Physiologie Mensch

Ventilation, Gasaustausch bei Atmung

Die Ventilation (Lungenventilation, Lungenbelüftung) ist der Luftaustausch zwischen Umwelt und Alveolarraum, die Belüftung des Respirationstraktes während der Atmung, bewirkt durch Druckunterschiede im Wechsel von Einatmung und Ausatmung. In Abhängigkeit der Beteiligung am Gasaustausch unterscheidet man die Belüftung des Totraums (Totraumventilation) und die der Alveolen (Alveolarventilation).

Mechanik der thorakalen und abdominalen Atmung (v.l.n.r.): Einatmung thorakal, Ausatmung und Einatmung abdominal.

Die Einatmung bewirken Atemmuskeln, das Zwerchfell vergrößert den Thoraxraum durch Abflachen bei bei abdominaler Atmung oder Zwerchfellatmung. Die Ausatmung benötigt in Ruhe keine Muskeln, die gedehnte Lunge zieht sich zusammen. Eine forcierte Atmung bewirken Hilfsatemmuskeln. Die Lunge folgt den Bewegungen, da Lungenfell und Rippenfell durch Flüssigkeit im Pleuraspalt aneinander gekoppelt sind.

Atemtrakt des Menschen mit Nasen-Rachen-Raum, Lungen mit Bronchialbaum und Rippen mit Zwischenrippenmuskeln, sowie Lage der Nachbarorgane. Als Atemwege werden alle Anteile des respiratorischen Systems (luftleitenden Abschnitte des Respirationstrakts) bezeichnet, die als Leitungsbahnen zwischen Außenwelt und Alveolen dienen.

Das Atemvolumen des Menschen

Die Atmung ist geprägt durch verschiedene (funktionelle) Volumina (Atemgasvolumen, Atemvolumen, Lungenvolumen) der Luft in Lunge und Luftwege. Als Atemvolumen gelten das Atemvolumen (VT), das inspiratorische Reservevolumen (IRV) für weitere Einatmung und das exspiratorische Reservevolumen (ERV) für weitere Ausatmung. Sie bilden die Vitalkapazität (VK). Das Residualvolumen (RV) bleibt nach maximaler Ausatmung in der Lunge. VK plus RV sind die Totalkapazität (TK). ERV plus RV bilden die funktionelle Residualkapazität (FRC). VT plus IRV bilden die Inspirationskapazität (IK).

Atemvolumen bei Inspiration und Exspiration der Lungen; Ventilation (Lungenventilation), die Belüftung des Respirationstraktes während der Atmung: maximale Inspiration, Ruheinspiration, Ruheexspiration und maximale Exspiration.

Atemwiderstände bei der Atmung

Resistance oder Atemwiderstand ist der Widerstand, der beim Atmen überwunden werden muss und der sich aus der Viskosität des eingeatmeten Gases und der Geometrie der Luftröhre ergibt. Es ist der Strömungswiderstand in den Bronchien bei der Atmung, der besonders bei der Exspiration wirksam wird. Atemwiderstände entstehen durch durch elastischen Zug von Lunge und Thorax und Luftstrom in den Atemwegen.
Ruheausatmung (Ve) ist ist elastische Ruhelage, Zug von Thorax und Lunge sind entgegengesetzt gleich stark. Lungenzug wächst mit Einatmung, Thoraxzug mit Ausatmung. Die Auflösung der Pleurakopplung (Pneumothorax) hebt die Zugwirkungen auf.
Die Atemwege bilden den Totraum, der nicht zur Alveolarventilation beiträgt. Er enthält nach Einatmen O2-reiche Frischluft, nach Ausatmen CO2-reiche Alveolarluft.
Der Gaswechsel nutzt nur die alveoläre Ventilation, einen Teil der Ventilationsleistung des Atemminutenvolumens (V=VT mal Atemfrequenz).

Als Ventilation wird die Belüftung des Respirationstraktes während der Atmung bezeichnet. In Abhängigkeit der Beteiligung am Gasaustausch unterscheidet man die Belüftung des Totraums (Totraumventilation) und die Belüftung der Alveolen (Alveolarventilation).
Während der Belüftung des Totraums, die für die Atmung keine Rolle spielt, vollzieht sich während der Belüftung der Alveolen der Gasaustausch in der Lunge.

Physiologie Atmung Lungenbläschen Alveolus Lunge, Partialdruck bei Gasaustausch
Partialdruck der Alveolen in der Lunge. Lungenventilation, Gasaustausch in den Lungenbläschen (Respiration, Atmung) indem sie den Sauerstoffpartialdruck hoch und den Kohlenstoffdioxidpartialdruck niedrig hält, sodass Sauerstoff ins Blut übertreten und Kohlendioxid abgeatmet werden kann.
Physiologie Atmung Ventilation, Frischluft Alveolarluft der Lunge
Atmung (Ventilation) von Frischluft und Alveolarluft; Gasfüllung von Totraum und Lunge nach Einatmung und Ausatmung.

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