Physiologie der Atmung

Physiologie der Atmung

Atemmechanik

• Gasaustausch erfordert Ventilation
• Druckunterschiede zwischen Lunge und Umgebung ermöglichen den Gasaustausch
• Lunge folgt den Bewegungen der Thoraxwand
• Atemmuskeln (Zwerchfell) bewirken Vergrößerung/Verkleinerung des Thoraxraums

Einatmung

• Brustraum weitet sich
• Zwerchfell zieht sich zusammen und verlagert sich nach unten
• Unterdruck in der Lunge saugt Luft ein

Einatmung -> Inspiration

• Hauptakteur: Zwerchfell
• Zwerchfellkontraktion: zieht sich nach unten und vergrößert das Thoraxhöhlen-Volumen
• Äußere Interkostalmuskeln heben Rippen für Thorax-Erweiterung
• Thorax-Erweiterung erzeugt Unterdruck im Pleuraspalt
• Lungen dehnen sich aus, da sie indirekt mit der Thoraxwand über die Pleura verbunden sind
• Es entsteht ein Unterdruck in den Lungen und sie saugen Luft ein

Physiologische Vorgänge während der Einatmung

• Dehnung des Brustkorbs durch die inspiratorischen Muskeln
• Intrapleuraler Druck sinkt
• Transmuraler Druck in den Lungen steigt (Differenz zwischen intrapulmonalem und intrapleuralen Druck)
• Druck über der Lungenwand hält die Atemwege und Alveolen offen
• Dehnung der Lungen -> Volumenzunahme
• Intrapulmonaler Druck sinkt
• Luft strömt in die Lunge

Ausatmung

• Brustraum verkleinert sich
• Zwerchfell entspannt sich
• Luft wird ausgestoßen

Ausatmung -> Exspiration

• Exspiration (Ausatmung) erfolgt normalerweise passiv
• Keine Muskelarbeit erforderlich
• Passive Exspiration: Zwerchfell und Zwischenrippenmuskeln entspannen
• Verkleinerung der Thoraxhöhle
• Lunge zieht sich zusammen
• Elastische Fasern in Lungenbläschen ziehen sich zusammen
• Es entsteht ein Überdruck in den Lungen
• Luft wird aus den Lungen gedrückt

Physiologische Vorgänge während der Ausatmung

• Erschlaffung der inspiratorischen Muskeln
• Intrapleuraler Druck steigt
• Transmuraler Druck in der Lunge sinkt
• Retraktionstendenz der Lunge überwiegt
• Volumenabnahme
• Intrapulmonaler Druck steigt
• Luft strömt aus der Lunge

Zwerchfell

• Bewegungen des Zwerchfells:
  • Bei der Bauchatmung: Heben und Senken der Bauchdecke
  • Bei der Brustatmung: Unterstützung durch äußere Zwischenrippenmuskeln

Brustatmung

• Äußere Zwischenrippenmuskeln heben die Rippen an und vergrößern den Brustkorbdurchmesser
• Erkennbar an Bewegungen des Brustkorbs

Atemfrequenz und Atemvolumina

Atemfrequenz

• Anzahl der Atemzüge pro Minute
• Abhängig vom Lebensalter
• Bei Erwachsenen: 12-15 Atemzüge/min

Atemvolumina

• Atemzugvolumen (AZV): Luftmenge pro Atemzug (in Ruhe: 500 ml)
• Atemminutenvolumen (AMV): Luftmenge pro Minute (in Ruhe: 7-8 l/min)
• Inspiratorisches Reservevolumen (IRV): Zusätzliche Luftmenge bei starker Dehnung (3 l)
• Exspiratorisches Reservevolumen (ERV): Zusätzliche Luftmenge nach normaler Ausatmung (1,5 l)
• Vitalkapazität (VC): Größtmögliche Luftmenge bei der Atmung (5 l)
• Totraumvolumen: Luftvolumen in Atemwegen ohne Gasaustausch (150 ml)
• Residualvolumen (RV): Nicht abatembare Luftmenge (1-2 l)
• Totalkapazität (TLC): Größtmögliches Lungenvolumen (6-7 l)
• Funktionelle Residualkapazität (FRC): Luftmenge in der Lunge bei Ruheatmung (3 l)

Gasaustausch

Definition Gasaustausch

• Aufnahme von Sauerstoff (O2) und Abgabe von Kohlendioxid (CO2) in den Lungenbläschen

Prinzip der Diffusion

• Austausch von Atemgasen zwischen Blut und Atemluft durch Diffusion
• Voraussetzung: Unterschiedliche Konzentrationen (Partialdrücke) auf beiden Seiten einer durchlässigen Membran (Blut-Luft-Schranke)
• Gasaustausch folgt dem Konzentrationsgefälle (von hoher zu niedriger Konzentration)

Partialdrücke der Atemgase

• Atmosphärenluft:
  • pO2: ca. 150 mmHg
  • pCO2: ca. 0,2 mmHg
• Luft in den Alveolen:
  • pO2: ca. 100 mmHg
  • pCO2: ca. 40 mmHg
• Lungenarterienblut:
  • pO2: ca. 40 mmHg
  • pCO2: ca. 46 mmHg
• Lungenvenenblut:
  • pO2: ca. 90-100 mmHg
  • pCO2: ca. 40 mmHg

Gasaustausch in den Alveolen

• pO2 im O2-Austausch
• pCO2 im CO2-Austausch

Hier kannst du dein Wissen über den Atemprozess und die Atmungsmuskeln testen. Von der Atemmechanik über die Einatmung bis hin zur Inspiration.