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Atmung (engl. respiration)

Der Begriff Atmung beinhaltet alle biologischen Prozesse, bei denen Sauerstoff aus der Luft aufgenommen wird und Kohlendioxid an die Umgebung abgegeben wird. Man meint damit im Wesentlichen zwei biologische Vorgänge:
  1. äußere Atmung oder Lungenatmung (Respiration): sie umfasst die Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxidabgabe über das Lungengewebe.
  2. Zellatmung oder innere Atmung: hierunter versteht man die biochemischen Vorgänge der Atmungskette im inneren der Zellen (innere Membran der Mitochondrien), an deren Ende die universelle Energieeinheit des Körpers - ATP = Adenosintriphospat - gebildet wird.
Gemeinhin wird unter Atmung die äußere Atmung verstanden. Sie lässt sich in mehrere Phasen einteilen:

Während des Einatmens wird die Luft durch die äußeren Atemwege bis in die Lunge eingesaugt. Es erfolgt der Gasaustausch in der Lunge durch Diffusion der Atemgase zwischen den Alveolen (Lungenbläschen) und Kapillaren (kleinste Blutgefäße). Bei der Ausatmung wird die Luft über die äußern Atemwege nach außen gedrückt. Gesteuert wird die Atmung durch das Atemzentrum im Hirnstamm (Teil der Medulla oblongata), das hauptsächlich auf eine erhöhte Konzentration von Kohlendioxid im Blut anspricht.

Der Weg der Luft

Auf ihrem Weg zur Lunge muss die Luft (21 % Sauerstoff und 79 % Stickstoff sowie 0,04 % Kohlendioxid) durch den Mund oder die Nase, den Rachen, den Kehlkopf die Luftröhre und die Stammbronchien passieren. Über die Stammbronchien gelangt die Luft in die Lunge. Dort verzweigen sich die Bronchien insgesamt 23-mal in immer feinere Verästelungen, die so genannten Bronchiolen, bis sie schließlich in den Alveolen (Lungenbläschen) enden. An ihrer dünnen Membran tritt Sauerstoff in die Kapillargefäße über und auf dem entgegengesetzten Weg wird das Kohlendioxid aus dem Blut in die Lunge abgegeben. (In Ausatemluft können bis zu 14% Sauerstoff aber 5,6% Kohlendioxid sein)

Die Atemmechanik

Beim Einatmen hebt sich der Brustkorb und die Lunge dehnt sich aus. Dies ist in erster Linie auf die Kontraktion (=Zusammenziehen) des Zwerchfells zurückzuführen. Der Muskel trennt den Bauchraum vom Brustraum. Das Ausatmen der Luft aus der Lunge ist eine passive Reaktion auf die elastische Spannung, die sich beim Einatmen und im Brustraum gebildet hat. Ein Teil der Lungendehnung geht auch auf die Zwischenrippenmuskeln zurück. Wenn sich die Lunge ausdehnt oder zusammenzieht, fällt oder steigt der innere Druck im Vergleich zum äußeren Luftdruck. Dehnt sich die Lunge aus, entsteht ein Unterdruck und die Luft strömt in die Atemwege. Zieht sich die Lunge zusammen, strömt die Luft durch den Überdruck die Atemwege hinaus.

Größen, welche die Atmung beschreiben

1. Atemfrequenz

Die Atemfrequenz bezeichnet die Anzahl der Ein- und Ausatmungen pro Minute. Ein Erwachsener atmet (auf Meeresspiegelhöhe) durchschnittlich 10- bis 15-mal pro Minute. Sport, Stress und sonstige körperliche Aktivitäten erhöhen die Atemfrequenz, da der Sauerstoffbedarf größer ist. In der Folge wird die Atmung tiefer und schneller. Bei Jugendlichen (20 pro Minute), Kleinkindern (30 pro Minute) und Säuglingen (40 pro Minute) liegt die Atemfrequenz normalerweise höher.

2. Atemzugvolumen

Das Atemzugvolumen ist die Gasmenge, die pro Atemzug ein- (und aus-) geatmet wird. Es beträt bei einem Erwachsenen in Ruhe ungefähr 0,5 Liter. Weitere Lungenvolumina sind: inspiratorisches Reservevolumen (maximales Volumen beim Einatmen; ca. 2,5l), exspiratorisches Reservevolumen (Volumen beim maximalen Ausatmen; ca. 1,5l) und Residualvolumen (Restvolumen nach tiefer Ausatmung; ca.1,5l). Die so genannte Vitalkapazität umfasst das inspiratorische und expiratorische Reservevolumen und das Atemzugvolumen und umfasst ca. 4,5 l.

Atemstörungen

Um Atemstörungen zu beschreiben, wird unterschieden in: Hyperpnoe (vertiefte und verstärkte Atmung); Dyspnoe (Atemnot oder Kurzatmigkeit) und Apnoe (Atemstillstand). So können Lungenerkrankungen, wie chronische Bronchitis, Asthma, Lungenentzündungen oder eingeatmete Gegenstände zur Dyspnoe (Atemnot) führen. Ein Atemstillstand (Apnoe) kann bei Hirnschädigungen, Vergiftungen oder einer Überdosis Drogen auftreten. Bei einem Atemstillstand gelangt nicht mehr genügend Sauerstoff in den Körper. Wird dabei ein Zeitfenster von 4 bis 6 Minuten überschritten, können bleibende Hirnschäden auftreten oder der Betroffene stirbt.

Des Weiteren gibt es noch eine ganze Reihe von pathologischen Atmungsformen. Am bekanntesten ist die Mundatmung, die beim Schnarchen oder dem Schlafapnoe Syndrom vorkommt. Bei letzterem sind auch kurzzeitige Atemstillstände zu beobachten. Als Stridor werden pfeifende oder zischende Atemgeräusche beim Ein- oder Ausatmen verstanden, die durch eine Verengung der Luftwege entstehen (Pseudokrupp, Verlegung der Atemwege durch Gegenstände). Ist das Atemzentrum in Mitleidenschaft gezogen, zum Beispiel als Folge eines Hirnödems oder einer Meningoenzephalitis, tritt die so genannte Biot-Atmung auf. Sie ist eine Form der periodischen Atmung, bei der sich tiefe Atemzüge mit einer kurzen apnoischen Pause (Atempause) abwechseln. Hyperventilation ist eine unbewusste oder bewusste Vertiefung und Beschleunigung der Atmung. Sie tritt zum Beispiel bei psychischem Stress und Angstgefühlen auf.


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