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Atemphysiologie

Die Atmung ist ein komplexer Vorgang.

Die Atmung ist ein komplexer Vorgang. Sie dient letztlich der Versorgung des Körpergewebes mit dem zur Energiegewinnung erforderlichen Sauerstoff und dem Abtransport des gasförmigen Stoffwechselproduktes Kohlendioxid. Jede Einschränkung dieses Versorgungsapparates hat schwerwiegenden Einfluss auf die gesamte körperliche Leistungsfähigkeit und das gesamte Wohlbefinden.

Atemwege

Beim Atmen strömt die Luft durch den Mund oder durch die Nase in den Körper. Durch die Nase eingeatmet, wird die Luft zunächst durch Haare der Nase und Schleimhäute gereinigt, angefeuchtet und angewärmt. Anschliessend gelangt die Atemluft über den Rachenraum vorbei an Kehlkopf und Stimmlippen in die Luftröhre. Die Luftröhre verzweigt sich in die beiden Äste der Bronchien, die sich immer weiter als Bronchiolen verzweigen. In den Lungenbläschen der Lunge findet die Anreicherung des Blutes mit Sauerstoff statt. Im Austausch wird Kohlendioxid aus dem Blut an die Lunge abgegeben und ausgeatmet. Die Funktion der Atemwege kann beeinträchtigt sein. Die Gründe sind vielfältig. Es kommt zu einer sogenannten Lungeninsuffizienz. Damit werden Störungen der Lungenbelüftung (Ventilation), des Gasausstosses (Diffusion) oder der Blutzirkulation in der Lunge bezeichnet.

Zusammensetzung der Ein- und Ausatemluft

Einatmung Gasart Ausatmung
78 % Stickstoff N2 78 %
21 % Sauerstoff O2 17 %
0.03 % Kohlendioxid CO2 4 %
1 % Edelgase (Ar, He, Ne, ...) 1 %

 

Atemzüge pro Minute

Erwachsene 16 BPM
Jugendliche 15 BPM
Schulkind 20 BPM
Kleinkind 25 BPM
Säugling 30 BPM
Neugeborene 40 - 50 BPM

BPM.. breathes per Minute, Atemzüge pro Minute

Atemprozess

Bei der Einatmung vergrössert sich durch das Zusammenziehen der Inspirationsmuskeln das Volumen des Brustkorbes. Dabei dehnt sich die Lunge aus und es entsteht ein Unterdruck, Luft strömt durch die Atemwege in die Lunge. Damit sich die Lunge mit dem Brustkorb ausdehnen kann, befindet sich die Pleura zwischen Lunge und Brustkorb beziehungsweise Zwerchfell. Das die Lunge umgebende Lungenfell und die an der Innenseite des Brustkorbs (Brustfell) sowie auf dem Zwerchfell und dem Mediastinum liegende Pleura parietalis kleben dabei aneinander wie zwei Glasplatten, zwischen denen sich eine Flüssigkeit befindet. Das ermöglicht einerseits die Verschiebbarkeit der beteiligten Strukturen und verhindert andererseits durch den im Brustraum vorhandenen Unterdruck einen Kollaps der Lungen beziehungsweise ermöglicht deren Entfaltung.

Beim Einatmen dehnt sich durch Senkung des Zwerchfells die entsprechende Muskulatur des Rumpfs. Das bewirkt, dass sich zum Beispiel der Bauch nach vorne wölbt.

Bei der Ausatmung entspannt sich die Atemmuskulatur und die Luft wird durch das Zusammenziehen der elastischen Fasern in der Lunge wieder durch die Atemwege hinausgedrückt. Bei forcierter Ausatmung oder chronischen Lungenerkrankungen wird zur Ausatmung auch die exspiratorische Atemhilfsmuskulatur eingesetzt.

Steuerung der Atmung

Gesteuert wird die Atmung durch das Gehirn beziehungsweise das Atemzentrum im verlängerten Rückenmark. Ausschlaggebend ist dabei die Reaktion von Chemorezeptoren auf den Kohlenstoffdioxid-Gehalt des Blutes. Übersteigt dieser einen gewissen Schwellenwert, setzt der Atemreiz ein. Rezeptoren, die auf den pH-Wert des arteriellen Blutes sowie auf einen Sauerstoffmangel reagieren, haben als Atemreiz nur eine zweitrangige Bedeutung.

Über die sensiblen Fasern des Nervus vagus wird auch die Ausdehnung der Lunge erfasst. Überschreitet diese ein gewisses Mass, so wird die Respiration reflektorisch begrenzt.