der weg der atemluft in der menschlichen nase

(Aus der I-Ials-Nasen-Ohren-Klinik der Universit/tt Kiel [Direktor: Prof. Dr. Sell/eft].)

Der W e g der Atemluf t in der mensch l i chen Nase 1. Von

Jiirgen Tonndorf. Mit 15 Textabbildungen.

(Eingegangen am 22. Dezember 1938.)

Seit langer Zeit hat das Problem des Lnftstroms in der menschliehen Nase Anatomen, Physiologen und Rhinologen besehgftigt. Die Anatomen hatten auf Grund theoretiseher 1Jberlegungen eine Zweiteilung der Nase vorgenommen. Der obere Teil, die Regio olfaetoria, wurde im wesentliehen als Sinnesorgan betraehtet, der untere, bis zur mittleren Musehel reiehend, hingegen als Luftweg (Regio respiratoria).

Dureh seine Experimente kam Paulsen als erster zu der l)berzeugung, dal~ diese strenge Teilung unrichtig sei. Er tapezierte eine Leichennase mit Laekmuspapier aus und saugte dann einen ammoniakalischen Lufts trom hindurch. Das Ergebnis war ein bogenf6rmiger Stromverlauf iiber die mittlere Musehe]. Sp/iter arbeitete er dann mit Osmiums/iure, die er dem Luftstrom beimengte, um eine direkte Verfi~rbung zu erzielen. Paulsens Ergebnisse wurden dann im wesentlichen yon Zwaardemaker, Kayser, Franke, Sch~// und Rdthi best/itigt. Zwaardemaker arbeitete mit dem Gipsabgug eines Pferdeseh/idels, sehickte Lampenrul3 hindurch und stellte aus den Ablagerungsstellen den Stromverlauf fest. Kayser experimentierte am Lebenden mit Einblasen yon Magnesia usta in die Nase, rhinoskopierte dann und zog seine Sehlfisse aus der Staubab]agerung. Franlce halbierte einen Leichensch/~del, ersetzte als erster das Septum durch eine Glas- platte und experimengierte mit Tabaksraueh. AuBerdem stellte er an einem Glasr6hrenmodell manometrisehe Druckmessungen unter den verschiedenen Nasenraumverh/iltnissen an.

Sp~ter erkl/~rten Mink, Takahashi und Parker, der Exspirationsstrom verliefe dureh den unteren Nasengang, Takahashi und Parker stellten ihre Versuche, /thnlieh wie Kayser, mit Kohlenstaub und Zahnpulver am Lebenden an. Mink bewies den Verlauf des Exspirationsstromes noeh durch seinen oft zitierten K/~stehenversuch, auf den wir spi~ter n~her eingehen werden.

Diese Ergebnisse yon Paulsen, Kayser, Franke und Mink sind in den groBen Handbiichern der R,hinologie aueh noeh heute anerkannt, w~h- rend man eine Arbeit yon Burchardt, die meines Eraehtens die beste unter den/~lteren Arbeiten ist, eigentlieh nirgends erw/~hnt findet. Bur- chardt modellierte das Innere einer Leiehennase mit Gips naeh und

1D. 8.

42 Jfirgen Tolmdorf :

bestrich dieses Modell mit einer Schleiml5sung. Er arbeitete wie Franke mit Tabaksrauch und ersetzte das Septum ebenfalls durch eine Glasplatte, auf der er den Stromverlauf mit einem Fettst i f t fixierte. Aul~er der normalen Nase untersuchte or noch die Vorg/~nge in der pathologiseh ver- /~nderten Nase.

Alle diese Untersucher haben aber noch nicht mit den Grunds/~tzen der modernen StrSmungsphysik arbeiten kSnnen, worauf bereits Osterwald im Jahre 1935 in einem kurzen Referat hinwies. Der einzige, der dies bisher tat , ist meines Wissens Businger. Dieser untersuchte zu seinem Problem der nasa]en Asthmaentstehung auch die StrSmungsverh/~ltnisse der Nase. Seine Ergebnisse stimmen mit don yon mir gefundenen weit- gehend fiberein. Ieh darf aber darauf hinweisen, da6 ich sein Buch erst in die Hand bekam, als ich reich mitten in meinen Versuehen 'befand. Schliei~lich mSchte ich noch zwei rein klinisch-experirnentelle Arbeiten yon Neumann erw/~hnen, denen ich einige Anregungen verdanke.

Durch meinen Vater war ich auf klinische Tatsachen aufmerksam gemacht worden, die sich mit den bisherigen Anschauungen fiber nasale StrSmungsverh~ltnisse schleeht vereinbaren lassen. Man finder z. ]~. mitunter bei Septumdeviationen, dab die stenosierte Nasenseite praktisch besser Luft durchls als die weite. Oder da6 nach Muschelresektionen die Patienten schlechter Luft bekommen als vorher, obwohl die Nase rhino- skopisch welter geworden ist. Auch bei den verschiedenen Formen der l~hinitis atrophicans, bei der die Nase einen grol~en Hohlraum darste]lt, wird yore Kranken in der Regel fiber eine schlechte Durchg/~ngigkeit der Nase geklagt. Es soll unbestri t ten sein, da6 ein Tell der Beschwerden auf Schleimhautver/~nderungen (Austrocknung, Gefiihllosigkeit) beruht. Andererseits erscheint aber ebenso sicher, daf3 daneben rein physikalische Momente eine Rolle spielen.

So kam ich auf den Gedanken, die bisherigen Anschauungen fiber den Weg der Atemluft in der menschliehen Nase nachzuprfifen und ihre physikalische Erkl/~rung auf den Wegen der modernen StrSmungs- mechanik zu suchen.

Versuchsanordnung. Meine Arbeit begann an dem Gipsmodell e iner halbierten Nase in

natfirlicher GrSl~e mit Glasseptum. Die Muscheln waren aus einer Knet- masse (Plastilin) geformt und damit ver/~nderlieh. Es liel~en sich infolge- dessert hypertrophische, atrophische, verkfirzte und defekte Muscheln sowie hyperplastische Vegetationen, wie vergrSi~erte l~achenmandeln und Polypen, herstellen. Die verschiedenen Stellungen der Nasenflfigel wurden ebenfalls mit Ptastilin mode]liert. Den StrSmungsverlauf stellte ich mit Zigarrenrauch dar und photographierte ihn in vier verscbiedenen Stadien: 1. ]Inspiration, 2. Moment der Stromumkehr yon Inspiration zu

Der Weg der Atemluft in der menschlichen Nase. 43

Exspiration (im folgenden als ,,I. Umkehr" bezeichnet). 3. Exspiration. 4. Umkehr yon Exspiration zur Inspiration (,,II. Umkehr") .

Des besseren Kontrastes wegen wurde die ganze NasenhShle mit allen auswechselbaren Teilen schwarz gef/irbt. Sp/iter babe ich gesehen, dab auchschonFrankediesesgetanhatte. Die Inspirations- bzw. Exspirations- str6me erzeugte ich mit der eigenen Atmung, indem ich ein Schlauchende in den Mund nahm, dessen anderes Ende mit dem Pharynx meines Modells verbunden war. An demselben Modell stellte ich Versuche an tiber die F/~higkeit der Nase, Staubteilchen festzuhalten. Ich mengte der In- spirationsluft Magnesia usta bei und photographierte deren Ablagerung.

Ffir manometrische Druckmessungen baute ich in mein Modell an sechs Stellen Alkoholmanometer ein, und zwar: 1. im Beginn des Pharynx, 2. hinter den Muscheln in der Choane, 3. in der Keilbeinh6hle, 4. im mittleren Nasengang, 5. im unteren Nasengang, 6. vor den Muscheln etwa am inneren Nasenloch. Meine Manometerschenkel waren in einem Querschnittsverh/~ltnis yon 1:5 gebaut, so dub ich also meine Werte mit 0,16 multiplizieren nmBte, um auf Wasser beziehen zu k6nnen 1.

Zur Nachprfifung der Minkschen Ergebnisse verfertigte ich mir schliel31ich das K/~stchenmodell nach Minks Angaben und sp/~ter ein nach meinen Erkenntnissen abge/indertes K/istchen. Auch diese Versuche wurden photographiert. Zum Unterschied yore vorigen ,,natfirlichen" Modell nenne ich dieses K~stchenmodell das ,,schematische".

Begriindung der eigenen Versuchsanordnung. Die Vorteile meiner Versuchsanordnung sah ich in folgendem: 1. ])us natfirliche Modell erlaubte mir eine viel naturgetreuere Nach-

ahmung der Raumverh/iltnisse, als es im Leichenversuch mSglich ist. Wenn man n/~mlich eine Leiche rhinoskopiert, so finder man-stets eine abnorm weite Nase mit s tark verkleinerten Muscheln, so dab man Ein- blick in den unteren Nasengang erh/~lt, Verh/~ltnisse, die denen bei starker Cocainisierung nahekommen. Die gesamten nasalen Schwellgewebe fallen nach dem Tode zusammen. Infolgedessen mul3 man bei Benutzung yon Leichensch/ideln auch ein falsches Bild des Stromverlaufes erhalten.

2. Gegenfiber dem Versuch am Lebenden hat te mein Modell den Vor- tell, dal~ ich durch mein Glasseptum den direkten Ab]auf des Stromes verfolgen konnte.

3. Ich verwandte ein Modell in natiirlicher Gr6/3e, um mir schwierige Umrechnungen der Druckverh/~ltnisse zu ersparen, die bei vergr6ftertem Modell erforderlich werden.

4. Die Arbeit mit Tabakrauch erwies sich den Fi~rbemethoden Paul- sens als tiberlegen. Denn nach den Erfahrungen der Pllysik pflegt niemals der st/~rkste Strom an den W/inden eines Kanals entlang zu streichen,

1 0,16 = 1/~ spez. Gewicht yon Alkohol.

44 Jtirgen Tonndorf:

sondern hier existiert die sog. Pohlsche Grenzsehicht mit verlangsamter StrSmung und AblSsung yon der Wand unter Bildung kleinster Wirbe].

4. Man erh~Llt meines Erachtens auch mit der Staubablagerungs- methode Kaysers keine riehtigen Ergebnisse. Denn diese Staubteilchen sind Corpuskeln, besitzen also Massentrggheit. Daher werden sie zum Teil ganz andere Wege einschlagen als der Luftstrom. Sie werden an Stellen der Stromrichtungsgnderung infolge ihrer Trggheit sich am gul~eren Rande versti~rkt ablagern. Sie werden an Orten verlangsamter StrSmung liegenbleiben und werden sch]iel~lich auch der Sohwere nach absinken. Beide Methoden, sowohl die Paulsens als auch Kaysers geben zudem kein Bild des Stromablaufes, sondern fixieren nur - - und auch das, wie gesagt, noch unvollkommen - - die Strombahn. Die Tabakrauchteilchen dagegen sind wegen ihrer ultravisiblen Kleinheit - - man sieht ja nur die Beugung des Lichtes an ihnen - - praktisch als trggheitslos anzusehen und lassen auch jede Einzelheit des Stromablaufes erkennen.

5. Ich entschlol~ mich, die eigene Atmung als Druckspender zu benutzen, da sich die Arbeit mit Pumpen als zu grob and schlecht regulierbar herausgestellt hatte, insonderheit fiir die Phasen der Atemumkehr, deren besondere Bedeutung und Wichtigkeit sich sog]eich ergeben wird.

6. Ich photographierte, anstatt zu zeichnen wie die bisherigen Unter- sucher, um mSgliehst alle subjektiven Beobachtungsfehler auszusehalten. Ffir die vorliegende Publikation sind allerdings die Photogramme nicht verwertbar, da sie die Beobachtungen nur undeutlich wiedergeben. Ich habe reich infolgedessen entsehliel~en miissen, sie in schematische Strichzeichnungen umzusetzen, wobei aber jede Zeichnung einem ganz bestimmten Photogramm entspricht.

7. Fehlerquellen an meinem Modell waren folgende: a) Es muftte fiir vSllig luftdichten Verschlul~ des Modells mit Vaseline

gesorgt werden, da selbst die kleinste NebenSffnung das ganze Strom- bild zerstSrte.

b) Die Zigarren muftten am Mnndstiick sorgsam aufgebohrt werden, da sonst ihr StrSmungswiderstand zu stark geworden wgre und man zu stark hgtte saugen miissen.

c) Der Nachteil der Starrheit aller am Lebenden weichen Nasenteile muBte in Kauf genommen werden. Ich babe versucht, ihn in den Folge- rungen wieder auszugleichen.

8. Meine Manometer boten an sich den Vorteil des grSl~eren Ausschlages und damit der genaneren AblesungsmSglichkeit durch das ungleiche Verhgltnis der Manometerschenkel. Alkohol nahm ich der geringcren Viskositgt wegen. Ich mSchte aber davor warnen, Druekversuchen am Lebenden and an ,,natiirlichen" Modellen grSBere Bedeutung beizu- messen. Denn um die Strombahn nicht zu stSren - - was bei Einlage eines Manometers am Lebenden durch die Nase oder Choane meines Erachtens unweigerlich geschieht - - mull man auch am natiirlichen Modell die


Manometer6ffnungen so legen, da6 sie weit aus dem Bereich des Haupt - stromes rticken. Daher halte ich die Ergebnisse Frankes am schematischen Glasr6hrenmodell fiir zuverl/~ssiger als meine eigenen und beschr/~nke reich darauf, Burchardt und Franke in diesem Punkte zu zitieren.

Be~or wit nun zu den Ergebnissen meiner Versuche kommen, mtissen wit noch einige theoretisch-physikalische ErSrterungen anstellen. 13bet die Str6mungsvorg/~nge in engen Kan/~len kann uns die Physik einige grundlegende Aussagen machen. Zun/~chst sind die Vorg/~nge in Fliissig- keiten mit denen in Gasen geringer Geschwindigkeit gleichzustellen; denn bis etwa zur Erreiehung der Schallgesehwindigkeit ist jedes Gas als inkompressibel anzusehen. Es ist also im folgenden gleichgiiltig, ob wir yon einer Gas- oder Fliissigkeitsstr6mung sprechen. Die meisten Gesetze sind n/~mlich aus Fliissigkeitsversuchen abgeleitet, da sich dabei die Vorg/~nge besser darstellen lassen.

Woraus resultiert nun tiberhaupt eine Str6mung ? Daraus, da$ yon Orten hSheren statisehen Druckes ein Ausgleich nach Often niederen Druckes stattfindet. Dabei ist es prinzipiell gleichgiiltig, ob diese Druck- differenz durch eine Druckerh6hung auf der einen Seite oder eine Druck- erniedrigung auf der anderen Seite zustande kommt. Erf/~hrt eine Fliissig- keits- oder GasstrSmung an einer Stelle eine Einengung, so vergr6$ert sich ihre Str6mungsgeschwindigkeit, w~Lhrend der Wanddruck sinkt. Und zwar hat Bernoulli nach dem Gesetz yon der Erhaltung der Energie dieses in folgende Formel gebracht:

p -~ 1/2 ~u ~ = const = Pl,

wobei p den (dynamischen) Str6mungsdruck, 1/2 ~ou 2 den (statisehen) Wanddruck und Pl den Gesamtdruck darstellt.

Ferner kann man fiir jeden durchstr6mten K6rper eine Zahl aus- rechnen, die das Produkt aus l~ohrdurchmesser (e), der Geschwindigkeit der str6menden Fliissigkeit relativ zum festen K6rper (n) und der kine- matischen Z~higkeit der Fliissigkeit (v) darstellt. Letztere ist wieder der Quotient aus der Dichte der Fliissigkeit und ihrer Z/~higkeitskonstante (~/~). Man erh~lt also:

e . n . v z R

und nennt diese Zahl die Reynoldsche Zahl. Sie gibt an, ob eine Str6mung in einem Rohrsystem eine Parallel- oder eine Turbulenzstr6mung ist. Und zwar hat die ideale reibungsfreie Str~mung ein 1~ = ~ , w/~hrend die Turbulenzstr6mungen ein R yon 1160--10 000 besitzen. Ein 1~, das kleiner als 1160 ist, gilt auch wieder fiir einen Parallelstrom.

Nach Poiseuille resultiert nun der Str6mungswiderstand (W) eines I~ohres aus der Differenz zwischen Anfangs- (Pl) und Enddruck (P2) im Verh/~ltnis zu der in der Zeiteinheit durchstr6mten Fliissigkeitsmenge (i). Also

W - Pl--P2 i

46 Jiirgen Tonndorf:

Dieser Widers tand wird durch Turbulenz sehr s tark erh6ht und dami t auch die Kraf t (p), ihn zu iiberwinden. Ebenfalls Poiseuille gibt daffir an :

p ~ K o n s t a n s . u (ffir Parallelstr6mung), p = K o n s t a n s . u 2 (ffir Turbu]enzstr6mung)~ (u z Geschwindigkeit).

Ubertragen wir jetzt diese Gesetze auf die Verhi~ltnisse der Nase:

Wenn wir die Reynoldsche Zah] fiir diese berechnen und ihren Durch- messer im Mittel mit 1 cm und die Stromgeschwindigkeit im Mittel mit 2 m/sec, ansetzen, so erhalten wit einen Wer t yon etwa 1000, d. h. sehr dicht an der kritischen Grenze 1160. Sowohl eine Vergr613erung des Durch- messers als auch der Geschwindigkeit kann Turbulenzen hervorrufen. Wir mfissen daher den Nasenst rom als einen Parallelstrom yon geringer Stabilit~t auffassen.

Fragen wir uns nach den Ursachen fiir diesen Lufts t rom, so miissen wir feststellen, dab er zustande k o m m t durch eine inspiratorische Druck- erniedrigung und eine exspiratorische Druckerh6hung im Thorax, die sich beide his in die Nase fortsetzen. Nach dem oben Gesagten ist das ffir die St ruktur der Str6mung im Prinzip gleichgiiltig. Ich konnte das auch am natfirlichen Model] dadurch beweisen, dal~ ich durch Saugen oder Blasen am Pha rynx wie am Nasenloch grundsgtzlieh dieselben Str6mungs- bilder erhielt. Die hierbei entstehenden Druckuntersehiedo haben Donders, Franke, Mink und Burchardt bereits gemessen. Aus diesen und meinen Ergebnissen ergibt sich ziemlich fibereinstimmend ein inspira- torischer negativer Druck yon - - 1 mm im Vestibulum, - - 3 m m am inneren Nasenloch, - - 5 m m an den Muscheln und - - 5 m m in den Choanen, gemessen mit Wassermanometern bei ruhiger Inspirat ion (etwa 10 Atem- ziig e pro Minute). Ffir die Exspirat ion ergeben sich entsprechende Werte mit posit ivem Vorzeichen. - - Frankes ebenfMls negativer Druck ffir das Exspir ium beim Leichenversuch mnl~ wohl Versuchsfehler sein; denn er wurde yon niemand bestgtigt and w~re auch physikalisch nicht zu erkl/iren. Auf die Schwierigkeiten, am natiirlichen Modell Druckmessungen zu veransta]ten, habe ieh sehon hingewiesen. Am Glasr6hrenmodell ha t te Franke auch positive Werte fiir die Exspirat ion erhalten, diese abet fMschlich durch alas schematische Model] erk]gren wollen.

Wenden wir jetzt das Poiseuillesche Gesetz ffir die N a s e an, wie es ebenfalls Businger getan hat, so heii~t das, dag am inneren Nasen- toch bei gleichbleibender Stromgeschwindigkeit ans ta t t - - 3 m m inspira- torischen Druckes bei Turbulenzen ein Druck yon - - 9 m m entstehen wfirde. Dem wfirden abet die Nasenflfigel nicht standhalten. I n der Choane wfirde gar ein Druck yon - - 2 5 m m herrschen. Einer Arbeit yon Rohrer entnehme ich, da[~ der Choanendruck dem des fibrigen Respira- t ionstraktes gleicht. Der Thorax mfil~te also jetzt die fiinffache Arbeit teisten, wobei er wohl bald erlahmen wtirde. I n der Nase mul3 daher

Der Weg der Atemluft in der menschliehen Nase. 47

eine ParallelstrSmung herrschen (jedenfalls bei normaler Atmung), andern- falls ,,stenosierende" Erseheinungen auftreten. Wir werden sp~ter sehen, da6 dies zutrifft.

Da, wie wir gesehen haben, die Parallelit~t der StrSmung sehr gering ist, las t sich eine Erscheinung gut verstehen, ngmlich das Auftreten yon Wirbeln am Ende der Inspiration und am Ende der Exspiration (I. und II . Umkehr), wie 8ie sehon Franke gesehen hatte. Gaule nannte es nur ,,eineVerwischung der Stromfigur" und ma• ihr keineBedeutung bei. Die Momentphotographie 1/~t uns aber das tats~ehliche Entstehen yon Wirbeln erkennen. Wir haben gesehen, da~ Wirbelbildungen zus~tzliehen Kraftaufwand bedeuten, und werden das Auftreten dieser Umkebrwirbel danaeh beurteilen.

Bei dieser Stromumkehr bzw. 8chon am Ende der Inspiration sahen viele Untersneher, die mit Rauch experimentierten, kleine RauchwSlk- ehen in die KeilbeinhShle, teilweise aueh in die StirnhShle eintreten. Fran/ce, Burchardt u .a . besehreiben diesen Vorgang ziemlich iiberein- stimmend. Ihn mit Fliissigkeiten zu nntersuchen, gelang Fran/ce natfir- lich nieht, wegen des MiBverh~ltnisses yon Gr53e der Ostien zur Viskosi- ta t der Flfissigkeit.

Ieh land diesen Vorgang bei meinen Umkehrbildern (I. Umkehr) best~tigt. Ich sah sogar noeh ein zus~tzliehes exspiratorisches Nach- strSmen des Rauches. Wir haben oben gesehen, dal~ inspiratorisch und exspiratorisch im Nasenranm i~egative bzw. positive Drueke auftreten. Diese Drueke pflanzen sich bis in die NebenhShlen fort. Burehardt konnte dies fiir die KeilbeinhShle am Modell und fiir die OberkieferhShle sogar am Lebenden (Alveolarfistel in 0berkieferhShle) nachweisen. Er erhielt Druckschwanksngen zwisehen - -1 mm und - - 2 m m und entsprechende positive Werte fiir die Exspiration. - - Die Messungen haben bei einzelnen Untersuchern wie Sche/f wohl deshalb zu keinem Resultat gefiihrt, well ihre Manometer fiir diese feinen Druckschwankungen zu tr~ge waren. In neuerer Zeit wurden sie aber yon Schmiiclcer best~tigt. Er hatte seine Beobachtungen an operierten OberkieferhShlen angestellt.

Auf diese Weise wird bei der Atmung ein Weehse]strom erzeugt, der f/Jr Ventilation der NebenhShlen sorgt. Burchardt sagt, Art und Form dieser SptilstrSmung seien yon Ausmal3en und Lage der Ostien abh/~ngig. Fran]ce stellt sogar den Satz auf: ,,Der Luftweehsel in den NebenhShlen ist direkt proportional den Druckschwankungen." Beides sind Auffassungen, sie ich auf Grund meiner Beobaehtungen und ~berlegungen nur best~tigen kann. Es ersehien mir aber wiehtig, die meines Wissens bisher noch nicht er6rterte Frage zu priifen, wieviel Atemziige notwendig sind, um eine Nebenh6hle einmal ganz zu leeren. Aus nahe- liegenden Grfinden habe ieh die ftir mein Modell bequeme Keilbeinh6hle gew~hlt. Es ergab sich, dab bei ruhiger Atmung die H6hle schon naeh etwa 7--9 Atemziigen yon Raueh, mit dem ich sie gefiillt hatte, vSllig


befreit war. Bei beschleunigter Atmung (etwa 50 Atemzfige p ro Minute) t ra t die Entleerung schon nach 4--6 Atemziigen ein. St~rkere Ver- schleimung (erzeugt (lurch Bestreichen mit Htihnereiwei$) sowie Ver- engerung des Ostiums verzSgerten diese Entleerung, w/ihrend sie bei vOllig trockener Nase beschleunigt wurde.

Versuchsergebnisse.

Nun k6nnen wir zur Besprechung der Versuchsergebnisse fibergehen. Es ist natiirlich nicht mSglich und auch gar nicht nStig, s/~mtliche 120

Abb. 1 (56). N orm a le ruhige Insp i ra t ion . Nasensehem.a na~eh Z a r n i k o : tCr. d . N . "u. d. t l . Ausgezogene Linien: Vcr lauf der t [ a np t s t rS me , ges t r ichel te Linien: Verlt~uf der Nebens t rSme. Wirbe l s ind du rch Pfeile darges te l l t . (])ic ein- g e k l a m m e r t e n Zahlen geben jeweils die entsprechende N u r a m e r meines Photogr~tmms.)

Bilder hier zu zeigen, die ich photo- graphisch aufgenommen habe. Ich werde ffir jeden Fall ein charakteristisches ausw/~hlen und mit diesen Bildern meine Folge- rungen zu belegen suchen.

Die normale ruhige Inspiration verl/inft, wie Abb. 1 zeigt. Unsere Forderung nach einem wirbeL freien Parallelstrom ist hier best/i- tigt. Und zwar verli~uft dieser vom Nasenloch durch das Vesti- bulnm und biegt dann als breites Stromband allm/ihlich in hori- zontale Riehtung urn. Hier reieht er vom unteren I~asengang bis zum unteren Rand der mittleren

Muschel. Der obere Nasengang wird, wie die Abb. 1 zeigt, nur im hinteren Tell yon einem st/~rkeren Stromanteil getroffen. Denn, wie schon Businger betont, befinden sich oberhalb des mittleren 2qasenganges nut spaltfOrmige R~ume, die natiirlich nur yon einem ganz feinen Strom durchflossen werden kSnnen. Dieser spielt aber praktisch im Verh/~ltnis zu dem dar- unter liegenden Haupts t rom keine Rolle fiir die DurchstrSmung der Nase. Seine Bedeutung ffir den Riechakt soll damit natiirtich nicht an- gezweifelt werden. - - Hinter den Muscheln wird der Strom wieder etwas mehr eingeengt und flieI~t ebenfalls in allms Bogen nach unten durch die Choane in den Pharynx.

Die normale Exspiration verls genau in derselben Weise. Auch hier sind dieselben Einengungen des Stromes in Choane und Aperturen und die Ausbreitung yore unteren Nasengang bis zur mittleren Muschel. Das Auf- treten irgendwelcher Wirbel kann auch bier nicht bemerkt werden. Bei etwas krs Atmung war eine st/~rkere Durchstr6mung des oberen Nasenganges zu erkennen. Die Umkehr bei normaler ruhiger Atmung zeigen Abb. 2 und 3. Es treten, wie wit erwartet haben, in beiden F/~llen Randwirbelbildungen auf, aber noch keine Wirbel mitten in der Strom-


bahn. Erst wenn die Atmung beschleunigt wird, vergr6gern sich diese Wirbelbildungen und verlegen dann aueh die Strombahn.

Eine st/irkere Befeuehtung der Nase mit Sehleim hat keinen Ein- flug auf die Konfiguration der Str6mung. Jedenfalls nieht, wenn die Befeuchtung, die ieh mit HtihnereiweiB vornahm, einen gewissen Grad nieht iiberschritt und sieh nicht etwa dicke Sehleimf/~den yon Musehel zu Muschel oder zum Septum spannten. Dutch die st/irkere Befeuchtung wird abet der obere Nasengang sehr rasch so weir verlegt, dab sieh keine Dureh- strSmung mehr feststellen la13t (respiratorische Anosmie bei Katar rhen !). Eine wiehtige Rolle spielt dagegen die Befeuchtung ffir die S/~ttigung der Atemluft mit Wasserdampf und f/Jr den Staubfang. Es zeigt sieh n/imlieh, dab Staub bei troekener Nase bald fiberall im Nasenraum zu

Abb. 2 (2). I . U m k e h r (normal) . XVirbe 'dureh Abb. 3 (4). I L U m k e h r (normal) . Pfeile darges te l l t !

finden ist, dagegen bei feuchter auch nach 1/~ngerer Atemdauer vor- wiegend im Vestibulum und dort haupts~chlich im Vorderteil (bei a in Abb. 3), an der Stelle also, die auch mit H/irchen zum Abfangen grSberer Partikel ausgestattet ist. Bei Versuchen mit sehr weitem Vestibulum entstanden dort inspiratorische Wirbel.

Je tz t wollen wir zur Betrachtung der Vorg/inge bei Hyperplasien, Atrophien, Exstirpationen und Defekten der Muscheln sowie raum- beengenden Prozessen wie Rachenmandeln und Polypen iibergehen. Diese kSnnen uns auch fiir die Theorie dos normalen Str6mungsverlaufes noeh wiehtige Erkenntnisse vermitteln. Ausreiehende Untersuehungen dariiber hat bisher meines Wissens nur Burchardt angestellt, dessen Er- gebnisse ieh gr6Btenteils aueh best/itigen konnte. Wieweit Businger das getan hat, l~gt sieh aus seiner Arbeit, die ja aueh ganz anderen Zweeken dient, nieht entnehmen.

Die Hyperplasien der Muscheln (Abb. 4) zeigen deutlieh die Verenge- rung der Strombahn, das Auftreten yon Wirbeln vor den hyperplastisehen Museheln und den ersehwerten AbfluB hinter diesen. Umkehrwirbel sind naturgem/~g an den weiten Stellen, im Vestibulmn und Pharynx, vorhanden.

Arch iv f. Ohren-, Nasen- u. Kehlkopfhei lkunde. Bd. 1~6. 4


Das Beispiel eines Polypen im vorderen Nasenraum zeigt Abb. 5. Sind die Muscheln dabei schlank und schmal, so l~l~t sich noch eino leidliche Stromffihrung erkennen, wenn auch hinter den Polypen oine

Abb . ~ (37). Beide ~ u s c h e l n h y p e r p l a s t i s c h Abb . 5 (80). P o l y p i m v o r d e r e n Nasen raum" ( Insp i r a t ion ) . ( In sp i r a t ion ) ( s c h r a f f i e r t : S t a g n a t i o n ) .

erhebliche Stagnation stattfindet. Sind abcr die Muscheln dick und ver- schwollen, so resultiert naturgem~] eine fast vSllig verstopfte Nase mit sehr schlcchter Strombahn. Wie labil der Strom in Abb. 5 ist, bewiesen

/

\ \ \\

A.bb. 6 (41). Be ido M u s e h e l n a t r o p h i s e h A.bb. 7 (106). K e i n e ~ u s e h e l n (II . U m k e h r ) . ( Insp i ra t ion ) .

Umkehrbilder. Es t ra t eine vSllige gerstSrung der Stromfigur mit Wir- beln mit ten in der Strombahn ein.

Die Atrophie s/i,mtlicher Muscheln (Ozaena) ist auf Abb. 6 dargestellt : ein breit fiber das Gebiet der mittleren Muschel verlaufender Strom und ein rficklaufender Wirbel fiber der unteren Muschel. Noch grSber wird die StSruhg, worm s/~mtliche Nuseheln exstirpiert sind (Abb. 7).

Schon wenn ein grSl3erer Defekt im Bereich der mittleren Muschel besteht (Abb. 8), entstehen dort Wirbel, die den Strom erheblich st6ren k6nnen. Ebenfalls mitten in der Strombahn und vor der oberen Muschel auftretende Wirbel zeigt die Abb. 9 bei Atrophic der unteren Muschel.

Der Weg der Atemluft in der menschlichen Nase. 5]

I)er Strom weicht zum Teil fiber den Kopf der unteren Muschel nach hinten ab, w~hrend der vordere Teil regelreeht zur mittleren Muschel zieht. Dazwischen entsteht ein

Abb . 8 (39). D e f e k t i m Mit te l to i l d e r m i t t - l e ren Musche l ( s c h e m a t i s c h i) ( Insp i ra t ion) .

kleiner Stagnationswirbel. Is t die

Abb . 9 (16). U n t e r o ]Kuschel a f ro ,hisch ( Insp i ra t ion ) .

Verkiirzung anf den unteren Rand der unteren Muschel beschr~nkt, bei gut erhaltenem Vorder- und Hinterende, so hat das auf die Strom- figur keinen Einflul]. Lediglich die DurehstrSmung des unteren Nasen-

'<,J I] ~

Abb . 10 (18). U n t e r e 3~Iusehel e x s t i r p i e r t Abb . i l (25). V o r d e r e n d e de r m i t t l e r e n ( Insp i r a t ion ) . lV[usohel a t r o p h i s e h ( Insp i ra t ion ) .

ganges wird in diesem Falle verstgrkt, u n d e s k6nnen dort Randwirbel- bildungen auftreten.

I m Extremfall bei v611iger Exstirpation der unteren Musehel (Abb. 10) entsteht das BiId einer breiten ungeordneten Str6mung, inspiratorisehe Randwirbelbildungen vor der mittleren Muschel und Wirbel an Stelle des Kopfes der unteren Muschel. In diesem Bild ist dann noeh sehr sch6n das Ausweiehen des Stromes vom Unterrand der mittleren Musehel fiber das Gebiet der unteren zu sehen. In noch krasserer Form t ra t dieses bei Exspirationsbildern auf, die ein grebes Mii]verh~ltnis zwischen verengter Choane und erweitertem Nasenraum darstellten.

4*

52 Jiirgen Tormdorf:

Bei isolierter Atrophie der mittleren Musehel erh~lt man gilder wie Abb. 11. Inspiratoriseh entsteht dabei ein rfieklaufender Wirbel gegen den Kopf der unteren Musehel nnd hinter dem Ende der mittleren. Bei der Umkehr brieht die Str6mung, ebenso wie im Fall der Abb. 10, mitten auseinander und teilt sieh in zwei Wirbel im erweiterten mittleren Nasen- gang. Is t die mitflere Musehel ganz exstirpiert (Abb. 12), so entsteht bei der Inspiration ein ghnliehes gi ld wie in Abb. 11. Allerdings ist der rfiek- l~ufende Wirbel fiber der unteren Musehel weggefallen. Wird diese jedoeh hyperplastiseh, so bildet sieh ein Wirbel vor ihrem Kopf. Bei der Ex- spiration sind die Verh/tltnisse ganz ghnlieh. Es treten aueh hier wieder Umkehrwirbel hinten und vorn in der Strombahn auf und das v611ige

Abb. 12 (59). Exs t i r l J a t i on t ier m i t t l e r e n Musehel ( Insp i ra t ion) .

Abb . 13 (69). 1- [yperplas t i sehe I~aehenmande l (I. U m k e h r ) .

Durcheinanderlaufen der Str6mung bei einem Migverhgltnis zwisehen Choane nnd Nasenh6hle.

Hindernisse oder Atrophien isoliert im Bereieh des oberen Nasen- ganges haben auf die Str6mungsfigur keinen erkennbaren Einflug. Es ergeben sieh z .B. kleine Wirbelbildungen im Reeessus sphenoidalis, denen wir naeh dem oben Ges~gten keine grote Bedeutung zumessen dfirfen. Ebenso haben geringe Unregelm~gigkeiten des Septums oder kleinere Verwaehsungen zwisehen Musehel und Septum keinen Einflug. Aneh in den Versuehen yon Burchardt fand ieh dieses best/~tigt. Sie werden glatt yon der Str6mung umflossen. Selbstverstgndlieh dfirfen sie nieht so grog sein, dag sie beispielsweise den mittleren Nasengang verlegen. Dann bilden sie Hindernisse, wie etwa Polypen mit ~hnliehen Folgen wie bei diesen (Ansaugen der Nasenflfigel n. a.). Adenoide Vege- tationen engen naturgem/~g die Strombahn in ihrem Bereiehe ein. Sie maehen am starren Modell in auffallender Weise keine gr6geren VerS~nderungen im Strombild, ehe sie nieht so grog werden, dab sie die Choane oder den mittleren Nasengang verschliegen. Abb. 13 zeigt diesen Fall in der I. Umkehr. An diesem Bild f/~llt abet sogleieh eine Besonderheit anf, das ist das Auftreten eines Saugwirbels am Dach des weiehen Gau- mens, auf den wir sp/~ter zurfiekkommen werden.


Folgerungen. Was 1/~$t sich nun aus dem Vergleich der verschiedenen Bilder folgern ? I . Fiir die Inspiration. 1. Das Auftreten yon Wirbeln im Vestibulurn ist abh/ingig yon der

Weite desselben. Erst in zweiter Linie yon der Weite des Nasenloches.

2. ])as gleichm/~l~ige Ansteigen des Stromes, das richtige AnstrSmen der mittleren Muschel und die glatte Abzweigung ffir den unteren Nasen- gang wird dutch das Vorderende der unteren Muschel erreicht. Sowohl bei t Iypertrophie wie bei Atrophie derselben bilden sich Wirbel.

3. Das wirbelfreie Einbiegen des Stromes in den mittleren ~asengang wird durch das Vorderende der mittleren Muschel gesichert. Es bilden sich Wirbel vor ibm, wenn es hyperplastisch ist, dagegen rficklaufende Wirbel gegen die untere Mnschel, wenn es verk/irzt ist. Bei Atrophie der gesamten mittleren Muschel infolge schlechten Anstromes des mit t- leren Nasenganges aueh noch Wirbel vor diesem.

4. Der weitere Verlauf des Stromes h/ingt in der Hauptsache yon der Gestalt und Weite des mittleren Nasenganges ab. Defekte an dieser Stelle bilden Wirbel, die aber erst bei gr6Beren Ausnlal]en eine Rolle spielen. Wird der mittlere Nasengang durch Atrophie der mittleren Muschel erweitert, so entsteht ein breites, aber labiles Stromband, wie die grol~en Umkehrwirbel zeigen. Bei Atrophie der unteren Muschel dagegen wird die Strombahn in noch viel h6herem Mal]e zerst6rt. Es treten Wirbel vor dem Rest der unteren Muschel auf. Aul~erdem entstehen Umkehrwirbel mitten in der Strombahn. Bei ganz breitem mitt lerem Nasengang, d .h . bei allgemeiner Atrophie, ist iiberhaupt keine einheit- liche Stromffihrung mehr zu erkennen. Es entstehen grof~e riicklaufende Wirbel fiber der unteren Muschel und v611ig diffuse Unlkehrbilder.

5. Das wirbelfreie Abstr6men wird durch die Hinterenden der Muscheln gesiehert. Hypertrophie derselben bedeutet Wirbelbildung und Ver- legung der Strombahn, w~hrend bei Atrophie infolge schlechter AblSsung des Stromes yon den Muscheln ebenfalls Wirbel entstehen.

6. Isolierte Hyperplasien oder Defekte im Bereich des unteren sowie des oberen Nasenganges haben auf die Strombahn nur untergeordneten Einflul~.

7. Verengerung der Choanen kann zur Erschwerung der Strom- passage und zu Wirbelbildungen (Saugwirbel !) ffihren.

II. Ffir die Exspiration gelten im allgemeinen sinngemiil~ dieselben Bedingungen :

1. Den Anstrom bedingt die Weite der Choane. Ein MiBverh~ltnis zwisehen ihr und der Weite des Nasenraumes zieht schon bei kleineren Atrophien schwere StSrungen nach sieh. Hyperplasien der t~achenmandeln begfinstigen auch in diesem Falle das Entstehen eines Saugwirbels am

54 Jiirgen Tolmdorf:

weichen Gaumen, auf dessen Bedeutung wir noch sp/iter zurtickkommen werden.

2. Das EinstrSmen in den mittleren Nasengang h/~ngt haupts~ehlieh yon der Form und Ausdehnung der mittleren Musehel ab. Bei gr6Berer Hypertrophie des Hinterendes der unteren Musehel kommt es augerdem zu Stagnations- und Wirbelbildungen hinter demselben.

3. Den weiteren Verlauf best immt wieder die Weite des mittleren Nasenganges, wobei Atrophien der unteren Musehel sieh ebenfalls sehlim- mer auswirken als die der mittleren.

4. Das glatte Einbiegen des Stromes in die Riehtung des Nasenloehes wird bedingt durch die Form des Vorderendes der mittleren Musehel,

E

. �9 . . . . . . D . . . . . .

,4 8 Abb. 14. ]Viodell de r S e p t u m p e r f o r a t i o n

nach Burchardt . Nasensehema i m ~Ior izonta lschni t t . -4 u. B Ape r tu r en , C Stenose, /9 Pe r fo ra t ion ,

E Choane.

danach durch das Vorder- ende der unteren.

5. Die Weite tier/~ugeren Apertur und des Vestibu- lures hat verhs163 wenig Einflug, da die Nasen- fliigel ja beweglich sind und nachgeben.

111. Bei Septum-Devia- tionen kommt es weniger auf den Grad der Devia- tion an als vielmehr darauf, welcher Nasenteil etwa erweitert bzw. verengert ist. Nach den bisherigen Aus-

fiihrungen lassen sich die auftretenden St6rungen ffir jeden Einzel- fall konstruieren.

Septum-Per]orationen machen sieh erst st6rend bemerkbar, wenn sie mit irgendeiner Verengerung in einer Nasenh/ilfte kombiniert sind. Und zwar kommt es dann, wie Burchardt in einem sehr instruktiven Versuch nachweisen konnte, auf die Lage der Perforation zur Stenosenstelle an (Abb. 14). - - Bei kleinen Perforationen kSnnen auBerdem an den R~ndern i~hnlich wie bei einer Lippenpfeife PfeiftSne auftreten, die den Patienten hSchst 1/~stig werden.

IV. Vom Standpunkt der Str6mungsmechanik ergeben sich nun aus diesen Ausfiihrungen folgende klinische Gesichtspunkte. Zur Er- haltung des Parallelstromes geh6ren:

1. Stromliniengerechte Ausbildung s/~mtlieher Anteile des Nasen- raumes.

2. Ein normales Verhi~itnis yon Nasenh6hle zur vorderen Apertur und Choane. Und zwar heigt normal, dab die Inhalte der Querschnitts- fl~chen der Stromhahn an alien Orten der Nase ann~hernd gleich sind.


Der wichtigste Teil ffir die Erhaltung des Parallelstromes sind nach den vorliegenden Versuchen die Vorder- und Hinterenden sowie der Oberrand der unteren Muschel (Businger nennt nut den letzteren). Danach kommen Kopf und Unterrand wie Hinterende der mittleren Muschet. Sowohl ttyperplasien und Atrophien wie operative Verstfimme- lungen in diesem Bereich ziehen sofort schwere StSrungen des Strom- verlaufes nach sich. Es ergibt sich daher ffir den Operateur die wichtige Regel, mit den Muscheln schonend zu verfahren. Die Natur li~Bt mitunter das Tuberculum septi als Ersatz fiir den Kopf der mittleren Muschel aus- gleichend nachwuchern. Ein guter Beweis ffir die Notwendigkeit einer physiologischen ,,Enge" der ~Tase. Die individuellen Verschiedenheiten der Nase, so lange sie gefinggradig sind, spielen fiir die StrSmung grund- s/~tzlich keine Rolle, kSnnen aber nach Businger zu StSrungen disponieren.

Bei anatomischer Betrachtung des Nasenraumes schtiel~lich - - mir stand aul]er der Literatur ein Schnitt durch die Nase eines Hingerichteten zur Verffigung, den ich Herrn Prof. Zange verdanke - - miissen wir feststellen, dab alle die Teile, deren Wichtigkeit ffir die Konfiguration der StrSmung wir anerkannt haben, mit anpassungsf/~higem Schwellgewebe ausgestattet sind. Es sind: die gesamte untere Muschel, Kopf, Unterrand und Hinterende der mittleren, Unterrand der oberen, das Septum besonders im Bereich des mittleren Nasenganges, das Tuberculum septi und der SeptumschwellkSrper in der Choane.

Erkliirung der Atembehinderungen.

Die Atembehinderung durch raumbeengende Prozesse zu erkl~ren, machte auch frfiher keine Schwierigkeiten. Wir k6nnen sagen, sie w~chst proportional dem Grad der Stenose und ist um so starker, je mehr diese in den Bereich des mittleren Nasenganges riickt. Aber auch die anfangs erwi~hnten Stenoseerscheinungen bei anscheinend weiten Nasen k6nnen wir jetzt verstehen. Es treten gr6Bere Umkehrwirbel und bei gr6beren St6rungen sogar Wirbelstr6mungen auf. Beide erfordern nach Poiseuille aber eine zusiitzliche Kraf t zum normalen Atemdruck, die durch das Quadrat des Normaldruckes mathematisch definiert ist. Diesen zu- s~tzlichen Kraf taufwand empfindet der Pat ient als ,,Stenose".

Kritik der Yersuche.

Die Ergebnisse meiner Versuche stehen im Widerspruch zu denen einiger anderer Autoren. Paulsens und auch Frankes Normals t rombahn verlief i~ber die mittlere Muschel. Franke sah dazu noch einen W i r b e l fiber der unteren Muschel. Solche Bilder bekam auch ich bei Versuchen mit allgemein atrophischen Nasen. Hierdurch kl~rt sich die Differenz: Paulsens und Franlces Leichennasen wiesen wegen des Zusammenfallens des Schwellgewebes nach dem Tode falsche Raumverh~ltnisse auf.

56 Jfirgen Tonndorf:

Die Ansicht yon Mink, der Strom durch den mittleren Nasengang sei nur eine Folge der dort liegenden Ostien der Nebenh6hlen, 1/~l]t sigh dutch einen sehr einfachen Versueh widerlegen: Ieh versehtoft s~mtliehe Ostien mit Plastilin und erhielt genau denselben Stromverlauf wie in Abb. 1.

Mink erkl~trt nun den bogenf6rmigen Ver]auf des Luftstromes durch die Nase mit seinem erwahnten Ks Er fertigte sich als schematisches Nasenmodell ein flaches Glaskgstchen an, in einer Gr6Be, wie es etwa den Abmessungen der Nasenh6hle entspricht. In 2 gegen- tiberliegende Schmalseiten dieses K/~stehens bohrte e r j e ein Loch und saugte einen Rauehstrom hindurch (Abb. 15a). Er behauptete, der Strom

/ . f - - - . . J - - -

Abb. 15. Sehemat i sehes Nasenmodel l ( Inspira t ion) (Nasen6ffnung linl~s, Choane reehts) .

t~ Minksehes Originalmodell , b A n o r d n u n g yon Nasen- loch nnd Ghoane in schr~ger R ich tung , e N a s e n r a n m

a.bgeschr~gt, d e ingesetz te Muschehnodelle .

biege stets nach oben ab, und zwar um so mehr, je mehr man sauge. Er er- klg, rt dieses Ph/i, nomen mit dem Ausgleich des in der groBen H6hle entstehenden negativen Saugdruckes dureh den Luftstrom. Er glaubte, so eine Erkls fiir den bogenfSrmigen Ver- ]auf gegeben zu haben.

Diese Annahme scheint noeh dutch eine Beobaeh- tung yon Gaule gestiitzt, der eine zeitliche Aufein- anderfolge yon Auftreten

des negativen Druckes und NachstrSmen der Luft durch das Nasenloch sehen wollte. Nach unseren physikalisehen ~berlegungen ist dies night mSglieh, da es Kompressionen und Dekompressionen der Lufts/~ule zur Voraussetzung h/~tte. - - Ich habe auch im Manometerversuch keinen zeitliehen Untersehied im AussGhlag dos Vestibulum- und des Choanen- manometers sehen kSnnen. Damit d/irfte dieser Einwand widerlegt sein.

Don Minksehen Versnch selbst habe ich zun/~ehst in der yon ihm angegebenen Weise wiederholt, kann ihn jedoeh nicht best/~tigen. Bei mir hob sieh der Luftstrom aueh bei stgrkstem Saugen nur wenig vom Boden dos K/~stehens. Der negative Druek im l~aum wurde durch einen grolten r/icklaufenden Wirbel ausgegliehen, wie es nach Poiseuille auch zu erwarten war (Prinzip der Wasserstrahlpumpe, Abb. 15a).

Ieh habe dann weiter das Minksche K~stchen aus fo]genden lJber- legungen abge~ndert : Die Minksche Anordnung yon Apertur und Choane im Modell entspricht nicht den natiirlichen Verhs Schon Kayser sah in seinen Versuchen eine Abflachung des Strombogens bei stark an- gehobenen NasenlSchern. Ich brachte daher die Apertur und Choane darstellenden GlasrShrchen in schrgger Richtung naeh vorn bzw. hinten


unten an (Abb. 15b). Nun erhielt ich eine tadellos bogenf6rmige Strom- figur, Wcnn auch bei starkerem Saugen Wirbel auftraten, so blieb doeh dadurch die Strombahn im Prinzip unberfihrt. Als Grund ftir diese Wirbel sah ich die allzu schematische Nachbildung des Nasenraumes im Modell. Ich schr/~gte daher die oberen Seiten ab, wie es etwa den natfirlichen Verh/~ltnissen entspricht, und erhielt darauf noch geringere Wirbelbildungen (Abb. 15 c). Wenn ich nun in dieses K/istchen schematische Muschelmodelle einsetzte, erhielt ich dieselben Bilder wie am nattir- lichen Modell und auch bei beschleunigter Atmung keine Wirbel mehr. Auch bei Exspiration yon Muscheln erhielt ich an diesem K/~stchen dieselben Ergebnisse wie am natfirlichen Modell. Die Aussparung, die bei der Abschr~gung entstanden war, konnte ich zur Darsteliung einer NebenhShle benutzen. Auch hier warden unsere Ergebnisse am nattir- lichen Modell vollauf best/~tigt.

Je tz t sehen wir, da$ der bogenfSrmige Verlauf eine Folge der Stel- lung yon Apertur und Choane zueinander ist. Der Strom mul3 in all- mahlichem Bogen gefiihrt werden, da bei plStzlicher Abknickung des Stromes sofort Wirbel entstehen.

Noch etwas anderes klart der Kgstchenversuch: den Verlauf der HauptstrSmung. Diese geht durch den mittleren Nasengang, w/~hrend dutch den unteren nut ein verlangsamter Nebenstrom flieBt. Auch in einem Versuch am natiirlichen Modell habe ich dieses nachweisen kSnnen : ich ffillte den ganzen Nasenraum diffus mit Rauch und begann dana an der Choane abzusaugen. Der mittlere Nasengang entleerte sich sehr rasch, der untere sp/itcr, und im oberen waren auch nach ltingerer Inspi- rationsdauer noch Rauchreste zu sehen. Diese verschwanden erst naeh einigen Stromumkehrungen, eine Erscheinung, deren Bedeutung uns sp/~ter klar werden wird. Diese beiden Versuche zeigen deutlich den Ver- lauf der Haupts t r5mung dutch den mittleren Nasengang, der gewisser- malten das Strombett darstellt. Der obere Nasengang kommt, wie gesagt, wegen seiner Enge ffir den eigentlichen Atemstrom nicht in Betraeht. I m unteren Nasengang flieSt eine verlangsamte StrSmung, da sieh ja theoretisch der ganze Strombogen stets um einen gedachten Mittelpunkt dreht. Businger spricht in diesem Sinne yon einer ,,radi/~ren Zuordnung der einzelnen Stromanteile".

Ffir die Exspiration haben Takahashi, Parker und Mink die Be- hauptung aufgestellt, der Strom fliel3e dutch den unteren Nasengang. Takahashis und Parkers Ergebnisse lassen sich, da sie mit Staubversuchen erzielt wurden, nach dem, was wit oben dariiber gesagt haben, ab- lehnen. Mink nimmt einen grunds/~tzlichen Unterschied zwischen Inspiration und Exspiration an: erstere k~me durch einen negativen, letztere dutch einen positiven Druek zustande. Nach unseren physi- kalischen ErSrterungen 1/~13t sieh aber eine derartige Unterscheidung nicht aufrechterhalten. Aul3erdem habe ich die Frage an nminem

58 Jfirgen Tonadorf:

K/~stchenmodell nachgeprfift und ffir die Exspiration genau das gleiche Strombild erhalten wie fiir die Inspiration. Damit erweist sich die Minksche Erkl/~rung als unrichtig.

Die Zwaardemakerschen Atemflecke, die Mink ebenfalls zum Beweis zitiert, versuchte ich gleichfalls darzustellen. Die Unterteilung eines jeden pro ~asenloch in einen vorderen und einen hinteren Tell zu sehen, gelang mir ebensowenig wie frfiher Burchardt. Auch als ich Versuehs- personen Tabakrauch durch die Nase ausatmen liel~, konnte ich keine Unterteilung des Atemkegels sehen. Es ist auch physikalisch kaum denk- bar, dal~ eine solche Unterteilung besteht, oder dal] man sie auSerhalb der Nase darstellen kSnnte. Daher sind meines Erachtens alle Theorien, die an diese Unterteilung geknfipft wurden, abzulehnen. - - Trotzdem beh/ilt der Zwaardemakersche Versuch selbstverst/indlich seine klinische Be- rechtigung, wenn es sich darum handelt, festzustellen, ob eine Nase grobe Durchgangshindernisse aufweist oder nicht (Glatzelscher Spiegel).

Folgerungen ~iir verschiedene physiologische Atemvorg~inge.

Wir bat ten schon oben auf die Bedeutung der Umkehrwirbel hingewiesen. Sie waren uns ein Zeichen ffir die geringe Stabilit/it der Parallelstr6mung. Daher hat ten wir nach Poiseuille gesagt, wenn sie in der Strombahn auftreten, mul~ jedesmal zu ihrer Vernichtung zus/~tzliche Kraf t aufgewendet werden. Aul~erdem kSnnen wir jetzt beim Ver- gleich unserer Bilder sagen, daI~ sie bei rascher Folge yon Inspiration und Exspiration leichter WirbelstrSmungen auslSsen, als es bei einem gleich starken Atemzug ohne Umkehr der Fall ist. Den bei ruhiger Atmung auftretenden Wirbeln darf man nun keine grol~e Bedeutung zumessen. Denn einmal ist der Zeitraum, besonders der I I . Umkehr, bei ruhiger Atmung relativ lang, zum andern wird die Entstehung eines Teiles dieser Wirbel noch durch den SchwellkSrper des Tuberculum septi und den im Choanenteil des Septums in ihrem Ausmal~ bedeutend herab- gemindert. Bei beschleunigter Atmung hatten wir dagegen gesehen, dal~ Wirbel schon viel st/~rker und auch in der Strombahn selbst auftreten. Da hier auch die Zeitr/~ume beider Umkehrungen stark verkiirzt sind, mul~ sich die zu ihrer Beseitigung nStige zus~tzliche Kraf t und das AuslSsen yon Wirbelstr5mungen in einer schnelleren Ermtidbarkeit der beschleunig- ten ~asena tmung gegeniiber der Mundatmung bemerkbar machen.

Das ist eine jedem Sportsmann gel~ufige Erfahrung. Um nun die Nachteile der Mundatmung zu vermeiden, haben die Sportsleute ffir den Dauerlauf empirisch ein Mittel her~usgefunden, dessen Richtigkeit nach diesen Ausffihrungen ohne weiteres einleuchten wird: sie atmen durch die Nase ein und durch den Mund aus ! So verbinden sie die Vorteile der Nasenatmung (Erw/i, rmung, Anfeuchtung der Atemluft u. a.) mit dem Vor- teil der Vermeidung yon Umkehrwirbeln. Auf diese Weise wird auch bei beschleunigter Atmung Kraf t gespart und eine optimale Leistung im


Verh/~ltnis zur aufgewendeten Kraf t erzielt. Denn im heutigen Sport Sind HSchstleistungen nicht mehr allein durch rohe Kraf t zu erzielen, sondern nur unter Ausniitzung oder Verbesserung s/~mtlicher technischen MSg- lichkeiten.

Wird die Atmung noch weiter beschleunigt, so treten auch in der Inspirationsphase Wirbel auf. Deml nach Reynold ist ihr Erscheinen nieht nur yon der Weite des Stromkanales, sondern auch in gleichem Mal]e yon der Stromgeschwindigkeit abh/~ngig. Dann wird anch die Weehselatmung nicht mehr helfen, wenn sie aueh den Zei~punkt der Ermtidung in diesem Falle erheblich hinauszSgert. Schon viele Unter- sucher haben gesehen, dal~ bei dem sog. ,,schnuppernden Atemzug" Wirbel auftreten. Dieses sind Umkehrwirbel, denn es handelt sich ja hierbei um eine rasche Aufeinanderfolge kleiner Inspirationsst6l~e, die vor allem den in Abb. 2 am Vorderende der Muschel entstehenden Wirbel immer h6her in die Regio olfaetoria hinauftreiben. Erstens wird hierdurch ein besseres I)urchstr6men der Regio olfaetoria iiberhaupt erreicht, und zweitens eine Vergr61~erung der Oberfl~ehe der Luftmasse und somit ein innigerer Kontakt der Riechstoffe mit der Sehleimhaut und ihren Nervenenden.

I m ,,Rauchfiillungsversueh" bat ten wir gesehen, dal~ eine Ent- leerung des oberen Nasenganges erst nach mehrmaliger Stromumkehr stattfindet. Dem entspricht die Erfahrung, dal~ eingeatmete Rieehstoffe subjektiv l~nger empfunden werden als sie objektiv vorhanden sind. Um die Regio olfactoria wieder freizumachen, bedarf es entweder einer ,,Aus- spiilung" dureh Schnuppern, wobei Umkehrwirbel das wirksame Moment darstellen, oder einer ,,Ausblasung" durch einen forcierten Exspirations- stol~, den wir als ,,Niesen" bezeichnen,

Mink schreibt, da6 jedem Niessto[~ eine tiefe Inspirat ion voranginge. Er sieht hierin schon, auch wenn die explosionsartige Exspiration fehlt, eine Abortivform des Niesaktes, eine Auffassung, die wir nieht ganz teilen k6nnen. Wir sehen in dieser Inspiration nur die Einleitung des eigentlichen Vorganges. Einmal sorgt diese tiefe Inspirat ion fiir die gentigende Luftmenge, die zum Exspirationssto6 n6tig ist. Zum andern aber entstehen am Ende der Inspiration, teils dutch schnelle Einatem- bewegung, teils durch schnupper/~hnliche Vorg~nge Umkehrwirbel. Diese lassen bei der jetzt folgenden exspiratorischen Explosion an allen Orten der Nase groSe Wirbel entstehen, wie wi res bei der grol~en Strom- geschwflldigkeit nach dem Reynoldschen Gesetz aueh erwarten diirfen. Die ganze Nase wird yon ihnen gleichsam ausgefegt und etwaige Reizstoffe, die den Niesreflex ausl6sten, ausgetrieben. Wir sehen also entgegen der Minkschen Auffassung im Niesakt dennoch einen Schutz- reflex des K6rpers, wie es ja auch yon den meisten Autoren anerkannt wird. Wenn Mink F/s beobachtete, wie das ja aueh jeder an sich selbst tun kann, wo es nur zur tiefen Inspiration, nicht aber zur explosions-


artigen Exspiration kam, so hat das seinen Grund darin, dait der aus- 16sende Reiz unterschwellig war und nur die Einleitung, nicht aber den eigentlichen Reflex zustande brachte.

Folgerungen fiir das Rachenmandelproblem. Wir hatten oben in der Abb. 13 das Zustandekommen eines Saug-

wirbels am Dach des weichen Gaumens bei Rachenmandelhypertrophie gesehen. Wenn ich bei meinen Manometerversuchen keinen Unterdruck feststellen konnte, so liegt das an der geringen Zuverl~ssigkeit der Mano- meterversuche am natfirlichen Modell, auf die ich oben schon hingewiesen hatte. Nach Bernoulli muff an dieser Einengungsstelle der Strombahn best immt ein solcher zustandekommen. An der Mund- seite des Gaumens wird dagegen der normale Pharynxdruck herrschen, denn dort befindet sich ja auch bei geschlossenem Munde ein freier Raum zwischen Zunge und Gaumen, da die Zunge nur in der vorderen tt/ilfte dem Gaumen fest anliegt. Dieser Unterdruck hut eine Ansaugung des weichen Gaumens zur Folge, Bei ruhiger Atmung wird sich dies wenig bemerkbar machen, sti~rker schon bei beschleunigter Atmung durch Ver- grfSerung der Druckdifferenz oder im Schlaf, wenn das Gaumensegel erschlafft, well der Muskeltonus fortf/~llt. Wird der Mnnd dann geSffnet, so werden die Verhiiltnisse noch ungfinstiger, da der ~berdruck an der Mundseite des Ganmens noeh welter steigt. Auch bei normalem Choanen- bau kann man das mit dem Zwaardemakerschen Atemspiegel sehr schSn nachweisen. Die Atemflecke sind bei gleichzeitiger Mundatmung un- verh~ltnism/~Big geringer ausgebildet als bei isolierter Nasenatmung. Das heiBt also, dal~ bei geSffnetem Munde der gr6$te Tell des Stromes die Nase meidet.

I)urch ~hnliche ~berlegungen 1/iBt sich auch eine brauchbare Er- kl~rung des Spitzgaumen-Prob!emes geben. In der bisherigen Bearbeitung (K6rner, Siebenmann) ist das Problem ganz anders angefaBt worden. Abet keiner der beiden Autoren hut eine befriedigende LSsung finden k6nnen. KSrner ver t ra t eine rein mechanische Ansicht yon der Ent- stehung des Spitzgaumens. Als auslOsendes Moment nahm er irgendeine Raumbeengung im Rachen an, die zur Mnndatmung zwinge. W/ihrend bei geschlossenem Mund auf den Oberkiefer yon der einen Seite der Druck der Kaumuskulatur, yon der anderen der Druck der Zunge wirke und sich beide die Waage hielten, verschSbe sich dieses Gleichgewicht bei offenem Munde zugunsten der Kaumuskulatur . Diese wirke dann allein auf den Kiefer und deformiere ihn durch st/~ndigen Druck zur Spitzbogenform.

Siebenmann dagegen sah an 60 Patienten mit adenoidem VerschluB des Rachens, daI~ nur drei yon ihnen einen Spitzgaumen hatten, und ferner, da$ sich unter s~mtlichen yon ihm untersuchten FKllen yon Choanal- atresie, die doch ausschlieBlich auf Mundatmung angewiesen sein mul~ten, kein einziger Spitzgaumen befand. Er ver t rat daher die Ansicht, der


Spitzgaumen sei lediglieh eine Degenerationserscheinung und mache sich besonders bei schmalem Gesichtssch/~del (,,Leptoprosop") bemerkbar. Sp/s zeigte KSrners Schiller Waldow, dab die Raumbeengung in der Choane zur Zeit der zweiten Dentition bestehen milsse; denn. in dieser Zeit, wo infolge der Wachstumsvorg/inge der Oberkiefer verh/iltnism/~13ig weich sei, kSnne der Wangendruck diesen am leichtesten deformieren. Aul3erdem ist es Waldows Verdicnst, als erster auf den Zusammenhang zwischen hyperplastischer Rachenmandel und Spitzgaumen hingewiesen zu haben.

Die Widerspriiche dieser bisherigen Lehren lassen sich mit meiner Theorie leicht kl/~ren. Siebenmann hat insofern Recht, als der ,,Lepto- prosope" mit seinem relativ hohen Gaumen (z. B. nordische l~asse im Gegensatz zur ostischen oder f/~lischen) zur Spitzgaumenmil3bildung pr/~disponiert ist. KSrner und Waldow haben Recht, wenn sie als Voraus- setzung eine Raumbeengung im Rachcn (l~achenmandel) annehmen und wenn sic darauf hinweisen, dal~ Zeiten normalen oder pathologischen Knochenumbaues die Ausbildung des Spitzgaumcns begilnstigen.

Der wesentliche Punkt ist aber tin rein physikalischer Vorgang. An der dutch die Rachenmandel eingeengten Passage des Epipharynx kommt cs zu st&ndigem Untcrdruck, der den noch verbildsamen Gaumen als einzige nachgiebige Wand ansaugt und damit deformiert. Bei choanaler Atresie fallen dagegen diese Druckdifferenzen wegen des vSlligen Ver- schlusses der Nase fort, und cs kommt zu keiner Spitzbogcnausbildung.

Ich hat te schon obcn angedeutet, da6 nach meiner Ansicht fast jede Atembehinderung durch Rachcnmandeln auf dem Auftreten dieses Saug- druckes beruht. Diescr saugt dann,die weiche Rachenmandel an, so d ~ sie die Passage mehr oder weniger vollst/tndig verlegt. Durch st/irkeres Schnaufen des Kindes wird die Sache keineswegs gebessert, denn der Unterdruck w/~chst mit der Stromgeschwindigkeit und tr/igt so zn fort- schreitcnder ]3ehindcrung bei, eine Tatsache, die auch durch klinische Erfahrung zu belegen ist.

Analog 1/~Bt sich das Ph/inomen des Schnarchens erkl/~ren, wie es W. Tonndor/ schon einmal kurz getan hat. Besonders zum Schnarchen neigen Kinder mit verengter Choane (Rachenmandel) und Erwachsene in tiefem Schlaf (Narkose oder nach Alkoholgenul3), wenn der Muskeltonus des Gaumensegels fchlt und dieses einem schlaffen, unelastischen Segel vergleichbar herabh~ngt. Infolge der auch hier auftretenden Druck- differenzen bei offenem Munde wird dann das nach hinten gefallene schlaffe Gaumensegel wie eine Flagge im Wind bewegt und bringt so die charakteristischen Schnarchlaute hervor.

Zusammenfassung. 1. Der Lufts trom in der normalen Nase ist ein Parallclstrom yon

geringer Stabilit/~t. Die Parallelit/~t wird durch den gleichm/il~ig bogen-

62 Jiirgen Tolmdorf:

f6rmigen Verlauf yon der Apertur zur Choane erreicht. Die geringe Stabilit/~t drfickt sich schon bei ruhiger Atmung durch das Auftreten sog. Umkohrwirbel aus. Der Hauptstrom reicht vom unteren Nasengang bis zur mittleren Musehel und erf/~hrt durch die untere Muschel eine mehr oder weniger einschneidende Unterteilung.

2. Der fiber die mittlere Muschel hinaus reichende ,,Rieehstrom" ist yon so geringen AusmaBen, dab er fiir die Atmung keine Rolle spielt. Fiir das Riechen kann er durch ,,schnuppernde Atembewegungen", d. h. durch die Bildung yon Umkehrwirbeln (vet allem vor der mittleren Muschel) verst/irkt werden. Am Versuch 1/il3t sich zeigen, dab der tCiech- strom bereits durch eine sti4rkere Befeuchtung der Nase mit Schleim anfgehoben wird, ebenso wirkt naturgem/i• eine Verschwellung der Schleimhaut in der oberen Nasenpartie: respiratorische Anosmie bei Katarrhen.

3. Der Hauptstrom fliel3t inspiratorisch wie exspiratorisch durch den mittleren Nasengang. Er ist aber im Normalfalle yon den fibrigen Strom- anteilen nicht zu trennen, sondern die Muscheln schneiden in den Strom je nach GrSBe mehr oder weniger ein.

4. Dabei gilt fiir den eigentlichen ,,Atemstrom"-bogen, dab seine inneren Anteile entsprechend ihrer ZugehSrigkeit zu den /iul3eren lang- samer strSmen.

5. Die Erhaltung des Parallelstromes wird durch die stromliniengerechte Ausbildung s/~mtlicher Anteile des Naseninneren sowie durch ein normales Verh/iltnis der Nasenh6hle zur Apertur und Choane gesichert.

6. Die feinere Regulierung finder dutch die an s~mtlichen wichtigen Stellen sitzenden Schwellgewebe start.

7. Der wichtigste Tell ffir die Erhaltung des Parallelstromes sowie die h/iufigste Ursache ffir das Zustandekommen einer St6rung ist die untere Muschel.

8. Atembehinderung tr i t t e in bei )[nderung der Querschnittsverh/iltnisse:

a) durch I-typerplasien im Nasenraum, Reizung des Schwellgewebes sowie fiberm/~Bige Schleimproduktion auf rein mechanischer Grundlage. Die Behinderung ist proportional dem Grad der Stenosierung des mittleren Nasenganges.

b) bei Hypertrophie der Rachenmandel, vor allem durch das Auf- treten eines relativen Unterdruckes, der eine Ansaugung des weichen Gaumens zur Folge hat. Auf ~hnliche Weise lassen sich der Spitz- gaumen und das Schnarchen erk]/~ren.

c) durch Atrophien im Nasenraum. Dabei entstehen bei geringen Atrophien Umkehrwirbel, bei gr6Beren Wirbelstr6me, die eine Er- schwerung der Nasenatmung bis zur Insuffizienz hervorrufen kSnnen.

Der Weg der Atemluft in der menschlichen ]q~se. 63

Ferner bei Xnderung der St romgeschwindigkei t : d) durch Steigerung der St romgeschwindigkei t bi lden sich anfangs

Umkehrwirbel , sps WirbelstrSme. Physiologisch nf i tz t der Organismus dieses im Niesreflex aus. Auf l~ngere Zei~ kaml man die Wi rksamke i t dieser Wirbelbi ldungen abschws indem m a n abwechselnd durch die Nase ein- und durch den Mund ausatmet . Auf diese Weise litl~t sich auch bei beschleunigter A t m u n g K r a f t sparen und zugleich die Leis tung steigern.

9. Die individuel len Unterschiede im Bau der inneren Nase gewinnen erst Bedeutung, wenn die Abweichungen betri ichtl iche Ausmal]e gewinnen. Solche Nasen sind aber oft zum Auf t re ten yon StSrungen disponiert , so dab es nur eines geringen Anlasses (z. B. Atembeschleunigung) zu deren AuslSsung bedarf.

Literatur- und Quellenverzeichnis. Bloch: Pathologie und Therapie der Mundatmung. Wiesbaden 1889. - - Braune

und Cla~en: Anat~ 2 (1877). - - Burchardt: Arch. f. Laryng. 17 (1905). - - Businger: Asthma, Aerodynamik und Therapie. Bern 1 9 3 6 . - Donders: Pflfigers Arch. 10 (1878) . - t~ranke: Arch. f. Laryng. 1 (1884). - - Gaule: Physiologie der Nase und ihrer Nebenh6hlen. Haymanns Handbuch der Laryngologie und Rhinologie, Bd. 3. 1900. - -Henric i : Z. Olu'enheilk. 75. - -Kayser : Z. Otolaryng. 20 (1889). - - K6rner: Untersuchungen fiber WachstumsstSrungen und Mfl3gestaltung des Oberkiefers und des ~asengeriists infolge yon Behinderung der Nasenatmung. Leipzig 1891. - - Mink: Arch. f. Laryng. 29, H. 2. - - Physiologie der oberen Luftwege. Leipzig 1920. - - 2Veumann: Passow-Schaefers Beitr. 18 (1922) ; 20 (1924). - - Osterwald: Zbl. Hals- usw. tteilk.24 (1935). - -Pa rke r : Lancet, Juli 1902. - - Paulsen: Sitzgsber. Akad. Wiss. Wien, Math.-naturwiss. K1. 85 (1882). - - Pohl: Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd. 1. 1930. - - Rdthi: Wien. klin. Wschr. 1900. - - Rohrer: Pfliigers Arch. 161 (1915). - - Sche//: Klin. Zeit- u. Streitfr. 9, H. 2 (1895). - - Schie//erdecker: Anatomie der Nase usw. Haymanns Handbueh der Laryngologie und Rhinologie, Bd. 3. 1900. Siebenmann: Mtinch. reed. Wschr. 1897 I, 36; 1899 I, 2. - - Takahashi: Z. Laryng. usw. 11 (1922). - -Tonndor] , W.: Z. Hals- usw. Heilk. 12 ( 1 9 2 5 ) . - Waldow: Arch. f. Laryng. 3 (1895). - -Zarniko: Die Kranlcheiten der Nase und des Nasen- rachens. Berlin 1910. - - Zwaardemaker: Physiologie des Geruchs. Leipzig 1895.

der weg der atemluft in der menschlichen nase

Documents