1 Atmungssystem

1.1 Anatomische und physiologische Grundlagen

Die Lunge und die zuleitenden Atemwege (Strecke Nasen-Rachen-Raum bis Bronchioli) zählen zum Atmungssystem ( ▶ Abb. 1.1). Die eingeatmete Luft (Ventilation) wird zunächst über die Nase (oder den Mund) in den Rachen, dann über den Kehlkopf in die Luftröhre geleitet. Von dort gelangt sie in die Bronchien zu den Bronchioli und schließlich in die Alveolen (Blut-Luft-Schranke).

Entlang des Konzentrationsgefälles (Diffusion) gelangt Sauerstoff (O2) durch die Membran der Lungenbläschen ins Blutsystem des Lungenkreislaufes (Perfusion). Im Gegenzug wird ebenfalls entlang des Konzentrationsgefälles Kohlendioxid (CO2) in die Ausatemluft (Ventilation) gebracht. Die Ausatemluft verlässt die Lungen in umgekehrter Richtung.

Um einen optimalen Atemvorgang zu gewährleisten, müssen Ventilation (Belüftung der Lungenalveolen im Wechsel von Inspiration und Exspiration), Diffusion (Gasaustausch über die alveolokapilläre Membran) und Perfusion (der Ventilation angepasste Durchblutung der Lungenkapillaren) gut aufeinander abgestimmt sein.

Aufgaben des Atmungssystems:

Äußere Atmung

• Aufnahme von O2 aus der Atemluft in das Blutsystem

• Abgabe von CO2 als Endprodukt des Körperstoffwechsels

Regulation des Säure-Basen-Haushalts. Zusammen mit den Nieren und dem Pufferungssystem (hauptsächlich Bikarbonatpuffer) im Blut fungieren die Lungen als die schnellsten Regulatoren des Säure-Basen-Haushalts.

1.1.1 Zuleitende Atemwege

Alle zuleitenden Atemwege sind innen mit einer ein Flimmerepithel tragenden Schleimhaut ausgestattet und erfüllen somit folgende Aufgaben:

• Anfeuchtung der Atemluft (durch ständige Schleimproduktion)

• Vorreinigung der Atemluft (Flimmerepithel befördert Fremdkörper nach außen)

• Erwärmung der Atemluft (v. a. im Bereich der Nasenschleimhaut befindet sich ein dichtes Blutgefäßgeflecht)

• Luftweiterleitung

Nase (Naso) und Nasennebenhöhlen (Sinus paranasales)

• Die Nase liegt über dem harten Gaumen, die Seitenwände werden vom Oberkieferknochen gebildet; oben wird sie durch die Siebbeinplatte begrenzt.

• Die paarigen Nasennebenhöhlen sind durch offene Gänge mit der Nase verbunden.

• Zu den Nasennebenhöhlen zählen:

  • Stirnhöhlen (Sinus frontales)

  • Kieferhöhlen (Sinus maxillares)

  • Siebbeinzellen (Sinus ethmoidales)

  • Keilbeinhöhlen (Sinus sphenoidales)

• In der Nasenschleimhaut sind Riechzellen eingelagert (schlechter Geruch kann vor schädlichen Stoffen warnen).

• Nase und Nasennebenhöhlen stellen einen Resonanzraum für die Stimmbildung dar.

Rachen (Schlund, Pharynx)

• Der Rachen ist ein Muskelschlauch, der sich von der Schädelbasis bis zur Speiseröhre erstreckt.

• Er liegt vor der Halswirbelsäule (HWS) und hinter der Mund- und Nasenhöhle.

• Im Rachen kreuzen sich Luft- und Speisewege, wobei die Luftwege beim Schluckakt durch den Kehldeckel verschlossen werden.

Kehlkopf (Larynx)

• Der Kehlkopf ist ein aus 4 größeren sowie einigen kleineren Knorpeln bestehendes röhrenförmiges Gerüst, das sich vom Zungengrund bis zur Luftröhre erstreckt und teilweise durch Gelenke miteinander verbunden ist (von kranial nach kaudal: Schildknorpel mit Kehldeckelknorpel, Stellknorpel und Ringknorpel).

• Auf dem größten Knorpel (Schildknorpel) liegt der Kehldeckel (Epiglottis), der sich beim Schluckakt als schützende Verschlussklappe auf den Kehlkopfeingang legt, damit der Speisebrei nicht in die Luftröhre gelangt.

• Zwischen dem Schildknorpel und den 2 Stellknorpeln spannen sich die Stimmbänder aus; der Spaltraum zwischen den Stimmbändern wird als Stimmritze (Glottis) bezeichnet; die Weite der Stimmritze ist von der Stellung der Stimmbänder abhängig; bei der Stimmbildung werden die Stimmbänder durch den Luftstrom in Schwingungen versetzt.

Luftröhre (Trachea)

• Die Luftröhre ist eine 10–12 cm lange biegsame Röhre und beginnt unterhalb des Ringknorpels; sie liegt hinter der Schilddrüse und vor der Speiseröhre.

• Die Wand der Trachea wird durch 16–20 c-förmige Knorpelspangen verstärkt, deren Bögen nach ventral gerichtet sind; somit wird die Luftröhre bei Unterdruck (z. B. bei der Einatmung) offen gehalten.

• Die Hinterwand wird von elastischem und kollagenem Bindegewebe gebildet, in das glatte Muskelfasern eingelagert sind, wodurch eine Ausweitung der dahinter liegenden Speiseröhre ermöglicht wird.

Bronchien

• In Höhe des 4. Brustwirbels teilt sich die Trachea (Bifurkation) in den rechten und linken Stammbronchus auf, welche am Lungenhilus in die rechte und linke Lunge eintreten.

• Der rechte Stammbronchus teilt sich innerhalb der rechten Lunge in 3, innerhalb der linken Lunge in 2 Hauptäste (Lappenbronchien).

• Die Lappenbronchien spalten sich in Segmentbronchien (rechts: 10, links: 8–10 Segmentbronchien).

• Wie die Äste eines Baumes entstehen immer kleiner werdende Verzweigungen des Bronchialbaumes bis zu den Endbronchiolen (Bronchioli terminales).

• Die Endbronchiolen gehen in das eigentlich atmende Lungengewebe, die Lungenbläschen (Alveolen), über.

• Ähnlich der Trachea besteht die Wand der Hauptbronchien aus Knorpelspangen und der umgebenden Muskulatur; je weiter sich die Bronchien aufzweigen, desto mehr nehmen die knorpeligen Anteile ab und werden durch Knorpelplättchen ersetzt, bis sich in den terminalen Verzweigungen überwiegend Muskelzellen befinden.

1.1.2 Lunge (Pulmo)

• Die Lunge liegt innerhalb des knöchernen Thorax.

• Sie besteht aus 2 getrennten Lungenflügeln, die sich beiderseits des Mediastinums befinden.

• Die Außenflächen liegen der inneren Thoraxwand an, während die Unterflächen (Lungenbasis) dem Zwerchfell aufsitzen.

• Die Lungenspitzen ragen 2–4 cm über das Schlüsselbein hinaus, ventral liegen die Lungenflügel in Höhe der 6. Rippe, axillar in Höhe der 8. Rippe, dorsal zwischen dem 10. und 12. Brustwirbel.

• Die Stammbronchien, die Lungenschlagadern (Aa. pulmonales), die Lungenvenen (Vv. pulmonales), die Lymphgefäße und Nerven treten über den Lungenhilus in die Lungen ein bzw. aus.

• Weiterhin teilen sich die beiden Lungenflügel in Lungenlappen auf: die rechte Lunge besteht aus 3 Lappen (Ober-, Mittel- und Unterlappen), die linke Lunge aus 2 Lappen (Ober- und Unterlappen).

• Die Lungenlappen unterteilen sich weiterhin in 10 Segmente rechts und 8–10 Segmente links,...