Das Respiratorische System Teil 1

Das Respiratorische
System
Teil 1
Helfergrundausbildung Bendorf 2005
Lehrgangsleitung : Alexander Ghabour,
Ghabour, Dirk Kremer
Atmung
„
„
„
Atmungssystem = Respiratorisches System
Äußere Atmung : Der Gasaustausch
zwischen der Umgebungsluft und dem
Blut im Alveolar- Kapillarsystem der
Lunge
Innere Atmung : Der Gasaustausch
zwischen dem Sauerstoffträger im Blut
und den Körperzellen
1
Aufgaben der Atmung
„
„
„
„
„
„
Jede Zelle des Körpers mit Sauerstoff zu
versorgen
Einatemluft weiterleiten
Einatemluft erwärmen
Einatemluft anfeuchten
Einatemluft filtern
Abfallgase ausstoßen
Atmungsorgane
„
„
„
„
„
„
„
„
Nase ( Nasus )
Rachen ( Pharynx )
Kehldeckel ( Epiglottis )
Abgrenzung
Kehlkopf ( Larynx )
Luftröhre ( Trachea )
Bronchien
Bronchiolen
Lungenbläschen ( Alveolen )
2
Totraumvolumen
Das gesamte luftleitende System nimmt ein gewisses
Volumen ein, das auch respiratorischer Totraum genannt
wird. Das Volumen errechnet sich nach einer Faustformel
mit 2 ml pro kg Kö
Körpergewicht. Bei jedem Atemzug treten
etwa 500 ml Luft in den Respirationstrakt ein. Davon
gelangen nur etwa 2/3 in die Lungenalveolen.
Lungenalveolen. Der Rest
bleibt in den Atemwegen wie Kehlkopf, Luftrö
Luftröhre und
Bronchien. Das Totraumvolumen kann somit nicht am
Gasaustausch teilnehmen.
Nase ( Nasus )
„
Äußerer sichtbarer Teil:
„
„
„
„
„
„
„
knö
knöchernes Nasenbein
seitliche Nasenknorpel
groß
große Nasenflü
Nasenflügelknorpel
kleine Nasenflü
Nasenflügelknorpel
Nasenscheidewand ( Septum )
Nasenlö
Nasenlöcher.
Innerer Teil:
„
„
„
Nasenscheidewand
Nasenmuscheln ( Conchae ),
Obere und untere Begrenzung
der Nasenhö
Nasenhöhle bilden der
Gaumenknochen und die
Schä
Schädelbasis.
3
Nase ( Nasus )
„
„
„
Kleine Öffnungen stellen eine
Verbindung zu den
Nasennebenhö
Nasennebenhöhlen her.
Die Nasennebenhö
Nasennebenhöhlen befinden sich
im Stirnbeinknochen hinter den
Augenbrauen, im Oberkieferknochen
hinter den Wangen und im Dreieck
zwischen Augen und Nase.
Ausgekleidet werden die inneren
Oberflä
Oberflächen der Nase durch eine
stark durchblutete Schleimhaut mit
Flimmerhä
Flimmerhärchen ( Zilien ).
Physiologie
„
Nasenschleimhäute produzieren ca. 50 ml
Schleim pro Tag:
„
„
„
Staubpartikel aus der Einatemluft an der Oberflä
Oberfläche
zu binden
Einatemluft anfeuchten
Flimmerschlag der Zilien (=Flimmerhaare):
„
„
Staubpartikel in Richtung Rachen transportiert und
durch Schlucken auf den Verdauungsweg aus dem
Körper entfernt.
Staubpartikel durch Schnupfen oder Niesen aus den
Atemwegen entfernen
4
Physiologie
„
„
„
„
Die Anwärmung der Einatemluft erfolgt durch
ein feines Geflecht an kleinsten Blutgefäßen,
dass die Schleimhaut durchzieht.
Die Funktion der Nasennebenhöhlen sind zum
einen die Gewichtsersparnis des Schädels
sowie ein Resonanzkörper der Stimme.
Die Tränenkanäle der Augen münden in die
Nasenhöhlen, wodurch überflüssige
Tränenflüssigkeit abtransportiert wird.
Außerdem bildet das Dach der Nasenhöhle den
Sitz von zahlreichen Riechsinneszellen.
Rachen ( Pharynx )
„
„
„
Der oberer Teil des Rachens ist
fest mit der Schä
Schädelbasis
verbunden, der untere Teil des
Rachens hat eine elastische
Verbindung zu den Knorpeln des
Kehlkopfes und der Speiserö
Speiseröhre.
Direkt hinter dem Rachen verlä
verläuft
die Halswirbelsä
Halswirbelsäule. Die Oberflä
Oberfläche
des Rachens besteht aus einer
aktiven Schleimhaut und ist mit
glatten Muskelgewebe durchzogen.
Der Rachenraum wird nochmals in drei Bereiche
eingeteilt, in den Nasenrachen, den Mundrachen
und den Halsrachen.
5
Rachen ( Pharynx )
„
„
„
Nasenrachen: Erstreckt sich
von der Schädelbasis bis zum
Gaumensegel und bildet die
hintere Fortsetzung der
Nasenhöhlen.
Mundrachen: Erstreckt sich
vom Gaumensegel hinter dem
Mundraum entlang bis zum
Kehldeckel.
Halsrachen : Erstreckt sich
vom Kehldeckel abwärts bis
zum Kehlkopf und zur Speiseröhre.
Physiologie
„
„
„
Neben seiner Funktion als Atemweg ist der
Rachen auch Transportweg von Nahrung und
Flüssigkeit. Hier erfolgt die Trennung von
Atemluft und Speisen.
Die Schleimhäute des Rachens bilden reichlich
Schleim ( ca. 1,7 l pro Tag ), um die Einatemluft
anzufeuchten und den Speisebrei aufzubereiten.
Eine Reizung des Rachens kann Husten, Niesen
( Schutzreflexe ) oder Erbrechen auslösen.
6
Kehldeckel ( Epiglottis )
„
„
„
knorpelartige, löffelförmige Struktur oberhalb des
Kehlkopfes.
Er streckt sich bei geöffneten Atemwegen nach
oben. Die obere Abgrenzung des Kehldeckels
erfolgt am Zungengrund.
Beim Schluckvorgang senkt sich der Kehldeckel
auf den aufgerichteten Kehlkopf und verschließt
so die unteren Atemwege gegen Fremdkörper.
Kehldeckel ( Epiglottis )
7
Kehlkopf ( Larynx )
„
„
„
„
„
Verbindung zwischen Kehldeckel und Luftrö
Luftröhre.
Er ist ein Knorpelgerü
Knorpelgerüst in Rö
Röhrenform auf dessen
Oberrand der Kehldeckel sitzt.
Der größ
te Knorpel ist der Schildknorpel, der an der
größte
Vorderseite des Halses gut zu erkennen.
Unter dem Schildknorpel folgt als Verbindungsstü
Verbindungsstück zur
Luftrö
Luftröhre der siegelringfö
siegelringförmige Ringknorpel, dessen
Verdickung nach hinten gerichtet ist.
Die Auskleidung des Kehlkopfes ist ähnlich der
Nasenschleimhaut, bis auf Stimmbä
Stimmbänder und Kehldeckel.
Kehlkopf ( Larynx )
„
„
„
„
Beim Schluckvorgang trä
trägt der Kehlkopf dazu bei, die
unteren Atemwege gegen Fremdkö
Fremdkörper zu verschließ
verschließen.
Aufgrund der Beherbergung der Stimmbä
Stimmbänder ist er das
Hauptorgan der Stimmbildung.
Seine Festigkeit und Beweglichkeit erhä
erhält der Kehlkopf
durch neun Knorpelstü
Knorpelstücke, die durch Bä
Bänder sowie durch
an InnenInnen- und Auß
Außenseite verlaufende Muskeln
verbunden sind.
Gelangen Fremdkö
Fremdkörper an die Innenwandungen des
Kehlkopfes, so kommt es zum Hustenreflex. Die
Stimmritze schließ
schließt sich und es kommt zu einem
reflektorischen Hustenstoß
Hustenstoß, der die Stimmritze aufsprengt
und Fremdkö
Fremdkörper in den RachenRachen- und Mundraum
zurü
ü
ckschleudert.
zur
8
Luftröhre ( Trachea )
„
„
„
„
„
Die Trachea schließ
schließt nach oben, durch elastisches
Bindegewebe, an den Ringknorpel des Kehlkopfes an.
Beim Erwachsenen ist die Trachea durchschnittlich 10 15 cm lang und hat eine muskulö
muskulöse C-förmige Struktur.
An der Hinterwand, zur Speiserö
Speiseröhre hin, ist die Trachea
abgeflacht.
Ihr Aufbau besteht aus 16 - 20 Knorpelspangen, die durch
elastisches Bindegewebe verbunden sind.
Ausgekleidet ist sie durch eine Schleimhaut mit
Flimmerepithel.
In Hö
Höhe des 4. - 5. Brustwirbels teilt sich die Trachea
(Bifurcation ) in den rechten und linken Stammbronchus.
Luftröhre ( Trachea )
9
Luftröhre ( Trachea )
„
„
„
„
Durch die Knorpelspangen behä
behält die Trachea auch bei
einem Unterdruck, bzw. bei extremen Verschrä
Verschränkungen,
ihren Durchmesser offen.
Das elastische Bindegewebe zwischen den
Knorpelspangen verleiht der Trachea eine Lä
Längsngs- und
Querelastizitä
Querelastizität.
Die schleimbildenden Becherzellen und das
Flimmerepithel dienen ebenfalls dem Anwä
Anwärmen,
Anfeuchten und Reinigen der Einatemluft.
Durch den Flimmerschlag der Zilien werden Schleim und
Fremdkö
Fremdkörper stä
ständig in Richtung Rachen transportiert,
von wo aus sie verschluckt werden.
Stammbronchien
„
„
„
„
„
„
Verbindung zwischen der Trachea und den Bronchien der
einzelnen Lungenlappen
Sie sind nur wenige Zentimeter lang.
Die Wandstruktur der Stammbronchien ist ähnlich der
Trachea, jedoch mit runden Knorpelspangen sowie einer
Schleimhaut mit Flimmerepithel.
Der rechte Stammbronchus verlä
verläuft etwas steiler als der linke.
Der linke Stammbronchus teilt sich weiter in zwei, der rechte
in drei Bronchien.
An den Eintrittsstellen der Stammbronchien verlaufen auch die
groß
e. Die Eintrittsstellen
großen zuzu- und abfü
abführenden Blutgefäß
Blutgefäße.
werden auch als Lungenhilus bezeichnet.
10
Bronchien
„
„
„
„
„
Verbindung zwischen den Stammbronchien und den
Bronchiolen.
Durch mehr als zwanzig Teilungen im Verlauf eines Bronchus
entsteht das verzweigte System des Bronchialbaumes.
Die stabilen Knorpelspangen der Stammbronchien sind in den
Strukturen der Bronchien nicht mehr anzutreffen, sie werden
durch kleine unregelmäß
ig verteilte Knorpelplä
unregelmäßig
Knorpelplättchen ersetzt.
Mit abnehmendem Innendurchmesser nimmt der Anteil an
glatter Muskulatur in den Wandungen immer mehr zu.
Weiterhin ist der Bronchialbaum mit einem feinem
Nervengeflecht durchzogen. Seine Auskleidung besteht
ebenfalls aus einer Schleimhaut und Flimmerepithel.
Bronchien
„
„
„
Wie im übrigen luftleitenden System wird die
Einatemluft erwärmt, angefeuchtet, weitergeleitet und
gefiltert.
Durch den Flimmerschlag des Epithels werden
Schmutzpartikel und Schleim ständig in Richtung
Trachea befördert.
Durch das Nervengeflecht und die Muskelfaserzüge
wird der Durchmesser der Bronchien aktiv reguliert.
11
Bronchiolen
„
„
„
„
„
„
„
Feinste Verzweigungen des Bronchialbaumes mit einem
Innendurchmesser von weniger als 1 Millimeter.
Verbindung zwischen Bronchien und den Alveolargä
Alveolargängen der
Alveolen dar.
Bei den Bronchiolen fehlen die Knorpeleinlagen gä
gänzlich.
Die Bronchiolen sind mit einer Vielzahl glatter
Muskelfaserzü
Muskelfaserzügen umgeben
Jede Bronchiole teilt sich nochmals in ca. 5 Alveolargä
Alveolargänge.
Die Funktion der Bronchiolen bestehen im Anfeuchten,
Anwä
Anwärmen, Filtern und Weiterleiten der Einatemluft.
Durch die glatte Muskulatur der Bronchiolen wird der ZuZu- und
Abstrom der Atemluft aktiv mitreguliert.
Alveolen ( Lungenbläschen )
„
„
„
„
„
„
Die Alveolen sind über die Alveolargä
Alveolargänge mit den Bronchiolen
verbunden.
An den Alveolargä
Alveolargängen liegen die Alveoli dicht gepackt,
ähnlich Weintrauben am Ast.
Durch die Blä
Bläschenstruktur der Alveolen erhä
erhält die Lunge eine
innere Oberflä
ä
che
von
ca.
100
Quadratmetern.
Oberfl
Die Alveolen sind durch einen besonderen Typ von
Alveolarepithelzellen in der Lage Fremdkö
Fremdkörper wie z. B. kleine
Ruß
Rußteilchen zu phagozytieren (=in sich aufzunehmen)
Die Alveolen werden auß
außen von feinsten Kapillaren
umsponnen.
Die Trennung von AlveolarAlveolar- und Kapillarsystem erfolgt durch
die Basalmembran, eine halbdurchlä
halbdurchlässige Membran, die
gerade 1/1000 Millimeter dick ist.
12
Alveolen ( Lungenbläschen )
„
„
„
„
„
In den Alveolen sind Blut und Luft nur durch die sogenannte
BlutBlut-LuftLuft-Schranke voneinander getrennt. Eine semipermeable
Membran, die es ermö
ermöglicht, je nach Konzentrationsgefä
Konzentrationsgefälle
Stoffe hindurchzulassen.
Physiologisch passiert der Sauerstoff der Einatemluft die
Membran und wird im Kapillarsystem der Lunge
aufgenommen.
Hauptsä
Hauptsächlich Kohlendioxid, aber auch andere Abfallgase,
nehmen den umgekehrten Weg durch die Membran und
werden ausgeatmet.
Da auch andere Stoffe, wie z. B. Alkohol, aus dem Blut die
Basalmembran durchdringen und mit der Ausatemluft
abgegeben werden, zä
zählt die Lunge auch zu den
Ausscheidungsorganen.
Die Alveolen gehö
gehören zum gasaustauschenden System.
Lunge ( Pulmones )
„
„
„
„
Die Lungen ( rechte und linke ) liegen in der Brusthö
Brusthöhle und
werden medial ( zur Mitte ) durch das Mediastinum begrenzt,
eine Membran, die sich von der Wirbelsä
Wirbelsäule auf der Rü
Rückseite
bis zum Sternum auf der Vorderseite erstreckt.
Die Auß
Außenseite der Lungen liegen an den Rippen an. Nach
unten ( caudal ) werden die Lungen vom Zwerchfell
(Diaphragma ) begrenzt ( Lungenbasis ).
Die Spitzen beider Lungen ragen über die Schlü
Schlüsselbeine
geringfü
geringfügig hinaus.
Zwischen linken und rechten Lungenflü
Lungenflügel ( im Mediastinum )
liegt das Herz. Durch die seitliche Verschiebung des Herzens
nach links ist die rechte Lunge größ
er als die linke Lunge.
größer
13
Lunge ( Pulmones )
„
„
„
„
„
Die rechte und linke Lunge besitzen Spalten, welche die
Gesamtstruktur in kleinere Lappen aufteilen.
Die linke Lunge besitzt nur eine horizontale Fissur ( Spalte ),
die sie in zwei Lappen ( oberen und unteren ) unterteilt.
Die rechte Lunge weist sowohl eine horizontale als auch eine
schrä
schräge Fissur auf, die sie in drei Lappen aufteilen ( oberen,
mittleren und unteren ). Wegen dieses dritten Lappens ist der
rechte Lungenflü
er als der linke und reicht auch weiter
Lungenflügel größ
größer
in die Bauchhö
Bauchhöhle hinein.
Beide Lungen sind von einer dü
en versorgten
dünnen, mit Gefäß
Gefäßen
Hülle, überzogen, dem Lungenfell ( Pleura pulmonalis bzw.
Pleura visceralis ).
Zu den Strukturen der Lungen gehö
gehören: Stammbronchien,
Bronchien, Bronchiolen, Alveolarsystem und das
Kapillarsystem.
Lunge ( Pulmones )
„
Durch die Kontraktion des Zwerchfells und der
Rippenzwischenmuskulatur bei der Inspiration
(Einatmung) vergrößert die Lunge ihr Volumen, so
daß durch den entstehenden Unterdruck Einatemluft
einströmt. Somit handelt es sich bei der Inspiration
um aktive Muskelarbeit. Die Exspiration erfolgt durch
das Erschlaffen von Diaphragma und
Intercostalmuskulatur und ist somit ein passiver
Prozess.
14
Lunge ( Pulmones )
Pleura
„
Anatomisch lässt sich die Pleura in drei Schichten
unterteilen:
„
„
„
„
„
Lungenfell ( Pleura pulmonalis oder visceralis )
Pleuraspalt
Rippenfell ( Pleura parietalis oder costalis)
costalis)
Das Rippenfell kleidet die Brustwand, das Zwerchfell
und das Mediastinum aus, das Lungenfell die
Oberfläche der Lungen.
Die Oberfläche beider Felle zueinander ist
„spiegelglatt “ und der Spalt ( Pleuraspalt ) zwischen
ihnen ist mit einer serösen Flüssigkeit gefüllt.
15
Pleura
„
Durch den Pleuraspalt, kommt es zu einer
Anhaftung zwischen dem Lungenfell, dass fest mit
den Strukturen der Lunge und dem Rippenfell,
das fest mit den Strukturen von Rippen,
Mediastinum und Diaphragma verbunden ist. Die
Anhaftung erfolgt ähnlich wie bei zwei
Glasscheiben, die angefeuchtet und aufeinander
gelegt werden ( Adhäsionskräfte ).
Zwerchfell ( Diaphragma )
„
„
„
Das Zwerchfell ist eine breite gewölbte
Muskelplatte, deren Aufbau aus Muskeln und
Bindegewebe besteht. Es ist kuppelartig gegen
die Brusthöhle gerichtet und trennt Brust- und
Bauchhöhle voneinander.
Zwischen Herz und Diaphragma besteht über das
Perikard eine feste Verbindung.
Für die großen Gefäße ( Aorta und Vena Cava
Inferior ) und für die Speiseröhre gibt es
Durchtrittsstellen.
16
Zwerchfell ( Diaphragma )
Zwerchfell ( Diaphragma )
„
„
„
„
„
Inspiration: Durch Kontraktion des Zwerchfells senkt es
sich um ca. 3 – 4 cm in den Bauchraum.
Die fest anhaftenden Lungen folgen dieser Bewegung und
vergröß
ern so ihr Volumen.
vergrößern
Atemluft strö
strömt durch den Unterdruck über die oberen
Atemwege bis in die Alveolen nach.
Unterstü
Unterstützend kontrahiert die Rippenzwischenmuskulatur
und erweitert so das Thoraxskelett nach vorne und in
geringem Maß
Maße zur Seite.
Bei Atemnot kö
können die zwei Inspirationsmechanismen
noch durch die Atemhilfsmuskulatur ( Brustmuskel,
Schultermuskulatur und Oberarmmuskulatur ) ergä
ergänzt
werden. Bei der Inspiration wird aktive Muskelarbeit
geleistet.
17
Zwerchfell ( Diaphragma )
„
„
„
„
Exspiration: Die Exspiration ist ein überwiegend passiver
Prozeß
Prozeß.
Erschlaffung von Intercostalmuskulatur und Diaphragma.
In Folge seiner Eigenelastizitä
Eigenelastizität verengt sich der Thorax
und das überschü
berschüssige Volumen wird aus den Lungen
über die oberen Atemwege abgegeben.
Die Zwerchfellarbeit wird auch als sogenannte
Bauchpresse bezeichnet, die bei den Geburtswehen und
beim Stuhlgang hilfreiche Dienste leistet.
Das Zeitverhä
Zeitverhältnis von InIn- zur Exspiration beträ
beträgt
physiologisch ca. 1 – 1,5.
Gasaustausch
„
„
„
Um den Kö
Körper mit Sauerstoff zu versorgen, muß
muß das
sauerstoffarme, mit Kohlendioxid beladene Blut, in einem
Zeitraum von 0,3 Sekunden mit Sauerstoff versorgt
werden.
Dazu diffundiert der Sauerstoff aus der sauerstoffreichen
Einatemluft durch
- das Alveolarendothel
- die Basalmembran
- das Kapillarendothel
Gleichzeitig diffundiert das Kohlendioxid in
entgegengesetzter Richtung. Der gesamte Vorgang wird
als Gasaustausch bezeichnet.
18
Gasaustausch
„
Bei einem Vergleich von Ein - und Ausatemluft stellt man
fest, dass sich die Volumenkonzentration von Sauerstoff
und Kohlendioxid nur geringfü
geringfügig ändern:
Ausatemluft
Einatemluft
21 % O 2
17 %
O2
0,04 % CO 2
4,04 %
CO 2
78 % N 2
78 %
N2
0,96 % Edelgase
0,96 %
Edelgase
„
Nicht einmal 10 % Gas wird ausgetauscht und ca. 90 %
werden nur hin und herbewegt.
Sauerstofftransport im Blut
„
„
„
„
Der über die Lunge aufgenommene Sauerstoff
diffundiert sofort in die roten Blutkörperchen
(Erythrozyten).
Der Sauerstoff lagert sich an das Eisenatom des
Hämoglobin ( roter Blutfarbstoff ) an.
Die Abgabe des Sauerstoff´s erfolgt wiederum in
den kleinsten Kapillaren des Gewebes.
Der Sauerstoff diffundiert aus dem arteriellen
sauerstoffreichen Blut in die sauerstoffarmen
Zellen.
19
Kohlendioxidtransport im Blut
„
Auf seinem Weg von den Kö
Körperzellen zur Lunge besitzt
das Kohlendioxid unterschiedliche Transportvehikel.
„
„
„
„
So ist ein Teil physikalisch im Blutplasma gelö
gelöst.
Ein weiterer Teil lagert sich an Stelle des Sauerstoffs an das
Hämoglobin.
Auß
Außerdem geht das Kohlendioxid labile chemische Bindungen
als Bikarbonat ( HCO 3 - ) im Erythrozyten und als Bikarbonat
( HCO 3 - ) im Plasma ein.
In der Lunge diffundiert das Kohlendioxid dann
schließ
schließlich aus dem Blutkreislauf in die Lunge heraus.
Atemregulation durch das vegetative
Nervensystem
„
„
„
„
Die Atemregulation erfolgt in Anpassung an den
Sauerstoffbedarf des Kö
Körpers.
Dazu werden alle vom vegetativen Nervensystem
erfassten Daten analysiert und bewertet.
Für die Verarbeitung der Daten und eine angemessene
Reaktion ist das Atemzentrum im verlä
verlängerten Mark
zustä
ä
ndig
(
Medulla
oblongata
).
zust
Das Atemzentrum reagiert in folgender Reihenfolge
auf die Parameter :
1 . Kohlendioxidgehaltes des Blutes
2 . pH - Wert des Blutes
3. Sauerstoffmangel
20
Medulla Oblongata
„
„
„
„
Die Medulla oblongata ist der unterste Teil des
Hirnstammes
Verbindung zwischen Gehirn und Rü
Rückenmark.
Sie sitzt genau über dem Foramen magnum im
Schä
Schädel vor dem Kleinhirn und enthä
enthält eine Reihe von
Nervenzentren, die zustä
zuständig fü
für die Steuerung
unwillkü
unwillkürlicher Prozesse wie Herzschlag, Atmung und
Regulierung der Kö
Körpertemperatur sind.
Sie ist nur etwa ein Zoll ( 2,5 cm ) breit und macht
weniger als 1% des Gewichts des zentralen
Nevernsystems aus.
Medulla Oblongata
21
Spirometrie
22