Autor/in: Cordula

Das Atmungssystem des Menschen Seite 2

Diffusion der Atemgase

  • Diffusion ist abhängig von
  • Gesamtoberfläche des Gasaustauschfläche (auch durchblutet): 100m²
  • Diffusionsweg: Kapillarendothel, Basalmembran und Alveolenendothel
  • Differenz der Partialdrücke für O 2 und CO 2 in den Alveolen und im venösen Blut

» Gasaustausch erfolgt vom Orten hoher Konzentration (bzw. mit einem hohen Partialdruck) zu Orten niedriger Konzentration (bzw. Partialdruck)

Partialdruck

  • (engl) partial pressure, Teildruck eines Gases in einem Gasgemisch, der dem Volumenanteil des Gases am Gesamtvolumen des Gasgemisches entspricht
  • d. h. Hoher Partialdruck » Anteil des Gases ist im Gasgemisch (z. B. Einatemluft) oder Flüssigkeit (z. B. Blut) ist groß

Normalpartialdruckwerte im arteriellen Blut

  • Po²: 100 mmHg in den Alveolen und 40 mmHg in den Kapillaren
  • Pco²: 40 mmHg in den Alveolen und 46 mmHg in den Kapillaren

Hypoxie: Po² < 100mmHg

Hyperoxie: Pco² > 100 mmHg (O² Vergiftung führt bei Neugeborenen zur Glaskörpertrübung)

Hyperkapnie: Pco² > 40 mmHg

Hypokapnie: Pco² < 40 mmHg

Atemgastransport im Blut

O 2 -Transport

  • Sauerstoff wird in zwei verschiedenen Arten im Blut transportiert
  • Am Hb gebunden: der über die Lunge ins Blut aufgenommene O 2 diffundiert zum größten Teil sofort in die roten Blutkörperchen und bindet sich an das Eisen des Hämoglobins (Oxigenation)
  • Im Blut gelöst (nur ein geringer Teil, aber jedes O² Molekül durchläuft dieses Stadium)
  • Sauerstoffabgabe ins Gewebe erfolgt wiederum durch Diffusion (= Desoxigenation)

CO²-Transport

  • Der Körper versucht einen möglichst konstanten Pco² und damit pH zu halten
  • Physikalische Lösung im Plasma 10%
  • Bindung als HCO 3 (Bikarbonat) im Erythrozyten und im Plasma 80%

• In den Erythrozyten gibt es das Enzym Carboanhydrase , welches folgende Reaktion katalysiert: CO² + H²O Û H+ + HCO³- Û HCO 3 (Kohlensäure)

• Anlagerung an das Hämoglobin 10%

Lungen- und Atemvolumina

  • Kapazitäten: zusammengesetzte Volumina
  • Atemzeitvolumen = Atemzugvolumen x Atemfrequenz (Norm: 7l/min)
  • Atemzugvolumen: normales In- bzw. Expirationsvolumen, ca 500ml (ca. 7 ml pro kg Körpergewicht; normales Atmen
  • Inspiratorische Reservevolumen: Volumen, das nach normaler Einatmung noch zusätzlich eingeatmet werden kann
  • Expiratorisches Reservevolumen: Volumen, das nach normaler Ausatmung noch zusätzlich ausgeatmet werden kann: ca. 1500 ml – 3000 ml
  • Residualvolumen: Volumen das nach maximaler Ausatmung noch in der Lunge bleibt ca 1,2l
  • Vitalkapazität: Volumen das nach maximaler Einatmung ausgeatmet werden kann (=1+2+3) ca. 4,5l ; ist abhängig von Alter, Geschlecht, Größe und Trainingszustand
  • Inspiratorische Kapazität: Volumen, das nach normaler Ausatmung maximal eingeatmet werden kann (=1+2)
  • Funktionelle Residualkapazität: Volumen, das sich nach normaler Expiration noch in der Lunge befindet (ca 2,4l) , im Alter nimmt sie zu
  • Totalkapazität: Volumen das sich nach maximaler Inspiration in der Lunge befindet ca 6l Vitalkapazität + Residualvolumen
  • Messung der einzelnen Volumina in der Lungenfunktion (Spirometer)
  • Atemzugvolumen * Atemfrequenz = Atemminutenvolumen
  • AZV * f = AMV
  • 500 * 16 = 8000 Ml /min

Anatomischer und funktioneller Totraum

  • Anatomischer Totraum : zuleitende Luftwege, in denen kein Gasaustausch stattfindet , ca 150 ml (ca. 30% des Atemzugvolumens)
  • Totraumvolumen : 150 ml ® 350 ml nimmt nur am Gasaustausch teil bei der Atmung
  • Funktioneller Totraum : Raum in der Lunge, der zwar belüftet aber nicht durchblutet ist (z. B. Lungenspitzen)
  • Totraum ist eine konstante Größe

Steuerung der Atmung

  • Anpassen der Atmung an den Stoffwechsel des Körpers
  • Konstanthalten des Pco²
  • Modulation durch Atemtiefe und Atemfrequenz
  • Taktgeber ZNS
  • Steuersystem für die Atmung liegt im verlängertem mark, also unmttelbar oberhalb des Halsrckenmarkes
  • Dieses Atemzentrum steuert die gesamte Atemmuskulatur, indem es Impulse aussendet, die über Halsmark und periphere Nerven die Atemmuskeln und die Hilsmuskeln zur Kontraktion veranlassen

Mechanische-reflektorische Kontrolle der Atmung

  • In der Lunge liegen Dehnungsrezeptoren. die eine Überdehnung der Lunge verhindern sollen
  • So wird am Ende der Inspiration automatisch die Expiration eingeleitet

Chemische Kontrolle der Atmung

  • Die arteriellen Werte von Po², Pco² und pH beeinflussen die Atmung
  • Die Kontrolle erfolgt über sogenannte Chemorezeptoren (periphere und zentrale)
  • Steigt der Pco² an oder fällt der pH an steigt die Atmung an (ab einem Pco² von > 70 mmHg kommt es zur Lähmung des Atemzentrums)

• Fällt der Po² ab, so steigt die Atmung an

• Die Veränderung des Po² stellt einen geringeren Anreiz dar als die des Pco² oder des pH-Wertes

PH-Wert

  • Maß für die H+ -Ionenkonzentration
  • Normalwert im arteriellen Blut: 7,4 (7,36 – 7,44)
  • Alkalose: pH > 7,44
  • Azidose: pH < 7, 36

Puffersysteme

  • Sie dienen dazu die Effekte von H+ und OH- abzuschwächen und den pH konstant zu halten
  • Bicarbonat System
  • CO² + H²O Û H+ + HCO³
  • Es ist ein offenes System, da CO² abgeatmet werden kann
  • Phosphat Puffer System
  • Eiweißpuffersystem

PH-regulierende Maßnahmen

  • Atmung
  • Abgabe von überschüssigem CO² (=flüchtige Säure) oder Zurückhalten von CO²
  • Azidose » Hyperventilation
  • Alkalose » Hypoventilation
  • Niere
  • Ausscheidung von H+, OH-, HCO³- und anderen Säuren
  • Je nach Ursache für eine Azidose bzw. Alkalose unterscheidet man
  • Metabolische Störungen
  • Respiratorische Störungen
  • Unterscheiden kann man die ursächliche Störung durch den Vergleich von drei Parametern: pH, Pco² und BE
  • BE : Base excess: Summe aller Puffersysteme (Normwert: +2 bis +2)
  • Der Körper versucht die ursächliche Störung zu kompensieren
  • Metabolische Azidosen werden versucht durch Hyperventilation zu kompensieren (respiratorische Kompensation)
  • Respiratotische Störungen werden metabolisch kompensiert
  • Die metabolische Kompensation setzt erst nach einigen Tagen ein
  • Die respiratorische Kompensation beginnt sofort

Andere unspezifische Atmungsantriebe

  • Warm- Kaltreize, Körpertemperatur (Fieber), Schmerzen, Hormone (z. B. adrenalin)

Alveoläre Ventilation

  • Atemzeitvolumen (ca. 7l) = Atemzugvolumen (500ml) x Atemfrequenz (14/min)
  • Maximales Atemzeitvolumen : 120l/min (Steigerung des Atemzugvolumen und der Atemfrequenz)
  • Sinkt das Atemzugvolumen unter 200 ml wird nur der Totraum ventiliert (kein Gasaustausch)
  • Ventilationszustände
  • Normoventilation
  • Hyper- oder Hypoventilation: Steigerung oder Abfall der alveolären Ventilation
  • Tachypnoe: Zunahme der Atemfrequenz
  • Apnoe: Atemstillstand
  • Dyspnoe: erschwerte Atmung mit dem subjektiven Gefühl der Atemnot

Beobachtung der Atemfrequenz

  • Normalwerte
  • Neugeborenes: 40 – 45 Atemzüge /pro Minute
  • Kleinkind : 25 – 30 Atemzüge /Minute
  • Erwachsener: 10 – 20 AZ/min
  • Eupnoe: normale Atmung
  • Tachypnoe: beschleunigte Atmung
  • Kompensationsmechanismus, Sauerstoffversorgung wird aufrechterhalten
  • Pneumonie –) Tachypnoe –) Lungenfläche verkleinert
  • Fieber –) Tachypnoe –) Körpertemperatur steigt–) Körper braucht mehr Energie –) Körper braucht mehr Sauerstoff –) schnellere Atmung
  • Anämie (Mangel an roten Blutkörperchen (Erythrozyten) oder Mangel an rotem Blutfarbstoff (Hämoglobin) –) Transportproblem–) rote Blutkörperchen enthalten Blutfarbstoff
  • Brachypnoe: Verlangsamte Atmung:

Physiologische Veränderungen:

  • Tachypnoe:
  • Körperliche Anstrengung,
  • Streß
  • Unter Umständen: Hitze
  • Bradypnoe:
  • Schlaf, tiefe Entspannung

Pathologische Veränderungen

  • Tachypnoe:
  • Lungenerkrankungen
  • Herzerkrankungen
  • Fieber
  • (Ausgeprägte) Anämie
  • Bradypnoe
  • Schädigungen des zentralen Nervensystem, z. Bsp.: SHT (Schädelhirntrauma)
  • Vergiftungen (Intoxikationen) z. Bsp.: Schlafmittel
  • (Massive Unterkühlung) Hypothermie
  • Dispnoe: Atemnot : subjektiv empfunden, sagt nichts über die Ursache aus = Ausdruck einer respiratorischen Insuffizienz mit unterschiedlichen Ursachen
  • Pulmonale Ursachen (Lunge): z. Bsp Pneumonie (Lungenentzündung), Asthma bronchiale, chronische Bronchitis
  • Kardiale Ursachen (Herz)
  • Mangelnde Pumpleistung des Herzens (Herzinsuffienz) –) vermehrter Austritt von Flüssigkeit in der Lunge = Lungenödem –) Atemfläche stark verkleinert
  • Andere Ursachen
  • Störungen der Atemtechnik, (Thorax, gebrochene Rippen, Rippenfraktur…)
  • Kollabierung der Lungen, wenn Luft von außen in die Lunge kommt; Unterdruck weg

Begleiterscheinungen

  • Puls und RR Veränderungen (steigen meistens an)
  • Kalt, schwitzen stark
  • Hautfarbe: Lippen, Fingerspitzen bläulich
  • Unruhig, heftige motorische Unruhe
  • Angst, Panik

Schweregrade

  • Grad 1: Atemnot nur bei körperlichen Anstrengungen (schnelles Gehen auf ebener Strecke, Bergaufgehen oder Treppensteigen)
  • Grad 2: Atemnot schon bei mäßigen Anstrengungen (langsames Gehen auf ebener Strecke)
  • Grad 3: Atemnot bei geringen körperlichen Anstrengungen (An- /Ausziehen oder leichten Verrichtungen im Haushalt)
  • Grad 4: Ruhedispnoe: Atemnot auch in Ruhe
  • Ortopnoe: schwerste Form der Atemnot, nur ertragbar im Sitzen mit Hilfenahme der Atemhilfsmuskulatur
  • Apnoe: Atemstillstand, Störungen im Atemzentrum, Lähmungen der Atemmuskulatur –) akute Lebensgefahr

Maßnahmen bei Atemnot

  • Frische Luft
  • Hilfe besorgen (Patienten nicht mehr alleine lassen)
  • Oberkörper hochlagern
  • Beengende Kleider öffnen, entfernen
  • Beruhigend auf Patienten einwirken
  • Atmung einleiten
  • Lippenbremse: beim Ausatmen Luft nur durch einen kleinen Schlitz –) lange Ausatmung
  • Bewußtseinslage kontrollieren (RR, Hautfarbe, Puls)

Atemgeräusche

  • Stridor: Notfallzeichen, pfeifendes Atemgeräusch, entsteht bei verengten Atemwege
  • Inspiratorisches Stridor: Verengung oder Verlegung der oberen Atemwege (massive Schleimproduktion, Fremdkörper, Verlegung der Stimmritze durch Anschwellen der Schleimhäute (Besonders bei Kindern))
  • Expiratorischer Stridor: Folge von verengten Bronchien, Asthmatikern (Lippenbremse), chronisch obstruktiver (verengter) Bronchitis
  • Rasselgeräusche
  • Trockene Rasselgeräusche: Asthma, chronische Bronchitis (nur mit Stethoskop hörbar)
  • Feuchte Rasselgeräusche: durch Flüssigkeits- oder Sekretansammlung in den Luftwegen (besonders in den Alveolen), hört man mit bloßem Ohr, Symptome für ein Lungenödem: (Oberkörper hoch lagern, Beine runter –) Arzt) schaumiges kommt aus dem Mund

Atemgeruch

  • Ammoniakgeruch: Beeinträchtigungen der Leber, so daß der Ammoniak nicht mehr verarbeitet werden kann
  • Eitergeruch (süß, fad): bakterielle Infektionen (Mandelentzündung, eitrige Bronchitis)
  • Fäulnisgeruch (faulig): weist auf Zerfallprozeß in den Atemwegen (Bronchialkarzinom)
  • Acetongeruch (fruchtig, obstig): diabetisches Koma (coma diabeticum), tagelanger Hungerzustand (durch Abbau von Fettreserven)
  • Foetor urämicus: Uringruch: Endstadium bei Nierenversagen

Atemqualität und Tiefe

 

Pathologische Atmungstypen

  • Hypoventilation ( weniger Atmung): führt zum Abfall von Sauerstoff und Anstieg von Kohlendioxid)

Gründe:

  • Behinderung der Atmung durch Störungen des Atemzentrums

Hyperventilation: gesteigertes Atemminutenvolumen, vermehrte Abgabe von Kohlendioxid, schnelle oberflächliche Atmung

  • Pfötchenstellung
  • Plastiktüte

Gründe:

  • Organische Ursachen
  • Meist psychische Gründe: starke Erregung, Angst


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