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Atmung - Anatomie & PhysiologieAnatomie:
Mechanik der Atmung:
Die Lunge ist ein elastisches Gewebe, das den Veränderungen des Thorax folgt. Zu diesem Zweck ist die Lunge frei gegenüber dem Thorax beweglich, ein kapillärer Spalt ( Interpleuralspalt ) , gefüllt mit Flüssigkeit, liegt zwischen dem Rippenfell und Lungenfell.
Einatmung ( Inspiration ): Wichtigster Muskel der Einatmung ist das Zwerchfell (Diaphragma ). Durch Kontraktion des Zwerchfells weicht dieser Muskel nach unten, die Brusthöhle wird erweitert, es entsteht ein Unterdruck und Umgebungsluft wird angesogen. Weitere, der Inspiration dienende Muskeln, sind die äußeren Zwischenrippenmuskeln ( Mm. intercostales ext. )
Ausatmung ( Exspiration ): Bei ruhiger Atmung erfolgt die Ausatmung vorwiegend passiv, d.h. die Lunge zieht sich aufgrund ihres elastischen Aufbaus zusammen, der Druck in der Lunge erhöht sich, Luft wird aus der Lunge an die Umgebung abgegeben. Unterstützt wird die Ausatmung durch die inneren Zwischenrippenmuskeln und die Bauchdeckenmuskulatur.
Atemvolumina:
( Durchschnittswerte eines mittelgroßen Mannes )
Atemzugvolumen 500 ml AZV
inspirat. Reservevolumen 2500 ml IRV
exspirat. Reservevolumen 1500 ml ERV
Residualvolumen 1500 ml RV
Vitalkapazität 4500 ml IRV+AZV+ERV = VK
Inspirationskapazität 3000 ml AZV+IRV
funktionelle Residualkapazität 3000 ml ERV+RV
Totalkapazität 6000 ml VK+RV
Gasaustausch in der Lunge ( äußere Atmung = Lungenatmung )
Der Gasaustausch findet in den Lungenbläschen ( Alveolen ) statt. Zu diesen Alveolen führen Kapillaren. Getrennt werden die beiden Strukturen durch eine dünne Gewebsschicht, deren Dicke vergleichbar mit dem 100stel eines Haares vergleichbar ist.
Ausgekleidet sind die Alveolen mit einem Sekret, genannt Surfactant, das die Oberflächenspannung herabsetzt und somit zur Vergrößerung der Gasaustauschfläche beiträgt.
Der Gasaustausch funktioniert nach dem Prinzip der Diffusion, dies bedeutet, daß O2 und CO2 einen Konzentrationsausgleich anzustreben versuchen.
Gas venöses Blut Gas in Lunge
pO2 40 95
pCO2 47 40
( Einheiten in mmHg )
Da CO2 leichter diffundiert reicht bereits ein minimaler Partialdruckunterschied, während O2, als nicht wasserlöslicher Stoff schwerer diffundieren kann und auch im Blut ein Transportmedium braucht, das Hämoglobin.
Gasaustausch im Gewebe ( innere Atmung = Zellatmung )
Ebenso wie in der Lunge funktioniert die Innere Atmung nach dem Prinzip der Diffusion. Allerdings sind hier zum Teil wesentlich größere Entfernungen zurückzulegen.
Regulation der Atmung
MIt der Regulationm der Atung werden 2 wesentliche Ziele verfolgt
1. die Versorgung des Organismus mit Sauerstoff sicherzustellen
2. den Säure-Basen-Haushalt des Körpers zu regulieren
darüberhinaus die Sprech- und Singleistung
Die Atemzentren liegen im unteren Hirnstamm besonders im Pons ( Rhythmogenese ) und in der Medulla oblongata ( in- und exspiratorische Zentren)
Rezeptoren:
Dehnungsrezeptoren der Lunge: stoppen die Inspiration
Chemorezeptoren: für CO2, O2, pH-Wert: Hemmen bzw. Verstärken den Atemantrieb
Die wichtigste Stellgröße im Organismus stellt nicht, wie erwartet der pO2 dar, sondern der pCO2.
Eine Abnahme des pCO2 geht automatisch mit einer Verlangsamung der Atmung einher, während die Zunahme des pCO2 eine Beschleunigung der Atmung bedingt.
Direkt mit der CO2-Konzentration im Blut verbunden ist auch der pH-Wert des Blutes, da das CO2 einen wesentlichen Bestandteil des Natrium-Bicarbonat-Puffers darstellt, , der im Normalfall zwischen 7.35 - 7.45 liegt. Durch eine atemabhängige Störung kann somit nicht korrekt CO2 abgeatmet werden und der pH-Wert des Blutes ändert sich und bedingt in weiterer Folge wiederum einen Atemantrieb bzw. eine Atemdepression.
Beim Gesunden eher unwesentlich ist der O2-Regelmechanismus, der vor allem bei Höhenaufenthalten zu tragen kommt. Jedoch beim lungengeschädigten Patienten kann dieser Atemantrieb zum Wichtigsten werden, da diese Patientengruppe ( Asthma bronchiale, COPD.. ) ständig erhöhte CO2-Werte aufweist und sich die CO2-Rezeptoren an diese Werte angepasst haben.
Fachbegriffe zum Thema Atmung
Orientierung am alveolären pCO2
Normoventilation normale Atmung mit pCO2 von ca. 40 mmHg
Hyperventilation über den Stoffwechselbedürfnissen gesteigerte Atmung, pCO2 erniedrigt
Hypoventilation unter den Stoffwechselbedürfnissen gesunkene Atmung, pCO2 erhöht
Mehrventilation Atemsteigerung bei Arbeit, bei normalem pCO2
Orientierung an: AMV, Af und Klinik
Eupnoe normale Ruheatmung
Hyperpnoe vertiefte Atmung
Hypopnoe reduziertes AMV
Tachypnoe Zunahme der Af
Apnoe zeitweiliger Atemstillstand
Bradypnoe Abnahme der Af
Dyspnoe Erschwerte Atmung mit subjektivem Gefühl der Atemnot
Orthopnoe starke Dyspnoe mit Rückstau in den Lungenkreislauf ( z.B. Linksherzinsuffizienz )
Asphyxie Atmungsstillstand oder Minderatmung aufgrund Schädigung der Atemzentren
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