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B978-3-437-26803-8.00016-6

10.1016/B978-3-437-26803-8.00016-6

978-3-437-26803-8

Abb. 16.1

Das AtmungssystemAtmungssystem:Übersicht in der Übersicht.

Abb. 16.2

Schnitt durch die NasenhöhleNasenhöhle. In die Nasenhöhle münden die Nasennebenhöhlen und der Tränen-Nasen-Gang.

Abb. 16.3

Die NasennebenhöhlenNasennebenhöhlen:Sagittalschnitt, links in der Projektion auf die Schädeloberfläche, rechts im Sagittalschnitt.

Abb. 16.4

Schnitt durch den Rachen mit seinen drei Etagen: Naso-, Oro- und Laryngopharynx.

Abb. 16.5

[Foto: R252]

Links ZungenbeinZungenbein und knorpeliges KehlkopfgerüstKehlkopfgerüst (Kehldeckel in Mittelstellung). Mitte Längsschnitt durch den KehlkopfKehlkopf:Ansicht (Ansicht von hinten). Rechts Längsschnitt im mikroskopischen Bild. Ansicht des Kehlkopfes von vorne Abb. 16.7, Projektion auf den Hals Abb. 11.7.

Abb. 16.6

[E460]

StimmritzeStimmritze:Atem- und Phonationsstellung. Oben Shemazeichnung in mittlerer Atemstellung und Phonationsstellung. Unten Blick von oben.

Abb. 16.7

KehlkopfKehlkopf:Ansicht, Luftröhre und große BronchienBronchien:Ansicht (Ansicht von vorn).

Abb. 16.8

[M375]

Die LuftröhrenschleimhautLuftröhrenschleimhaut im lichtmikroskopischen Bild. Unter dem mehrreihigen FlimmerepithelFlimmerepithel:LuftröhreFlimmerepithel mit eingelagerten Becherzellen (1) liegt subepitheliales Gewebe mit Trachealdrüsen (2), darunter hyaliner Knorpel (3).

Abb. 16.9

Einengung der BronchienBronchien:Asthma bronchiale bei Asthma bronchiale.

Abb. 16.10

Alveolargänge und Alveolen (Lungenbläschen), links in der Aufsicht, in der Mitte im Längsschnitt.

Abb. 16.11

[X243]

AlveolenAlveolen:Rasterelektrodenmikroskop im rasterelektronenmikroskopischen Bild mit Blick in angeschnittene Alveolen und Kapillaren mit Erythrozyten (z. B. oben im Bild am Übergang vom rechten zum mittleren Bilddrittel).

Abb. 16.12

[E364]

Projektion von LungenLunge:in Atemmittellage, LungenlappenLungenlappen und PleuraPleuraPleura in Atemmittellage auf die Brustwand, links von vorne, rechts von hinten. Der Mittellappen rechts ist von hinten nicht sichtbar.

Abb. 16.13

Aufteilung der Lunge:GliederungLunge in Lappen und Segmente. Rechts wird der Oberlappen in drei, der Mittellappen in zwei und der Unterlappen in fünf (gelegentlich sechs) Segmente unterteilt. Die linke Lunge besteht aus einem Oberlappen mit fünf und einem Unterlappen mit vier (gelegentlich fünf) Segmenten. Die gestrichelte Linie deutet den Rücken an.

Abb. 16.14

[K115]

AtemgymnastikAtemgymnastik mit einem AtemtrainerAtemtrainer (hier Triflo II®). Die Patientin soll beim Atmen ein oder zwei Bälle nach oben saugen, um die Lungenbelüftung zu verbessern und so einer Pneumonie vorzubeugen.

Abb. 16.15

Mechanik der InInspiration:Mechanik- und ExspirationExspiration:Mechanik. Durch Kontraktion des Zwerchfells und Anheben des Brustkorbes vergrößert sich bei der Inspiration (Einatmung) das Brustkorbvolumen: Die Lunge wird gedehnt. Durch den Sog gelangt frische, sauerstoffreiche Luft in die Lungen. Umgekehrt wird das Brustkorbvolumen bei der Exspiration (Ausatmung) kleiner; kohlendioxidreiche, sauerstoffarme Luft wird nach außen abgegeben.

Abb. 16.16

Wichtige Atemhilfsmuskeln. → Muskel liegt unter den dargestellten Bauchmuskeln. Muskel liegt am Rücken.

Abb. 16.17

Lungen- und Atemvolumina bei Ruheatmung, Lungen- und AtemvoluminaRuheatmung und bei vertiefter Ein- und Ausatmung. Näherungswerte für einen gesunden jüngeren Mann. Die Wert sind stark abhängig von Größe, Geschlecht (bei Frauen etwa 10–20 % niedriger) und Trainingszustand.

Abb. 16.18

Veränderungen der Atemvolumina Atemvolumina:Altersveränderung während des Lebens. Bei Kindern und Jugendlichen steigt vor allem die Vitalkapazität stark an. Beim Erwachsenen nimmt die Totalkapazität durch Elastizitätsminderung sowohl des Thorax als auch der Lungen ab und gleichzeitig das Residualvolumen zu. Dadurch sinkt die Vitalkapazität.

Abb. 16.19

Gasaustausch in den Alveolen.Alveolen:Gasaustausch. Kohlendioxidreiches, sauerstoffarmes Kapillarblut umströmt die Alveolen. Nach dem Gasaustausch enthält der ableitende Kapillarschenkel sauerstoffreiches, kohlendioxidarmes Blut.

Abb. 16.20

Sauerstoff- und Kohlendioxidtransport im Blut. 98,5 % des Sauerstoffs werden in der LungeLunge:Sauerstofftransport Lunge:Kohlendioxidtransportan Hämoglobin gebunden und so zu den Zellen transportiert. Die restlichen 1,5 % sind im Blutplasma gelöst. Das Kohlendioxid wird zu 45 % im Erythrozyten als Bikarbonat (HCO3) bzw. als an Hämoglobin gebundenes CO2 (HbCO2), zu 45 % im Plasma als Bikarbonat und zu 10 % als freies CO2 zur Lunge zurücktransportiert.

Abb. 16.21

[S130–4]

Einflussfaktoren auf das AtemzentrumAtemzentrum:Einflussfaktoren. → Steigerung der Atemtätigkeit, Hemmung der Atemtätigkeit.

Abb. 16.22

[K115]

Einreibung, atemstimulierendeAtemstimulierende Einreibung (ASE).

AtemfrequenzAtemfrequenz:Lebensphasen in den verschiedenen Lebensphasen (wach, in Ruhe).

Tab. 16.1
Altersgruppe Atemfrequenz
Neugeborenes 30–50/min
Älterer Säugling 20–40/min
Kleinkind 20–30/min
Schulkind 16–24/min
Jugendlicher 12–20/min
Erwachsener 14–16/min

Das Atmungssystem

Lernzielübersicht

Die Nase

  • Die Nase reinigt, erwärmt und befeuchtet die Atemluft. Außerdem dient sie als Riechorgan und Resonanzraum.

  • In die Nase münden über Verbindungsgänge die Nasennebenhöhlen.

Der Rachen

  • Der Rachen reicht vom hinteren Nasenraum bis zum Kehlkopf. Er wird in Naso-, Oro- und Laryngopharynx gegliedert.

  • Reichlich lymphatisches Gewebe (der lymphatische Rachenring) dient der Infektabwehr.

Der Kehlkopf

  • Der Kehlkopf besteht aus mehreren Knorpeln, überzogen von Schleimhaut. Er geht in die Luftröhre über.

  • Durch den Kehldeckel wird die Luftröhre beim Schlucken verschlossen.

  • Der Kehlkopf dient außerdem der Stimmerzeugung mithilfe der Stimmbänder.

Die Luftröhre

  • Die Luftröhre ist ein langer, schleimhautausgekleideter Schlauch, der durch zahlreiche Knorpelspangen offen gehalten wird.

Die Bronchien und Bronchiolen

  • Die Luftröhre teilt sich weiter auf in die Bronchien, die in die Lunge ziehen. Bei dieser Aufzweigung werden ihre Kaliber immer geringer.

Die Alveolen

  • Die kleinsten Verzweigungen, die Alveolargänge, gehen in die Alveolen über, in denen der Gasaustausch stattfindet.

Die Lungen

  • Die linke Lunge besteht aus zwei, die rechte aus drei Lungenlappen, die weiter in Lungensegmente unterteilt werden.

  • Verschiedene Abwehrmechanismen von Atemwegen und Lungen fangen Fremdkörper und Krankheitserreger ab.

Die Pleura

  • Die Lungen sind vom Lungenfell überzogen, die Rippenseite vom Rippenfell. Beide zusammen bilden die Pleura (Brustfell).

  • Zwischen beiden liegt die Pleurahöhle, ein flüssigkeitsgefüllter Spaltraum, der ein Gleiten der sich bewegenden Lungen ermöglicht.

Die Atemmechanik

  • Hauptmuskel bei der Einatmung ist das Zwerchfell. Wenn es sich spannt, werden die Lungen nach unten gezogen – sie erweitern sich und saugen Luft an. Unterstützt wird die Einatmung durch die äußeren Zwischenrippenmuskeln.

  • Die Ausatmung erfolgt zum größten Teil passiv durch das elastische Zusammenziehen der Lungen beim Entspannen des Zwerchfells.

Die Lungen- und Atemvolumina

  • Die Lungenfunktion kann durch die verschiedenen Lungen- und Atemvolumina beschrieben werden.

  • Der Erwachsene macht in Ruhe pro Minute 15 Atemzüge und atmet dabei ca. 7,5 Liter Luft ein und aus.

Der Gasaustausch

  • Der Gasaustausch findet passiv durch Diffusion in den Alveolen statt.

  • Die Alveolen werden von Kapillaren umsponnen, die Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid abgeben.

  • Sauerstoff wird im Blut ganz überwiegend an Hämoglobin gebunden transportiert, während Kohlendioxid zu gleichen Teilen als Bikarbonat im Blut gelöst sowie an Hämoglobin gebunden wird.

Die Atmungsregulation

  • Die Atemtätigkeit wird durch das Atemzentrum im verlängerten Mark des Gehirns gesteuert.

  • Zahlreiche Faktoren (beispielsweise pO2, pCO2 des Blutes) beeinflussen die Atmung.

Mithilfe des AtmungssystemAtmungssystemAtmungssystems (respiratorischen Systems Respiratorisches System Abb. 16.1): ist der Körper in der Lage, zu atmen, d. h. Gase mit der Umgebung auszutauschen. Bei dieser äußeren Atmung nehmen die Lungen den lebensnotwendigen Sauerstoff aus der Atemluft auf und geben Kohlendioxid ab.

Innere Atmung (ZellatmungZellatmung) bezeichnet hingegen die „Verbrennung“ von Nährstoffen in den Körperzellen zur Energiegewinnung (2.8.5); hierbei wird Sauerstoff verbraucht. Die äußere Atmung ist Voraussetzung für die innere Atmung, sie stellt den benötigten Sauerstoff bereit.

Die oberen und unteren Atemwege
Die Atemwege lassen sich in obere und untere Atemwege unterteilen (Abb. 16.1)
  • Die oberen LuftwegeAtemwege (obere Luftwege, oberer Respirationstrakt) umfassen Nase, Nasennebenhöhlen und Rachen

  • Die unteren Atemwege (untere Luftwege, unterer Respirationstrakt) reichen vom Kehlkopf über Luftröhre und Bronchien bis zu den Lungen.

Die Nase

Der Aufbau der Nase

Zur sichtbaren äußeren NaseNase gehören die Nasenlöcher, die Nasenflügel, die Nasenspitze, der Nasenrücken und die Nasenwurzel. Die äußere Form der Nase wird dabei vor allem von mehreren kleinen Nasenknorpeln geprägt.
Wesentlich größer ist das Naseninnere, die Nasenhöhle (Abb. 16.2). Nach unten wird diese vom harten Gaumen, nach oben von der Siebbeinplatte der Schädelbasis begrenzt; die Seitenwände werden von den zur Mitte geneigten Oberkiefern gebildet. So stellt die Nasenhöhle einen annähernd dreieckigen Hohlraum dar, der durch die Nasenscheidewand (Septum:nasiSeptum nasi) in eine rechte und linke Hälfte aufgeteilt wird. An den Nasenlöchern verhindern Haare das Eindringen größerer Fremdkörper.
Nach hinten öffnet sich die Nase über die beiden Choanen (hinteren ChoanenNasenöffnungen) in den Rachen.
Die Seitenwände der Nasenhöhle werden durch drei eingerollte Knochenlamellen, die untere, mittlere und obere NasenmuschelnNasenmuschel, vergrößert. Darunter liegen entsprechend ein unterer, mittlerer und oberer Nasengang.

Pflege von Kindern

Säuglinge sind physiologische Nasenatmer. Ein banaler Schnupfen kann bei ihnen zu Trinkschwierigkeiten und Atemnot führen!

Die Funktionen der Nase

Nase:FunktionenDie Nasenhöhle hat im Wesentlichen drei Funktionen:
  • Erwärmung, Vorreinigung und Anfeuchtung der Atemluft

  • Beherbergung des Riechorgans (10.5.1)

  • Resonanzraum für die Stimme.

Die Erwärmung, Vorreinigung und Anfeuchtung der Atemluft
Die Wand der Nasenhöhle ist von Schleimhaut überzogen, deren Oberfläche von Respiratorisches Epithelrespiratorischem Epithel gebildet wird: Zwischen den Flimmerepithelzellen eines mehrreihigen hochprismatischen Flimmerepithel:NaseFlimmerepithels (Abb. 5.1, Abb. 5.2) sind schleimproduzierende Becherzellen eingelagert. Das Epithel wird daher von einem Schleimfilm überzogen, auf dem Fremdkörper hängen bleiben. Die Flimmerhärchen bewegen sich rhythmisch zum Rachen hin. Im Rachen angekommen, werden die abgefangenen Fremdkörper verschluckt.
So feuchtet das Epithel die Atemluft an und reinigt sie. Da diese Reinigung auf Schleim (mucus) und Flimmerhaaren (Kinozilien) beruht, spricht man auch von Mukoziliäre Clearancemukoziliarer Clearance, mukoziliäreClearance.
Die Vorwärmung erfolgt durch ein dichtes Geflecht feiner Blutgefäße an der Nasenschleimhaut. Je kälter die Einatemluft ist, desto stärker wird die Schleimhaut durchblutet und die Atemluft erwärmt. Durch kleine Verletzungen oder Entzündungen können Blutgefäße platzen – NasenblutenNasenbluten (EpistaxisEpistaxis) entsteht.

Pflege

Über eine Sonde verabreichten Sauerstoff (als medizinisches Gas kalt und ohne Wasser) kann die Nase nicht ausreichend vorwärmen und anfeuchten. Folgen sind Austrocknung, Schädigung und Infektionsanfälligkeit der Atemwegsschleimhäute. Daher wird der Sauerstoff zum Anfeuchten durch einen Behälter mit sterilem Wasser geleitet. Bei Gabe höherer Dosen wird das Wasser angewärmt.

Die Riechfunktion
GeruchssinnUnter dem von der Siebbeinplatte gebildeten Dach der Nasenhöhle liegt die RiechschleimhautRiechschleimhaut mit den Riechzellen (Abb. 10.4). Die Riechzellen sind die Zellkörper des Riechnervs (Nervus(-i):olfactoriusN. olfactorius = I. Hirnnerv 9.11.1). Er steigt mit vielen feinen Fasern, den Riechfäden oder Fila olfactoria, durch die Siebbeinplatte in die vordere Schädelgrube auf und meldet Gerüche in der Einatemluft an das Riechhirn weiter.
Der Niesreflex
Der NiesreflexNiesreflex reinigt v. a. die Nase: Ausgelöst durch verschiedenste Reizungen der Nasenschleimhaut (z. B. durch Fremdkörper), wird tief eingeatmet, kurz die Luft angehalten und dann explosionsartig und mit hoher Geschwindigkeit durch die Nase ausgeatmet. Fremdkörper, aber auch ein Zuviel an Nasensekret, werden so nach außen befördert.

Die Nasennebenhöhlen

In die Nasenhöhle münden die paarigen Nasennebenhöhlen:Nasennebenhöhlen
  • Die StirnhöhleStirnhöhlen (Sinus Sinus(-us):frontalesfrontales)

  • Die KieferhöhleKieferhöhlen (Sinus Sinus(-us):maxillaresmaxillares)

  • Die SiebbeinzellenSiebbeinzellen (Cellulae Cellulae ethmoidalesethmoidales)

  • Die KeilbeinhöhleKeilbeinhöhlen (Sinus Sinus(-us):sphenoidalessphenoidales).

Die Nasennebenhöhlen (Abb. 16.3) vermindern das Gewicht des knöchernen Schädels und stellen zudem einen Resonanzraum für die Stimme dar. Stirnhöhle, Kieferhöhle und Siebbeinzellen stehen über kleine Gänge mit dem mittleren Nasengang in Verbindung, der Keilbeinhöhlengang mündet oberhalb der oberen Nasenmuschel.
Bei der Geburt sind die Nebenhöhlen noch nicht ausgebildet. Sie entwickeln sich im Laufe des Kindesalters (verstärkt nach dem Durchbruch der bleibenden Zähne) und erlangen erst nach der Pubertät ihre volle Größe.

Medizin

Infekte der Nasenhöhle werden nicht selten in die Nasennebenhöhlen fortgeleitet, wo es dann zu einer Schwellung der Schleimhaut und einem Sekretstau kommen kann (Nasennebenhöhlen:EntzündungNasennebenhöhlenentzündung, SinusitisSinusitis).

Der Tränen-Nasen-Gang

In den unteren Nasengang mündet außerdem der Tränen-Nasen-Tränen-Nasen-GangGang, über den die Tränenflüssigkeit aus dem inneren Augenwinkel in die Nasenhöhle abfließt (Abb. 10.13, Abb. 16.2). Deshalb muss man sich beim Weinen (also zu viel Tränenflüssigkeit) die Nase putzen.

Der Rachen

Der RachenRachen (PharynxPharynx) ist ein Muskelschlauch, der sich von der Schädelbasis bis zur Speiseröhre erstreckt. Er liegt vor der Wirbelsäule und hinter der Nasen- und Mundhöhle (Abb. 16.4). Im Rachen kreuzen sich Luft- und Speiseweg und teilen sich am unteren Ende des Rachens wieder auf, und zwar in die:
  • Vorne gelegenen unteren Atemwege (Kehlkopf und Luftröhre)

  • Hinten gelegene, vor der Halswirbelsäule verlaufende Speiseröhre.

Der Naso-, Oro- und Laryngopharynx
Das obere Drittel des Rachenraums wird NasopharynxNasopharynx (EpipharynxEpipharynx, NasenrachenNasenrachenNasenrachen) genannt. In ihn münden die Choanen und die Ohrtrompeten, dünne Verbindungsgänge zur Paukenhöhle (10.7.2). Im Nasopharynx liegt auch die RachenmandelRachenmandelRachenmandel (TonsillenTonsilla pharyngea), die der Infektabwehr im Nasen-Rachen-Raum dient.
Der OropharynxOropharynx (MesopharynxMesopharynx, MundrachenMundrachen) ist der mittlere Abschnitt des Rachenraums. Er hat eine weite Öffnung zum Mundraum und dient als gemeinsamer Passageabschnitt für Luft und Nahrung. Im Mundrachen liegen seitlich die beiden GaumenmandelnGaumenmandeln (Tonsillae palatinae, kurz MandelnMandelnMandeln).
Der untere Abschnitt des Rachenraums heißt LaryngopharynxLaryngopharynx (KehlkopfrachenKehlkopfrachen, auch HypopharynxHypopharynx) und reicht vom Zungenbein bis zur Speiseröhre bzw. zum Kehlkopf. Hier findet der eigentliche Schluckakt statt.
Der Nasopharynx wird von respiratorischem Epithel ausgekleidet, Oro- und Laryngopharynx hingegen von „strapazierfähigerem“ mehrschichtigem unverhorntem Plattenepithel.
Die (quergestreifte) Rachenmuskulatur besteht aus mehreren quer verlaufenden Schlundschnürern sowie längs verlaufenden Schlundhebern, deren Namen ihre Funktion widerspiegeln.
Der lymphatische Rachenring
Rachenmandel, Gaumenmandeln, die seitlich von oben auf die Gaumenmandeln zulaufenden Seitenstränge und die am Zungengrund gelegenen Zungenbälge (in ihrer Gesamtheit als ZungenmandelZungenmandel oder Tonsilla lingualis bezeichnet) bilden den Lymphatischer Rachenringlymphatischen Rachenring. ZungenbälgeEr dient als Teil des lymphatischen Systems der Immunabwehr (13.8). Keime aus Atemluft und Nahrung werden so frühzeitig abgefangen und eine Abwehrreaktion in Gang gesetzt, um tiefer gelegene Organe zu schützen.
Wie alle lymphatischen Gewebe ist auch der lymphatische Rachenring bei Kindern stark entwickelt. Bei Klein- und Kindergartenkindern sind sehr große, oft entzündete Rachenmandeln nicht selten (AdenoideAdenoide oder sog. PolypenPolypen). Auch Entzündungen der Gaumenmandeln (Angina Angina tonsillaristonsillaris, MandelentzündungMandelentzündung) sind bei Kindern häufiger als bei Erwachsenen.

Pflege von Kindern

Leitsymptome der sehr häufigen Adenoide sind Mundatmung, Schnarchen und Hörstörung (durch Mittelohrbelüftungsstörung). Um eine Sprachentwicklungsstörung zu vermeiden, achten Pflegende bewusst darauf, denn die Kinder fühlen sich wohl und klagen nicht über das schlechte Hören, sodass die Erkrankung oft lange übersehen wird.

Der Kehlkopf

Der KehlkopfKehlkopf (Larynx Abb. 16.5) Larynxhat zwei Funktionen
  • Zum einen verschließt er bei der Nahrungsaufnahme die unteren Luftwege und schützt sie dadurch vor der Aspiration von Nahrungsbestandteilen

  • Zum anderen ist er das Hauptorgan der Stimmbildung.

Der Aufbau des Kehlkopfes

Der Kehlkopf ist ein röhrenförmiges Knorpelgerüst, das vom Zungengrund bis zur Luftröhre reicht (Abb. 11.8). Seine wichtigsten Strukturen sind der Kehldeckel und die Stimmbänder (16.3.2).
Seine Festigkeit erhält der Kehlkopf durch Knorpelstücke, die durch Bänder und Muskeln verbunden sind (Abb. 16.5, Abb. 16.7):
  • Der größte Knorpel ist der SchildknorpelSchildknorpel (Cartilago(-ines):thyroideaCartilago thyroidea), dessen scharfkantiger Vorsprung den AdamsapfelAdamsapfel markiert und der dem Kehlkopf seine dreieckige Form gibt

  • Auf dem Oberrand des Schildknorpels sitzt der KehldeckelKehldeckel (EpiglottisEpiglottis, Kehlkopfdeckel). Er hat zentrale Bedeutung beim Schlucken als Schaltstelle der „Kreuzung“ zwischen Luft- und Speiseweg: Beim Ein- und Ausatmen steht der Kehldeckel gestreckt nach oben – die Atemluft kann aus den Choanen über den Rachen nach unten in den Kehlkopf gelangen. Beim Schlucken aber verschließt sich der Kehlkopf, indem sich der Kehldeckel wie ein schützendes Dach über den Kehlkopfeingang legt (17.2.6). Dadurch gelangt der Speisebrei vom Rachen in die Speiseröhre

  • Unterhalb des Schildknorpels liegt der siegelringförmige RingknorpelRingknorpel (Cartilago(-ines):cricoideaCartilago cricoidea), dessen Verdickung (das „Siegel“) nach hinten gerichtet ist

  • Schildknorpel und Ringknorpel sind durch Gelenke miteinander verbunden. Das Siegel des Ringknorpels bildet außerdem die Basis für zwei kleine StellknorpelStellknorpel (Cartilago(-ines):arytenoideaeCartilagines arytenoideae), die für die Stellung und Spannung der Stimmbänder verantwortlich sind (Abb. 16.5).

Das Kehlkopfinnere wird unterteilt in:
  • Kehlkopfvorhof (Vestibulum laryngis) vom Kehlkopfeingang bis zu den Taschenfalten

  • Kehlkopftasche (Ventriculus laryngis) zwischen Taschen- und Stimmfalten

  • Unteren Kehlkopfinnenraum darunter bis zur Luftröhre.

Der gesamte Kehlkopf ist mit Ausnahme des Kehldeckels und der Stimmbänder von respiratorischem Epithel (16.4) bedeckt. Dadurch wird die Atemluft im Kehlkopfbereich weiter befeuchtet, von feinsten Staubteilchen befreit und angewärmt.

Stimmbänder und Stimme

Die Kehlkopfschleimhaut bildet zwei waagerecht übereinander liegende Faltenpaare (Abb. 16.6):
  • Die oben gelegenen TaschenfaltenTaschenfalten (Plicae vestibulares/vocalesPlicae vestibulares) und

  • Die unten gelegenen StimmfaltenStimmfalten (Plicae vocales).

Die freien, oberen Ränder der Stimmfalten in der Mitte des Kehlkopfinneren werden als StimmbänderStimmbänderStimmbänder (Ligamenta Ligamentum(-a):vocaliavocalia, Stimmlippen) bezeichnet (Abb. 16.6). Sie verlaufen von der Innenfläche des Schildknorpels nach hinten zu den beiden Stellknorpeln und werden (ebenso wie der Kehldeckel) wegen der höheren mechanischen Belastung von einem unverhornten Plattenepithel überzogen. An den Stellknorpeln setzen mehrere feine Muskeln an, die die Stimmbänder indirekt über eine Drehung der Stellknorpel bewegen können.
Die Öffnung zwischen den beiden Stimmbändern heißt StimmritzeStimmritzeStimmritze; ihre Weite kann über die Kehlkopfmuskeln verändert werden.
Fast alle die Stimmbänder bewegenden Kehlkopfmuskeln werden vom N. laryngeus Nervus(-i):recurrensrecurrens innerviert, einem Ast des N. vagus (Abb. 9.24, Abb. 11.11).
Die Stimmbildung
Bei der StimmbildungStimmbildung oder PhonationPhonation werden die Stimmbänder durch einen Luftstrom in regelmäßige Schwingungen versetzt.
Die TonhöheTonhöhe hängt von der Schwingungsfrequenz der Stimmbänder und diese wiederum von der Stimmbandspannung ab:
  • Soll ein hoher Ton erzeugt werden, so werden die Stimmbänder durch Kontraktion von Kehlkopfmuskeln stärker gespannt (vergleichbar mit dem Höherstimmen einer Gitarrensaite durch Nachspannen)

  • Soll die Stimme tiefer klingen, so können die Stimmbänder durch entsprechende Bewegungen der Kehlkopfmuskeln entspannt werden. Weite, langsamere Schwingungen erzeugen dann tiefere Töne.

Die Lautstärke dagegen hängt von der Schwingungsamplitude („Ausschlag“) der Stimmbänder und damit der Stärke des Luftstroms ab. Die Fülle der Stimme Stimmfüllewird schließlich durch den Resonanzraum von Rachen, Mund- und Nasenhöhle erzeugt, der auch die Klangfarbe bestimmt.
Die Lautbildung
Für die LautbildungLautbildung oder ArtikulationArtikulation muss sich der aus Mund-, Nasen- und Rachenhöhle bestehende ResonanzraumResonanzraum (auch Ansatzrohr genannt) in seiner Form ändern können. Dadurch bekommt die Luftsäule unterschiedliche Eigenfrequenzen und charakteristische Resonanzen, und es können die verschiedenen Klangbilder entstehen.
So ist bei der Bildung der Konsonanten (Mitlaute) das Ansatzrohr stärker verengt als bei den Vokalen (Selbstlauten). Die einzelnen Konsonanten werden dagegen vor allem durch unterschiedliche Stellungen von Zahnreihen, Lippen, Zunge und Gaumen gebildet.
Der Stimmbruch
Kinder haben einen kleineren Kehlkopf mit kürzeren Stimmbändern und damit eine höhere Stimme als Erwachsene.
In der Pubertät kommt es zu einer Gewichts- und Längenzunahme von Kehlkopf und Stimmbändern – bei Jungen stärker als bei Mädchen. Folge ist der StimmbruchStimmbruch. Hierunter versteht man den Wechsel von der Kinderstimme zur Erwachsenenstimme, wobei sich die Stimme bei Jungen um etwa eine Oktave (sechs Ganztöne) und bei Mädchen um 2–3 Ganztöne senkt.

Der Hustenreflex

Gelangt ein Fremdkörper in den Kehlkopf oder in die tieferen Atemwege, so legen sich die Stimmbänder sofort unter starker Muskelanspannung aneinander. Anschließend kommt es zu einem reflektorisch ausgelösten Hustenreiz, wodurch der Fremdkörper mit einem kräftigen Ausatmungsstoß, der die Stimmritze aufsprengt, in den Mund zurückgeschleudert wird. Der HustenreflexHustenreflex ist somit ein Schutzreflex (Fremdreflex 9.10) zur Reinigung der unteren Atemwege.
Wird durch Husten Sekret in die oberen Luftwege befördert, so spricht man von produktivem Husten; das Sekret wird oft als AuswurfAuswurf (SputumSputum) ausgespuckt oder verschluckt. Husten ohne nennenswerten Sekrettransport heißt ReizhustenReizhusten.
Aspiration 17.2.6

Die Luftröhre

Unterhalb des Ringknorpels beginnt die LuftröhreLuftröhre (Trachea Trachea Abb. 16.7). Sie ist ein durchschnittlich 11 cm langer, muskulöser Schlauch, dessen Öffnung durch 16–20 C-förmige Knorpelspangen offen gehalten wird. Dies verhindert, dass sich die Luftröhre durch den Unterdruck bei der Einatmung verschließt. An ihrer Hinterwand hat die Luftröhre Kontakt zur Speiseröhre.
Zwischen den einzelnen Knorpelspangen liegt elastisches Bindegewebe, welches die Luftröhre auch in Längsrichtung elastisch macht. Diese Elastizität im Längsverlauf ist z. B. beim Schlucken wichtig, bei dem die Luftröhre mit dem nach oben steigenden Kehlkopf in der Länge gedehnt wird. Die knorpelfreie Luftröhrenhinterwand besteht aus glatter Muskulatur (Musculus(-i):trachealisM. trachealis) und Bindegewebe.
Wie der übrige Atemtrakt ist auch die Luftröhre von einer Schleimhaut mit Flimmerepithel und Schleim bildenden Becherzellen (respiratorisches Epithel) überzogen (Abb. 16.8). Durch den Flimmerschlag werden Fremdkörper zurück zu Rachen und Mund befördert.

Die Bronchien und Bronchiolen

BronchienAn ihrem unteren Ende, der LuftröhrenbifurkationLuftröhrenbifurkation (Bifurcatio Bifurcatio tracheaetracheae), teilt sich die Luftröhre in die beiden HauptbronchienHauptbronchien (Abb. 16.7).
Die Wand der Hauptbronchien ist ähnlich aufgebaut wie die der Luftröhre und besteht aus Knorpelspangen und Schleimhaut mit Flimmerepithel.
Nach wenigen Zentimetern teilt sich jeder Hauptbronchus in kleinere Lappenbronchien auf:
  • Der rechte Hauptbronchus teilt sich in drei Lappenbronchien für die drei Lappen der rechten Lunge

  • Der linke Hauptbronchus teilt sich in zwei Lappenbronchien für die zwei Lappen der linken Lunge.

Die LappenbronchienLappenbronchien gabeln sich in SegmentbronchienSegmentbronchienSegmentbronchien auf, die sich wiederum wie das Geäst eines Baumes in immer kleinere Äste verzweigen, weshalb man auch vom Bronchialbaum spricht.
Je kleiner die Bronchien werden, desto einfacher und dünnwandiger wird ihr Aufbau. So weisen die Lappenbronchien anstatt großer Knorpelspangen nur noch kleine unregelmäßige Knorpelplättchen auf.
Ganz feine Bronchialäste mit einem Innendurchmesser unter 1 mm heißen BronchiolenBronchiolen. Hier fehlen die Knorpeleinlagerungen völlig. Dafür haben die Bronchiolen glatte Muskelfaserzüge (5.4.1, 6.3.8) zur aktiven Regulation des Atemluftzu- und -abstroms.

Pädiatrie

Bei Säuglingen und Kleinkindern sind die unteren Atemwege im Verhältnis viel enger als beim Erwachsenen. Dadurch kann bereits eine kleine zusätzliche Verengung, etwa bei einem Infekt, zu klinisch bedeutsamen Belüftungs- und somit Atemstörungen führen.

Endverzweigungen des Bronchialbaumes sind die Bronchioli respiratoriiBronchioli respiratorii. Sie münden in AlveolargängeAlveolargängeAlveolargänge (Ductus Ductus(-us):alveolaresalveolares), die fast keine „eigene“ Wand mehr haben, sondern in einer Gruppe von Lungenbläschen (Alveolen) enden (Abb. 16.10).
Das Asthma bronchiale
Beim Asthma Asthma bronchialebronchiale werden die Luftwege durch Verkrampfung der Bronchialmuskulatur, Schwellung der Bronchialschleimhaut und übermäßige Schleimbildung eingeengt (Abb. 16.9). Wiederkehrende Atemnotanfälle, bei denen insbesondere die Ausatmung erschwert ist, sind die Folge. Anfallsauslöser sind beispielsweise allergische Reaktionen, Infektionen, psychische Erregung und körperliche Anstrengung.
Die chronische Bronchitis
Geradezu eine Volkskrankheit ist die chronische Entzündung der Bronchien, die chronische BronchitisBronchitis, deren Hauptursache das Rauchen ist. Scheinbar harmlos mit morgendlichem Husten beginnend, schreitet sie typischerweise über Jahre bis Jahrzehnte zur chronisch-obstruktiven Bronchitis mit Atemwegsverengung und zunehmender Atemnot und Leistungsminderung fort. Endstadium ist das (obstruktive) LungenemphysemLungenemphysem mit hochgradiger Lungenfunktionsstörung durch permanente Überblähung, Elastizitätsverlust und Zerstörung des Lungengewebes.
Das Lungenkarzinom
Das von der Bronchialschleimhaut ausgehende Lungenkarzinom (BronchialkarzinomBronchialkarzinom, LungenkrebsLungenkrebs) ist bei Männern der häufigste und bei Frauen mittlerweile der zweithäufigste zum Tode führende bösartige Tumor.
Entscheidende Rolle bei der Entstehung des Bronchialkarzinoms spielt das Zigarettenrauchen: Nach 20-jährigem Rauchen von 20 Zigaretten täglich ist das Risiko im Vergleich zu einem Nichtraucher auf ungefähr das Zehnfache erhöht.

Prävention

Bei vielen Bronchial- und Lungenerkrankungen ist RauchenRauchen die Hauptursache. Auch andere bösartige Tumoren wie etwa Mundhöhlen-, Speiseröhren- oder Kehlkopfkarzinome sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen von der arteriellen Verschlusskrankheit („Raucherbein“) über den Herzinfarkt bis zum Schlaganfall treten bei Rauchern gehäuft auf.

Pflegende können hier erheblich zur Prävention beitragen, indem sie Patienten zur RaucherentwöhnungRaucherentwöhnung motivieren. Abschreckung hat sich als wenig wirksam erwiesen. Sinnvoller ist es, den Patienten die spürbaren Vorteile eines Rauchstopps aufzuzeigen

(etwa besseren Atem, größere Leistungsfähigkeit, mehr Geld) und sie über die Hilfen aufzuklären, vor allem die verschiedenen Nikotinersatzpräparate und Strategien zur Änderung eingefahrener Rauchgewohnheiten.

Dass der Ausstieg schwer ist, sollte dabei nicht verschwiegen werden – Raucher, die auf mögliche Entzugserscheinungen vorbereitet sind, werden seltener rückfällig.

Die Alveolen

An den Alveolargängen hängen traubenförmig und dicht gepackt die LungenbläschenLungenbläschenLungenbläschen (AlveolenAlveolen Abb. 16.10, Abb. 16.11). Ihre Lichtungen öffnen sich in den Alveolargang. Die Alveolen sind das „eigentlich atmende“ Lungengewebe.
In den Alveolen sind Blut und Luft nur durch die Blut-Luft-Blut-Luft-SchrankeSchranke voneinander getrennt (16.11): Durch diese dünne Schicht aus Alveolarepithel, Basalmembran und Kapillarendothel kann der Sauerstoff aus der Alveolarluft rasch ins Kapillarblut übertreten, während das Kohlendioxid den umgekehrten Weg nimmt.
Beim Alveolarepithel gibt es zwei Zelltypen: Die flachen Pneumozyten Typ I/IIPneumozyten Typ I (AlveolarepithelzellenAlveolarepithelzellen Typ I, 90 % der Fläche) dienen dem Gasaustausch, die höheren Pneumozyten Typ II (Alveolarepithelzellen Typ II) produzieren den Surfactant und können Pneumozyten Typ I nachbilden.
Der Surfactant
Damit die Alveolen bei der Ausatmung nicht zusammenfallen und sich bei der Einatmung leicht wieder entfalten, ist ihre Innenfläche von SurfactantSurfactant (Surface active agent, Oberflächenfaktor) überzogen. Er besteht in erster Linie aus Phospholipiden (2.8.2) und setzt die Oberflächenspannung herab. Zusammen mit den elastischen Fasern, welche die Alveolen netzartig umgeben, ist der Oberflächenfaktor die wichtigste Einflussgröße für die Dehnbarkeit (ComplianceCompliance) der Lunge.
Bei frühgeborenen Säuglingen kann es durch Surfactant-Mangel zu lebensbedrohlichen Lungenfunktionsstörungen kommen (21.2.1).

Die Lungen

Die beiden Lungen liegen in der Brusthöhle und umgeben jeweils seitlich das Mediastinum (Mittelfellraum 14.1). Nach außen werden sie von den Rippen, nach unten vom Zwerchfell begrenzt; oben ragen sie mit ihren Spitzen geringfügig über das Schlüsselbein hinaus (Abb. 16.1, Abb. 16.12). Zwischen linker und rechter Lunge liegt das Herz.
Der Teil der LungeLungeLunge, der dem Zwerchfell aufliegt, wird als Lungenbasis bezeichnet, der obere Teil als Lungenspitze. Die Lungenbasis tritt bei der Einatmung um ca. 3–4 cm tiefer. Die Hauptbronchien und die Lungengefäße treten über die an der medialen Seite gelegene Lungenwurzel (Lungenhilum) in die Lungen ein.
Durch die nach links verschobene Position des Herzens ist die linke Lunge kleiner als die rechte. Die linke Lunge wird durch eine gut erkennbare, schräg verlaufende Spalte in einen Ober- und Unterlappen geteilt, während die rechte Lunge durch zwei Spalten in drei Lappen aufgeteilt ist: Ober-, Mittel- und Unterlappen (Abb. 16.12, Abb. 16.13).
Die Lungenlappen werden wiederum in kleinere LungensegmenteLungensegmente unterteilt: Rechts sind es zehn, links neun Segmente (Abb. 16.13). Im Gegensatz zu den Lappengrenzen sind die Segmentgrenzen zwar von außen nicht sichtbar, sie bilden aber Broncho-arterielle Einheitenbroncho-arterielle Einheiten, d. h., jedes Segment wird jeweils von einem Segmentbronchus und einem Ast der A. pulmonalis (Lungenarterie) versorgt.
Die Lungen erhalten von zwei Seiten Blut:
  • Sie werden zum einen von den Blutgefäßen des Lungenkreislaufs (15.2.4) durchzogen. Diese Blutgefäße dienen ausschließlich dem Gasaustausch

  • Die Eigenversorgung der Lunge mit Blut erfolgt hingegen aus Ästen des Körperkreislaufs, und zwar über die aus der Aorta entspringenden BronchialarterienBronchialarterien.

Das Lungenhilum
An der zum Herzen gerichteten Lungenseite liegt das LungenhilumLungenhilum (die Lungenwurzel). Hier treten Hauptbronchien, Arterien und Nerven ein sowie Venen und Lymphgefäße aus.
Die Lungen werden wie jedes Organ von Lymphgefäßen durchzogen. In den Lymphgefäßen wandern weiße Blutkörperchen und AlveolarmakrophagenAlveolarmakrophagen (Fresszellen, 13.2.2) zu den Lymphknoten im Hilumbereich. Sie transportieren Fremdkörper (einschließlich Krankheitserregern) und Gifte ab.
Die Abwehrmechanismen von Atemwegen und Lungen
Die Kontaktfläche zwischen „außen“ und „innen“ in den Alveolen beträgt beim Erwachsenen über 100 m2, und mit jedem Atemzug gelangen Fremdstoffe aus der Umwelt (z. B. Staubteilchen, Bakterien) in AtemwegeAtemwege:Abwehrmechanismen und Lungen. Der Körper verfügt jedoch über verschiedene ausgefeilte Abwehrmechanismen, um sich zu schützen:
  • Mechanische Barrieren (Nase, Kehlkopf), Hustenreflex (16.3.3)

  • Das respiratorische Epithel, das fast die gesamten Atemwege bedeckt und eingedrungene Teilchen wieder nach außen befördert (mukoziliare Clearance 16.1.2)

  • Die Sekretion von antimikrobiellen Substanzen (z. B. Lysozym 13.2.1), Immunglobulinen (v. a. IgA) und Botenstoffen des Immunsystems (z. B. Interleukinen) auf die Schleimhäute

  • In die Bronchialschleimhaut eingelagertes lymphatisches Gewebe (bronchusassoziiertes lymphatisches Gewebe)

  • Die erwähnten Alveolarmakrophagen.

Die Pneumonie
Eine PneumoniePneumonie (LungenentzündungLunge:EntzündungLungenentzündung) ist meist infektiös bedingt, wobei unterschiedlichste Erreger zugrunde liegen können.
Die Entzündung kann sich auf das an den Bronchialbaum angrenzende Gewebe beschränken (BronchopneumonieBronchopneumonie) oder einen ganzen Lungenlappen befallen (LobärpneumonieLobärpneumonie). Das entzündete Gewebe ist verdichtet und lagert vermehrt Wasser ein, wodurch der Gasaustausch erschwert wird.

Pflege

Aufgrund des eingeschränkten Gasaustausches kann eine Lungenentzündung auch heute noch tödlich verlaufen, insbesondere bei alten Menschen oder Menschen mit anderen Grunderkrankungen. Der PneumonieprophylaxePneumonieprophylaxe kommt bei ihnen daher besondere Bedeutung zu.

Bei bettlägerigen Patienten sind die wenig belüfteten und schlecht durchbluteten Alveolen der Unterlappen ideale Nährböden für Bakterien. Abwehrzellen gelangen nur schlecht dorthin, sodass sich Erreger rasch ausbreiten und eine sog. BettpneumonieBettpneumonie auslösen können. Atemgymnastik durch Atemtrainer (Abb. 16.14) oder tiefes Durchatmen, beides möglichst im Sitzen, entfaltet minderbelüftete Lungenbezirke und beugt so einer Pneumonie vor. Durch Abklopfen mit der Hand oder Vibrationsmassage (manuell oder mit speziellen Geräten) kann fest sitzendes Sekret gelöst und der Selbstreinigungsmechanismus der Atemwege angeregt werden. Auch eine ausreichende Trinkmenge ist wichtig, damit der Schleim in den Bronchien verflüssigt und abgehustet werden kann.

Bei Patienten nach Bauchoperationen führen die postoperative Darmatonie mit hoch stehendem Zwerchfell und eine schmerzbedingte Schonatmung zu einer unzureichenden Lungenbelüftung. Frühzeitige Mobilisation, gezielte Abführmaßnahmen und ggf. Schmerzmittelgaben ergänzen hier die oben genannten Maßnahmen.

Die Tuberkulose
Bei der TuberkuloseTuberkulose handelt es sich um eine Infektion durch das Bakterium Mycobacterium tuberculosis. Die Ansteckung erfolgt in aller Regel durch Tröpfcheninfektion und es bildet sich ein primärer Erkrankungsherd in der Lunge. Die Erkrankung verläuft schleichend über Jahre und führt zu zunehmender Gewebezerstörung. Ohne wirksame Therapie können die Tuberkulosebakterien in andere Organe (z. B. Gehirn) streuen.

Die Pleura

Die Lungen sind von einer hauchdünnen, mit Gefäßen versorgten Hülle, dem LungenfellLungenfell (Pleura visceralis), überzogen, das auch in die Spalten zwischen den Lungenlappen hineinzieht. Am Lungenhilum (16.7) schlägt das Lungenfell in das RippenfellRippenfell (Pleura parietalis) um, das Brustwand, Zwerchfell und Mediastinum bedeckt und sensible, schmerzleitende Nerven enthält. Beide Pleurablätter werden zusammen als Pleura oder BrustfellBrustfell bezeichnet. Sie umschließen einen geschlossenen Spaltraum, die PleurahöhlePleurahöhle (Pleuraspalt, Brustfellhöhle).
In Atemmittellage liegen jedoch an einigen Stellen nicht Lungen- und Rippenfell, sondern Rippen und Rippenfell aneinander. Diese Räume heißen Recessus. Erwähnenswert ist v. a. der untere Reserveraum der Lungen im Winkel zwischen Rippen und Zwerchfell, der Recessus costodiaphragmaticusRecessus costodiaphragmaticus (Abb. 16.12). Er wird bei tiefer Einatmung von der tiefer tretenden Lunge gefüllt und in ihm sammelt sich bei einem Pleuraerguss zuerst Flüssigkeit an.
Im PleuraspaltPleuraspalt besteht ein leichter Unterdruck im Vergleich zur Außenwelt (negativer Pleuradruck, negativerPleuradruck). Damit die Lungen bei der Atmung reibungsarm im Brustraum gleiten können, sind beide Pleurablätter von einer Schicht flacher Deckzellen überzogen, die als Gleitmittel eine wässrige Flüssigkeit in die Pleurahöhle absondern.
Die dünne Flüssigkeitsschicht und der Unterdruck in der Pleurahöhle führen außerdem dazu, dass die Lungenoberfläche der Innenwand des Brustkorbs anhaftet und alle Brustkorbbewegungen auf die Lungen übertragen werden. So führt die Erweiterung des Brustkorbs bei der Einatmung zur Ausdehnung und umgekehrt die Brustkorbverengung bei der Ausatmung zur Verkleinerung des Lungengewebes.
Der Pneumothorax und Pleuraerguss
Gelangt, beispielsweise durch eine äußere Verletzung, Luft in die Pleurahöhle, so wird der Unterdruck dort aufgehoben, die Lunge fällt infolge ihrer Elastizität zusammen (PneumothoraxPneumothorax) und nimmt nicht mehr am Gasaustausch teil. Leitbeschwerden sind (einseitige) Schmerzen und Atemnot.
Bei Herzschwäche sowie Pleura- oder Lungenentzündungen oder -tumoren kann es zu einer erhöhten Flüssigkeitsabsonderung in die sonst spaltförmige Pleurahöhle kommen; man spricht von einem PleuraergussPleuraerguss. Je nach Ergussgröße kann die Lunge sich nicht mehr ausreichend entfalten und Atemnot tritt auf. Durch Pleurapunktion kann der Arzt den Erguss zur Diagnostik oder zur Entlastung der Lunge punktieren.

Die Atemmechanik

Die AtmungAtemmechanikAtmung dient dem Gasaustausch zwischen Körper und äußerer Umgebung. Bei der Einatmung (InspirationInspiration) dehnen sich die Lungen aus, und von außen gelangt frische, sauerstoffreiche Atemluft in die Alveolen. Bei der Ausatmung (ExspirationExspiration) ziehen sich die Lungen wieder zusammen, und kohlendioxidreiche, sauerstoffarme Luft wird nach außen abgegeben.
Da die Lungen elastisch und selbst nicht aktiv beweglich sind, folgen sie bei den Atembewegungen der Erweiterung und Verengung des Brustkorbs. Die Weite des Brustraums wird dabei durch die Rippenstellung und durch den Stand des Zwerchfells bestimmt.

Die Atemfrequenz in Abhängigkeit vom Alter

Ein Atemzug besteht aus einer Ein- und einer Ausatmung. Die Zahl der Atemzüge pro Minute ist die AtemfrequenzAtemfrequenz. Sie liegt beim Erwachsenen bei ca. 15/min, bei Kindern ist die Atemfrequenz physiologischerweise höher (Tab. 16.1)

Das Zwerchfell

Das ZwerchfellZwerchfell (DiaphragmaDiaphragma) ist eine breite, gewölbte Muskelplatte, die kuppelartig gegen die Brusthöhle gerichtet ist (Abb. 7.17) und Brust- und Bauchhöhle voneinander trennt. Zu beiden Seiten des Herzens, das über den Herzbeutel fest mit dem Zwerchfell verbunden ist, liegen die Lungen mit ihrer Basis dem Zwerchfell auf. In der Mitte hat das Zwerchfell eine Sehnenplatte (Centrum tendineum), die den Zwerchfellmuskeln als Ansatz dient. Diese entspringen hinten an der Lendenwirbelsäule, vorne am Schwertfortsatz des Brustbeins und an den sechs unteren Rippen.

Die Einatmung

EinatmungSpannt sich das Zwerchfell an, so senkt sich die Zwerchfellkuppel und dehnt die Lungen, indem sie diese nach unten zieht. Unterstützend ziehen sich bei der Einatmung die zwischen den Rippen verspannten äußeren ZwischenrippenmuskelnZwischenrippenmuskeln (Mm. intercostales Musculus(-i):intercostalesexterni) zusammen und erweitern den Brustkorb nach vorne und in geringerem Umfang auch zur Seite (Abb. 16.15).
Infolgedessen sinkt der Druck in den Alveolen unter den Umgebungsdruck, und durch dieses Druckgefälle strömt Luft von außen in die Lungen hinein.
Die Atemhilfsmuskulatur
Bei vertiefter Atmung, z. B. bei Atemnot, wird der oben dargestellte Mechanismus durch die AtemhilfsmuskulaturAtemhilfsmuskulaturAtemhilfsmuskulatur ergänzt. Diese Muskeln haben normalerweise andere Funktionen und liefern nur im Bedarfsfall zusätzliche Muskelkraft für die Atmung.
Als Hilfseinatmer dienen dabei v. a.:
  • Großer und kleiner Brustmuskel (Musculus(-i):pectoralis majorM. pectoralis major und minor Abb. 16.16, Abb. 7.17)

  • Vorderer und hinterer oberer Sägezahnmuskel (M. serratus anterior und Musculus(-i):serratus posterior superiorM. serratus posterior superior Abb. 16.16, Abb. 7.15)

  • Die TreppenmuskelnTreppenmuskeln an der Brustwand (Musculus(-i):scaleniMm. scaleni Abb. 16.16, Abb. 7.9)

  • Der KopfwenderKopfwender (Musculus(-i):sternocleidomastoideusM. sternocleidomastoideus Abb. 16.16, Abb. 7.9).

Gefördert wird die Wirkung der Atemhilfsmuskulatur durch den sog. Kutschersitz: Die Patienten beugen sich weit nach vorne und stützen sich mit den Armen auf einer Unterlage ab.
Die Brust- und Bauchatmung
Je BrustatmungBauchatmungnachdem, ob die Einatmung überwiegend durch Senkung des Zwerchfells mit Vorwölbung des Bauches oder durch Hebung der Rippen zustande kommt, spricht man von Bauchatmung (Zwerchfellatmung) oder Brustatmung (Rippenatmung). Säuglinge und Kleinkinder sind aufgrund der Horizontalstellung ihrer Rippen typische „Bauchatmer“.

Die Ausatmung

Während die Einatmung aktiv erfolgt, geschieht die AusatmungAusatmung überwiegend passiv. Die Ausatmung beginnt zunächst mit der Erschlaffung der äußeren Zwischenrippenmuskeln und des Zwerchfells, sodass sich der Brustkorb bereits aufgrund der Eigenelastizität von Lungengewebe und Brustkorb verengt. Unterstützend können sich bei der Ausatmung die inneren Zwischenrippenmuskeln (Mm. intercostales interni) zusammenziehen. Durch ihren Faserverlauf wird die jeweils obere Rippe der darunter liegenden angenähert und der Brustkorb abgesenkt (Abb. 16.16). Das Druckgefälle zwischen Umgebung und Alveolen kehrt sich um und Luft strömt aus den Lungen hinaus.
Als HilfsausatmerHilfsausatmer können bei angestrengter Atmung, aber auch beim Husten und Niesen v. a. die Bauchmuskeln eingesetzt werden. Diese ziehen die Rippen herab und drängen als Bauchpresse die Eingeweide mit dem Zwerchfell nach oben. Die BauchpresseBauchpresse spielt zudem eine wichtige Rolle bei der Stuhlentleerung und bei den Presswehen unter der Geburt. Auch der Musculus(-i):latissimus dorsiM. latissimus dorsi (breitester Rückenmuskel Abb. 7.3) tritt beim Husten deutlich hervor.

Die Lungen- und Atemvolumina

Bei jedem LungenvoluminaAtemvoluminaAtemzug treten je nach Körpergröße und Körperbau beim Erwachsenen etwa 500 ml Luft in den Respirationstrakt ein (AtemzugvolumenAtemzugvolumen). Bei 14–16 Atemzügen pro Minute atmet ein gesunder Erwachsener somit pro Minute etwa 7,5 l Luft ein und wieder aus (AtemminutenvolumenAtemminutenvolumen oder Atemzeitvolumen).
Davon gelangen jedoch nur zwei Drittel in die Alveolen. Der Rest verbleibt in den größeren, dickwandigen Atemwegen wie Kehlkopf, Luftröhre und Bronchien. Die Luft in diesem Anatomischer Totraumanatomischen TotraumTotraum nimmt nicht am Gasaustausch teil.
Durch verstärkte Atmung kann nach der normalen Ein- bzw. Ausatmung noch mehr Luft ein- bzw. ausgeatmet werden, das Inspiratorisches Reservevolumeninspiratorische bzw. Exspiratorisches Reservevolumenexspiratorische Reservevolumen.Reservevolumen Volumina, die sich durch Addition ergeben, heißen Kapazitäten, etwa die VitalkapazitätVitalkapazität, die dem maximal ein- und ausatembaren Luftvolumen entspricht. Aber auch nach stärkster Ausatmung bleibt noch Luft in den Lungen. Diese Restluft heißt Residualvolumen. Die Summe aus Vitalkapazität und Residualvolumen ergibt die TotalkapazitätTotalkapazität. Sie ist das maximal mögliche Luftvolumen, das die Lungen aufnehmen können (Abb. 16.17).
Die Lungenfunktionsprüfung
Bei vielen Erkrankungen von Herz und Lungen ist die genaue Kenntnis der ein- und ausatembaren Volumina und ihres Flusses wichtig. Mithilfe der SpirometrieLungenfunktionsprüfungSpirometrie kann die Lungenfunktion überprüft werden. Hierzu bläst der Patient über einen Schlauch in ein Spirometer, welches seine Atmungskurve aufzeichnet.
Die Altersveränderungen der Lungen
Die Elastizität der Lungen nimmt mit zunehmendem Alter allmählich ab, die Brustkorbbeweglichkeit und damit die Atembewegungen sind eingeschränkt. Alle wichtigen Parameter der Lungenfunktion verschlechtern sich deutlich (Abb. 16.18), das maximale Atemzeitvolumen bei über 80-Jährigen beträgt nur noch knapp die Hälfte des maximalen Atemzeitvolumens eines jungen Menschen. Auch das Flimmerepithel der Atemwege, das der Selbstreinigung dient, vermindert sich. Infolge der enormen Leistungsreserven der Lungen fühlen sich aber nur ältere Menschen mit Lungenschädigungen, z. B. infolge Rauchens, im Alltag eingeschränkt.

Der Gasaustausch

Ort des GasaustauschGasaustausches sind die Alveolen: Sauerstoff diffundiert aus den Alveolen ins Blut, Kohlendioxid umgekehrt aus dem Blut in die Alveolen.
Die Alveolen werden außen von plattenartigen, dünnen Bluträumen überzogen, den „Kapillaren“ des Lungenkreislaufs. Der zuführende Schenkel dieser Kapillaren enthält kohlendioxidreiches, sauerstoffarmes Blut, das aus der rechten Herzkammer über die Lungenarterien in den Lungenkreislauf gepumpt wird (14.2.3). Während seiner Passage durch die Lungenkapillaren muss sich dieses Blut in einer sehr kurzen Kontaktzeit mit Sauerstoff beladen und gleichzeitig Kohlendioxid abgeben. Sauerstoff und Kohlendioxid diffundieren dazu durch die Wand der Alveole und der Kapillare, der bereits erwähnten Blut-Luft-Schranke (Diffusion 3.5.4).
Der ableitende Schenkel der Lungenkapillaren enthält dann sauerstoffreiches, kohlendioxidarmes Blut. Dieser Anteil des Blutes mündet nach seinem Transport durch die Lunge über die Lungenvenen in den linken Vorhof des Herzens und wird dann von der linken Herzkammer in den Körperkreislauf gepumpt.

Merke

Für einen regelrechten Gasaustausch müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt sein (Abb. 16.19:

  • Ausreichende Lungenbelüftung (Ventilation)

  • Ungehinderter Übertritt von Sauerstoff und Kohlendioxid aus den Alveolen ins Blut bzw. umgekehrt auf einer genügend großen Diffusionsfläche (Diffusion)

  • Intakte Lungendurchblutung (Perfusion).

Die Partialdrücke
Bei der Atemluft hängt – wie bei allen Gasgemischen – das Ausmaß des Gaswechsels von den Teilkonzentrationen oder TeildruckTeildrücken (Partialdrücken) Partialdruckder einzelnen Gase ab: Der Gasaustausch folgt stets einem Konzentrationsgefälle, und zwar von Orten hoher Konzentration (hohen Partialdrucks) zu Orten niedriger Konzentration (niedrigen Partialdrucks). Die Blut-Luft-Schranke stellt dabei beim Gesunden kein nennenswertes Diffusionshindernis dar. Ist diese Diffusionsstrecke zwischen Alveolen und Blutkapillare jedoch verlängert – wie z. B. bei der Pneumonie – ist der Gasaustausch erschwert, und eine Atemnot kann auftreten.
Die Reservealveolen
Die volle Kapazität der Lunge wird nur bei maximaler körperlicher Leistung beansprucht. Bei körperlicher Ruhe hingegen ist ein erheblicher Teil der Alveolen nicht belüftet. Durch den Euler-Liljestrand-Euler-Liljestrand-ReflexReflex werden diese in Reserve stehenden Alveolargruppen auch weniger durchblutet. Erst bei körperlicher Belastung oder bei hohem Fieber öffnen sich die Zugänge zu den ReservealveolenReservealveolenReservealveolen, und die Gasaustauschkapazität der Lunge wird größer.

Der Sauerstofftransport im Blut

Der über die Lunge ins Blut:SauerstofftransportSauerstoff (O):Transport im BlutBlut:GastransportBlut aufgenommene Sauerstoff diffundiert zum größten Teil sofort in die roten Blutkörperchen und lagert sich an das Eisen des Hämoglobins an (roter Blutfarbstoff 12.2.2). Normalerweise sind im arteriellen Blut etwa 98,5 % des zur Verfügung stehenden Hämoglobins mit Sauerstoff gesättigt (Abb. 16.20). Steht nur wenig Hämoglobin zur Verfügung, etwa bei der Blutarmut (Anämie 12.2.6), kann auch nur wenig Sauerstoff transportiert werden: Es treten Leistungsschwäche, Müdigkeit und Kurzatmigkeit auf.
Die Sauerstoffabgabe an das Gewebe erfolgt wiederum durch Diffusion. Hierfür sorgt der Konzentrationsunterschied zwischen dem sauerstoffreichen Blut und dem sauerstoffarmen Gewebe.
Nach der Sauerstoffabgabe ist das Blut deutlich sauerstoffärmer. Diese Sauerstoffausschöpfung ist je nach Organ sehr unterschiedlich.

Medizin

Ist z. B. infolge einer Atemstörung der O2-Gehalt des Blutes vermindert, so kann eine Zyanose auftreten, bei der Haut und/oder Schleimhäute bläulich-rot verfärbt sind. Patienten mit einer ZyanoseZyanose leiden oft gleichzeitig unter Atemnot.

Der Kohlendioxidtransport im Blut

Ähnlich wie in einer Mineralwasserflasche sind auch im Blut immerhin 10 % des abzutransportierenden Kohlendioxids (CO2) physikalisch gelöst.Kohlendioxidtransport im Blut
Ca. 80 % des Kohlendioxids im Blut werden jedoch nach einer chemischen Umwandlungsreaktion in Form von BikarbonatBikarbonat (HCO3) transportiert. Im Plasma verläuft diese Reaktion nur sehr langsam, in den Erythrozyten hingegen wird sie durch das Enzym KarboanhydrataseCarboanhydraseCarboanhydrase erheblich beschleunigt. Ein Teil des so gebildeten Bikarbonats befindet sich im Plasma, der Rest in den Erythrozyten (Abb. 16.20).
Weitere 10 % des Kohlendioxids werden direkt an das Hämoglobinmolekül angelagert und in dieser Form von den Erythrozyten zur Lunge transportiert.
Alle beschriebenen Reaktionen der Kohlendioxidbindung im Blut, also physikalische Lösung im Plasma, Anlagerung an das Hämoglobin sowie Bindung als Bikarbonat im Erythrozyten und im Plasma, laufen bei der Kohlendioxidabgabe in der Lunge wieder in umgekehrter Form ab.
Bei der Lungenpassage werden jedoch lange nicht alle Kohlendioxid- bzw. Bikarbonatmoleküle aus dem Blut abgegeben, weil ein gewisser Kohlendioxidgehalt im Blut beispielsweise zur Aufrechterhaltung des physiologischen Blut-pH-Wertes (18.9.1) und für die Steuerung der Atmung (16.12) erforderlich ist.

Die Atmungsregulation

Während das Herz weitgehend autonom arbeitet und Impulse aus dem ZNS lediglich regulierend eingreifen (14.5.1), ist die ebenfalls rhythmische Atemtätigkeit nur durch Taktgeber im ZNS möglich.
Das Steuersystem für die Atmung:RegulationAtmung liegt im verlängerten Mark (Medulla oblongata), also unmittelbar oberhalb des Halsrückenmarks (9.7.3). Dieses AtemzentrumAtemzentrum mit getrennten Inspirationskerne, AtemzentrumInspirations- und Exspirationskerne, AtemzentrumExspirationskernen steuert die gesamte Atemmuskulatur, indem es Impulse aussendet, die über Halsmark und periphere Nerven die Atemmuskeln und Hilfsmuskeln zur Kontraktion veranlassen (Abb. 16.21).
Die mechanisch-reflektorische Atemkontrolle
Dehnungsrezeptoren in den Alveolen senden bei starker Dehnung bzw. Verkleinerung Reize aus, die dazu führen, dass jeweils die Gegenbewegung ausgelöst wird (bei Dehnung erfolgt Ausatmung, bei Verkleinerung erfolgt Einatmung). Eine Feineinstellung der Atmung erfolgt über Dehnungsrezeptoren in den Zwischenrippenmuskeln.
Die Atmungskontrolle über die Blutgase
Eine zusätzliche Atemtätigkeit kann ausgelöst werden durch einen erniedrigten pH-Wert (Azidose 18.9.2), einen erhöhten Kohlendioxidgehalt oder eine erniedrigte Sauerstoffsättigung im Blut. Durch die gesteigerte Atemtätigkeit wird vermehrt CO2 durch die Lungen abgegeben, sodass der pH-Wert wieder ansteigt und die Konstanz des inneren Milieus wiederhergestellt wird.Atmungskontrolle
O2- und CO2-Partialdruck sowie pH-Wert werden über Chemorezeptor:AtmungskontrolleChemorezeptoren gemessen und die Werte an das Atemzentrum übermittelt. Die peripheren Chemorezeptoren befinden sich in Geflechten der peripheren Nervennetze des Parasympathikus, die aus dem IX. und X. Hirnnerv hervorgehen, z. B. an der Teilungsstelle der A. carotis communis sowie zwischen Lungenarterie und Aortenbogen. Im verlängerten Mark befinden sich die zentralen Chemorezeptoren.

Medizin

Bei Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen ist die CO2-Konzentration im Blut ständig erhöht. Dadurch gewöhnen sich die Chemorezeptoren daran und reagieren nicht mehr auf einen Anstieg des CO2-Partialdrucks. Der Atemantrieb erfolgt nun hauptsächlich durch den erniedrigten O2-Partialdruck.

Wird solchen Patienten Sauerstoff z. B. über eine Nasensonde gegeben, so fällt auch noch der letzte Atemantrieb (ein niedriger O2-Partialdruck) weg: Im schlimmsten Fall kann es zum AtemstillstandAtemstillstand (ApnoeApnoe) kommen

Die Blutgasanalyse
Mithilfe der Blutgasanalyse (BGA)Blutgasanalyse (BGA) können Sauerstoff- und Kohlendioxid-Partialdruck sowie der Blut-pH schnell und zuverlässig bestimmt werden. Hierzu wird meist arterielles Blut verwendet. Alternative ist Kapillarblut aus Fingerbeere oder Ohrläppchen, das durch Auftragen gefäßerweiternder Salben (z. B. Finalgon®) arterialisiert, d. h. bezüglich der Sauerstoffsättigung bestmöglich arteriellen Werten angepasst wird.
Da die Blutgase und der pH-Wert von der Lungenfunktion und vom Säure-Basen-Haushalt (18.9) abhängen, wird die BGA vor allem bei Lungenerkrankungen, bei der Beatmung von Patienten und bei Störungen im Säure-Basen-Haushalt (z. B. Stoffwechselstörungen, diabetisches Koma, Schock) eingesetzt.
Die weiteren Einflussfaktoren auf die Atmung
Während körperlicher Arbeit wird das Atemzeitvolumen nicht nur durch eine Erregung der zentralen und peripheren Chemorezeptoren gesteigert. Vielmehr wird unmittelbar bei Aufnahme der körperlichen Belastung das Atemzentrum auch durch die motorischen Rindenfelder (9.5.2) mit erregt. So kann die Atmung einem erhöhten Sauerstoffbedarf angepasst und das Atemminutenvolumen von 4 l in Ruhe auf bis zu 50 l bei höchster körperlicher Belastung gesteigert werden. Sowohl das Atemzugvolumen als auch die Atemfrequenz nehmen dabei zu.
Auch Schmerz- und Temperaturreize beeinflussen die Atemtätigkeit. So reduzieren starke Kältereize den Atemanreiz. Deshalb sollen Freibadbesucher nie aus der Sommerhitze heraus ins kalte Badewasser springen: Im ungünstigen Fall kann dadurch die Atmung angehalten und ein Herz-Kreislauf-Stillstand provoziert werden.
Dass einem vor Schreck die Luft wegbleiben kann, zeigt die starke Beeinflussbarkeit des Atemzentrums durch psychische Faktoren. Auch Zorn, Furcht, Freude und Stress können den Atemantrieb entweder steigern oder unterdrücken.

Pflege

Die Atmung gibt den Pflegenden auch Hinweise auf den seelischen Zustand eines Patienten. Schnelles AtemstimulationAtmen kann z. B. auf Unsicherheit und Angst des Patienten hindeuten. In diesem Fall können Pflegende den Kranken zu einem ruhigeren und effektiveren Atemrhythmus anleiten.

Besonders bewährt hat sich dazu die Atemstimulierende Einreibung (ASE)atemstimulierende Einreibung (ASE Abb. 16.22): Durch langsame, kreisförmige Streichungen am Rücken (rechts und links der Wirbelsäule von oben nach unten) zunächst im Atemrhythmus des Patienten, dabei jedoch immer langsamer werdend, wird die Atmung des Patienten ruhiger und der Gasaustausch effektiver.

Gleichzeitig gibt dies dem Patienten das Gefühl der Zuwendung, und Unsicherheit und Angst werden vermindert.

Wiederholungsfragen

  • 1.

    Welche Organe gehören zu den oberen, welche zu den unteren Atemwegen? (16 Einführung)

  • 2.

    Welche Funktionen hat die Nase? (16.1.2)

  • 3.

    Welche Höhlen gehören zu den Nasennebenhöhlen? (16.1.3)

  • 4.

    In welche Etagen ist der Rachen gegliedert? (16.2)

  • 5.

    Was ist der lymphatische Rachenring, welche Strukturen gehören dazu, welche Funktion hat er? (16.2)

  • 6.

    Wie ist der Kehlkopf aufgebaut, welche Funktionen hat er? (16.3)

  • 7.

    Wie nehmen wir Einfluss auf die Stimmbildung? Wie entstehen hohe und tiefe Töne? (16.3.2)

  • 8.

    Welchen Weg nimmt die Luft vom Kehlkopf bis zu den Alveolen? (16.4, 16.5, 16.6)

  • 9.

    Wie sind die Lungen gegliedert? Warum ist die linke Lunge kleiner als der rechte? (16.7)

  • 10.

    Über welche Abwehrmechanismen verfügen Atemwege und Lungen? (16.7)

  • 11.

    Was versteht man unter der Pleura? (16.8)

  • 12.

    Wie viele Atemzüge macht ein Kleinkind pro Minute, wie viele ein Erwachsener? (16.9.1)

  • 13.

    Wie kommt es zur Einatmung, und welche Muskeln helfen dabei? (16.9.3)

  • 14.

    Was ist der Totraum der Lunge, und wie groß ist er ungefähr? (16.10)

  • 15.

    Wie überprüft man die Lungenfunktionen? (16.10)

  • 16.

    Wie verändern sich die Lungenfunktionen beim alten Menschen und weshalb? (16.10)

  • 17.

    Wie funktioniert der Gasaustausch in der Lunge? (16.11)

  • 18.

    Wie wird Kohlendioxid im Blut transportiert? (16.11.2)

  • 19.

    Wie wird die Atemtätigkeit reguliert, welche Einflussfaktoren spielen dabei eine Rolle? (16.12)

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