11. Lunge

• Was ist die Innere Atmung?

  • bei der Atmung verbrennt der Organismus Nährstoffe in den Körperzellen zur Energiegewinnung
  • dieser Oxidationsprozess energiereicher Stoffe (Glucose) wird als innere Atmung bezeichnet und erfordert:
  • kontinuierliche Zufuhr von Sauerstoff
  • Abtransport des entstandenen Kohlendioxid
  • Blut als Transportmedium
  • die freigesetzte Energie wird als ATP den Stoffwechselprozessen zur Verfügung gestellt
  • ATP -> um chem., orsmotische und mechan. Arbeit zu leisten
  • ATP ->Hydrolyse -> ADP / AMP (Rückwärts: Phosphorylierung)
• Was ist Äußere Atmung?

  • Lungen nehmen lebensnotwendigen Sauerstoff aus der Atemluft auf und geben Kohlendioxid ab
  • Verbrennung von Nährstoffen in den Körperzellen zur Energiegewinnung

  --> Voraussetzung für innere Atmung
• Wie ist der Struktureller Aufbau der Lunge?

  • elastischer Luftbehälter
  • 70 m^2 Austauschfläche
  • Inspiration: Atemmuskeln vergrößern das Lungenvolumen (LV)
  • Expiration: Elastizitätskräfte der Lunge verkleinern Lungenvolumen (LV)
  • O2 - Bedarf korreliert mit Körpergewicht
  • in Ruhe: 4 cm^3 O2 / min kg
  • bei Schwerarbeit: 80 cm^3 O2 / min kg
  • Atemfrequenz im Schlaf zwischen 3 und 30 min ^-1
  • Atemfrequenz normal zwischen 10 und 20 min ^-1
• Aus was besteht das Atemgas Luft?

  Einatemluft enthält:

  • 20,9 % Sauerstoff
  • 79,1 % Stickstoff + Spuren von Edelgasen
  • 0,03 % Kohlendioxid

  Die Passage der Luftwege bedingt:

  • 100 % Wasserdampfsättigung
  • 37 °C

  Ausatemluft:

  • 16 % Sauerstoff
  • 4 % Kohlendioxid
• Was sind die Aufgaben der Atemwege?

  • nicht am Gasaustausch beteiligte zuführende Atemwege -> reinigen, befeuchten und erwärmen
  • Flimmerhärchen filtern Schmutz und transportieren ihn nach außen
  • Stimmbildung und Resonanzraum zur Schallverstärkung
• Was sind die Atemwege?

  obere Atemwege:

  • Nasenhöhle (Cavitas nasi)
  • Rachen (Pharynx)

  untere Atemwege:

  • Kehlkopf (Larynx)
  • Luftröhre (Trachea)
  • Bronchien
  • Alveolen
• Was ist die Luftröhre?

  • Luftröhre (muskulöser Schlauch) beginnt unterhalb des Ringknorpels
  • Unterdrucktauglich durch 16 -20 C-förmiger Knorpelspangen
  • Elastische Bindegewebe zwischen Knorpelspangen ermöglichen Längenänderung der Luftröhre beim Schlucken
  • Schleimbindendes Flimmerepithel befördert Fremdkörper durch Flimmerschlag zurück zum Rachen und Mund
• Was sind die Bronchien?

  • Bronchialbaum: Hauptbronchien, Lappenbronchien, Segmentbronchien
  • auf Th5 und Th6 teilt sich Luftröhre in linken und rechten Hauptbronchus
  • Winkel 50 - 65 Grad
  • Herzbedingte Asymmetrie (re: 3 Lappenbronchien, li: 2 Lappenbronchien)
  • Bronchioli respiratorii
  • Endverzweigung des Bronchialbaums
  • münden in Alveolargänge
  • enthalten keinen Knorpel
  • gehen in traubenförmigen Lungenbläschen (Alveolen) über
• Was ist das Mittelfell?

  = Mediastinum

  • umschließt den Raum zwischen den Lungenflügeln in der Mitte der Brust : Herz, große Gefäße und Speiseröhre
  • Begrenzung: Rundherum Rippen, medial Mediastinum, oben Schlüsselbein, unten Zwerchfell
• Wie ist die Physiologie des Gasaustauschs?

  Lungenbläschen sind Ort des Gasaustausch

  • O2 diffundiert aus den Lungenbläschen ins Blut
  • CO2 aus dem Blut in die Lungenbläschen
  • Partialdruckunterschiede sind treibenden Kräfte beim Gasaustausch

  300 Mio Alveolen

  O2 - armes Blut:

  • wird vom rechten Herzen in die Lunge gepumpt
  • umspült die Alveolen in Form eines Kapillarnetzes
• Was ist ein Surfactant?

  • wird von Pneumozyten Typ 2 hergestellt
  • ist ein Phospholipid (=Lecithin) mit versch. assoziierten Proteinen
  • bedeckt die Innenseite der Lungenbläschen
  • setzt Oberflächenspannung herab
  • Entfaltung der Lungen bei Geburt und Offenhalten der Gasaustauschfläche
• Was ist die Pleura?


  • besteht aus 2 Blättern -> ermöglichen, dass Lungenflügel bei Atmung reibungsfrei im Brustraum gleiten
  • Lungenfell (Pleura Pulmonalis) überzieht Lungenflügel
  • Rippenfell (Pleura Parietalis) überzieht umgebenden Organe und Teile des Zwerchfells (enthält sensible schmerzleitende Nerven)
• Was ist der Pleuraraum?

  = Pleuraspalt

  zwischen beiden Pleurablättern

  mit leichten Unterdruck (negativer Pleuradruck)

  • Pleurablätter von einer Schicht flacher Deckzellen überzogen die als Gleitmittel eine wässrige Flüssigkeit absondern
  • Flüssigkeitsschicht verhindert Kollabieren
  • Sog, der Brustkorbbewegungen auf Lungen überträgt
  • Unterschied zw. intrapulmonalem und interpulmonalem Druck bei Spontanatmung : ca. 0,8 kPA (8 mbar)
• Wie funktioniert die Atemmechanik?

  Pleura als gleitende Verbindung zwischen Thorax und Lunge

  • Einatmen: Erweiterung des Brustkorbs -> Ausdehnung des Lungengewebes
  • Elastisches Lungengewebe hat Tendenz, sich ohne entgegenwirkende Kräfte zusammenziehen
  • Ausatmen: Lunge verkleinert sich passiv und die Luft entweicht
  • aber: forcierte Ausatmung durch Bauchmuskeln und Zwischenrippenmuskeln -> forcierte Brustkorbverengung
  • -> aktive Verkleinerung des Lungenvolumens
• Wie funktioniert die Zwerchfellsaktion?

  • Einatmen: Zwerchfell senkt sich & Thorax hebt sich
  • Ausatmen: Zwerchfell hebt sich & Thorax senkt sich
  • vorwiegend passiv
  • Atemfrequenz: 14 - 20 / Minute
• Was ist ein offener Pneumothorax?

  Brustkorbverletzung öffnet Pleuraspalt nach Außen. Auch andere Lunge ist betroffen, da ein Teil der Luft zwischen kollabierter und gesunder Lunge pendelt.
• Was ist ein Pneumothorax?

  Luft gerät in Pleuraspalt und Lunge fällt in sich zusammen (Eigenelastizität)
• Was ist ein geschlossener Pneumothorax?

  Riss in Lunge und in vizeraler Pleura (z.B. durch geplatztes Lungenemphysem, rasches Auftauchen, Überdruckbeatmung)
• Was ist ein Ventilpneumothorax?

  = Druckpneumothorax

  Bei jeder Atembewegung wird neue Luft in Pleuraspalt gepumpt, Hautlappen bei Wunde wirkt wie Ventil; Überdruck entsteht, der Herzfüllung behindert (Lebensgefahr).
• Was ist Compliance?

  Dehnbarkeit / Elastizität der Lunge und des Brustkorbs

  • Volumenänderung in ml / Druckveränderung in mbar (kPa)

  Geringe Compliance führt zu wenig elastischem Widerstand bei Inspiration und schwacher Treibkraft bei Expiration

  • Steife Lungen bei Patienten mit Lungenfibrose, Lungenödem, Pneumothorax oder Hämothorax

  Totale Compliance C(tot)= Compliance des Brustkorbs C(thx) + Compliance der Lunge C(pulm)

  Richtwerte: C(pulm) 20 ml/kPa und C(tot) 10 ml/kPa
• Was ist das Atemzugvolumen (AZV)?

  Tidalvolumen = Volumen eines normalen Atemzugs V(T)

  • 500 ml

  Ursache für Verringerung = flache Atmung

  • Schwäche der Atemmuskulatur
  • Lähmungen (MS, Querschnittlähmung, Vergiftungen)
  • Obstruktion
• Was ist das Inspiratorische Reservevolumen (IRV)?

  Volumen, das nach einer normalen Einatmung noch zusätzlich eingeatmet werden kann

  • ca. 3 Liter
• Was ist das Expiratorische Reservevolumen (ERV)?

  Volumen, das nach einer normalen Ausatmung noch zusätzlich ausgeatmet werden kann

  • ca. 1,3 Liter
• Was ist das Residualvolumen (RV)?

  Volumen, das nach maximaler Ausatmung noch in Lunge verbleibt

  • ca. 1,3 Liter
• Was ist die Vitalkapazität (VC)?

  Lungenvolumen bei einer maximalen Aus- und Einatmung

  • ca. 4,7 Liter
• Was ist die Totalkapazität (TC oder TLC)?

  Luftvolumen, das sich nach maximaler Einatmung insgesamt in der Lunge befindet

  • ca. 6 Liter
• Was ist ein Totraum??

  • beschreibt die Teile des Atemsystems, die nicht am pulmonalen Gasaustausch beteiligt ist
  • dient der Fortleitung / Aufbewahrung des Gasgemisches
• Was ist der anatomische Totraum?

  Volumen der Atemwege von der Nasenhöhle bis hin zu den Bronchioli terminales
• Was ist der alveoläre Totraum?

  alveolärer Totraum beinhaltet die Anteile der Alveolen, die üblicherweise aufgrund pathologischer Veränderungen nicht mehr am Gasaustausch teilnehmen

  Ursache:

  • mangelnde Durchblutung oder Ventilation
  • alveoläre Membranschäden
• Was ist der funktionelle Totraum?

  Summe aus anatomischen und alveolärem Totraum

  ->beim Gesunden entspricht er in etwa dem anatomischen Totraum
• Was ist die Einsekundenkapazität?

  = forcierte exspiratorisches Volumen (FEV1)

  • das Volumen, welches sich bei forcierter, maximal beschleunigter Expiration innerhalb einer Sekunde ausatmen lässt.
  • beträgt normaleweise 75-85 % der Vitalkapazität
  • im Rahmen von Lungenfunktionsuntersuchungen erhoben und dort als relative Sekundenkapazität angegeben
  • fällt FEV1 im Verhältnis zu VC niedriger aus -> Hinweis auf obstruktive Lungenerkrankung
• Wie funktioniert die Ventilation der Lunge?

  Druckunterschiede sind zum Transport der Luft in und aus der Lunge notwendig

  U ( Druckunterschied dP) = R (Widerstand) * I (Gasfluss Flow)

  • Widerstand hängt ab von:
  • Länge
  • Durchmesser
  • Verzweigungs- und Wandstruktur
  • Art des Flows (Laminar/ Turbulent)
• Widerstand vom Flow abhängig?

  • 90 % des Drucks fällt an den großen Bronchien ab
  • 10 % in den Alveolen
  • da dort die totale Druchschnittsfläche viel größer ist als in den zentralen Atemwegen
  • erhöhter Widerstand ist die Folge diverser Erkrankungen
• Welche Lungenkrankheiten kann man unterscheiden?

  • restriktive Störungen: z.B. durch Atemmuskelschäden
  • obstruktive Störungen: pathologische Veränderungen
• Wie funktioniert der Gasaustausch?

  Konzentration des O2 (Partialdruck) in Einatemluft ist höher als im venösen Körperblut

  • O2 diffundiert (dem Konzentrationsgefälle folgend) durch die dünnen Häute der Alveolen ins Blut und wird von Erythrozyten gebunden
  • O2 - armes Blut, das die Alveolen umspült, ist angereichert mit Kohlendioxid

  Konzentration vom gelösten CO2 im Blut ist höher als in Einatemluft (hoher Partialdruck)

  • Kohlendioxid diffundiert mit dem Konzentrationsgefälle folgend in die Alveolen und wird mit der Ausatmung an die Umwelt abgegeben
• Was sind Notfallrespiratoren?

  • für kurzfristigen Einsatz konzipiert (Rettungsdienst, Transport)
  • Robuste mobile Ausführung
  • Volumengesteuerte Beatmung bei sediertem Patienten
• Was sind Intensivrespiratoren?

  • für längerfristigen Einsatz konzipiert (Intensivstation)
  • diverse an den individuellen Patienten angepasste Beatmungsmodi
  • Anschluss an Atemgasnetwerk der Klinik
  • Besonderer Wert liegt auf der Möglichkeit zur kontrollierten Beatmungs-Entwöhnung
• Was sind Heimrespiratoren?


  • für langfristigen Einsatz in Wohnungen und Altenheimen konzipiert (Patienten mit chronischen Nervenleiden)
  • robuste Ausführung mit Batteriebetrieb bedingt mobil
  • Flaschengasversorgung oder Anreicherungsverfahren
• Was sind Tankrespiratoren?

  • für langfristigen Einsatz konzipiert (Kliniken oder Zuhause)
  • Eiserne lunge, Unterdruck hebt den Brustkorb und füllt die Lungen
  • Unterdruck-Beatmung mit der Möglichkeit normal zu sprechen bei der Ausatemphase
• Anforderungen an künstliche Beatmungsgeräte?

  • Atemarbeit des Patienten muss teilweise oder vollständig übernommen werden
  • Systeme müssen notwendige Atemgasmenge erkennen und zur Verfügung stellen (Größe des Patienten, Kinder)
  • Technische Störungen müssen erkannt und ein Alarm generiert werden