Atmung Flashcards
Luftzusammensetzung
ABB
Obere und untere Atemwege
Obere Atemwege
- Nase
- Nasennebenhöhlen
- Mundhöhle
- Rachen (Pharynx)
- Kehlkopf (Larynx)
Obere und untere Atemwege
Untere Atemwege
- Luftröhre (Trachea)
- Bronchien
- Bronchiolen
- Lunge‐ Alveolen
Vegetative Ganglien
Sympathicus:
- adrenerg
- Erschlaffung der glatten Ringmuskulatur
- Bronchodilatation
- Adrenalin auch direkte Wirkung an der
- Muskulatur
Vegetative Ganglien
Parasympathicus:
- cholinerg
- Verkrampfung der Muskulatur
- Bronchokonstriktion
Atemwege
• dienen vor allem der Luftleitung
• bilden verzweigtes Röhrensystem mit 23
Teilungsgenerationen
• unter Einfluss des Sympathikus Bronchodilatation
• unter Einfluss des Parasympathikus
Bronchokonstriktion
• Reinigung der Inspirationsluft Teilchen gelangen in
Bronchialschleim Zilien befördern diesen rhythmisch
mundwärts
• Erwärmung und Befeuchtung: überwiegend obere Atemwege
Aufbau der Bronchien und der Lunge
Bronchien:
Schleimhaut mit
• ‐ schleimproduzierenden Becherzellen
• ‐ Flimmerzellen mit Zilien
• ‐ Bürstensaumzellen mit Mikrovilli
• ‐ Basalmembran
‐ seröse und muköse Drüsenzellen (Submukosa)
‐ glatte Muskulatur, ringförmig angeordnet
‐ Ganglien und Nervenendigungen des vegetativen Nervensystems
ABB
Aufbau der Bronchien und der Lunge
Lunge: Alveolarepithel:
• Oberfläche ca. 140 m² (Größe eines halben Tennisplatzes)
• Dicke Alveolarmembran 0,2 µm
• Anzahl Alveolen ca. 300 Mio.
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Alveolen
• Gesamtoberfläche: 140 m²
• Gasraum getrennt vom Lungenkapillarblut
durch alveokapilläre Membran (Dicke 1μm
geringes Hindernis für Diffusion)
• Flüssigkeitsfilm auf Innenwand der Alveolen
verkleinert deren Oberfläche
• Oberflächenspannung durch Surfactants
herabgesetzt sorgen für die Stabilisierung
der kommunizierenden Alveolen
Thorax und Pleura
ABB
Aufgaben der oberen Atemwege
- Erwärmung
- Anfeuchtung
- Reinigung der Einatemluft
Ziel der oberen Atemwege
Verhinderung des Eintretens von Fremdpartikeln und Keimen zur • mechanischen Infektabwehr und Aspirationsvermeidung • Gewährleistung von wasserdampfgesättigter und körperwarmer Inspirationsluft im Bronchialsystem zur Vermeidung von Reizzuständen der Bronchialschleimhaut
Aufgaben der unteren Atemwege
• Transport der Atemgase
• Entfernung von aspirierten Fremdpartikeln
• Zilien schlagen ständig mundwärts, Frequenz
hängt von Anwesenheit von Fremdkörpern ab
• Lähmung der Zilien durch Nikotin
Aufgaben der Lunge
Gasaustausch 1 Torr = 1 mmHg O2 ‐Diffusions‐ Kapazität: 20 ml/(min*mmHg) Max. Arbeit: 100 ml/(min*mmHg)
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Morphologische Grundlagen der Atemfunktion
Sauerstofftransport:
‐ konvektiver Transport zu den Lungenalveolen
durch die Ventilation
‐ Diffusion von den Alveolen in das
Lungenkapillarblut
‐ konvektiver Transport zu den Gewebekapillaren
durch den Blutkreislauf
‐ Diffusion von den Gewebekapillaren in die
umgebenden Zellen
Das Zwerchfell
• Wirkungsvollster
Inspirationsmuskel
• Wölbt sich kuppelförmig in den
Thoraxraum
Das Zwerchfell
Einatmung
‐ Muskelzüge des Zwerchfells kontrahieren Abflachung ‐ Muskelplatte entfernt sich von innerer Thoraxwand ‐ Lunge kann sich entfalten
Atemmuskulatur
ABB
Ventilation
Volumeneinteilung:
- Atemzugvolumen
- Inspiratorisches Reservevolumen
- Exspiratorisches Reservevolumen
- Residualvolumen
- Vitalkapazität
- Inspirationskapazität
- Funktionelle Residualkapazität
- Totalkapazität
Totraum
„Als Toträume werden diejenigen Anteile der Lunge bezeichnet, in denen kein Gasaustausch stattfindet“ A) Anatomischer Totraum B) Totraumvolumen C) Funktioneller Totraum
A. Anatomischer Totraum
= Volumen der leitenden Atemwege
‐ Nase, Mund
‐ Pharynx, Larynx, Trachea
‐ Bronchien, Bronchiolen
‐ Hängt von Körpergröße und Körperposition ab
‐ Totraumvolumen beim Erwachsenen ca. 150 ml (Faustformel: Größe
des Totraums in ml entspricht dem doppelten Körpergewicht in kg)
B. Messung des Totraumvolumens
‐ Exspiratorisches Atemzugvolumen (VE) setzt sich aus 2
Volumenanteilen zusammen: Totraum (VD) und Alveolarraum (VEA)
‐ getrennte Erfassung der Teilvolumina über indirektes Meßverfahren
(Bohr‐Formel)
‐ Totraumanteil des Exspirationsvolumens beträgt 30%
C. Funktioneller Totraum
funktioneller oder physiologischer Totraum:
• Anteile des Atmungstraktes in denen kein Gasaustausch stattfindet
• Unterscheidet sich vom anatomischen Totraum dadurch, dass zu den
zuleitenden Atemwegen auch noch die Alveolarräume gerechnet
werden
• bei Lungenfunktionsstörungen ist der funktionelle Totraum erheblich
größer als der anatomische Ventilation und Durchblutung sehr
ungleichmäßig über die Lunge verteilt
Atemzeitvolumen
„Das Atemzeitvolumen nimmt mit steigender Belastung zu; es setzt sich
aus alveolärer Ventilation und Totraumventilation zusammen“
VȩE = VE (Atemzugvolumen) * f (Atemfrequenz)
‐ f Ruhe: ca. 14 Atemzüge / min
‐ VE Ruhe: 0,5 l
VȩE = 7 l/min in Ruhe beim Erwachsenen
Extreme Belastung bis 120 l/min
Veränderungen der Atemgrößen bei
körperlicher Belastung
• Atemminutenvolumen (AMV) • Produkt aus Atemzugvolumen (VT) und Atemfrequenz (Af) • VT Af AMV • Ruhe 0,5 l * 16/min = 8 l/min • Max. Arbeit 2,5 l * 40/min = 100 l/min • Atemarbeit: • Ruhe: 1% des Gesamt-Energieumsatzes • Max. Arbeit: bis zu 25% des Gesamtumsatzes • Totraumvolumen bei Arbeit prozentual vermindert • erhöhte alveoläre Ventilation Grafik
Atmungsmechanik
„Analyse und Darstellung der Druck‐Volumen‐Beziehungen und der
Druck‐Stromstärke‐Beziehungen, die sich während des Atemzyklus
ergeben“
‐ maßgeblich bestimmt durch Atmungswiderstände
‐ elastische Atmungswiderstände sind nur bei der Inspiration zu
überwinden
Elastische Retraktion der Lunge
• Lungenoberfläche steht unter Zugspannung (elastische Parenchymelemente, Oberflächenspannung der Alveolen) • Druckdifferenz zwischen Interpleuralspalt und Außenraum intrapleuraler Druck ABB
Ruhedehnungskurve
ABB
Compliance
„Compliance ergibt sich aus dem Verhältnis der Volumenänderung zur jeweils dehnungsbestimmenden Druckänderung“ • Druck ‐Volumen ‐Diagramm • Steilheit der RDK Maß für die Compliance von Lunge und Thorax • Compliance umso größer, je weniger Druck für eine Volumenbewegung überwunden werden muss
Visköse Atmungswiderstände
Zusammensetzung:
„Visköse Atmungswiderstände sind sowohl bei der Inspiration als auch
bei der Exspiration zu überwinden“
‐ Strömungswiderstände in den leitenden Atemwegen
‐ den nichtelastischen Gewebewiderständen
‐ den Trägheitswiderständen, die so klein sind, dass sie vernachlässigt
werden dürfen
Messung der Resistance
• erfordert fortlaufende Messung des intrapulmonalen Drucks man wendet indirektes Messverfahren mit Hilfe des Bodyplethysmographen an • Registrierung der Resistancekurve (rot) • V Atemstromstärke • Ppul intrapulmonaler Druck
Atemwiderstand
• Strömung der Luft überwiegend laminar
• lediglich an Verzweigungsstellen und Einengungen der Bronchien
turbulent
• Sehr langsame Atmung: nur elastische Widerstände wirksam
zunehmende Negativierung des intrapleuralen Drucks
• Normale Atmung: zusätzlicher Einfluss visköser Widerstände
Negativierung Ppleu während Inspiration und Positiverung Ppleu
während Exspiration
• Aufzeichnung der geförderten Atemvolumina in Abhängigkeit der
jeweiligen intrapleuralen Drücken Atemschleife.
Störungen der Atemmechanik
restriktive Ventilationsstörungen:
‐ Ausdehnungsfähigkeit von Lunge und Thorax ist eingeschränkt
Störungen der Atemmechanik
obstruktive Ventilationsstörungen:
‐ leitende Atemwege sind eingeengt erhöhte
Strömungswiderstände
Chemische Atmungsregulation
„Die chemische Atmungsregulation steht im Dienste der Homöostase
und sichert die Anpassung der Ventilation an die zellulären
Stoffwechselbedürfnisse des Organismus“
ABB
Atmungsregulation
• Anpassung der Ventilation wird über arterielle Chemorezeptoren und
chemosensible Strukturen im Hirnstamm vermittelt
• gesenkter arterieller pH Ventilationssteigerung
• erhöhter arterieller pH Verminderung der Ventilation
• durch „kollaterale“ Mitinnervation wird die Atmung koordiniert
• Von mechano‐ und chemosensiblen Sensoren werden
Anpassungsmechanismen und Schutzreflexe ausgelöst
Atmungsreflexe
ABB
Atemvolumina‐ Lungenfunktionsgrößen
Parameter:
- VCIN inspiratorische Vitalkapazität
- FVCex exspiratorische Vitalkapazität
- FEV1 exspiratorisches 1‐sec‐Volumen
- FEV1% relatives 1‐sec‐Volumen
- MEF 25‐75 mittlere max. exspiratorische Flüsse
- PEF Peak flow
- (s)RAW (spez.) Atemwegswiderstand
- TGV thorakales Gasvolumen
- TLC totale Lungenkapazität
- VD Totraumvolumen (anatomisch 150 ml)
Atemvolumina‐ Lungenfunktionsgrößen
ABB
Fraktionen und Partialdrücke
„Die alveolären Atemgasfraktionen werden sowohl von der O2‐
Aufnahme bzw. CO2‐Abgabe als auch von der alveolären Ventilation
bestimmt“
‐ Alveoläre O2‐ bzw. CO2‐Fraktionen abhängig vom Verhältnis der O2‐
Aufnahme bzw. CO2‐Abgabe
‐ bei Berechnung der Fraktionen müssen die entsprechenden
Messwerte für gleiche Volumenmessbedingungen angegeben
werden
Alveoläre Atemgasfraktionen bei Ruheatmung
in Meereshöhe:
ABB
CO2‐Fraktion während Exspiration und Inspiration
ABB
Partialdrücke
Zweckmäßig zur Untersuchung des Gasaustausches in der Lunge ‐ Alveolarformeln erlauben Berechnung der alveolären Partialdruckwerte ‐ Ruheatmung im Flachland: ‐ PAO2 = 100 mm Hg (13,3 kPa) ‐ PACO2 = 40 mm Hg (5,3 kPa) ABB
Veränderte Ventilationszustände
- Normoventilation – CO2‐Partialdruck von 40 mm Hg
- Hyperventilation – Steigerung alveoläre Ventilation (PACO2 < 40 mm Hg)
- Hypoventilation – Minderung alveoläre Ventilation (PACO2 > 40 mm Hg)
- Mehrventilation – Atmungssteigerung über Ruhewert
- Eupnoe – normale Ruheatmung
- Hyperpnoe – tiefere Atmung mit oder ohne Frequenzzunahme
- Tachypnoe – Zunahme Atemfrequenz
- Bradypnoe – Abnahme Atemfrequenz
- Apnoe – Atmungsstillstand
- Dyspnoe – erschwerte Atmung, Gefühl der Atemnot
- Orthopnoe
- Asphyxie
Pulmonaler Gasaustausch
„Der pulmonale Gasaustausch erfolgt durch Diffusion; in den Lungenkapillaren kommt es zu einem vollständigen Angleich der O2‐ und CO2‐Partialdrücke an die alveolären Werte“ ‐ Längster Diffusionsweg im Inneren der Erythrozyten zu überwinden ‐ Während der Kontaktzeit kommt es zum vollständigen Angleich der Partialdrücke im Blut an die Alveolarluft
Kapillärer O2‐Partialdruck
ABB
Sauerstoffbindungskurve
• Normkurve (rot) unter Ruhebedingungen • im Flachland • O2‐Sättigung: Anteil des oxygenierten Hb am Gesamt‐Hb ABB
- Linksverschiebung: bei gleichem pO2 mehr
- O2 an Hämoglobin gebunden
- Bessere Aufnahme in der Lunge
- Rechtsverschiebung: bei gleichem pO2 weniger
- O2 an Hämoglobin gebunden
- Erleichterte Abgabe im Gewebe
- Geringere Affinität des Hb zumO2
Lungenperfusion und Arterialisierung des Blutes
„In aufrechter Position sind die basalen Lungenpartien stärker durchblutet als die Lungenspitzen; Hypoxie führt zu einer Reduktion der Lungenperfusion“ ‐Lungengefäßsystem besitzt geringen Strömungswiderstand ‐körperliche Arbeit Erhöhung Pulmonalarteriendruck, zusätzliche Widerstandsminderung Gefäße werden passiv erweitert, Reservekapillaren geöffnet
Lungenperfusion und Arterialisierung des Blutes 2
• O2‐ und CO2‐ Partialdruckwerte primär durch alveoläre Diffusion, Lungenperfusion und Diffusionskapazität bestimmt • Distribution beeinflusst zusätzlich den Arterialisierungsgrad • Ventilations‐Perfusions‐ Verhältnis (und damit auch der alveoläre O2‐ Partialdruck) in den Lungenspitzen größer als in der Lungenbasis
Störungen des Gasaustausches
ABB
