„TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH

1. PHYSIO-Startseite/Schriftenverzeichnis/ Nr. 370/PowerPoint-Folien Stand: 5. Februar 2004 (18 Seiten insgesamt) „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abteilung FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz (* Nach Vortrag und Diskussion ergänzt bzw. geändert*) http://www.uni-mainz.de/FB/Sport/physio/370auswahl.html 1

2. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Einleitung 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. 2

3. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Einleitung • Inhalte: •  Praktikum = praktisches, handwerkliches • Arbeiten, *aus heutiger Sicht*: praktisches • Arbeiten der Teilnehmer untereinander • Wie praktisch soll ein Praktikum sein? • *Wie sollte die Relation Messverfahren: Systemphysiologie ausfallen?* •  Wie präklinisch sollte ein physiologisches • Praktikum sein? = Eventuell Frage für die • Abendsitzung „quo vadis?“ 3

4. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Einleitung • Wenn präklinisch, dann gehört ein Bodyplethysmograph ins Praktikum • Aber wohl nur ein Exemplar realisierbar *(wegen Kosten- und Betreuungs- aufwands)*  *Kein Demonstrationspraktikum!* 4

5. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Methodik Lösungsweg: Stationspraktikum mit *mehreren* Kleingruppen und *parallelen* einfachen Aufgaben. Vorschläge im Internet (s. Kurzfassung) 5

6. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Methodik Willkürlichen Apnoezeit nach tiefer Inspiration bei 5 Wiederholungsversuchen Kleingruppen zu je 3 Praktikanten: 1. Versuchsleiter (gleichzeitig Protokollführer) 2. Versuchsperson 3. Zeitnehmer *Versuchsplan* 6

7. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Methodik Erhebungen 1. Messen der gesamten Apnoezeit, Eintragung ins Protokollblatt 2. Beobachten eventueller unwillkürlicher Atmungsbewegungen, Zeitpunkt des zugehörigen „onset-point“ notieren 7

8. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Ergebnisse (jeweils M ± sD ) 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 8

9. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Ergebnisse (jeweils M ± sD , n = 38) + 33 % Abb. 1: Mittelwert Gesamt ± sD aller 38 VPN bei 5 Wiederholungsversuchen 9

10. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMS-PHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Ergebnisse (jeweils M ± sD , n = 18) + 16 % + 86 % 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 10

11. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Diskussion • Stellenwert als *systemphysiologisches* Praktikum • Versuch mit hohem Ausmaß an Selbst- • ständigkeit der Praktikumsteilnehmer • Positionierung im Praktikum als Stations- • praktikum in Kombination mit einem • Bodyplethysmographen oder mit anderen • klinischen Methoden - präklinischer Bezug • Vertiefung atmungsphysiologischer • Grundlagen durch Selbststudium oder • angeleitete Diskussionen 11

12. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Diskussion • Mögliche Diskussionspunkte mit den Praktikumsteilnehmern: • - Atmungsregulation in Ruhe • Chemische Atmungsantriebe • - Pathophysiologie des Atemstillstands • Psychophysiologische Bewältigung von • Atemnotsymptomen • - Beobachtung als ärztliche Methode 12

13. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Fazit In der Hoffnung, hiermit eine Diskussion über Atmungsphysiologie im Praktikum anstoßen zu können, danke ich für Ihre Aufmerksamkeit *Als Anhang: Folien Nr. 14 bis 18* 13

14. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Methodik 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 Minuten beim Wechsel zu dritt: ca. 15 – 18 Minuten 14

15. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Ergebnisse (jeweils M ± sD ) Zwei Praktikumsgruppen (n = 38), Zunahme der ges. Apnoezeit: von 61  24 auf 81  33 s (+ 33 %) 18/38 (≈ 47 %) zeigten einen onset-point Zunahme 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 %) 15

16. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Ergebnisse (M ± sD , n = 18) Nur für die 18 Vpn mit onset-point: 16

17. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz Atmungsphysiologische Themen im physiologischen Praktikum des Instituts für Physiologie und Pathophysiologie Mainz (Auszug aus d. Praktikumsheft, Stand 2003) 1. Block: Statische und zeitabhängige Atmungsvolumina: 1.1Spirometrische 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 FunktionellenResidual-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: 17

18. „TRAINIERBARKEIT“ DER WILLKÜRLICHEN APNOEZEIT ALS SYSTEMSPHYSIOLOGISCHER PRAKTIKUMSVERSUCH H.-V. Ulmer, Sportphysiologische Abt., FB Sport, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz VERSUCHSPLAN • 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 Poster­sitzung "Lehre" auf dem Physiologenkongreß 2000 in Ulm. Physiologie - Forschung Lehre/ Öffentlichkeit, Heft 15, 35 -36 (2000) [ULMER-Veröffentlichung 319] 18