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Physiologie Atemapparat (Basics)
Physiologie Atemapparat (Basics)
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Cartes-fiches
globale respiratorische Insuffizienz
Bei vermindertem PO2 (=Hypoventilation) und erhöhtem pCO2 (Hypoxämie und Hyperkapnie)
Hyperkapnie
Erhöhter Kohlendioxidgehalt im Blut, was zu einem erhöhten arteriellen Kohlendioxidpartialdruck führt.
Ventilation in Seitenlage
In Seitenlage sind die oberen (unabhängigen) Alveolen vorgedehnt und wird besser belüftet, der untere Teil kann besser ventiliert werden.
Die zu behandelnde Seite liegt also oben, ausser es soll Sekret mobilisiert werden - dann wird die zu behandelnde Seite unten gelagert, damit Luft hinter das Sekret gelangen kann und mithilft bei der Mobilisation.
Abhängigkeit der Ventilationsverteilung
- Altersabhängigkeit
- Flowabhängigkeit (bessere Ventilation bei langsamer Einatmung)
- Atemmuskulaturabhängigkeit (Zwerchfellatmung oder mehr mit Atemhilfsmuskulatur)
- Atemzugsvolumenabhängigkeit
- Atemmittellageabhängigkeit (Atemmittellage höher z.B. bei COPD)
Druckverhältnisse in der Lunge
Pleuradruckgradient (Ventilation basal, apikal) / regionale Gasverteilung beeinflusst durch:
- Lungengewicht / Schwerkraft
- Oben negativer (Sog stärker), unten weniger negativ
- Abhängig von der Atemlage
- Abhängig von der Atemstärke
- Schwankend im Atemrhytmus
Unterdrücke sorgen dafür, dass Lunge offen bleibt sonst ð Pneumothorax
Die Pleura
Die Lunge ist über die Plaura am Thorax aufgehängt. Der Unterdruck zwischen den Blättern bewahrt die Lunge vor dem Kollaps, er zieht nämlich die Lunge zur Thoraxwand.
- Pleura visceralis (Lungenfell): inneres Blatt der Pleura, welches beide Lungenflügel umhüllt
- Pleura parietalis (Rippenfell): äusseres Blatt der Pleura, welches die Thoraxwand und die kraniale Seite des Zwerchfells von innen aus.
- Cavitas pleuralis (Pleuraspalt): liegt zwichen den Pleurablättern und wird mit der Pleuraflüssigkeit ausgefüllt. Die Flüssigkeit ermöglicht das reibungslose gleiten.
Pleuradruck
Aufgrund des Eigengewichts der Lunge ist der intrapleurale Druck an der Basis weniger negativ als an der Spitze. In Ruhe ist die Basis der Lunge relativ komprimiert, entfaltet sich aber bei Inspiration besser als die Lungenspitze
Equal Pressure Point
Nach dem EEP (Punkt des gleichen Druckes) kommt es mundwärts bei einer forcierten Ausatmung zu einer Kompression der Atemwege. Der EPP befindet sich beim Gesunden im Bereich der mit Knorpelspangen umgebenen Bronchien. Bei Patienten mit COPD oder mit Emphysem kann sich der EPP bei forcierter Ausatmung nach distal verschieben. In diesen Bronchien kommt es, da der Knorpel fehlt, zum bronchiolären Kollaps. Bei dieser druckabhängiger Obstruktion wird der EPP durch Anwenden einer extrathorakalen Stenose, Lippenbremse, Pep- Systeme etc. nach zentral verschoben. Hiermit wird dem bronchilärem Kollaps bei forcierter Ausatmung, bei Anstrengung, entgegengewirkt
O2-Transport
- 97% des Sauerstoffs sind chemisch an das Hämoglobin gebunden, 3% frei gelöst
- bei tiefem Hb (Anämie), Transportproblem und evtl. Müdigkeit und Atemnot
- Achtung: mit Sauerstoffsättigung im Blut (Biox) kann wenig über tatsächliche Sauerstoffmenge ausgesagt werden
CO2-Transport
- 80% als HCO3-, 10% chemisch gebunden an Hb, 10% gelöst
- Kohlendioxid wird nie vollständig abgeatmet
- HCO3- dient als Puffer und die CO2-Konzentration zur Atemregulation
Zusammenhang Partialdruck und Sättigung
Um von einer Sättigung von 98 zu 100% (unnötig) zu kommen muss ein hoher Sauerstoffpartialdruck aufgebaut werden. Fällt der pO2 von 100 auf 90 ändert sich der Biox um 1%, von pO2 50 auf 40 hingegen um 9%! Im Physioalltag durchaus relevant insbesondere bei Globalinsuffizienz mit niedrigem PO2.
Atemregulation / Steuerung
Zentrales Atemzentrum im Hirnstamm (Medulla oblongata).
Eine Hyperkapnie (erhöhter O2-Gehalt im Blut) wird registriert und gegenreguliert durch eine erhöhte Atemfrequenz. Dem Atemzentrum wird dies mit der Zeit egal und der erhöhte CO2 Gehalt wird zur Norm. Bei chronischer Hypoventilation (also Patienten mit respiratorischer Globalinsuffizienz) wird der verminderte pO2 (Hypoxämie) zum Atemstimulus. Wird diesen Patienten nun Sauerstoff gegeben, kann dies zum Wegfall dieses Stimulus führen und somit zum respiratorischen Versagen. Deshalb ohne Kenntnis der Diagnose soll ein Pat. Nie mehr als 2l/min. Sauerstoff erhalten.
Rezeptoren, welche die Atmung Steuern
- Zentrale Chemorezeptoren
- H+ und CO2
- Periphere Chemorezeptoren
- Dehnungssensoren
- Höhere Zentren
- Schmerzsensoren
- Zentrale Thermosensoren
- Körpertemperatur
- Hormone
- Periphere Thermorezeptoren
- Pressosensoren
- Mechanosensoren
Lungenlappen und -segmente
rechts:
Oberlappen (3 Segmente)
Mittellappen (3 Segmente)
Unterlappen (4 Segmente)
ð 3 Lappen, 10 Segmente = 55%
links:
Oberlappen (5 Segmente)
Unterlappen (4 Segmente)
ð 2 Lappen, 9 Segmente 45% (Herz braucht links ein wenig mehr Platz)
Lungengrenze / Topgraphie
Lungengrenze ventral auf Höhe Rippe 6
lateral auf Höhe Rippe 8
dorsal auf Höhe Rippe 10
Rezeptoren in der Lunge
- Hustenrezeptoren
- Schmerzrezeptoren: obere Luftwege, Bronchien, Pleura parietalis
Dehnungsrezeptoren: Alveolen, Hering Breuer Reflex (wenn Alveolen überdehnt – Input ans Hirn: ausatmen!
Zwerchfell
Das Diaphragma ist eine Muskel-Sehnen-Platte, welche die Brust- und Bauchhöhle vonei nander trennt. Es ist kuppelförmig, quergestreift und der wichtigste Atemmuskel. Der Muskel hat Ursprungsorte: Pars lumbalis, Pars costalis (7. – 12. Rippe) und Pars sternalis. Alle Anteile enden in einer gemeinsamen Sehnenplatte, dem Centrum tendineum. Die Kontraktion des Zwerchfells führt zur Inspiration. Das Diaphragma leistet in Ruhe 60-80% der zur Inspiration benötigten Muskelarbeit. Innerviert wird das Zwerchfell vom N. phrenicus aus dem Plexus cervicalis (C3-C5). Ein einseitiger Ausfall des Nervs führt zur Lähmung der betroffenen Zwerchfellhälfte, zum Zwerchfellhochstand und zu leichten Atemstörungen. Wenn er aber Beidseitig betroffen ist, können schwere Atemprobleme die Folge sein. (Auch Blockierungen der Wirbel C3 – C5 können sich auf die Atmung auswirken)
Atemwegswiederstände Verteilung (zentral / peripher)
Der Gesamtdurchmesser aller peripheren Bronchien ist grösser als der Gesamtdurchmesser der zentralen Bronchien. Zentrale Luftwege haben einen geringeren Querschnitt – 90% der Atemwegswiederstände
Surfactant
Surfactant ist eine von Pneumozyten Typ II in der Lunge produzierte und auf die Oberfläche des alveolären Epithels sezernierte, oberflächenaktive Substanz. Ohne Surfactant würden die Alveolen, die ständig durch einen Feuchtigkeitsfilm bedeckt sind, insbesondere in der Exspiration aufgrund der hohen Oberflächenspannung kollabieren. Die Atmung wäre um ein Vielfaches erschwert bzw. unmöglich. Surfactant als emulgierende, oberflächenaktive Substanz verringert die Oberflächenspannung um etwa 83% und hält somit die Alveolen offen. Dadurch wird ein effektiver Gasaustausch ermöglicht. Typ-2-Pneumozyten bilden sich in der 28. SSW und sind für die Entfaltung der Alveolen von Bedeutung.
unreife Lunge
Syn.: Atemnotsyndrom, IRDS (infant respiratory distress syndrom), Surfactantmangel-Syndrom
- Bei Frühgeburten (vor Vollendung 37./40. SSW)
- Lunge produziert zu wenig Surfactant
- Alveolen kollabieren ð kein Gasaustausch ð Atemnot und Sauerstoffmangel
- Blutproteine sammeln sich in kollabierten Alveolen ð hyaline Membran entsteht
- Frühgeborenes intubiert und künstlich Beatmet und Surfactant in Lunge eingebracht
Vor Geburt evtl. Abgabe Kortikoide für Förderung der Lungenreife
(NNR ð Cortisol ð Pneumozyten TypII ð Surfactant
Entwicklung der Lunge
Einige Monate nach der Geburt: 24 Mio. Alveolen
7-jährig: Bronchio-alveoläre Verbindungen (Kohnsche Poren)
8-jährig: 300 Mio. Alveolen
Pupertät: Durchmesser Alveolen wächst von 70m2 bis zu 80-100m2
18-20-jährig: Lunge noch immer nicht vollständig entwickelt (Rauchen zu diesem Zeitpunkt sehr schädlich)
Bronchialbaum
- Der Bronchialbaum enthält ca. 23 Generationen:
- 0 Trachea
- 1 Hauptbronchus
- 2 Lappenbronchus
- 3 Segmentbronchus
- 4 Subsegmentbronchus
- 5-9 Kleiner Bronchus
- 10-13 Bronchiolus
- 14-15 Terminaler Bronchiolus
- 15-16 Respiratorischer Bronchiolus
- 16-18 Alveolargang
- 19-23 Alveolarsack
- 23-24 Alveolus
- Grobe Einteilung in 3 Bereiche
- 0-2 zentral
- 3-16 distal
- 17-23 peripher
Mukozilliäre Clearance
Die Atemwege sind bis zu den Bronchioli terminales mit respiratorischen Flimmerepithel ausgekleidet (gegen peripehr hin immer kleiner und weniger). Die beweglichen Kinozilien kleiden die Atemwege wie ein dichter Rasen aus. Ihre koordinierte Bewegung ist in Richtung Rachen ausgerichtet. Dadurch werden der Bronchialschleim und in die Atemwege eingedrungene, kleinere Fremdkörper und Mikroorganismen ständig aus den Atemwegen befördert.
Perfusion der Lunge / Gefässe der Lunge
Vasa Publica:
- Arteria pulmonalis (sauerstoffarmes Blut)
- Vena pulmonalis (sauerstoffreiches Blut)
- Rechtes Herz
- Lungenkreislauf (Niederdruckabhängig und Schwerkraftabhängig – dient dem Gasaustausch)
Bronchialarterien:
- Gehen von Intercostalarterien und von Aorta ab
Vasa privata:
- Sauerstoffversorgung der Lunge (Hochdrucksystem durch linkes Herz angetrieben)
Gefässe der Lunge
- Gefässe des Lungenkreislaufes transportieren Blut durch die Lunge um Sauerstoff aufzunehmen. Sie stehen im Dienste des ganzen Körpers ð Vasa publica (öffentliche Gefässe)
- Gefässe des Körperkreislaufes sind für die Sauerstoffversorgung der Lunge zuständig ð Vasa privata (eigene Gefässe)
Lungenparenchym
Das
Gewebe der Lunge bestehend aus:
- Schleimhaut mit Zellen zum Gasaustausch
- Flimmerzellen zum Abtransport von Fremdkörpern, welche sich im Schleim gefangen haben (gebildet durch Becherzellen)
- Drüsenzellen, die Botenstoffe für die Lungenfunktion freisetzen
- Muskelschicht zur Regulierung der Öffnungsweite der Atemwege (Bronchokonstriktion)
- Bindegewebe das die Lunge unterteilt
- Elastische Fasern
Interstitium / Elastin
Interstitium: Zwischenraum zwischen Organen, Geweben oder Zellen. Aber auch faserarme, aber zell- und blutgefäßreiche Bindegewebe eines Organs ("interstitielles Bindegewebe").
Histologie: Im interstitiellen Bindegewebe verlaufen Versorgungsbahnen (Blutgefässe, Lymphgefässe und Nerven) eines Organs. Interstitium - im Gegensatz zum Parenchym - nicht an organspezifischen Funktionen beteiligt. Es sorgt für Stützgerüst und segmentale Gliederung eines Organs in Lappen (Lobi) und Läppchen (Lobuli).
Elastin: (elastisches Faserprotein) kommt häufig in der Lunge, in der Haut und in Blutgefäßen vor und verleiht diesen Elastizität.
Druckverhältnisse in den Bronchien
Bei der forcierten Ausatmung entsteht am Ende eine Kompression, normalerweise führt dies dank der Knorpelspangen nicht zu einer Einengung.
Nach der letzten Zigarette
nach 20 min:
Blutdruck, Körpertemperatur und HF sinken auf Werte eines Nichtrauchers
nach 8 Stunden:
giftiges Kohlenmonoxid in den roten Blutkörperchen ist durch Sauerstoff ersetzt worden
nach 24 Stunden:
kleineres Risiko einen plötzlichen Herztod zu erleiden
nach 48 Stunden:
Veränderungen der Nervenendigungen - Geruchs- und Geschmackssinn wieder verfeinert
Nach 3 Tagen:
merklich bessere Atmung
nach 3 Monaten:
bessere Lungenkapazität, Blutzirkulation, Audauer, chronische Reizung der Nasennebenhöhlen ist weg, Raucherhusten weg,
nach 9 Monaten:
feine Häärchen, welche Fremdstoffe entfernen sollen wachsen nach
nach ienem Jahr:
KHK nur noch 50% eines Rauchers
nach 2 Jahren:
Risiko für Krebs der Mundhöhle halb so gross
nach 10 Jahren:
Risiko an Lungenkrebs zu sterben gleicht einem Nichtraucher
Auskultation
ASTE:
sitzend (übers Eck), Fusssohlenbodenkontakt, Oberkörper frei
dorsale Auskultation: Pat. verschränkt Arme
ventral: Arme locker
lateral Axilla: Arme über Kopf legen
Atmung: durch den offenen Mund, tief
Ablauf: dorsal oben bis unten, ventral oben bis unten, lateral bds. (immer im Seitenvergleich)
Auskultation in Seitenlage
je nach Körperstellung werden Geräusche stärker (selten schwächer)
supralateral: unabhängig
infralateral: abhängig
Sputum
- Zähflüssig, viskös
zu wenig Flüssigkeitseinnahme - Mukös
glasig, weisslich, schleimig, zähflüssig, bei AB - Purulent
grün-gelblich bis grau, zähflüssig, dick, bei bakt. Infektionen - Curshmagene Spirale
bei Asthma Bronchiale - Bronchialausguss
bei COPD Exazerbation - Blutig (Bluthusten)
- Blutig gefleckt (Aushusten bluthatigen Sekrets)
- Schaumig, dünnflüssig
Lungenödem - Rostbraun
Pneumokokkenpneumonie - Himbeergele
Spätsymptom Bronchialkarzinom - Eitrig
Bronchitis, Pneumonie, Bronchiektasen - Rein eitrig
Lungenabszess