Das Atmungssystem des Menschen Seite 2

Diffusion der Atemgase

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

•› Gasaustausch erfolgt vom Orten hoher Konzentration (respektive mit einem hohen Partialdruck) zu Orten niedriger Konzentration (respektive 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

Normalpartialdruck werte 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 (Oxygenation)
• Im Blut gelöst (nur ein geringer Teil, aber jedes O₂ Molekül durchläuft dieses Stadium)
• Sauerstoffabgabe ins Gewebe erfolgt wiederum durch Diffusion (= Deoxygenation)

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 respektive Exspirationsvolumen, ca. 500ml (ca. 7 ml pro kg Körpergewicht; normales Atmen
• Inspiratorische Reservevolumen: Volumen, das nach normaler Einatmung noch zusätzlich eingeatmet werden kann
• Exspiratorisches 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 residual Kapazität: Volumen, das sich nach normaler Exspiration 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
• Konstant halten des Pco²
• Modulation durch Atemtiefe und Atemfrequenz
• Taktgeber ZNS
• Steuersystem für die Atmung liegt im verlängerten Mark, also unmittelbar oberhalb des Halsrückenmarkes
• Dieses Atemzentrum steuert die gesamte Atemmuskulatur, indem es Impulse aussendet, die über Halsmark und periphere Nerven die Atemmuskeln und die Hilfsmuskeln 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 Exspiration 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 ansteigt 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
• Bikarbonat 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 respektive 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 Exzess: 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)
• Respiratorische 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 Atemzugvolumens 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 benötigt 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
• Bradypnoe: 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 Nervensystems, z. Bsp.: SHT (Schädelhirntrauma)
• Vergiftungen (Intoxikationen) z. Bsp.: Schlafmittel
• (Massive Unterkühlung) Hypothermie
• Dyspnoe: 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 (Herzinsuffizienz) → vermehrter Austritt von Flüssigkeit in der Lunge = Lungenödem → Atemfläche stark verkleinert
• Andere Ursachen
• Störungen der Atemtechnik, (Thorax, gebrochene Rippen, Rippenfraktur …)
• Kollabieren 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, Berg aufgehen 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: Ruhedyspnoe: Atemnot auch in Ruhe
• Orthopnoe: 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 allein 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))
• Exspiratorischer 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 hochlagern, Beine runter –) Arzt) schaumiges kommt aus dem Mund
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Atemgeruch

• Ammoniakgeruch: Beeinträchtigungen der Leber, sodass das Ammoniak nicht mehr verarbeitet werden kann
• Eitergeruch (süß, fad): bakterielle Infektionen (Mandelentzündung, eitrige Bronchitis)
• Fäulnisgeruch (faulig): weist auf Zerfallsprozesse in den Atemwegen (Bronchialkarzinom)
• Acetongeruch (fruchtig, obstig): diabetisches Koma (Coma diabeticum), tagelanger Hungerzustand (durch Abbau von Fettreserven)
• Foetor urämicus: Uringeruch: Endstadium beim 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

Weitere Quellen zum Atmungssystems

Atmungsorgane
Atmung – so funktioniert der lebenswichtige Prozess
Atemtrakt