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3 Anatomie und Physiologie Hirnstamm (S. 98). Dieses hemmt die Aktivität des Sym- verbraucht, CO2 wird als Abfallprodukt in das Blut abge- pathikus, d. h., seine Wirkung auf das Herz (S. 62) und das geben (= innere Atmung oder Zellatmung). Für den Gesamt- Gefä...

3 Anatomie und Physiologie Hirnstamm (S. 98). Dieses hemmt die Aktivität des Sym- verbraucht, CO2 wird als Abfallprodukt in das Blut abge- pathikus, d. h., seine Wirkung auf das Herz (S. 62) und das geben (= innere Atmung oder Zellatmung). Für den Gesamt- Gefäßsystem nehmen ab: Die Herzfrequenz sinkt ab und die prozess der äußeren Atmung müssen folgende Vorausset- Gefäße werden weitgestellt (Vasodilatation), der Gefäß- zungen erfüllt sein: widerstand nimmt ab und der Blutdruck sinkt. ausreichende Belüftung der Lunge (Ventilation) Registrieren die Pressorezeptoren hingegen einen Blut- ausreichende Durchblutung der Lunge (Perfusion) druckabfall, nimmt – wieder über das Kreislaufzentrum – ungehinderter Austausch der Atemgase zwischen Lunge die Aktivität des Sympathikus zu: Die Herzfrequenz nimmt und Blut (Diffusion) zu und die Gefäße verengen sich (Vasokonstriktion). Der Ge- fäßwiderstand und der Blutdruck steigen an. Medizin Störungen der Lungenfunktion ! Merke Abweichungen des Blutdrucks Entsprechend den Teilfunktionen der Lunge werden folgende Stö- rungen der Lungenfunktion unterschieden: Hypotonie: zu niedriger Blutdruck Ventilationsstörungen: mangelnde Belüftung der Lunge oder Hypertonie: zu hoher Blutdruck einzelner Lungenabschnitte, z. B. durch eine Verengung der Bron- chien bei einem Asthmaanfall (S. 261) Längerfristige Blutdruckregulation Sie beruht hauptsächlich Perfusionsstörungen: mangelnde Lungendurchblutung durch auf Veränderungen der Gesamtblutmenge. Hier spielen Hor- Verschluss einer Lungenarterie bei einer Lungenembolie (S. 303) mone eine entscheidende Rolle. Sie beeinflussen die Flüssig- Diffusionsstörungen: mangelhafter Gasaustausch durch die keitsausscheidung über die Nieren, das Durstgefühl und das Wand der Lungenbläschen, z. B. bei einem Lungenödem (S. 268) Ausmaß der Gefäßverengung. Atmungsorgane RETTEN TO GO Anatomische Gliederung ▶ Abb. 3.17 obere Atemwege: Nasenhöhle und Rachen untere Atemwege: Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien (Haupt- Puls und Blutdruck bronchien bis kleinste Verzweigungen), Lunge mit Lungen- Der Puls ist die Druckwelle, die vom Herzen fortgeleitet bläschen (Alveolen) wird. Geeignete Tastpunkte sind z. B. die Speichenarterie (A. radialis), die Halsschlagader (A. carotis communis) Funktionelle Gliederung und die Leistenarterie (A. femoralis). Die luftleitenden Atemwege (Nasenhöhle bis zu den Der Blutdruck ist die Kraft, die das Blut auf die Gefäß- kleinsten Verzweigungen der Bronchien) sorgen für den wand ausübt. Der arterielle Blutdruck ist der Druck, der Transport der Atemgase und auch für die Erwärmung, Be- nach Auswurf des Blutes aus dem Herzen in den großen feuchtung und Reinigung der Atemluft. Sie nehmen nicht Arterien herrscht. Er beträgt bei gesunden Erwachsenen am Gasaustausch teil (anatomischer Totraum, ▶ Tab. 3.4). in Ruhe ca. 120/80 mmHg: 120 mmHg ist der systo- lische, 80 mmHg der diastolische Wert. Abb. 3.17 Atmungssystem. Die kurzfristige Regulation des Blutdrucks erfolgt über Pressorezeptoren in der Wand des Aortenbogens und Transport der Karotisgabel. Sie messen die Wanddehnung der Ge- der Atemluft fäße und senden die Informationen an das Kreislaufzen- trum im Hirnstamm. Bei einem Blutdruckabfall wird der Nasenhöhle Sympathikus aktiviert, der Blutdruck steigt. Bei einem Blutdruckanstieg wird der Sympathikus gehemmt, der Atemluft Rachen (Pharynx) Blutdruck sinkt. Entscheidend für die längerfristige Blutdruckregulati- on sind Hormone, die den Wasserhaushalt des Körpers Kehlkopf (Larynx) anpassen. Luftröhre (Trachea) 3.5 Atmungssystem Bronchien 3.5.1 Überblick Bronchiolen Alle Körperzellen sind auf eine kontinuierliche Zufuhr von Lungenbläschen Sauerstoff (O2) angewiesen. Diesen erhalten sie über das At- (Alveolen) mungssystem (respiratorisches System). Siehe Kapitel 23 für die Besonderheiten des Atmungssystems von Kindern Gasaustausch (S. 524) und von alten Menschen (S. 530). O2 ⇐⇒ CO2 Atmung Die eingeatmete Luft gelangt durch Nase oder Mund in die Luft- röhre und von dort weiter durch die beiden Hauptbronchien in Atmung ist definiert als der Austausch der Atemgase Sauer- die beiden Lungenflügel. Die Hauptbronchien verzweigen sich stoff (O2) und Kohlendioxid (CO2). In der Lunge wird der ein- baumartig in immer kleinere Bronchien und bilden einen Bron- geatmete O2 im Austausch gegen CO2 in das Blut aufgenom- chialbaum. Die kleinsten Verzweigungen (Bronchiolen) münden men (= äußere Atmung oder Lungenatmung) und zu den schließlich in den Alveolen. Aus: Schünke M, Schulte E, Schumacher U. Pro- Körperzellen transportiert. Dort wird O2 aufgenommen und metheus. LernAtlas der Anatomie. Innere Organe. Illustrationen von M. Voll und K. Wesker. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2022 68 retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  Atmungssystem Die gasaustauschenden (respiratorischen) Bereiche (kleinste Verzweigungen der Bronchien und Lungenbläs- 3.5.3 Rachen chen) sind für den Austausch der Atemgase zuständig, Funktionen Der Rachen (Schlund, Pharynx) ist die gemein- d. h. für die Aufnahme von O2 aus den Lungenbläschen same Wegstrecke von Atemluft und Nahrung. Er leitet die (bzw. der Atemluft) in die Blutgefäße und die Abgabe von Atemluft aus Nase und Mund in die Luftröhre und die Nah- CO2 aus den Gefäßen in die Lungenbläschen. rung vom Mund in die Speiseröhre. Zusammen mit dem Kehlkopf verhindert er, dass beim Schlucken Nahrung oder Flüssigkeit in die Luftröhre gelangt. Eine Berührung der hin- RETTEN TO GO teren Rachenwand löst den Würgereflex aus. Im Rachen be- findet sich außerdem der für die Immunabwehr wichtige Waldeyer-Rachenring (S. 56). Überblick: Atmungssystem Atmung ist definiert als Austausch der Atemgase Sauer- Lage und Aufbau Der Rachen besteht aus Muskulatur und stoff (O2) und Kohlendioxid (CO2). hat die Form eines 12–15 cm langen Schlauchs. Seine Hin- äußere Atmung (= Lungenatmung): In der Lunge wird terwand grenzt an die Halswirbelsäule. Er wird in 3 Ab- der eingeatmete O2 im Austausch gegen CO2 in das Blut schnitte unterteilt (▶ Abb. 3.18): aufgenommen. Der Nasenrachen ist der obere Abschnitt des Rachens und innere Atmung (= Zellatmung): O2 wird in die Körperzel- steht mit der Nasenhöhle in Verbindung. Hier mündet die len aufgenommen und verbraucht bzw. CO2 als Abfall- Ohrtrompete, die das Mittelohr (S. 102) belüftet. produkt in das Blut abgegeben. Der Mundrachen ist der mittlere Abschnitt und reicht vom Gliederung des Atmungssystems: Gaumensegel bis zur Spitze des Kehldeckels. anatomische Gliederung: Der Kehlkopfrachen ist der unterste Abschnitt des Rachens – obere Atemwege: Nasenhöhle, Rachen und grenzt an Kehlkopf und Speiseröhre. – untere Atemwege: Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien, Lunge mit Lungenbläschen (Alveolen) funktionelle Gliederung: RETTEN TO GO – luftleitende Atemwege: Nasenhöhle bis kleinste Bron- chien Rachen – gasaustauschende Bereiche: kleinste Bronchien und Lungenbläschen Funktionen: Transport von Atemluft (in die Luftröhre) und Nahrung bzw. Flüssigkeiten (in die Speiseröhre) 3.5.2 Nase und Nasennebenhöhlen Schluckvorgang Immunabwehr Funktionen Die Atemluft wird angewärmt, gereinigt und Aufbau: Der Rachen ist ein muskulärer Schlauch, der sich angefeuchtet. In der Nase befindet sich das Riechorgan (Ge- in den Nasenrachen, den Mundrachen und den Kehl- ruchssinn). kopfrachen gliedert. Lage und Aufbau Die Nase (▶ Abb. 3.18) umschließt die Na- senhöhle, die durch die Nasenscheidewand (Nasenseptum) geteilt wird. Nach hinten öffnet sie sich in den Rachen. An Abb. 3.18 Nasen- und Rachenraum. den Seitenwänden der Nasenhöhle befinden sich jeweils 3 knöcherne Nasenmuscheln. Sie gliedern die Nasenhöhle in Nasenhöhle Rachen- einen oberen, mittleren und unteren Nasengang. Die Nasen- mit Nasen- mandel gänge sind mit den Nasennebenhöhlen (Kiefer-, Stirn-, Sieb- bein- und Keilbeinhöhle) verbunden, luftgefüllten, mit muscheln Gaumen Schleimhaut ausgekleideten Hohlräumen in den Knochen Choane Nasenrachen des Gesichtsschädels. Das Gerüst der äußeren Nase und der vorderen Nasenscheidewand besteht aus Knorpel, die übri- gen Strukturen haben eine knöcherne Grundlage. Die Na- Mundrachen senhöhle ist mit Schleimhaut ausgekleidet. Im oberen Anteil Mundhöhle Kehlkopf- liegt die Riechschleimhaut mit den Riechzellen. rachen Zunge Unterkiefer- Kehldeckel RETTEN TO GO knochen Zungenbein Schildknorpel Luftröhre Nase und Nasennebenhöhlen Speiseröhre Ringknorpel Funktionen: Anwärmen, Reinigen und Anfeuchten der Atemluft Der Rachen (Schlund, Pharynx) ist die gemeinsame Wegstrecke Riechen (Nase) von Atemluft und Nahrung. Aus: Schewior-Popp S, Sitzmann F, Ullrich L, Aufbau: Die Nasenhöhle wird durch die Nasenscheide- Hrsg. Thiemes Pflege. 15. Auflage. Stuttgart: Thieme; 2020 wand geteilt. Sie steht in Verbindung mit den Nasen- nebenhöhlen, mit Luft gefüllten Hohlräumen in den Kno- chen des Gesichtsschädels. Im oberen Anteil der Nasen- höhle liegt die Riechschleimhaut. retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. 69 Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  3 Anatomie und Physiologie 3.5.4 Kehlkopf 3.5.5 Luftröhre Funktionen Durch den Kehlkopf (Larynx) gelangt die Atem- Funktion Die Atemluft wird beim Transport durch die Luft- luft vom Rachen in die Luftröhre. Er ist verantwortlich für röhre (Trachea) gereinigt, erwärmt und befeuchtet. die Stimmbildung und verhindert beim Schlucken, dass Nah- rung oder Flüssigkeit in die Luftröhre gelangt (Aspiration). Lage und Aufbau Die Trachea ist bei Erwachsenen 10– 12 cm lang und hat einen Durchmesser von 1,5–2 cm. Sie be- ACHTUNG ginnt im Hals unterhalb des Kehlkopfes und endet im Tho- Der Begriff „Aspiration“ hat in der Medizin zwei Bedeutungen: rax mit der Aufzweigung in den linken und rechten Haupt- 1. das unabsichtliche Eindringen bzw. Einatmen von Flüssigkeiten bronchus. Ihre Wand wird durch hufeisenförmige Knorpel- oder festen Substanzen in die unteren Atemwege spangen verstärkt, die die Trachea während der Atmung of- 2. das Ansaugen von Flüssigkeiten in eine Spritze (z. B. vor der i. v.- fen halten. Die offenen Enden der Knorpelspangen zeigen Injektion eines Medikaments, um sicherzustellen, dass die Kanüle nach hinten und sind durch Binde- und Muskelgewebe ver- im Blutgefäß liegt) schlossen. In Längsrichtung sind die Knorpelspangen durch Ringbänder verbunden (▶ Abb. 3.20). Lage und Aufbau Der Kehlkopf verbindet den Rachen mit der Luftröhre. Er liegt vor der Speiseröhre. Vorne und seit- Abb. 3.20 Luftröhre und Bronchialbaum. lich wird er teilweise von der Schilddrüse bedeckt. Sein Grundgerüst wird von 5 großen Knorpeln gebildet. Der Kehl- deckel (Epiglottis) hat etwa die Form eines Löffels und ver- schließt den Kehlkopf beim Schlucken (▶ Abb. 3.19). Kehlkopf Bänder und Muskeln fixieren den Kehlkopf beweglich im Hals und ermöglichen so die Verschiebungen beim Schlu- cken und bei der Stimmbildung. Zwischen Ring- und Schild- knorpel befindet sich an der Vorderseite ein starkes Band, Ringband Adventitia das Ligamentum conicum (= Lig. cricothyroideum). Knorpelspange respiratorisches Medizin Kehlkopfschnitt (Koniotomie) Knorpelspange Flimmerepithel Versagen bei akuter Erstickungsgefahr alle Maßnahmen zur Atem- M. trachealis wegssicherung, kann als letzter Ausweg (!) ein Notfall-Luftröhren- rechter Haupt- schnitt, die Koniotomie (S. 216), vorgenommen werden. Dabei wird bronchus das Lig. conicum durchtrennt und ein Tubus eingeführt. Aorta Lappen- bronchus RETTEN TO GO Segment- bronchien Kehlkopf Segment- Funktionen: bron- Transport der Atemluft chien linker Lappenbronchus Stimmbildung Hauptbronchus Segmentbronchien Schutzfunktion beim Schlucken Aufbau: Das Grundgerüst des Kehlkopfs besteht aus 5 Knorpeln (Schild-, Ring- und Stellknorpel, Kehldeckel). Segment- bronchien Abb. 3.19 Kehlkopf. Läppchen- Bronchioli Bronchioli Alveolen Kehldeckel bronchien terminales respiratorii I–III Zungenbein Bindegewebe Stellknorpel Schildknorpel Die Luftröhre teilt sich in 2 Hauptbronchien (kleines Bild: Wand- aufbau der Luftröhre). Die Hauptbronchien verzweigen sich erst Lig. conicum in mehrere Lappenbronchien, die sich weiter in kleinere Seg- Ringknorpel mentbronchien aufteilen. Aus diesen gehen die Läppchenbron- chien hervor, die durch weitere Aufzweigungen zu den Bron- Knorpelspangen chioli terminales und dann zu den Bronchioli respiratorii werden. Ansicht von der Luftröhre Ansicht von Deren Ende bilden die Alveolargänge mit den traubenförmig an- vorn hinten geordneten Lungenbläschen (Alveolen). Kehlkopfknorpel von vorn und von hinten. Der Schildknorpel verdeckt in der Vorderansicht die beiden Stellknorpel, bei Män- nern ist er als Adamsapfel sichtbar. Aus: Schünke M, Schulte E, Schuma- cher U. Prometheus. LernAtlas der Anatomie. Kopf, Hals und Neuroanatomie. Illus- trationen von M. Voll und K. Wesker. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2022 70 retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  Atmungssystem Medizin Luftröhrenschnitt (Tracheotomie) 3.5.7 Lunge Bei diesem Eingriff wird das Ringband zwischen 2 Knorpelspangen durchtrennt und eine Kanüle eingesetzt. Die Luft gelangt dann di- Funktionen Die Hauptaufgabe ist der Gasaustausch (O2 und rekt durch die künstliche Öffnung (Tracheostoma) in die Luftröhre. CO2) zwischen Atemluft und Blut. Die Lunge (Pulmo) ist Dieser Eingriff wird v. a. bei Patienten vorgenommen, die auf einer auch wichtig für die Regulation des Säure-Basen-Haushalts Intensivstation über längere Zeit beatmet werden müssen. (S. 85). Schleimhaut Innen ist die Luftröhre von einer Schleimhaut Lage und Aufbau Die Lunge besteht aus 2 Lungenflügeln, mit beweglichen Flimmerhärchen und schleimbildenden Be- die jeweils in einer eigenen Brustfellhöhle liegen. Der rechte cherzellen augekleidet (respiratorisches Flimmerepithel). Lungenflügel gliedert sich in 3, der linke in 2 Lungenlappen Kleine Schmutzpartikel der Atemluft bleiben im Schleim (▶ Abb. 3.21). Die Lungenlappen teilen sich in Lungenseg- haften und werden durch die rhythmisch schlagenden Flim- mente auf und diese wiederum in Lungenläppchen. Diese merhärchen zum Rachen transportiert, wo sie verschluckt, enthalten die Lungenbläschen (Alveolen). Jede Lunge hat ca. ausgehustet oder ausgespuckt werden. 300–400 Millionen Alveolen. Sie bilden eine Gesamtoberflä- che von ca. 60–100 m2 für den Gasaustausch. 3.5.6 Bronchien Blut-Luft-Schranke Die Alveolen sind von einem dichten Netz aus kleinsten Blutgefäßen (Kapillaren) umgeben Funktionen Die Bronchien erwärmen, befeuchten und rei- (▶ Abb. 3.22). Ihre Wand ist sehr dünn und wird von speziel- nigen die Atemluft und transportieren sie in die Lunge (luft- len Zellen gebildet, die stellenweise mit der Kapillarwand leitender Abschnitt). Mit den kleinsten Aufzweigungen der verschmolzen sind. Über diese Zellen findet der Gasaus- Bronchien beginnt der respiratorische Abschnitt, in dem der Gasaustausch zwischen Blut und Atemluft stattfindet. Abb. 3.21 Rechter und linker Lungenflügel. Lage und Aufbau An der Bifurkation teilt sich die Trachea in rechte Lunge linke Lunge den rechten und linken Hauptbronchus. Der linke Hautbron- chus ist etwas stärker abgewinkelt und dünner als der rech- Lungenspitze Lungenspitze te. Die beiden Hauptbronchien verzweigen sich wie die Äste Oberlappen eines Baumes (Bronchialbaum, ▶ Abb. 3.20), bis die kleinsten Oberlappen Bronchien in die Lungenbläschen (Alveolen) münden. Mittellappen Medizin Fremdkörperaspiration Bei einer Aspiration (S. 273) gelangen Fremdkörper häufiger in den rechten Hauptbronchus, da dieser deutlich steiler verläuft. Rippen- Wandaufbau Die Wand der größeren Bronchien wird seite durch Knorpelplatten verstärkt. In der Wand der Bronchio- len befindet sich eine kräftige Schicht aus glatter Muskula- tur, die ein Eng- und Weitstellen ermöglicht. Die Innenseite der Bronchien ist (wie die Trachea) mit respiratorischem Flimmerepithel ausgekleidet. In den kleinesten Bronchien und den Alveolen gibt es keine Flimmerhärchen. Lungenbasis Lungenbasis Medizin Asthmaanfall Unterlappen Unterlappen Die Bronchialmuskulatur zieht sich plötzlich stark zusammen und Durch Einschnitte wird der rechte Lungenflügel in 3 Lungenlap- die Bronchien verengen sich. Den Patienten fällt v. a. das Aus- pen, der linke Lungenflügel in 2 Lungenlappen geteilt. Aus: Schün- atmen schwer und sie haben starke Atemnot (S. 261). ke M, Schulte E, Schumacher U. Prometheus. LernAtlas der Anatomie. Innere Orga- ne. Illustrationen von M. Voll und K. Wesker. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2022 RETTEN TO GO Abb. 3.22 Lungenbläschen. Luftröhre und Bronchien Kapillarnetz Alveole Funktion: Transport, Erwärmung, Befeuchtung und Rei- nigung der Atemluft Bronchiolus respiratorius Aufbau: Die Trachea teilt sich am unteren Ende in die Ast der Lungenarterie beiden Hauptbronchien. Die Bronchien verästeln sich (sauerstoffarm) baumartig in immer kleinere Äste: Lappen-, Segment- und Läppchenbronchien und schließlich Bronchioli, die in die Lungenbläschen (Alveolen) münden. Bronchiolus terminalis Ast der Lungenvene (sauerstoffreich) Die Alveolen sind von einem dichten Kapillarnetz umgeben. Die Pfeile zeigen die Richtung des Blutflusses an. Aus: I care Anatomie, Physiologie. 2. Auflage. Stuttgart: Thieme; 2020 retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. 71 Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  3 Anatomie und Physiologie tausch (S. 74) statt. Die dünne Gewebeschranke zwischen Kapillaren und Alveolen ist die Blut-Luft-Schranke. RETTEN TO GO Surfactant Andere Zellen in den Alveolen bilden ein Fett- Eiweiß-Gemisch, den Surfactant. Dieser überzieht die In- Brustfell (Pleura) nenfläche der Alveolen und vermindert so ihre Oberflächen- Das Brustfell umhüllt die beiden Lungenflügel und besteht spannung. Ohne Surfactant wäre die Oberflächenspannung aus 2 Blättern (Lungen- und Rippenfell). Zwischen den bei- der Alveolen aufgrund ihrer kugeligen Form so hoch, dass den Blättern befindet sich der Pleuraspalt. Der Unter- sie in sich zusammenfallen und nicht mehr für den Gasaus- druck im Pleuraspalt und die enthaltene Flüssigkeit sind tausch zur Verfügung stehen würden. für die Atembewegungen wichtig. Blutversorgung Die Lunge hat 2 Blutgefäßsysteme: zum ei- nen die „privaten“ Bronchialarterien aus dem Körperkreis- lauf für die Eigenversorgung des Gewebes mit O2, zum an- 3.5.9 Physiologie der Atmung deren die „öffentlichen“ Lungen- oder Pulmonalarterien des Lungenkreislaufs (S. 67) für den Gasaustausch. Atemmechanik Definition Atemmechanik RETTEN TO GO Der Gasaustausch in den Lungenbläschen findet nur statt, wenn der An- und Abtransport der Atemgase durch die luftleitenden Atemwe- ge (Ventilation) gewährleistet ist. Die Atemmechanik umfasst alle Lunge (Pulmo) Vorgänge, die den Ein- und Ausstrom der Atemluft bewirken. Funktionen: Gasaustausch Damit die Atemgase strömen können, sind Druckunterschie- Regulation des Säure-Basen-Haushalts de zwischen Lunge und Umgebung notwendig. Die Lunge ist Aufbau: Die Lunge besteht aus 2 Lungenflügeln. Der nur passiv beweglich und folgt den Bewegungen der Tho- rechte Lungenflügel gliedert sich in 3, der linke in 2 Lun- raxwand. Die aktiven Kräfte vermitteln die Atemmuskeln genlappen. Die kleinste Einheit sind die Lungenbläschen (v. a. das Zwerchfell): Sie bewirken eine Vergrößerung und (Alveolen). Sie sind von einem dichten Netz aus kleinsten Verkleinerung des Thoraxraums. Bei der Einatmung weitet Blutgefäßen (Kapillaren) umgeben. Hier findet der Gas- sich der Brustraum, bei der Ausatmung verkleinert er sich. austausch statt. Damit die Lungenbläschen nicht zusam- menfallen, sind sie von innen mit Surfactant überzogen. Einatmung Synonym Inspiration 3.5.8 Brustfell Bauchatmung Das Zwerchfell (Diaphragma) ist der wich- tigste Atemmuskel. Es trennt die Brust- von der Bauchhöhle Aufbau Das Brustfell (Pleura) ist eine dünne Haut, die im und ragt in der Ruheposition kuppelartig in die Brusthöhle. Brustraum 2 voneinander getrennte Brustfellhöhlen (Pleura- Bei der Einatmung zieht es sich zusammen und verlagert höhlen) bildet. In diesen Hohlräumen liegen die beiden Lun- sich nach unten, wodurch sich der Brustraum erweitert genflügel. Das Brustfell besteht aus 2 Blättern: Das innere (▶ Abb. 3.23). Da die beiden Blätter der Pleura durch einen Blatt (Pleura visceralis = Lungenfell) umhüllt jeweils die Lun- Unterdruck aneinanderhaften (s. o.), muss das Lungengewe- genflügel, das äußere Blatt (Pleura parietalis = Rippenfell) be dieser Bewegung folgen und wird gedehnt. Dadurch ent- liegt der Brustwand von innen an. Zwischen den beiden steht in der Lunge ein Unterdruck und Luft wird eingesogen. Brustfellhöhlen befindet sich der Mittelfellraum (Mediasti- Eine entspannte Atmung beruht fast ausschließlich auf den num), in dem sich das Herz, der Thymus (S. 56) und ein Teil der Luftröhre befinden. Abb. 3.23 Atemmechanik. Pleuraspalt Dieser schmale Spalt zwischen den Pleurablät- tern ist mit Flüssigkeit gefüllt. Sie ermöglicht ein reibungs- loses Gleiten der Lungen während der Atmung und verhin- Einatmung Ausatmung dert ein Verkleben der beiden Blätter. Im Pleuraspalt Rippen herrscht normalerweise ein Unterdruck, der dafür sorgt, dass die Lunge an der Brustwandinnenseite haftet. Ohne diesen Unterdruck würde die Lunge in sich zusammenfallen Thorax (kollabieren), da sie aufgrund ihres elastischen Gewebes die mit Atem- Tendenz hat, sich zusammenzuziehen. hilfs- muskulatur Medizin Pleuraerguss und Pneumothorax Bei verschiedenen Erkrankungen (z. B. Herzinsuffizienz, Lungenent- Zwerchfell zündung) kann die Flüssigkeitsmenge im Pleuraspalt stark zuneh- men, es entsteht ein Pleuraerguss. Große Ergüsse behindern die At- Ende der Einatmung Ende der Ausatmung mung. Dringt Luft z. B. über eine Verletzung in den Pleuraspalt, wird der dortige Unterdruck aufgehoben, die betroffene Lunge kollabiert Bei der Einatmung flacht das Zwerchfell ab und die Rippen er- und die Atmung ist beeinträchtigt. Diese mitunter lebensbedrohliche weitern den Brustkorb. Der Brustraum wird größer und die Lun- Veränderung wird als Pneumothorax (S. 387) bezeichnet. ge wird gedehnt. Bei der Ausatmung erschlaffen die Inspirati- onsmuskeln und die Lunge zieht sich zusammen. Aus: I care Ana- tomie, Physiologie. 2. Auflage. Stuttgart: Thieme; 2020 72 retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  Atmungssystem Bewegungen des Zwerchfells: Bei der Bauchatmung hebt Atemfrequenz und Atemvolumina und senkt sich v. a. die Bauchdecke. Der Zyklus von einer Einatmung und der folgenden Aus- atmung ist ein Atemzug. Die Atemfrequenz ist die Anzahl Brustatmung Die äußeren Zwischenrippenmuskeln unter- der Atemzüge pro Minute. Die Atemfrequenz in Ruhe ist ab- stützen das Zwerchfell, wenn die Atmung vertieft werden hängig vom Lebensalter (▶ Tab. 23.1), bei Erwachsenen be- soll. Ihre Fasern verlaufen jeweils zwischen zwei benachbar- trägt sie 12–15 Atemzüge/min. Die Luftmengen, die wäh- ten Rippen, und zwar schräg von hinten-oben nach vorne- rend der Ein- und Ausatmung bewegt werden, sind die unten. Ziehen sie sich zusammen, werden die Rippen leicht Atemvolumina (▶ Tab. 3.4, ▶ Abb. 3.24). angehoben und der Durchmesser des Brustkorbs vergrößert sich. Eine solche Brustatmung ist an den Bewegungen des Brustkorbs zu erkennen. ! Merke Abweichungen von der Atemfrequenz Tachypnoe: beschleunigte Atmung Inspiratorische Atemhilfsmuskulatur Bei besonders großer Bradypnoe: verlangsamte Atmung Atemanstrengung, z. B. bei starker körperlicher Belastung, Apnoe: Atemstillstand unterstützen weitere Muskeln an Hals, Brust und Rücken die Einatmung (inspiratorische Atemhilfsmuskeln). RETTEN TO GO Ausatmung Atemmechanik und Atemvolumina Synonym Exspiration Einatmung (Inspiration): Die Atemmuskeln kontrahie- Passive Ausatmung Die Ausatmung ist ein überwiegend ren, wodurch sich der Thorax erweitert. Die Lunge folgt passiver Vorgang, d. h., er läuft fast ohne Muskelbeteiligung der Bewegung der Brustwand und wird gedehnt. Dies ab: Durch viele elastische Fasern im Lungengewebe und die erzeugt einen Unterdruck und Luft wird eingesogen. hohe Oberflächenspannung der Lungenbläschen hat die Der wichtigste Atemmuskel ist das Zwerchfell. Lunge immer die Neigung, sich zusammenzuziehen (Rück- Ausatmung (Exspiration): Die Ausatmung in Ruhe erfor- stellkräfte). Erschlaffen die inspiratorischen Atemmuskeln, dert keine Muskelanstrengung, weil sich die Lunge we- überwiegen die Rückstellkräfte und die Lunge verkleinert gen ihrer elastischen Eigenschaften (Rückstellkräfte) zu- sich wieder. Dabei strömt die Luft aus der Lunge über die sammenzieht. Nur bei verstärkter Ausatmung sind Mus- Atemwege nach außen (Ausatmung). keln beteiligt, die den Brustraum aktiv verengen. Die Atemfrequenz ist die Anzahl der Atemzüge pro Mi- Exspiratorische Atemhilfsmuskulatur Bei größerer Atem- nute und abhängig vom Lebensalter. Die Luftmengen, anstrengung unterstützen exspiratorische Hilfsmuskeln die die während der Ein- und Ausatmung bewegt werden, Ausatmung, v. a. die inneren Zwischenrippenmuskeln und werden als Atemvolumina bezeichnet. die Bauchmuskulatur. Die Fasern der inneren Zwischenrip- penmuskeln verlaufen quer zu denen der äußeren Zwi- schenrippenmuskeln, also von hinten-unten nach vorne- oben. Ziehen sie sich zusammen, senken sie die Rippen ab. Tab. 3.4 Atemvolumina (Durchschnittswerte für junge, gesunde Erwachsene). Atemvolumen Definition Durchschnittswerte Atemzugvolumen (AZV) Luftmenge, die pro Atemzug ein- und ausgeatmet wird 500 ml (in Ruhe) Atemminutenvolumen (AMV) Luftmenge, die pro Minute ein- und ausgeatmet wird, d. h. 7–8 l/min (in Ruhe) AZV × Atemfrequenz inspiratorisches Reservevolumen (IRV) Luftmenge, die durch stärkere Dehnung von Brustkorb und Lunge 3l zusätzlich zum Ruhe-AZV eingeatmet werden kann exspiratorisches Reservevolumen Luftmenge, die nach der normalen Ausatmung zusätzlich aus- 1,5 l (ERV) geatmet werden kann Vitalkapazität (VC) größtmögliche Luftmenge, die bei der Atmung bewegt werden 5l kann: AZV + IRV + ERV Totraumvolumen Luftvolumen, das sich in den Abschnitten der Atemwege befindet, 150 ml in denen kein Gasaustausch stattfindet abhängig von der Atemtiefe: Bei flacher Atmung nimmt das Totraumvolumen zu, bei tiefer Atmung nimmt es ab. Residualvolumen (RV) Luftmenge, die auch unter größter Atemanstrengung nicht abge- 1–2 l atmet werden kann und immer in der Lunge bleibt Totalkapazität (TLC) größtmögliches Volumen, das sich in der Lunge befinden 6–7 l kann = VC + RV funktionelle Residualkapazität (FRC) Luftmenge, die bei Ruheatmung in der Lunge zurück- 3l bleibt = RV + ERV retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. 73 Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  3 Anatomie und Physiologie Abb. 3.24 Atemvolumina. Die Größe der Atemvolumina beim ein- zelnen Individuum erlaubt Rückschlüs- se auf die Lungenfunktion und ist da- Totalkapazität (6–7 l) her bei vielen Erkrankungen des At- mungssystems diagnostisch wichtig. Sie werden durch Lungenfunktionsprü- fungen ermittelt. Zur weiteren Erklä- inspiratorisches rung s. ▶ Tab. 3.4. Aus: I care Anatomie, Reservevolumen (3 l) Physiologie. 2. Auflage. Stuttgart: Thieme; 2020 Vitalkapazität (5 l) Atemzugvolumen (0,5 l) exspiratorisches Reservevolumen (1,5 l) funktionelle Residualkapazität (3 l) Residualvolumen (1–2 l) Atemruhelage Gasaustausch Abb. 3.25 Prinzip der Diffusion. Anfangszustand Diffusion (Gleichgewicht) Definition Gasaustausch In der Lunge nimmt das Blut Sauerstoff (O2) auf und gibt Kohlen- A B A B dioxid (CO2) ab. Die Körperzellen benötigen O2 für die Energiege- winnung. Dabei entsteht als Abfallprodukt CO2. Der Gasaustausch beschreibt den Prozess der O2-Aufnahme und der CO2-Abgabe in den Lungenbläschen. Prinzip der Diffusion Der Austausch der Atemgase zwischen Blut und Atemluft erfolgt durch Diffusion (▶ Abb. 3.25). Da- für müssen die Stoffe (= Atemgase) auf beiden Seiten einer durchlässigen Membran in unterschiedlicher Konzentration (= Partialdruck bzw. Teildruck der Atemgase) vorliegen. Die durchlässige Membran ist hier die Blut-Luft-Schranke a b (S. 72). Der Gasaustausch folgt dem Konzentrationsgefälle, d. h. vom Ort hoher Konzentration (hoher Partialdruck) zum a: Die Konzentration der gelösten Teilchen ist auf Seite B höher. Ort niedriger Konzentration (niedriger Partialdruck). b: Die Teilchen wandern so lange entlang des Konzentrations- ! Merke Diffusion gradienten nach A, bis die Konzentration ausgeglichen ist. Aus: I care Anatomie, Physiologie. 2. Auflage. Stuttgart: Thieme; 2020 Die unterschiedlichen Partialdrücke von O2 und CO2 im Blut und in den Alveolen sind die treibende Kraft für die Diffusion bei der Atmung. Tab. 3.5 Typische Partialdruckwerte der Atemgase. Partialdrücke in der Luft Der Partialdruck von Gasen in der Luft hängt davon ab, welchen Anteil das Gas am Luftgemisch pO2 pCO2 und damit auch am Gesamtluftdruck hat. Die Außenluft (At- mosphärenluft) besteht zu ca. 21 % aus O2 und zu 0,03 % aus Atmosphärenluft ca. 150 mmHg ca. 0,2 mmHg CO2 – sowie zu ca. 78 % aus Stickstoff und weiteren Gasen Luft in den Alveolen ca. 100 mmHg ca. 40 mmHg (z. B. Argon, Helium). Bei einem Gesamtluftdruck auf Mee- reshöhe von ca. 760 mmHg beträgt deshalb der Partialdruck Lungenarterie, ca. 40 mmHg ca. 46 mmHg von O2 in der Außenluft ca. 150 mmHg und von CO2 ca. O2-armes Blut 0,2 mmHg. Da die Luft bei der Ein- und Ausatmung nur teil- Lungenvenen, ca. 90–100 mmHg ca. 40 mmHg weise ausgetauscht wird und „verbrauchte“ Luft in den Al- O2-reiches Blut veolen zurückbleibt, ist in den Alveolen der Partialdruck von CO2 höher (ca. 40 mmHg) und von O2 niedriger (ca. Die Werte gelten für junge, gesunde Erwachsene, die sich auf 100 mmHg) als in der Atmosphärenluft (▶ Tab. 3.5). Meereshöhe befinden. Partialdrücke im Blut Der Partialdruck eines Gases im Blut hängt von seiner Löslichkeit ab: Je besser sich das Gas im Sauerstoff-Partialdruck (pO2) von ca. 40 mmHg und einen Blut löst, umso höher ist seine potenzielle Konzentration Kohlendioxid-Partialdruck (pCO2) von ca. 46 mmHg. Das und damit auch sein Partialdruck. Das sauerstoffarme Blut, sauerstoffreiche Blut in den Lungenvenen hat bei Gesunden das in den Lungenarterien zu den Alveolen fließt, hat einen einen pO2 von 90–100 mmHg und einen pCO2 von ca. 40 mmHg (▶ Tab. 3.5). 74 retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.  Atmungssystem Gasaustausch in den Alveolen Der pO2 ist im sauerstoff- Abb. 3.26 Gasaustausch in den Alveolen. armen Blut der Lungenarterien niedriger als in der Alveolar- luft, hingegen ist der pCO2 höher als in der Luft der Alveolen Luft (▶ Tab. 3.5). Die Gasmoleküle folgen diesem Druckgefälle: O2 diffundiert aus der Alveolarluft ins Blut, während CO2 aus Alveole dem Blut in die Alveolen übertritt (▶ Abb. 3.26). Dies ge- schieht so lange, bis sich die Partialdrücke auf beiden Seiten weitgehend angeglichen haben (Diffusionsgleichgewicht). pO2 pO2 100 mmHg = 100 mmHg pO2 pCO2 40 mmHg pCO2 Atemgastransport im Blut = 40 mmHg = 40 mmHg pCO2 Da die Körperzellen beim Stoffwechsel O2 verbrauchen und = 46 mmHg CO2 produzieren, müssen die Atemgase stetig über das Blut Lungenvene an- bzw. abtransportiert werden. Auch in den Körperzellen Lungenarterie erfolgt der Gasaustausch nach dem Prinzip der Diffusion. In den Lungenbläschen tritt Sauerstoff aus der eingeatmeten Sauerstofftransport O2 wird im Blut fast vollständig an den Luft in die Lungenkapillaren über und im Gegenzug CO2 aus Blutfarbstoff der roten Blutkörperchen, das Hämoglobin dem Blut in die Atemluft. (S. 53), gebunden transportiert. Nur ein geringer Teil befin- det sich in gelöster Form im Blut. Tab. 3.6 Veränderung der Atmung bei Rückmeldung der Chemorezeptoren. Kohlendioxidtransport Der überwiegende Teil des CO2 wird in Bikarbonat (HCO3–) umgewandelt, das im Blutplasma ge- Mess- Ergebnis Änderung der löst transportiert wird. In der Lunge entsteht daraus wieder größe Atemfrequenz und CO2, das in die Lungenbläschen abgegeben wird. Etwa 20 % -tiefe des CO2 werden an Hämoglobin gebunden transportiert, etwa 10 % in gelöster Form. pCO2 erhöht Hyperkapnie Anstieg erniedrigt Hypokapnie Abnahme RETTEN TO GO pH- erhöht Alkalose Abnahme Wert erniedrigt Azidose Anstieg Gasaustausch und Atemgastransport pO2 erhöht Hyperoxämie Abnahme Der Gasaustausch in der Lunge erfolgt durch Diffusion: In der Luft der Lungenbläschen ist der O2-Partialdruck höher erniedrigt Hypoxämie Anstieg und der CO2-Partialdruck niedriger als im Blut. Dieses Druckgefälle sorgt dafür, dass O2 aus der Luft in das Blut bzw. CO2 aus dem Blut in die Luft diffundiert. Sauerstoff wird im Blut fast vollständig an den Blutfarb- ACHTUNG stoff (Hämoglobin) der Erythrozyten gebunden transpor- Besteht z. B. aufgrund einer COPD (S. 264) über längere Zeit ein er- tiert. Kohlendioxid wird überwiegend in Bikarbonat um- höhter pCO2, wirkt dieser nicht mehr als Atemantrieb. Bei diesen Pa- gewandelt, das im Blutplasma gelöst transportiert wird. tienten ist der erniedrigte pO2 der wichtigste Atemanreiz. Daher darf zur Linderung von Atemnot nur sehr vorsichtig O2 verabreicht werden, da den Patienten sonst der letzte Atemantrieb genommen Atmungsregulation wird und ein Atemstillstand droht. Atemzentrum Die Atmung wird vom Atemzentrum im Hering-Breuer-Reflex Dehnungsrezeptoren messen, wie Hirnstamm (S. 98) reguliert, das den Atemrhythmus und die stark die Lunge während der Einatmung gedehnt wird und Atemfrequenz vorgibt. Es passt die Atmung so an die Be- geben bei zu starker Dehnung Signale an das Atemzentrum dürfnisse des Körpers an, dass pO2, der pCO2 und der pH- weiter. Dieses stoppt dann die Einatmung. Wert (S. 85) im Blut möglichst konstant bleiben. Chemorezeptoren Informationen über pO2, pCO2 und pH- RETTEN TO GO Werte erhält das Atemzentrum von spezielle Rezeptoren in der Aorta, in der Halsschlagader und im verlängerten Mark. Diese Messwerte werden über Nerven an das Atemzentrum Atmungsregulation weitergegeben, das daraufhin die Atemfrequenz und Atem- Die Atmung wird durch das Atemzentrum im Hirnstamm tiefe entsprechend anpasst (▶ Tab. 3.6). reguliert. Es reagiert auf Informationen, die es von ver- schiedenen Messstellen im Körper erhält: Atemanreize Der stärkste Reiz für eine Steigerung der At- Chemorezeptoren: pCO2, pO2 und pH-Wert im Blut mung ist ein erhöhter pCO2 im Blut, der zweitstärkste ein Dehnungsrezeptoren: Dehnung des Lungengewebes sinkender pH-Wert. Auch ein niedriger pO2 ist ein Atem- Eine verstärkte Atemtätigkeit wird ausgelöst durch einen anreiz, allerdings weniger ausgeprägt. Stimulierend auf die hohen pCO2 (Hyperkapnie), einen niedrigen pO2 (Hypox- Atmung wirken außerdem Fieber, eine geringe Hypothermie ämie) und einen niedrigen pH-Wert (Azidose). Der pCO2 (S. 402), Schmerzen, ein erhöhter Adrenalinspiegel, ein RR- hat den größten Einfluss auf die Atmungsregulation. Abfall sowie Emotionen wie Angst, Schreck oder Freude. retten - Rettungssanitäter (ISBN 978-3-13-243467-7),© 2024. Thieme. All rights reserved. 75 Dieses Dokument ist nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und darf in keiner Form an Dritte weitergegeben werden! Usage subject to terms and conditions of license.