerstoffverbrauch noch eine weitere Quelle der Unsicherheit ffir das Ergebnis an: ni~mlieh die fehlende Beriieksiehtigung des in das Lungen- gewebo aufgenommenen bzw. yon demselben abgegebenen Stickoxyduls w£hrend der Hauptperiodo des Versuchs.

1) Durig~ Arch. f. Anat. u. Phys. Phys. Abt. Suppl. 1913.

Messung des Blutumlaufs mit Hilfo yon Stickoxydulatmung. 365

Wir selbst gingen von dem Gedanken aus, dass zur Vermeidung der in den bisherigen Verfahren gesehilderten Fehler folgendes erzielt werden muss:

l. Das eingeatmete Gas soll yon gleichm~issiger Zusammensetzung sein.

2. Gleichm~ssige Mischung yon N20-Gemenge und Lungenluft und SKttigung des Lungengewebes muss gesichert sein.

3. Die Fehler dutch ungleiehm~issige Atemstellung am Anfang und Ende eines Versuehes, durch unsichere Werte yon Residualluft und schiidlichem Raum miissen ausgesehaltet werden.

4. Der Versuch selbst darf den Kreislauf nicht stSrend beein- flussen.

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Appara¢ zur Messung des Blutumlaufs mit Hilfe yon Stickoxydulatmung.

Diese Forderungen werden unter Verwendung eines einfaehen, uns durch Herrn Geheimrat Kraus giitigst zur Verfiigung gestellten Spiro- meters gew~hrleistet, wie an der Hand der Figur geschiidert sei.

Der Apparat besteht aus einem 10 Liter fassenden Spirometer (Sp)~ das seine Bewegungen auf einem mit Zeitmarkierung arbeitenden Kymo-

25*

366 H. Kuhn und M. Stsubsr,

graphion (K) mit ttilfe eines Pinselchens (P) aufschreibt. T ist ein Thermometer zur Ablesung der Temperatur des Gases. Das Spirometer muss widerstandslos durch gute Gewichtsausgleichung laufen. Der beim Sinken des Spirometers zunehmende Wasserauftrieb muss durch fiber das Rad tretende kleine Gewichte (g) ausgeglichen werden. Das Spirometer wird mit Hilfe der Durig'sohen Flasche auf 10 em Genauigkeit geaicht.

Der Luftraum des Spirometers steht durch ein, mit einem Dreiweg- hahn (H1) versehenes Rohr mit einem System von S~:cken und Ventilen in Verbindung. Das Rohr enth~lt noch eine besondere Abzweigung (Z) zum Einlassen von Gas. Die Zusammensetzung des Sacksystems l~sst sich loicht aus der Zeiehnung entnehmen. S~_~ sind luftdichte S~eke, M ist oin Mundstfick, V 1 und V2 sind Darmventile, deren Richtung die Pfeile angeben, HI_ 2 sind Dreiweghtthne~ H a ein Vierweghahn, Ex_ a Ent- nahmezapfen zur Probeentnahme yon Inspirations-und Exspirationsgas.

Der Versuch geht in folgender Weise vor sich: Zur Vorbereitung werden im Spirometer dureh Einlassen einer be-

stimmten Menge Luft und No O aus einer Bombe dutch Z 3 Liter einer 50 proz. N~O-Mischung hergestellt und dann in den Sack S1 nach wieder- holtem Mischen (Hin- und Hertreiben) iiberfiihrt. Dann wird das Spiro- meter mit 20 proz. NsO-Gemisch beschickt und dieses mit Hilfe eines leeren~ bei Z anzubringenden Sackes gemischt. An die Entnahmestutzen (El_a) werden mit Quecksilber geffillte Kugeln~ die ausserdem geringe Mengen yon PyrogallollSsung in konzentrierter Kalilauge enthalten 7 an- geschaltet.

Dann beginnt der eigentliche Versuch. Die Versuchsperson atmet bis zum Eintritt yon fiir den Versueh

giinstigen Bedingungen (Ruhe~ gleichmii, ssige Arbeit, Einsetzen yon Arznei- mittelwirkung oder dergl.) durch die Darmventile yon Luft (L1) in Luft (L2). Dann wird das Kymographion in Bewegung gesetzt und wtihrend einer tiefen Exspiration Hahn 2 auf Verbindung mit $I gedreht.

Die Person atmet nun aus Sack 1 in Luft. Nach einem Atemzug wird w~hrend der Exspiration H1 auf Verbindung mit dem Spirometer gedreht. Die Person atmet nunmehr aus dem Spirometer in Luft. Nach- dem auch noch aus dem Spirometer 2--3 Atemziige genommen und dutch L~ ins Freie gelangt sind~ ist die Vorperiode beendet und die Hauptperiode beginnt. Wtihrend der ersten Inspiration dieser Periode wird Ha gedreht~ htemweg aus Spirometer in S~. Nach zwei Exspira- tionen wird H8 so gedreht~ dass noch zwei Atemziige in Ss erfolgen. Dann wird durch Drehung des Hahnes 2 und 3 der Versuch beendet~ wobei zu beachten ist~ dass die letzte, schon nicht mehr zum Versuch gehSrige Inspiration noch durch das Spirometer auf dora Kymographion zur Zeitbestimmung vermerkt wird.

Es folgt dann sogleich Ablesung des Thermometers und Probeentnahme des Inspirations- und des Exspirationsgases, Ablesung des Barometers~ sowie Berechnung der Zeit und der w~hrend der einzelnen Versuchsperioden ein- geatmeten Menge des N20-Gemisches aus der Kurve. Analyse des Gases und Rechnung ergibt dann alas gesuchte Herz-Min.-Vol. Zur Berechnung des Sehlagvolumens ist noch Pulsz~hlung wtthrend des Versuehs erforderlioh.

Messung des Blutumlaufs mit Hilfe yon Stiekoxydulatmung. 367

Das ganze Verfahren besteht nur aus wenigen Handgriffen und kann yon einer Person ausgeffihrt werden. Etwas zeitraubend ist nur die folgende Analyse der Gase, die im Haldane'sehen Apparat durch Ver- brennung mit H 2 ausgeffihrt wird.

Die Analyse der Luftgemische (Ne~ 02, C02~ N20) machte zunaehst Schwierigkeiten, da N20 einen sehr hohen Absorptionskoeffizienten hat und bei der Absorption yon Oe und C02 verloren geht. Krogh und Lindhard schatzen den dadureh entstehenden Fehler nicht sehr hooh ein, doch konnten wir uns auf Grund yon Versuehen, bei denen sich eine standige N20-Abnahme bei wiederholtem Eintreiben in die Absorptions- pipette zeigte, nicht entsebliessen nach dieser Methode zu verfahren. Wir versuebten zunii.ehst 02 und N20 gleichzeitig mit H2 zu verbrennen und aus Kontraktion und H~-Verbrauch die Prozentwerte zu berechnen, doch ist zu diesem Verfahren absolut reiner H2 erforderlich und an dieser Forderung seheiterten die Versuche. Dann verbrannten wir mit CO, we sich der Wert aus Kontraktion und entstandener Kohlensaure berechnen liesse, doch gelangten wir auch mit diesen Versuehen zu keinem Resultat, well beider Verbrennung des Stickoxyduls + CO das iibersehiissige CO mit Wasserdampf unter Bildung yon C02--~--I-] 2 in Reaktion tritt. Folgende Erwagungen fiihrten zum Ziel: Fiir unseren Versueh brauchen wir in Inspirations- und Exspirationsluft nur das Verhaltnis von :N2:N~O zu kennen. In der Inspirationshft kennen wir niimlich, da wit N20 nur mit Luft mischen, das Verh/~ltnis yon N~:02 :C02 und kSnnen uns also die absoluten Prozente errechnen. Im Exspirationsgas brauehen wit iiberhaupt nut, wie spater ausgefiihrt wird, das Verht~ltnis N2:N20 zu kennen. Wir verfahren nun so s dass wir die Entnahmekugeln vor der Entnahme des Gases mit wenigen ccm (1 cem fiir 100 ecru Gas) einer mit 75 proz. Kalilauge hergestellten PyrogallollSsung beschickten, um 02 und C02 sohon vor der eigentlichen Analyse zu entfernen. Bei diesem Verfahren kSnnen nur Spuren N20, ausserdem gleichviel in Inspirations- und Exspirationsgas~ verloren gehen. Die Kugeln miissen allerdings zwei Stunden stehen, damit die vollstandige O,-Absorption gesiehert ist. Dann folgt im Haldane-Apparat die Verbrennungsanalyse yon lq20 mit ge- gliihtem H2, die nun genaue Resultate (-4- 0,02 pCt.) ergibt.

Theoretiseh gut mSglieh ware auch die yon Franz Miiller vorge- sehlagene Analyse mit Hilfe des Interferometers fiir Gase, doch konnton wir uns wegen der Unsicherheit der gefundenen Werte bei Benutzung des uns allein zur Verfiigung stehenden t ragbaren Interferometers nicht zu ihr entsehliessen, glauben aber, class sio mit Hilfe des Laboratorium- Interferometers, das etwa 5 real genauere Worte ergibt, wohl gute Er- gebnisse liefern, wird.

In unserem Versuch wird nun folgendes erreieht: Dureh die Vor- atmung aus $I (50pCt. NgO) werden die Lungenluft und das Gewebe in einem Atemzug auf einen Gehalt bzw. Gewebspannung yon wahr- seheinlieh ungel'iihr 20 pCt. gebracht. Etwa 1,5 Liter Lungenluft treton namlieh mit etwa 21/2 Liter N20-Misehung in Ausgleich, ausserdem wird das Lungengewebe gesiittig~. Die folgenden 2--3 Atomziigo (htmung 20 pCt Gemisoh aus Spirometer) bringen die Lunge in das gewiinsehte

368 H. Kuhn und M. Steuber,

Gleichgewicht, so dass in der nun folgenden Hauptperiodo alles als ver- braueht festgestellte N20 veto Blut aufgenommen wird.

Um uns davon zu fiberzeugen, dass vor dem Hauptversuoh wirklich ein Ausgleich stattgefunden hatte, schliessen wir an den Hauptversueh, wie aus der Schilderung der Versuchsanordnung zu sehen ist, noch einen Vorsuch unmittelbar an. War ein vSlliger Ausgloieh erzielt und ist der Versuch einwandfrei, so miissen Hauptversueh und Kontrollversucb inner- halb der Fehlorgrenzen ein gleiches Ergebnis liefern. Und dieses Ziel haben wir mit unserer Anordnung erreicht. Es wird duroh den Versuoh aueh der etwaige Einfluss zu langer Versuchsdauer (fiber einen Kreislauf) kontrolliert.

Die Berechnung der gesuchten Werte gestaltet sich folgendermassen: Bekannt sind Menge des eingeatmeten N~O-Gemisches und Zeit

aus der Kurve, Verhitltnis yon N 2 und N,O in Inspirations-und Exspi- rationsluft aus der Analyse. Es kann der Gehalt yon N~O in der In- spirationsluft (1) folgender Weise berechnet werden:

Da in der Luft 79,07 pCt. enthalten sind, entspricht unserem in 100 ccm gefundenen N2-Wert eine Luftmenge yon

1% (gefunden) . 100 a - - -

79,07 Das ursprfinglicho Gemisch besteht also aus a Luft n t- der gefundenen Menge N~O. In 100 acm dieses Gemisches sind also enthalten:

100. N20 pCt. (gefunden) NuO pCt. =

a n t- N20 (go[unden) Schwieriger ist die Frage des NzO-Gehaltes der Exspirationsluff, da

ja die Menge der Exspirationshft selbst (in $2 bezw. Sa) nieht ge- messen wird. Wit gingen dabei yon fo]gender Uebertegung aus:

Die Messung der Exspirationsluftmenge ktinnte zu sehr grossen Fehlern fiihren, wenn nieht die Atemstellung am Anfang und Ende des Versuches ganz gleieh wiire. Ffir dicso Gleiehheit kann aber nicht garantiert werden. Wir mussten also versuehen, die Menge des Exspira- tionsgase% die sieh bei gleicher Lungenstellung ergeben wfirde, bzw. die in dieser enthaltene N~O-Menge zu errechnen. Das ist nun miiglieh. Wir wissen, (]ass Stickstoff in der Lunge bei gleiehem Partiardruek weder absorbiert noch ausgeschieden ~ird. Bei gleicher Lungenstellung muss also: N (Inspiration)-----N (Exspiration) sein. Nun kennen wir aus der Analyse das Verh~iltnis yon N20 :N 2. Setzen wir hier fiir N, (Exspiration) den uns bekannten Wert N~ (inspiration), so kiinnen wir N~O leicht bereehnen.

Man muss beriicksichtigen, class der N2-Gehalt des Exspirations- gases dem des Inspirationsgases nut gleieh ist, wenn der Partiardruck ftir N 2 w~ihrend des Versuehes in den Alveolen gleieh dem des N~ im Blur ist. ttier liegt dagegen der N2-Druek etwa 20 pCt. niedriger als im Blur. Der entstehende Fehler ist aber bei dem niedrigen Absorptions- koeffizienten fiir N~ so klein, dass er ohne weiteres vernachl/issigt werden kann. Es ist n//mlich in ungef~ihren Werten tier hbsorptionskoeffizient fiir N 2 bei Lungentemperatur 0,012, die Differenz der N~-Spannung veto

Messung dos Blutumlaufs mit Hilfe yon Stickoxydulatmung. 369

Blut und Alveolarluft im Versuch 20 pCt., die durohfliessendo Blutmenge w/~hrend des Versuches 1 Liter, Ng-Abgabe also nur etwa 2 com.

Wit kennon jetzt die inspirierte und exspirierte NeO-Menge und kSnnen, da die Lunge und sch/~dlicher Raum am Anfang und Ende des Versuohes gloich viol N90 enthalten, (das ist durch die Vorperiode or- reicht) loicht den NaO-Vorbrauch in der abgolesenen Zeit und damit in der Zeiteinhoit borechnen.

Die Berochnung der mittleren Spannung yon b~20 in dor Alveolar- luft wRhrend des Versuehes gestaltet sich folgendermassen: Die NaO- Spannung wird in einer yon dem Beginn der Einatmung bis zum Schlusse der Ausatmung sinkenden Kurve verlaufen. Der hSchste Wort in den Alveolen wird niedriger sein als dem Prozentgehalt des Einatmungsgases entspricht, der niedrigste etwas unter dem dos Endgasos liegen, da ja der sch~dliohe Raum berfioksiohtigt werden muss. Wir haben uns ent- schlossen, jedesmal don Wert des NaO-Gehaltos in der Exspirationsluff flit die mittlere Spannung zugrundo zu legen. Wir werden dabei nur Fehler bis 1/a pCt. erhalten, da Inspirations- und Exspirationsluft hSehstens etwa 4 pCt. auseinander liegen. Wir kSnnen deshalb aueh ruhig den R. Q., dessen wir zur Borechnung bodiirfen) gleich 1 setzen, zumal bei der jetzigen Ern/~hrung) we er sieher nicht weit yon diesem Wert abweieht.

Es fehlt zur Berechnung noch der Absorptionskoeffizient. Wir setzen ihn bei normaler KSrpertemperatur nach Krogh auf 0,405; bei Arbeitsversuchen, heissen B~dorn und dergl, muss man ihn entspreehand der dann zu messenden K5rpertemperatur berechnen.

Wir haben dann alle Werte unserer Gleiehung: V. 100.6O. 76O

M ~ a.p .t

Wir lassen noch ein Bejspiel folgen:

Versuoh am 16. 12. 1918 an K. (Nr. 13). Ruhe, sitzend. Puls 64 in der Minute, Temperatur dos Gases 19,0. Bar. 758~0 mm.

l Az. 50 pCt. N~O, 3 Vor Az.) 2 Az. der Haupt-, 2 Az. der Naohperiode. Aus der Kurve entnommen:

W~hrend der Hauptperiode wurden geatmet 1)68 Liter) reduz. 1)526 Liter in 8,92 Sek. , ,, Naohperiode , ,, 1,63 ,, ,, 1,481 ,, ,, 7)95 7,

Das Inspirationsgas enthiolt nach 02- und COu-Absorption: 25,610 pCt. N20 (25)607 und 25,612), 74,390 , N~.

Hieraus berechnet sieh (s. obon) der wahre Prozentgehalt auf: 21,397 pCt. l~'uO, 62,15 .,, N 2.

In 1)526 Liter also: 326,62 cam guO und 948,8 corn N,. Das Exspirationsgas ($2) enthielt nach O~- und C02.hbsorption

22,556 pCt. N20 (22,573 und 22,538), 77,444 ,, N 2.

Hieraus berechnet sich unter hnnahme N~ (Inspiration) ~ N~ (Exspiration) dor N20-Gehalt dos Exspirationsgases:

948.22,556 N~O (E,s,.) - - 77,444 - - 276)33 com.

Der Verbrauoh (V) ~ 326)62 -- 276~33 - - 50,29 corn N20.

370 H. Kuhn und M. Steubor,

Der Prozentgehalt des N20 im Exspirationsgas N20(s ) • 100 276,33. 100

18~721 pCt. N=O. Eingeatmetes Gas -- V - - 1526--50,3

Das ontsprioht 7 reduziert nach hbzug der Wasserdampfspannung in dot Lunge, einem Partiardruck (p) yen 134~71 tam Hg.

Naoh Einsetzen in,unsero Gleiohung: V. 100. 760.60 50,29. 100. 760.60

M "----- - - - - 4,71 Liter. a. p . t 40,5. 134,71 • 8,92

Die Nachperiode ergibt in gloichor Weiso ausgereehnet 4~47 Liter. Der Yersueh hat atso richtige Werte ergeben und zwar in Minuten.

Horz.Min.-Vol. ~ 4~59 Liter und daraus Herz-Schlag-Vel. ~ 71~7 com.

7

8

$.

At,~zi~, ~erpeeiode

2 ¢e

riede "

Atvmzb'ge ~er

10 ,20 ,90 4,0 Ze]¢ in ~ e k u n d e n

Kymographionku~e yon Versuch Nr. 13 (K., 16. 12. 1918).

Die Hauptfehlerquellen in dieser Bereehnung liegen in dec Un- sieherheit der mittleren Spannung und dora Fehler der Analyse, die 2 bezw. 5 pCt. des Endwertes ausmachen kSnnen, daneben spielen Unge- nauigkeit der hblesung der eingeatmeten Gasmenge (10 ecru), der Zeit (x]l o Sek.) und des Absorptionskoeffizienten (1 pCt) eine geringere Rolle. In einem guten Versuch (Hauptversuch = Kontrollversueh) kSnnen wit mit 8 pCt. Genauigkei.t reehnen; kleine Versehiedenheiten zwisehen Haupt- und Kontrollversueh treten moist auf, da zu den besproehenen Fehler- quellen noeh physiologisehe Schwankungen des Kreislaufes hinzukommen. GrSssere Versehiedenheiten wiirden anzeigen, dass der betreffende Vet- such sehlecht gewesen w~tre, das heisst, dass noeh keine Ausgegliehenheit in dor Lunge hergestellt war, odor dass der Versuoh zu lange gedauert hat.

Ist also dureh unsereMethode erreieht, einwandfroi den w~ihrend des V er- suches vorhandenen Blutumlauf in der Lunge festzustellen, so fragt es sieh zweitens noeh, ob der gefundene Wert nieht dareh den Versueh sdbst

Messung des Blutumlaufs mit Hilfe yon Stickoxydulatmung. 371

beeinflusst wird. Wir lassen nut vet dem Versueh, also 2- -3 Atemzfige vet der Hauptperiode, eino tiofe Exspiration ausffihren, die Versuehs- person bleibt sonst v611ig unbeeinfiusst.

Das Stickoxydul wird in der zur Einatmung kommenden Mischung subjektiv garnieht empfunden. Auch [~sst es sieh nach den bisherigen Arbeiten annehmon, dass es objektiv in unserem Versuch keinen Ein- fiuss auf die zu messende Blutmenge gewinnt. H e r m a ~ n 1) konnte bei Tieron durch Einatmung yon Mischungen von O~ und NgO fiberhaupt kein Zeiehen erzielen, dass dieselben anders wirkten als atmosphiirische Luft. Ausfiihrliche Ve'rsuehe fiber die physiologischen Wirkungen des Stick- oxyduls haben Zuntz und Golds te in~) angestellt. Auch bier zeigte sieh, dass bei Mischungen mit so viel atmosphttrischer Luft, dass keine Dyspnoe entsteht - - wie sic in unserem Versueh verwendet werden - - der Blu~druck durch Einwirkung des N~O keine wesentlichen Verttnde- rungon erf~hrt. Die Pulsfrequenz bleibt beim Kaninehen unver~ndert,, beim Hund nimmt sic erst bei infolge yon 02-Mangel eintretender Dyspnoe zu. In unseren Versuehen am Menschen konnten wir keine Veriinderungen feststellen.

So sind wir wohl zu der Annahme bereehtigt, dass eine ins Gewieht fallonde Aenderung des Blutkreislaufes dureh den Versueh selbst nieht stattfindet. Wir kSnnen infolgedessen ohne Korrekturen auskommen, die boi K. und L. so einsehneidende Bedeutung haben.

Wit kommen nun zu den mit der Methode gewonnenen Resultaten. Natfirlich hat sieh die vorhor geschilderte hnordnung erst im Verlauf der Vorsuehe entwiekelt. Zun~chst arbeiteton wir ohne den Kontroll- versuch~ dann mit einer Kontrolle nur insofern~ als wir naoh dem Haupt- versueh noeh in einem htomzug Exspirationsgas entnahmen und dasse[be analysierten ohne Beriicksichtigung der Zeit und htemmengo dieses letzten htemzuges, was sieh als nieht genfigend zuverl~ssig erwies. Wir er- hielton brauohbaro Werte des Kontrollversuches erst naeh Einfiihrung der Registrierung mittels dos Kymographions.

Als wir unsere Versuehe naeh den besproehenen ehemischen Vor- arbeiten begannen, bekamen wir reeht weehselnde und oft unwahr- seheinlieh hohe Werte. Das lag, wie sieh dann herausstellte, an Fehlern dor Technik. Erst entdoekten wir Undiehtigkeit der Stteke bei Priifung unter Wasser (die jetzt verwendeten Saeke yon den Drtigerwerken sind fiir unsere Versuehe absolut dieht), dann stellte sieh heraus, dass das zu- n/ichst gebrauehte Glimmerplattenventil nieht geniigend funktionierte, wir verwenden daher jetzt Darmventile.

Naeh Beseitigung der technisehen M~ingel galt es nun die giinstigste Versuchsbedingung zu finden, besonders den Prozentgehalt des Voratem- gases und die Zahl der Voratemzfige festzustellen. Die anliegende Tabe]le zeigt ungef~ihr dan yon uns beschrittenon Weg. Zun~ichst war der N20- Geha[t des Voratemgases zu hoch (Versueh 1, 2, 21) dann auch zu niedrig (Versueh 7). Weiter zeigte sich, dass die Versueho bei der zu-

1) Hormann, Roichert und du Bois' Aroh. 1864. 2) Zuntz und Goldstoin, Pfliigor's Aroh. 1878.

372 H. Kuhn und M. Steubor ,

Nr. Datum

1918

Puls

Zahl der Atem~fige [ Dauer Voratmung

, t m ~ ~:~

Eingeatmete 6asmenge

K., m~nnlich. GrSsse

1 23. 10. 60 50 2 6 9

8 9

10

11

12

13

24. 10. 25. 10. 28. 10.

29. 10.

30. 10. 31. 10.

1. 11. 4. 11.

15. 11.

2. 12.

6. 12.

16. 12.

56 62 64

64

62

58 60 66

92

64

50 40 40

40

40 30

40 40 40

40

40

50

. _ , , . ~ . , r - . v - - ~ , ~ . . _ _

1 16,6

1 18,2 1 17,8 1 16,2

1 18,7

17,5 18,8

19,4 18,4

1 14,8 5,94

1 11,0 5,2

2 - - 7,6

2 8,92 7,95

4,68

5,08 4,42 5,28

4,53

5,20 4,76

4,60 5,11 2,56

2,77

1,68

4,19

4,63 3,99 4,84

4,15

4,76 4,30

4,15 4,61 2,35

2,54

1,53

L,36

,),16

1,63

St., ~eiblioh. GrSsse

14 15

16 17

18 19

20 21

22 23

24 25

5. 11. 9.11.

12. 11. 21. 11.

22. 11. 25. 11.

27. 11, . 12.

10. 12. lIL 12.

13. 12. 17. 12.

56 61

60 62

72 60

68

88 20

62 16

40 40

40 40

40 40

40 60

40 40

50 50

18,6 23,2

20.7 11,1 10,8

12,0 13,6 11,2 11,9

12,2 12,4 13,7 10,4

8,1 7,95 5,8 6,26

13,48 8,92 4,65 4,37

4,28 3,82 3,7 ~ 3,38

2,89 [ 2,63 1,72 I 1,57

2,28 2,06 1,48 1,33

1,68 I 1,51 1,90 1,71

2,50 2,25 2,86 2,58

2,33 2,09 1,72 1,54

1~4

1,75 1,51

1,68 1,30

2,40 2,94

1,40 1,92

1,50

1,58 1,36

1,51 1,17

2,16 2,66

1,25 1,72

Anmorkung: W~ihrend der sehr verzSgerteu Drucklogung sind yon uns an verschiedenen Ver- suchspersonen und unter vetsehiedeaen Bediagaugoa eine grosse Anzahl gut stimmender Versuche gomacht wordon. Die Versucho sind bodoutend gekiirzt.

Messung des Blutumlaufs mit Hilfe yon Stiokoxydulatmung. 373

Prozentgehal~ an N20

Exspirationsgas Spiro- meter- Haupt- Kontroll

gas versuch versuch

Haupt- versuch

Min.-Vol. I

Kon- ~ "~ ¢z -,~ Schlag-

- - ~ ¢) [ v o l u m o n

I versueh Li~er I ecru

Versuchsbedingungen

und Bemerkungen

1,65 m, Gewicht 63 kg.

2,04 21,57

21,02 21,50 21,48

20,69

20,87 22,04

21,69 21,34 23,26

21,45

21,11

21,40

20,53

19,86 19,63 19,57

19,24

19,38 19,45

19,27 19,54 19,71

19,62

17,57

18,72

19,81

19,35 19,34

18,89

19,51 19,28 20,02

19,03")

17,81

19,04

2,94 4,15 5,72

3,22

4,08 5,89

5,20 4,50 5,77

4,19

4,71

Im Mittel der Ruheversuche

8,54 - - - -

4,-81 4A8 ~ ,3 6,38 6,05 94,5

4,08 3,65 57,0

- - 4,08 - -

4,64 4,92 84,8 5,07 4,79 79,8 5,87 5,82 88,2

5,45*) 4,19

9,73 9,73 105,7

4,46 4,58 71,6

4,73 78,3

1,64 m, Gewicht 55 kg.

Zu hochprozentiges Voratemgas. Ausgl. vielloicht im Kontr.-Vers. eingetreten. Nicht verwertet.

Ruhe sitzend. Ruhe sitzend. R,Jhe sitzend. Tiefe uud beschleh-

nigte Atemziige. Ruhe sitzend. Absichtlich flacher

und langsamer. Ruhe sitzend. Ruhe sitzend. Voratemgas wohl

zu niedrig. Ruhe sitzend. Ruhe sitzend. Ruhe sitzend. Erster Versuch mit

Registrierung. Daher wohl der hobo Wert (Aufregung). Zeigt gleich den Ausgieich zwischen Zeit und Prozent.

Ruhe sitzend. *) Unsicher durch Fehler bei tier Gasentnahme.

Arbeit am Fahrrad. Die fehlenden Werte dutch Aussetz. d. Kurven- s¢hreibung. Doch da die Exsp.- Gase gleich, ist d. Weft gesichert.

Rahe sitzend.

21,49 21,29

21,10 21,33

21,06 21,63

20,64 21,44

21,46 20,56

20,33 21,65

19,70 18,83

18,13 18,57

18,77 17,52

18,08 19,65

18.71 18,04

18,29 18,53

18,61 19,55

18,70 18,78

18,05 18,72

18,85 18,46

18,25 18,88

3,63 3,68

3,99 4,03

3,69 5,27

3,37 222

7,80 12,28

3,06 10,73

3-~3

3,27 2,69

2,83 3,35

3,35 3,17

7,22 9,24

3,19 11,17

3,69 3,35

3,36

7,51 12,28

3,12 10,95

Im Mittel der Ruheversuohe 3,61

3,63 64,9 3,68 60,0

3,99 66,5 4,03 65,0

51,3 55,9

49,4

85,3 98,3

50,3 94,4

57,9

Ruhe sitzend. Der kleinere Wert im Kontr.-Ver-

such woh[ durch zu lange Dauer. (Vgl. 16.) Ruhe sitzend.

Ruhe sitzend. Unterschied noch grSsser infolge

noch l~ngerer Dauer. (Vgl. 18.) Ruhe sitzend.

Ruhe sitzend. Zeigt, dass erst im Kontrollvers.

ausgegtichen war. Guter Ausgleich. Ruhe sitzend. Zu hohes Voratemgas (60 pCt.),

noch kein Ausgleich. Rube ~itz. M~issige Arbeit a,fi Fahrrad. Kr~ftige Arbeit am Fahrrad. Klei-

nercr Wert d. Kontr.-Vers. durch zu lange Dauer bzw. durch Nach- lassen der Arbeit.

Ruhe sitzend. Kr~ftige Arbeit am Fahrrad.

374 H. Kuhn und M. Steubor~ Messung des Bluiumlaufs usw.

n/ichst angewandten Anordnung (8 Voratemziige) zuweilen durch die zu lange Dauer gesch/idigt wurden (Versuch 15--18). Erst in den ietzten Versuchen findet sich die geschiJderte einwandfreie Anordnung. Haupt- und Kontrollversuch sind dann auch bier wiinschenswert gleieh. Ffir physiologische ErSrterungen ist unsere Versuchsreihe noch zu klein. (Stickoxydulmange[ hindert uns zur Zeit an der Fortsetzung der Ver- suche.) Wit sehen aber doch recht gleiehm~ssige Werte besonders bei St. (K. hatte aueh kliniseh naehweisbare besonders nervSs bedingte Sehwan- kungen der Herzt/itigkeit), die mit yon anderen Untersuchcrn gewonnenen und theoretisch zu erwartenden gut iibereinstimmen.

Zusammenfassend sei noch einmal festgestellt, dass es uns gelungen ist, eine Methode zur Bestimmung des Herzsehlagvolumens zu finden, die bei teehniseh teiehter Ausfiihrbarkeit sichere Werte liefert. Gegeniiber anderen mit Stickoxydul arbeitenden Verfahren, haben wit folgende •euerungen eingefiihrt:

1. Verwendung einer einfachen und gebr~uehlichen Apparatur. 2. Trennung yon Inspirations- und Exspirationsluft, dadureh gleich-

m/issiges Versuchsgas und keine C02-Anreieherung. 3. Gleichar Partiardruek yon b120 in der Lunge am Anfang und Ende

des Versuches, dadureh Aussehaltung der N20-Aufnahme und Abgabe durch das Gewebe.

4. Sichere Berechnung der im Endgas enthaltenen N20-Menge, da- dutch Vermeidung des Fehlers ungleichm/issiger htemstellung und der Unsicherheiten der Residualluft und des sch/idliehen Raumes.

5. Technisch und theoretisch einwandfreie Analyse dureh Be- schr~nkung auf das Verh/iltnis yon N~ : NuO.

6. Kontrolle des Versuehes dureh die ~qaohperiode. 7. Entbehrlichkeit jeder Korrektur.