Atemregulation

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Die Atmung (auch Respiration - Einatmung = Inspiration, Ausatmung = Exspiration) ist ein Aspekt des Stoffwechsels. Im Gegensatz zum Austausch von (festen oder flüssigen) Nährstoffen und deren Abbauprodukte geht es dabei um die Aufnahme des zur Energieumwandlung notwendigen Gases Sauerstoff (O₂) und die Ausscheidung des entsprechenden Stoffwechselproduktes Kohlendioxid (CO₂).

Bei der Atmung werden die äußere Atmung (Gasaustausch in der Lunge, O₂ - Aufnahme und CO₂ - Abgabe in der Lunge) und die innere Atmung (Gewebestoffwechsel, CO₂-Aufnahme und O₂-Abgabe im Gewebe) unterschieden.

Die Atmung wird vom Atemzentrum im verlängerten Rückenmark (ZNS) gesteuert. Neben einer möglichen vorübergehenden willkürlichen Beeinflussung der quergestreiften Atemmuskulatur regelt das vegetative Nervensystem maßgeblich die Atemtätigkeit. Das heißt, die Atmung erfolgt unwillkürlich, auch wenn das tiefe Einatmen etc. vorübergehend willkürlich gesteuert werden kann.

• In der Pflege wird das Wissen über die Zusammenhänge der Atmung oft unter der ATL Atmen behandelt, siehe auch dort.

Beschreibung der Atmung

Am Beginn der Einatmung (Inspiration) zieht sich das Zwerchfell etwas zusammen (und senkt sich dabei; = Bauch- oder Zwerchfellatmung). Die gleichzeitige Brustatmung besteht aus dem Anheben der Rippen. Dazu müssen sich die Zwischenrippenmuskeln verkürzen. Durch die beiden entgegengesetzten Bewegungen wird das flexible Lungengewebe aus einander gedehnt. Dadurch sinkt der Druck im (leeren) Lungengewebe. Luft kann durch die Luftröhre einströmen.

Bei größerem Sauerstoffbedarf (körperliche Anstrengungen) werden weitere Atemhilfsmuskeln benutzt. Die Brustmuskeln können den Brustkorb (die Rippen) noch weiter anheben. Die aufgestützen Arme können als feste Muskelposition diese Bewegung noch verstärken. Es kann noch mehr Luft eingeatmet werden.

Bei der Einatmung (der Sog-Wirkung) wird irgendwann der Moment erreicht, in dem der Sog nach innen und der Luftdruck außen um den Körper herum gleich hoch sind. Dann ist die Einatmung beendet (Druck-Volumen-Beziehung = Boyle-Mariottesches Gesetz). Die Lunge ist weitgehend mit frischer Luft gefüllt. Mit der Luft in den Alveolen findet dabei der Gasaustausch mit den Gasanteilen im Blut statt, das langsam in Blutgefäßen in den Wänden um die Alveolen herum strömt.

Zur Ausatmung (Exspiration) entspannt und hebt sich das Zwerchfell wieder. Der knöcherne Brustkorb senkt sich zugleich; ebenfalls durch Entspannung der Zwischenrippen-Muskulatur. Das hat zur Folge, dass sich das elastische Lungengewebe zusammenzieht. Dabei wird die Luft in Richtung Mund ausgepresst. Reste der vorher eingeatmeten Luft bleiben aber immer in den Alveolen, Bronchien und der Luftröhre beim Ausatmen übrig.

Die Unterscheidung von Bauchatmung mit dem Zwerchfell bzw. Brustatmung versucht zu beschreiben, dass manche Menschen stärker durch Anspannen des Zwerchfells einatmen bzw. bei der Brustatmung die Arbeit des knöchernen Brustkorbs dabei stärker betont ist. Auf jeden Fall benutzt jeder Mensch zunächst beide Mechanismen gleichzeitig. Bewußt ist es dem Menschen möglich, eine der beiden Techniken (auch abwechselnd) stärker zu benützen. Bei der Geburtsvorbereitung von Schwangeren wird auf dieser Möglichkeit aufgebaut. Die Unterscheidung sagt also nicht, dass es normalerweise nur einen der beiden Atemtypen gibt. Mischformen sind das häufigste.

Eigenschaften der Atmung

• Atemtyp(Bauchatmung, Zwerchfellatmung, Mischatmung,Auxiliaratmung)
• Atemfrequenz
• Atemintensität
• Atemrhythmus
• Atemgeruch
• Atemgeräusch

Physiologie

• Gasaustausch der im Blut gelösten Gase mit der Umwelt-Luft
• Sauerstoff wird in der Lunge gegen CO₂ aus dem Stoffwechsel der Zellen ausgetauscht
• Herz-Kreislauf-System transportiert die Gase von der Lunge zu den Zellen
• Atmungssystem belädt Hämoglobin mit O₂, atmet CO₂ aus

Die Zusammensetzung der Einatmungsluft ist:

• Stickstoff 78%
• Sauerstoff 21%
• Edelgase 0,96%
• Kohlendioxyd 0,04%
• Wasserdampf

Die Zusammensetzung der Ausatmungsluft ist:

• Stickstoff 78%
• Sauerstoff 17%
• Edelgase 0,96%
• Kohlendioxyd 4,04%
• H₂O

Atmungsorgane

Die Atmungsorgane sind funktional so nacheinander angeordnet, dass die Einatmungsluft auf ihrem Weg an befeuchteten Schleimhäuten entlangstreicht. Die mit Sauerstoff angereicherte Luft gelangt vom Mund oder der Nase in die Luftröhre. Von der Luftröhre verzweigt sich der Weg an der Bifurkation hinter dem Brustbein weiter in Bronchialäste. Von den Bronchialästen und -ästchen gelangt die Luft in die Alveolen (= Lungenbläschen).

In der Reihenfolge der Einatmung:

Hilfsorgane:

• Rippen und Atemmuskulatur
• Zwerchfell
• rechte Herzhälfte als Pumpe für das zufließende Blut

Funktionen

• Ventilation
• pulmonaler Gasaustausch per Diffusion von O₂; CO₂
• Transport im Blut

Regulation

• medulla oblongata (Atemzentrum im verlängerten Mark)
• im Blut werden O₂ und CO₂-Gehalt gemessen (pO₂;pCO₂) unter Zuhilfenahme des pH-Wertes - Chemorezeptoren in den Wänden der Karotisgabeln (Glomus caroticum).

Antrieb

	Antrieb stärker	Antrieb schwächer
CO2-Gehalt	↑	↓
pH-Wert	↓	↑
O2-Gehalt	↓	↑

(Prioritäten von oben nach unten)

Achtung:

Beim gesunden Menschen erfolgt die Regulation vor allem über den CO₂-Gehalt des Blutes. Liegt eine chronische Atemwegserkrankung (z.B. Asthma Bronchiale), erfolgt diese Regulation nunmehr vor Allem über den O₂-Gehalt. Sauerstofftherapie kann so zu einer Atemdepression führen!

Hilfsmuskulatur

• Intercostalmuskulatur,
• Diaphragma
• großer und kleine Brustmuskel
• Hals- Bauch. Rückenmuskulatur

Atemvolumen

siehe separater Artikel Atemvolumen

Atemtypus

• Brustatmung,
• Bauchatmung,
• Costalatmung,
• Zwerchfellatmung

• Eupnoe normale, willkürlich, nicht steuerbar, regelmäßiger Rhythmus

• Dyspnoe
  • kurzatmig, Beklemmungsgefühl, arhythmisch
    • Belastungsdyspnoe
    • Ruhedyspnoe
    • cardiale Dyspnoe bei Herzinsuffizienz
    • pulmonale Dyspnoe bei Lungenkrebs
    • inspiratorisch
    • exspiratorisch erschwerte Ausatmung, Asthma, Lungenemphysem

• Tachypnoe: Atemfläche eingeschränkt, kurzatmig.
  • physiologisch: bei körperlicher Anstrengung.
  • pathologisch: Schmerzen; Fieber; Herzerkrankungen; Anämie.
• Bradypnoe: verlangsamt, Lähmung des Zentrums, Koma, Toxine, Hypnotika
• Orthopnoe: höchste Atemnot! Lungenödem, Embolie, Asthma
• Inspiration: Diaphragma spannt sich an und die Diaphragmakuppel senkt sich. Dadurch dehnen sich die Lungenflügel aus, indem sie nach unten gezogen werden.
• Exspiration: Sie erfolgt passiv und beginnt mit der Erschlaffung des musculus intracostalisexterni und des Diaphragma. Der Thorax verengt sich infolge der Eigenelastizität.

• Nasenflügelatmung: Pneumonie, Atemnot
• Cheyne-Stokes-Atmung: periodisches An- und Abschwellen mit kurzen Pausen. Zuerst flache, dann tiefe Atemzüge.
• Schnappatmung: Tritt kurz vor dem Tod auf. Vorher war es meistens die Cheyne-Stokes-Atmung. Einzelne schnappende Atemzüge und lange Pausen.
• Biot-Atmung: Mehrere gleichmässige tiefe Atemzüge werden durch regelmässig wiederkehrende Pausen unterbrochen.
• Kußmaulatmung:extrem große und tiefe Atemzüge,typisch für das diabetische Coma
• Schonatmung ist eine "flache Atmung" um Schmerzen bei der Atmung zu vermeiden. Ist mit der Gefahr einer Pneumonie verbunden.
• Apnoe: Atemstillstand
• Restruktive Ventilationsstörungen auf Grund eines Widerstandes/Verhärtung
• Obstruktive Ventilationsstörungen, Verschluß, Verdrängung

Äußere Atmung und innere Atmung

• Die äußere Atmung meint die eigentliche Tätigkeit beim Einatmen mit Mund, Rachen und der Lunge: Ihre Bewegung (ausgeführt von der Atemhilfsmuskulatur) beim Ein- und Ausatmen und der dortige Gasaustausch per Diffusion in den Lungenbläschen (Alveolen).

dagen

• die innere Atmung die biochemische Energieumwandlung (Oxidation) des Sauerstoffs in den Zellen. Der Sauerstoff wird mit dem Blut herantransportiert. Bei diesem Vorgang reagieren Nährstoffmoleküle in den Zellen mit O₂ und setzen Energie frei. Als Abbauprodukt entsteht CO₂, das nach dem Abtransportiert im Blut quasi als Abgas in die Ausatemluft "entsorgt" wird.

Atemfrequenz

• Neugeborene: 40-45 Az/Min
• Jugendliche/Kinder: 25-30 Az/Min
• Erwachsene: 16-20 Az/Min

• Atemzugvolumen: ca. 500ml(Erwachsene)

(ca 4-7 ml pro kg Körpergewicht)

Atemgeräusch

Datei:Lunge abhorch001.jpg

• Stridor: bedingt durch Verengungen der Luftwege
• Schnarchen: dabei erschlafft die Muskulatur, die das Gaumensegel strafft und die Zunge fällt zurück * Spannungsverlust der Kiefer- und Zungenmuskulatur

Dadurch wird der normle Luftweg unterbrochen und ein Atemgeräusch entsteht.

• Keuchen: bei körperlichen Belastung, Anstrengung

• Rasseln: durch Sekret in der Trachea, Kehlkopf und Bronchien

• Blubbern, brodelndes Atemgeräusch: Lungenödem

• Pfeifen, Giemen: bei Asthma Brochiale; spastische Bronchitis

Faktoren, die die Atmung beeinflussen

• Eingeschränkte Atemtechnik (Bsp. Immobilität)
• Schmerzbedingte Schonatmung
• vermehrter Sekretauswurf in den Atemwegen
• absteigende Infektionen
• Aspiration

Hinweis für Pflege und Diagnostik: Man sollte dem Patienten nicht mitteilen, dass seine Atmung kontrolliert wird. Er konzentriert sich dann auf die Atmung, sie erfolgt kurzfristig willkürlich und verfälscht somit die Resultate.

Beurteilungskriterien der Atmung

1. Atemfrequenz: Anzahl der Atemzüge (Atemzug: 1x einatmen / 1x ausatmen)
2. Atemintensität
3. Atemrhythmus: Regelmässige Abfolge gleich tiefer Atemzüge
4. Atemtyp: Bauchatmung, Brustatmung; Mischatmung oder auch bei Anstrengung (Abdominaldiaphragmaatmung: gehen von intracostalisexterni oder - interni aus)
5. Atmungsgeräusche
6. Atemgeruch: normal und geruchlos oder Foetor= Übelgeruch infolge Krankheit
7. Husten und Sputum plötzliches Ausstossen von Luft und dem Bronchialsekret Sputum. Oder zum Entfernen von Fremdkörpern aus den Atemwegen.

Atemgerüche

• nach Früchten:
  • Aceton,
  • Koma diabeticum

• nach Ammoniak:
  • Niereninsuffizienz,
  • urämisches Koma

• jauchig faulig:
  • Pneumonie,
  • Lungengangrän,
  • Bronchiektasen

• nach Urin:
  • ausgeprägte Niereninsuffizienz

Diffusionsstrecke

Mit Diffusionsstrecke ist der Abschnitt zwischen "freier" Luft und dem Transport des Sauerstoffs in Blutzellen (Erythrozyten) gemeint. Deren Überwindung durch die Elementarstoffe basiert auf der Diffusion. Es sind beteiligt:

• Alveolenmembran
• Interstitium
• Membrane der Kapillaren
• Erythrozytenmembran
• Hämoglobin

Häufige Krankheitsbilder der Atemwege

• COPD (verschiedene obstruktive Lungenerkrankungen vom Englischen "chronic obstructive pulmonary disease"). Wird vor allem dann als Oberbegriff, wenn keine eindeutige Diagnose möglich oder sinnvoll, verwendet.
  • Häufig zur Kennzeichnung des Endstadiums einer oder mehrerer gleichzeitig auftretenden lebensbedrohenden Lungenerkrankung(-en)

Häufige chronische Krankheitsbilder sind:

• Asthma bronchiale
• Bronchitis
• Bronchialkarzinom (verschiedene Lungenkrebsarten)
• Lungenemphysem (Bläh-Lunge)
• Lungentuberkulose (Lungen-TB)

Akut

• hinzu kommt die Pneumonie (Lungenentzündung mit evtl. verschiedenen Ursachen / Erregern)
• Bei einer umschriebenen Bevölkerungsgruppe bedeutsam (Frauen nach der Entbindung; aber nicht die einzige Ursache der Embolien):
  • Lungenembolie

Folgen

• Atemnot

Sonstiges

Erfolgt die Exspiration mit Gewalt, also durch Druck auf den Brustkorb, so spricht man von forcierter Exspiration (z. B. bei der Reanimation).

Das Gegenteil dazu wäre die künstliche Beatmung z. B. bei einer Mund-Nase-Reanimation oder mit Maschinen. Dabei kann die Lunge stärker aufgebläht werden als dies einer Person ohne Hilfe selbst bei größter Anstrengung möglich wäre.

Siehe auch

• Absaugen
• Beatmung
• Gasaustausch
• Luftbefeuchtung | Pneumonieprophylaxe | Reanimation | Atmungsunterstützende Maßnahmen |
• die Herzkrankheit Lungenödem
• Lungenvolumen - Lungenvolumina (Mehrzahl, damit werden Teilgrößen des einen Gesamt-Lungenvolumens bezeichnet)
• Luft und Staub
• Atemtherapeut

Literatur

• Erica Jecklin: Arbeitsbuch Anatomie und Physiologie. Für Pflege- und andere Gesundheitsfachberufe. Urban & Fischer - Elsevier, 12. Auflage - 2004. ISBN 3-437-26980-1 (Ab Seite 249)
• Robert F. Schmidt, Gerhard Thews, Florian Lang (Hrsg.): Physiologie des Menschen. Springer, Berlin. 2000. 28. Auflage. ISBN 3-540-66733-4

Weblinks

• medlink.at/pulmologie
• Anatomischer Atlas der Lunge bei Virtual Hospital
• Künstliche Beatmung, Artikel bei Wikipedia
• Lungenvolumen, Artikel bei Wikipedia
• Physiologie und Pathophysiologie der Atmung
• Übersicht der Atmungsformen und deren Entwicklung
• Webseite der Deutschen Gesellschaft für Pneumologie (Dort weiter bei Best of web)

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