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Die Grundlagen der Atmung

Die Grundlagen der Atmung

von Phantom Athletics 03 Mai, 2017

Menschliches Leben ist ohne Sauerstoff nicht denkbar. So trivial diese Aussage klingen mag, so komplex sind die Vorgänge, die dazu beitragen, den Sauerstoff von der Umgebungsluft in die unterschiedlichsten Körperzellen zu transportieren (de Marees, 2003). Aufgrund der Entfernung zwischen den Zellen des Körpers und der Umgebungsluft, braucht der menschliche Körper spezielle und komplexe Transportsysteme, in Form von Atmungssystem, Herz-Kreislauf-System und dem Transportmittel Blut, um eine ausreichende Sauerstoffversorgung zu gewährleisten. An der Atmung beteiligt sind somit etliche Körperteile wie…

Atmung – Anatomie:

Obere Atemwege im Kopfbereich:

  • Nasenhöhle

  • Rachen (Pharynx)

  • Kehlkopf (Larynx)

Untere Atemwege im Rumpfbereich:

  • Luftröhre (Trachea)

  • Luftröhrenäste (Bronchien)

  • Lungenbläschen (Alveolen)

 

Nasenhöhle:

Die beiden Nasenhöhlen werden von der Nasenscheidewand in zwei Teile getrennt und vom Gaumen von der Mundhöhle getrennt. Innen ist die Fläche von Schleimhäuten ausgekleidet und mit Flimmerhaaren überzogen (Fuchs & Reiß, 1990).

Atemfunktionen der Nasenhöhle:

  • Erwärmung der Atemluft, durch die stark durchbluteten Schleimhäute auf bis zu 35-37°C

  • Anfeuchtung der Atemluft, um ein Austrocknen der folgenden Atemstrukturen zu verhindern

  • Säuberung der Atemluft, durch die Schleimhäute und der Flimmerhaare, von Staub und anderen kleinen Fremdkörpern

Rachen (Pharynx):

Der Rachen ist eine ca. 10-15 cm lange muskuläre, schlauchähnliche Struktur, die innen von Schleimhäuten verkleidet ist und unseren Mund- und Nasenraum mit der Speise und Luftröhre verbindet (de Marees, 2003). Außerdem mündet der Rachen in den Kehlkopf, der seine eigene Funktionsweise aufweist.

Kehlkopf (Larynx):

Der am Pharynx anschließende Kehlkopf besteht aus mehreren Knorpeln (Schildknorpel, Ringknorpel, Stellknorpel x 2), die zusammen mit dem knöchernen Zungenskelett, das Kehlkopfskelett bilden (Fuchs, 1995).

Atemfunktion des Kehlkopfes:

  • Durchgang für die Atemluft, da Verbindung der oberen und unteren Atemwege

  • Schützt die unteren Atemwege durch einen Schutzreflex (Husten)

Luftröhre (Trachea):

Hierbei handelt es sich um eine 10-15 cm lange röhrenähnliche Struktur, die vor der Speiseröhre liegt. Bis zu 20 Knorpelspangen in Hufeisenform versteifen die Wand der Luftröhre, die sich auf Höhe des vierten Brustwirbels in die beiden Stammbronchien aufteilt (de Marees, 2003).

Bronchien und Alveolen:

Die beiden Stammbronchien münden rechts und links in die beiden Lungenflügel. Dort teilen sich diese in immer kleiner werdende Äste auf (Bronchiolen). An den Endbronchien sitzen dann Gänge, die kleine, dünne, schalenartige Ausbuchtungen aufweisen (Alveolen oder Lungenbläschen). Diese ca. 300 Millionen Alveolen, werden von einem eng verstricktem Netz von Lungenkapillaren umgeben, die für den Gasaustausch zuständig sind (Levine / Stray-Gundersen, 1997).

Funktionsprinzip der Lunge und des Gasaustausches:

Um den Gasaustausch rasch und ausreichend durchzuführen und alle Gewebsstrukturen zu erreichen, sind beim Menschen zwei große Mechanismen wirksam:

  • Der schnelle Gastransport, durch Bewegung von Gasen oder Flüsigkeiten.

Hiermit ist die Beförderung der Gase durch die Atemwege gemeint. Durch das Blasebalg ähnliche System (Lunge, Thorax, Atemmuskulatur).

  • schnelle Beförderung der Gase durch das Gefäßsystem durch das Herz, welches wie eine Ventilpumpe wirkt (de Marees, 2003).

  • Der relativ langsame Gasaustausch durch Diffusion zwischen Lungenbläschen und Kapillaren bzw. Kapillaren und Zellen. Damit der Gasaustausch auch an diesen Stellen möglichst rasch und in ausreichender Menge durchgeführt werden kann, sind die Diffusionsstrecken kurzgehalten (1/1000mm und weniger) und die Austauschflächen dafür groß (Lungenkapillaroberfläche = ca. 100m² / Muskelkapillaroberfläche = ca.600m²)(Levine / Stray-Gundersen, 1997).

Der Brustkorb (Thorax) besteht aus dem Brustbein, den Rippen und der Brustwirbelsäule. Durch Gelenkverbindungen zwischen den Rippen und der Wirbelsäule, können die Rippen bewegt werden. Dadurch wird der Thoraxinnenraum vergrößert, bzw. verkleinert (de Marees, 2003).

Der aktive Vorgang der Einatmung (Inspiration), kommt durch die Kontraktion des Zwerchfells und der äußeren Zwischenrippenmuskulatur zu Stande. Durch diese Kontraktionen, kommt es zu der Erweiterung des Throaxinnenraumes und somit zu einem Unterdruck, aus dem die Füllung der Lunge mit Luft resultiert. Die eingeatmete Luft hat in der Regel einen Sauerstoffanteil von 20,9%. In den Alveolen diffundieren diese Sauerstoffpartikel in das Blut und gelangen so zu den Zellen, in denen sie verstoffwechselt werden. Die Abbauprodukte wie z.B. Kohlendioxid, werden bei den Kapillaren an den Zellen wieder zurück an das Blut abgegeben und zur Lunge transportiert. Der passive Vorgang der Ausatmung (Expiration), kommt durch die erschlaffung der Muskulatur zustande. Damit einhergehend, ist die Verkleinerung des Thoraxinnenraumes und das entweichen der Gase aus der Lunge (de Marees, 2003).

Bei vertiefter Atmung, wie bei körperlicher Anstrengung, wird zusätzlich zu den oben genannten Elementen auch noch die so genannte Atemhilfsmuskulatur (Halsmuskulatur, Brustmuskulatur, vordere Sägemuskulatur)bei der Inspiration mit involviert. Dies ist der Fall, sobald der Körper eine ventilierte Luftmenge von 50 l/min und mehr benötigt de Marees, 2003).

Bei der Expiration, hilft die Bauchmuskulatur und die innere Zwischenrippenmuskulatur, den Thoraxinnenraum auch wieder zu verkleinern und somit einen ausreichenden Gasaustausch zu gewährleisten (Fuchs,1995).

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