Physiologie - 3. Respiratorisches System

Apparatus respiratorius

• Obere Atemwege:
  • Nasenhöhle (Cavitas nasi)
  • Nasennebenhöhlen (Sinus paranasales)
  • Rachen (Pharynx)
• Untere Atemwege:
  • Kehlkopf  (Larynx)
  • Luftröhre (Trachea)
  • Bronchien
• Atmungsorgan: Lungenbläschen (Alveolen)
• Atemmuskulatur

Topografie:

• oben vorne: Stirnhöhle
• oben hinten: Türkensattel, Sitz der Hypophyse
• vorne: Nasenbein
• hinten: Choanen, hintere Nasenöffnungen zum Rachen
• seitlich: Nasennebenhöhlen
• unten: Gaumen

Makroskopie:

• Nasenscheidewand (Septum): teilt in zwei Hälften
• Nasenvorraum (Vestibulum nasi)
• Nasenraum (Cavum nasi proprium), etagenartig aufgeteilt:
  • obere Naschenmuschel (Concha nasalis superior)
  • oberer Nasengang (Meatus nasi superior), Riechgang: enthält das Geruchsorgan (Organum olfactorium)
  • mittlere Nasenmuschel (Concha nasalis media)
  • mittlerer Nasengang (Meatus nasi medius), Sinusgang
  • untere Nasenmuschel (Concha nasalis inferior)
  • unterer Nasengang (Meatus nasi inferior), Atemgang

Mikroskopie:

• respiratorisches Epithel: mehrreihiges Zylinderepithel mit Flimmerhärchen und eingelagerten Becherzellen
• seröse Drüsen
• dichtes Geflecht von feinen Blutgefässen

Topografie:

• durch kleine Öffnungen mit der Nasenhöhle verbunden

Makroskopie:

• Stirnhöhlen (Sinus frontalis)
• Siebbeinzellen (Cellulae ethmoidales)
• Keilbeinhöhlen (Sinus sphenoidalis)
• Kieferhöhlen (Sinus maxillaris)

Mikroskopie:

• mit der gleichen Schleimhaut ausgekleidet wie die Nasenhöhle

Topografie:

• oben: Choanen
• unten: Kehlkopf
• Luft- und Speiseröhre kreuzen sich

Makroskopie:

• Nasenrachen (Epipharynx, Nasopharynx):
  • Mündung der Choanen
  • Mündung der Ohrtrompete (Eustachische Röhre, vom Innenohr)
  • Rachenmandel (Tonsilla pharyngealis)
• Mundrachen (Mesopharynx, Oropharynx):
  • Öffnung zum Mund
  • Gaumenmandeln (Tonsillae palatinae)
• Kehlkopfrachen (Hypopharynx, Laryngopharynx):
  • Öffnung zum Kehlkopf

Mikroskopie:

• Muskelschlauch: quergestreifte willkürliche Muskulatur
• mit Schleimhaut ausgekleidet
• Epihparynx: Flimmerepithel mit Becherzellen
• Meso- und Hypopharynx: mehrschichtiges unverhorntes Plattenepithel
• lymphatischer Rachenring (Mandeln): lymphatisches Gewebe, zur Abwehr

Topografie:

• oben: Rachen
• unten: Luftröhre

Makroskopie:

• Zungenbein (Os hyoideum)
• Membran mit Öffnung für Nerven und Gefässe
• Kehldeckel (Epiglottis):
  • verschliesst beim Schlucken den Kehlkopfeingang gegen den Rachen
• Schildknorpel (Cartilago thyroidea)
  • vordere Wand des Kehlkopfs
  • Adamsapfel: mittiger Vorsprung
• Stimmbänder (Ligamenta vocalia):
  • zwischen den Stellknorpeln und der Hinterwand des Schildknorpels
• Stimmritze (Rima glottidis):
  • Spalt zwischen den Stimmbändern
  • geöffnet: Atmungsstellung
  • geschlossen: Stimmbildung
• Taschenbänder:
  • enthalten Drüsen für die Befeuchtung der Stimmbänder
• Stellknorpel (Cartilago arytaenoidea):
  • gelenkig auf dem Ringknorpel
• Ringknorpel (Cartilago cricoidea):
  • waagrecht unter dem Schildknorpel

Mikroskopie:

• Knorpelgewebe
• mit Schleimhautepithel ausgekleidet
• Flimmerhärchen bewegen Richtung Rachen
• Stimmbänder: elastisches Fasergewebe, von Plattenepithel überzogen

Topografie:

• oben: Kehlkopf
• unten: Bifurkation des Hauptbronchus auf Höhe des 5. Brustwirbels
• hinten: Speiseröhre

Makroskopie:

• Knorpelspangen: nach hinten geöffnet und mit glatten Muskelfasern zusammengehalten

Mikroskopie:

• elastisches Rohr: elastisches Bindegewebe zwischen den Knorpelspangen
• ausgekleidet mit respiratorischem Epithel
• Flimmerhaare in Richtung Rachen
• gemischte Drüsen

Topografie:

• oben: Luftröhre

Makroskopie:

• Bronchialbaum:
• Luftleitender (konduktiver Teil):
  Luftzu- und -ableitung, Totraum
  • Hauptbronchus (Bronchus principalis):
    rechts und links je einer, Eintritt in die Lungen durch die Lungenpforten (Hili)
  • Lappenbronchien (Bronchi lobares):
    rechts drei, links zwei
  • Segmentbronchien (Bronchi segmentales):
    Eintritt in die Lungensegmente
  • Endbronchiolen (Bronchioli terminales)
• Respiratorischer Teil:
  am Gasaustausch beteiligt
  • Atmungsbronchiolen (Bronchioli respiratorii)
  • Alveolargänge (Ductuli alveolares):
    je zwei pro Atmungsbronchiole, dicht mit Lungenbläschen (Alveolen) besetzt

Mikroskopie:

• Hauptbronchien: hufeisenförmige Knorpelspangen wie in Trachea
• Lappen- und Segmentbronchien: unregelmässig geformte Knorpelplättchen
• Bronchiolen: Muskelfasern stellen bei Körperruhe Bronchiolen eng, bei Anstrengung erweitern sie sie durch Erschlaffen, bis Endbronchiolen mehrreihiges Flimmerepithel mit Becherzellen, ab Atmungsbronchiolen kubisches Epithel ohne Flimmerhaare

Lungenbläschen, Atmungsorgan, ca. 100 m² Fläche

Mikroskopie:

• gegen den Alveolargang offen
• ausgekleidet mit dünnem einschichtigem Epithel
• Staubzellen: Makrophagen, vernichten Staubteilchen
• umgeben mit Kapillaren

Funktionskreislauf (Gasaustausch durch Diffusion):

• Lungenarterie (Arteria pulmonalis):
  • Druck pCO₂ Kapillaren: 46 mmHg, Alveolen: 40 mmHg
  • Kohlendioxid diffundiert in die Alveole
• Blut-Luft-Schranke:
  • Alveolardeckzellen
  • epitheliale und endotheliale Basalmembran
  • Kapillarendothel
• Lungenvene (Vena pulmonalis):
  • Druck pO₂ Alveolen: 100 mmHg, Kapillaren: 40 mmHg
  • Sauerstoff diffundiert in die Kapillaren
  • wird von den einzeln passierenden roten Blutkörperchen (Erythrozyten) aufgenommen

Ernährungskreislauf:

• Bronchialarterien: bringen sauerstoff- und nährstoffreiches Blut aus der Aorta
• Bronchialvenen: transportieren Kohlendioxid und Abbauprodukte des Stoffwechsels in die Hohlvene

Topografie:

• im Brustraum (Thorax)
• unten: Zwerchfell (Diaphragma)
• seitlich: Rippen und Zwischenrippenmuskulatur
• medial: Mittelfellraum (Mediastinum)
• oben: oberhalb der 1. Rippe beim Schlüsselbein

Makroskopie:

• Lungenflügel: rechts grösser als links
• Lungenlappen:
  • Oberlappen (Lobus superior): rechts 3, links 5 Segmente
  • Mittellappen (Lobus medius): rechts 2 Segmente, links kein Mittellappen
  • Unterlappen (Lobus inferior): rechts 5, links 4-5 Segmente
• Lungensegmente: enthalten je ca. 1/2 Million Lungenläppchen
• Lungenläppchen: bestehen aus je einem Bronchiolus terminalis mit je zwei Alveolargängen und ihren Alveolen
• Lungenbasis (Facies diaphragmatica): auf dem Zwerchfell
• Lungenpforte (Hilus):
  • Eintritt: Lungenarterie, Bronchialarterien, Hauptbronchus, Nerven
  • Austritt: Lungenvene, Bronchialvenen, Nerven, Lymphgefässe mit Hiluslymphknoten

Mikroskopie:

• Lungengewebe: von den Alveolen gebildet
• Bindegewebe mit elastischen Fasern: enthält Blut- und Lymphgefässe
• Brustfell (Pleura): dünne seröse Schicht, umgibt die Lungen
  • Lungenfell (Pleura pulmonalis oder visceralis):
    inneres Blatt, umschliesst unmittelbar das Lungengewebe
  • Pleuraspalt:
    Unterdruck hält die Lunge entfaltet, seröse Flüssigkeit
  • Rippenfell (Pleura costalis oder parietalis):
    äusseres Blatt

Totale Lungenkapazität TLC: Gesamtvolumen ca. 5000 - 6000 ccm (5 - 6 Liter)

• Inspiratorisches Reservevolumen IR:
  1500 - 2000 ccm, kann bei tiefem Einatmen zusätzlich zum AZV eingeatmet werden
• Atemzugvolumen AZV:
  500 ccm, wird in Körperruhe ein- bzw. ausgeatmet
• Exspiratorisches Reservevolumen ER:
  1500 - 2000 ccm, kann bei tiefem Ausatmen zusätzlich zum AZV ausgeatmet werden
• Restvolumen (Residualvolumen) RV:
  1000 - 1200 ccm, bleibt auch nach optimaler Ausatmung in den Lungen
• Vitalkapazität VK:
  IR + AZV + ER, Lungenvolumen zwischen maximaler Einatmung und maximaler Ausatmung, Messung mit Spirometer

Atemfrequenz:

• 12 - 20 Atemzüge à 500 ccm pro Minute
• 4 - 10  Liter pro Minute

Luftzusammensetzung Ein/Aus:

• Sauerstoff: 21 % / 16 %
• Kohlendioxid: 0.03 - 0.04 % / 4 %
• Stickstoff, Wasserdampf, Edelgase (Neon, Argon, Krypton: 79 - 80 % beide

Atemzentrum: im verlängerten Mark (Medulla oblongata) im Gehirn

Erkennung von:

• Sauerstoffmangel (Hypoxie)
• Kohlendioxidüberschuss (Hyperkapnie)

Einfluss auf Atmung:

• vermehrte Muskelarbeit
• Körpertemperatur
• psychische Erregung: Angst, Wut, Schrecken
• Reflexe: Niesen, Husten, Gähnen, Schlucken

Einatmung (aktiv):

• Reguläre Atemmuskeln:
  • Zwerchfell (Diaphragma):
    Kontrakion, Lunge wird nach unten gezogen, Unterdruck in der Brusthöhle, Einstrom von Luft in die Lunge
  • Zwischenrippenmuskulatur (Mm. intercostales):
    Kontraktion der Mm. intercostales externi,  Heben der Rippen, Erweiterung des Brustraumes
• Atemhilfsmuskeln (Verwendung bei vermehrter körperlicher Anstrengung oder Atemnot):
  • Rippenhalter (Mm. scaleni)
  • Kopfwender (M. sternocleidomastoideus)
  • Grosser und kleiner Brustmuskel (M. pectoralis major et minor)
  • Vorderer Sägemuskel (M. serratus anterior)
  • Hinterer oberer Sägemuskel (M. serratus posterior superior)

Ausatmung (passiv):

• Reguläre Atemmuskeln:
  • Zwerchfell:
    Relaxation, Lunge wird nach oben gezogen, Luft wird ausgeatmet
  • Zwischenrippenmuskulatur:
    Kontraktion der Mm. intercostales interni, Senken der Rippen, Verengung des Brustraumes
• Atemhilfsmuskeln:
  • Hinterer unterer Sägemuskel (M. serratus posterior inferior)
  • Alle Bauchmuskeln (M. obliquus externus et internus, M. transversus, M. rectus abdominis)