Download: Anatomie und Physiologie des
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Atmungssystem Das Wichtigste in Kürze Modul Pranayama 1 2. Oktober 2015 Übersicht • Innere und äussere Atmung • Atmungssystem: Bestandteile • Atemapparat • Aufbau der Lunge • Atemmuskulatur • Atmungssystem: Mechanik • Muskuläre Atembewegung • Hydraulik (Volumen und Druck) • Atmungssystem: Funktionen • Gasaustausch • Entgiftung und Entsäuerung • Zusammenfassung Innere und äussere Atmung • Als «innere» Atmung bezeichnet man die Zellatmung oder auch die aerobe Atmung. • Die Zellatmung ist ein Stoffwechselprozess in der Zelle: Mithilfe von Sauerstoff (O2) wird durch die Mitochondrien Wasserstoff (H) oxidiert, daraus entsteht Wasser (H2O) und es wird Energie in Form von ATP freigesetzt. • Als «äussere» Atmung bezeichnet man die Lungenatmung, auch Ventilation genannt. Zur äusseren Atmung gehören z.B. auch Haut-, Kiemen- und Tracheenatmung. • Die Lungenatmung ist ein Gasaustausch, es wird u.a. Sauerstoff (O2) aus der Umgebungsluft aufgenommen und Kohlendioxid (CO2) abgegeben. • Die Atemluft wird durch Nase oder Mund über die Atemwege zur Lunge hinund wieder zurückgeführt. Der eigentliche Gasaustausch geschieht beim Übergang von Lungengewebe und Blutkreislauf mithilfe von Membranen. Atemapparat Der Atemtrakt oder Atemapparat besteht aus Atemweg und Lungen: • • • • • • • • Nase Rachen (Pharynx) Kehlkopf (Larynx) Luftröhre (Trachea) linker und rechter Luftröhrenhauptast (Stammbronchus) Bronchien Bronchiolen Lungenbläschen (Alveolen) Beim Embryo bildet sich die Lungen aus dem inneren Keimblatt (Entoderm) als Ausstülpung des Vorderdarms heraus. Aus dem gleichen Keimblatt entspringen das Verdauungs- und Harnsystem. Atemapparat: Nase • Erwärmung der Luft • Reinigung der Luft Aufbau der Lunge • Zungenbein • Freier, nur muskulär fixierter Knochen mit Schaukelfunktion • Aufhängung für Kehlkopf und Luftröhre • Kehlkopf (Larynx) • Trennung von Luft- und die Speiseröhre durch Kehldeckel (Absenkung beim Schlucken) • Modulation der Luft durch Stimmbänder Aufbau der Lunge • Luftröhre (Trachea) • Verbindung von Kehlkopf und Bronchien • Schlauch, durch Knorpelspangen eröffnet • Spangen verhindert das Kollabieren • Luftstrom erzeugt Sogwirkung (Bernoulli-Effekt) • Hinter der LR liegt die Speiseröhre • 2 x Luftröhrenhauptast (Stammbronchus) • Innenseite der Bronchien besteht aus einer Schleimhaut mit Flimmerepithel (feine Härchen) und Becherzellen (schleimproduzierende Drüsen) Aufbau der Lunge • Bronchien (Bronchialbaum) • Konduktiver Abschnitt (anatomischer Totraum) • Leitet die Atemluft zum respiratorischen Abschnitt • Bronchiolen • Endbronchiolen sind die letzte Verästelung des Totraums • Atmungsbronchiolen sind ca. 0,5mm gross • Lungenbläschen (Alveolen) • Wie Weintrauben um den Alveolargang angeordnet • Die Grösse schwankt zwischen 50 bis 250µm • Die Anzahl beläuft sich auf mehr als 300 Mio. und die Gesamtoberfläche wird auf ungefähr 100m2 geschätzt • Ort des Gasaustausches: Die Membran zwischen Alveolar- und Kapillarsystem ist so dünn, dass die Atmungsgase hindurchdiffundieren können (Blut-Luft-Schranke) Aufbau der Lunge • Rechter Lungenflügel • 3 Lungenlappen • 10 Segmente • Linker Lungenflügel • 2 Lungenlappen • 9 Segmente • Nice to know • Lungenspitze überragt um 1-2cm das Schlüsselbein • Die Lunge ist ca. 1300g schwer (1,6% des Körpergewichtes), die Differenz zwischen Mann und Frau beträgt max. 200 Gramm • Pro Minute strömen 6 Liter Blut durch die Lungen und nehmen dabei rund 300ml Sauerstoff auf • Die Lungen scheidet jeden Tag einen halben Liter Wasser aus • Über die Atmung wird 217 mal so viel Säure aus dem Körper abgeführt wie über das Harnsystem (Nieren) Rosa = Lunge nach Ausatmung Blau = Lunge nach Einatmung Atemmuskulatur Für die Atembewegung wichtig: • «Pleura» meint allg. Brustfell • Rippenfell (pleura costalis) • Lungenfell (pleura visceralis) • Brustfell (pleura parietalis) • Ermöglicht Lungenbewegung • Unterdruck im Pleuraspalt spannt die Lunge auf und unterstützt somit die Einatmung • Pathologie: Pneumothorax • Atemmuskulatur • Einatmung • Zwerchfell (diaphragma) • Äussere Zwischenrippenmuskeln (m. intercostales externi) • Treppenmuskeln (m. scaleni) • Ausatmung • Innere Zwischenrippenmuskeln (m. intercostales interni) • Unterrippenmuskeln (m. subcostalis) • Querer Brustmuskel (m. transversus thoracis) • Atemhilfsmuskulatur • Einatmung • Rippenheber (m. levatores costarum) • Verschiedene Sägemuskel (m. serrati) • Kleiner u. grosser Brustmuskel (m. pectoralis minor / major) • Kopfnicker (m. sternocleidomastoideus) • Aufrichter (m. erector spinae) • Ausatmung • • • • • Schräge Bauchmuskulatur (m. obliqui abdominis) Querer Bauchmuskel (m. transversus abdominis) Gerader Bauchmuskel (m. rectus abdominis) Hustenmuskel (m. latissimus dorsi) Quadr. Lendenmuskel (m. quadratus lumborum) Atemmuskulatur: Zwerchfell • • • • • • Form eines Fallschirms Zwei Muskelkuppen mit Sehnenplatten Kontraktion Einatmung (aktiv) Entspannung Ausatmung (passiv) Autonome Kontraktion: 23’000 x pro Tag Sorgt für Zirkulation im Körper, ist also eine venolymphatische Pumpe • Enthält Durchgang für Speiseröhre, Nerven und Blutgefässe. Atemmechanik • Bauchatmung (Zwerchfell) • Brustatmung (Rippenmuskulatur) • Die autonome Atmung wird reguliert durch das Atemzentrum im verlängerten Rückenmark • Auslösung durch Chemorezeptoren, die auf Kohlenstoffdioxidgehalt des Blutes reagieren • Weitere Rezeptoren reagieren auf den pH-Wert des arteriellen Blutes und bei Sauerstoffmangel • Nervus vagus drosselt Einatmung bei einer bestimmten Ausdehnung der Lunge • Die Atemfrequenz bezeichnet die Anzahl Atemzüge pro Minute • • • • • • Erwachsene 11-15 Jugendliche 16-19 Schulkinder ca. 20 Kleinkinder ca. 25 Säuglinge ca. 30 Neugeborene bis 50 Vier Phasen der Zwerchfellkontraktion: 1. Kompression (Zusammenziehen) 2. Henkelbewegung (untere Rippen) 3. Rotation der Rippen nach aussen 4. Rotation des Zwerchfells nach hinten unten Volumen und Druck • Bei Einatmung entsteht Unterdruck (-0,4 bis 20kPa) • 20kPa = 0,2bar oder 2kg/m2 • Das Atemvolumen bezeichnet die Menge der eingeatmeten Luft im Ruhezustand • • • • • Erwachsene 500-800ml Jugendliche 300-400ml Schulkinder 200-300ml Kleinkinder 100-200ml Säuglinge 20-40ml • Atemzeitvolumen = Atemvolumen x Atemfrequenz/min (ca. 8-10 Liter) Gasaustausch Luft der EA besteht aus: 78% Stickstoff 21% Sauerstoff 0,04% Kohlendioxid Edelgas Luft der AA besteht aus: 78% Stickstoff 17% Sauerstoff 4% Kohlendioxid Edelgase • Kohlenstoffdioxid diffundiert 20x mehr als Sauerstoff • In der gleichen Zeit dringt zwanzig mal mehr CO2 durch die Membran als 02 • Sauerstoff dient zur «Verbrennung» der aufgenommenen Nahrung (Freisetzen von Energie durch Oxidation) • Für 1 Teil Zucker werden 6 Teile Sauerstoff benötigt • Etwa 80% der freigesetzten Energie braucht das Gehirn • Steigt die CO2-Konzentration im Blut, sinkt der pH-Wert • Azidose (zu sauer, pH-Wert unter 7,4) • Ansammlung von Stoffwechselprodukten im Blut • Allergien, Entzündungen, Nervosität und Stimmungsschwankungen, Übergewicht? • Sinkt die CO2-Konzentration im Blut, steigt der pH-Wert • Alkalose (zu basisch, pH-Wert über 7,4) Einfluss auf Elektrolythaushalt • Unterversorgung des Gewebes mit Sauerstoff • Antriebslosigkeit, Schwäche, Parästhesien (Kribbeln), Krämpfe? goo.gl/MReU8v
