Das Atmungssystem ermöglicht den Gasaustausch (O₂ ein, CO₂ aus) durch die koordinierte Struktur und Funktion von drei integrierten Komponenten: den oberen und unteren Atemwegen, der Atemmuskulatur und den Kontrollzentren.
1. Obere Atemwege (leitender Abschnitt)
- Nase/Nasenhöhle: Filtration (Vibrissen, Schleim), Erwärmung, Befeuchtung, Olfaktion. Muscheln erhöhen die Oberfläche.
- Pharynx (Rachen): Nasopharynx (Adenoiden, Ohrtrompeten), Oropharynx (Palatinmandeln), Laryngopharynx – gemeinsamer Atem- und Verdauungsweg.
- Kehlkopf (Stimmkopf): Epiglottis (Atemwegsschutz), Stimmbänder (Phonation), Schildknorpel/Kehlkopfknorpel/Arytenoidknorpel.
Klinische Korrelationen: Nasenbluten, Sinusitis, Mandelentzündung, Krupp, Kehlkopfentzündung, Fremdkörperaspiration.
2. Untere Atemwege (leitend → respiratorischer Abschnitt)
- Luftröhre: 10–12 cm, C-förmige Knorpel (verhindern Kollaps), Carina bei T4/T5 Bifurkation.
- Bronchialbaum: 23 Generationen: Hauptbronchus → Lappenbronchus → Segmentbronchus → Subsegmentbronchus → Bronchiolen → Terminalbronchiolen (letzte rein leitend).
- Respiratorische Zone (Gasaustausch): Respiratorische Bronchiolen → Alveolärgänge → Alveolarsäcke → Alveolen (300–500 Millionen, 70–100 m² Oberfläche).
- Lungen: Rechts (3 Lappen, 10 Segmente), Links (2 Lappen, 8–9 Segmente, Herzkerbe). Pleuraverschlingung: Viszeral (Lunge) + Parietal (Brustwand) → Pleuraraum (10–20 mL seröse Flüssigkeit).
Klinische Korrelationen: Bronchitis, Asthma, COPD, Pneumonie, Lungenkrebs, Pneumothorax, Pleurerguss.
3. Atemmuskulatur und Mechanik
Primärmuskeln
- Zwerchfell: Kuppelförmig, innerviert vom Nervus phrenicus (C3–C5). Kontraktion → Flachwerden → ↑ Thoraxvolumen (vertikale Dimension) → 75 % des Tidalvolumens in Ruhe.
- Äußere Rippenmuskeln: Heben Rippen → ↑ Anteroposteriorer und lateraler Durchmesser (Bügelgriff, Pumpengriff).
Zugmuskeln (bei Notfall/Belastung rekrutiert)
- Inspiration: Musculus sternocleidomastoideus, Scaleni, Musculus pectoralis minor, Musculus serratus anterior.
- Exspiration (aktiv): Innere Rippenmuskeln, Bauchmuskeln (Rectus abdominis, Obliquus, Transversus).
Ventilationsmechanik
- Boyle'sches Gesetz: P ∝ 1/V. Zwerchfellabsenkung → ↑V → ↓P (intrapleural -5 bis -8 cmH₂O) → Luft strömt ein.
- Compliance: ΔV/ΔP. Vermindert bei Fibrose, ARDS, Ödem; erhöht bei Emphysem.
- Resistenz: Primär mittlere Bronchien (Generationen 4–8). Erhöht bei Asthma, COPD, Sekreten.
- Arbeit des Atmens: Elastisch (Compliance) + Resistiv (Atemwege) + Inertiell (vernachlässigbar).
Gasaustausch und Transport
- Alveolo-Kapillare Membran: 0,2–0,5 μm dick (Typ-I-Pneumocyten + Endothel + verschmolzene Basalmembranen).
- Diffusion: O₂ (perfusionslimitiert), CO₂ (nur bei Krankheit diffusionslimitiert).
- V/Q-Matching: Optimal ~0,8; Missmatch verursacht Hypoxämie (Shunt, Toter Raum).
Kontrolle der Atmung
- Medulläre Zentren: Dorsale Atemgruppe (inspiratorisch), ventrale Atemgruppe (exspiratorisch).
- Varolii-Brücke: Apneustisch (verlängert Inspiration), Pneumotaktisch (begrenzt Inspiration).
- Chemorezeptoren: Zentral (Medulla, pH/CO₂), Peripher (Carotis/Aortenkörperchen, O₂/CO₂/pH).
- Mechanorezeptoren: Lungenstreckung (Hering-Breuer), Reizrezeptoren, J-Rezeptoren.
Klinische Integration
Das Verständnis dieses Anatomie-Physiologie-Rahmens ermöglicht die Lokalisierung von Pathologie (oben vs. unten, obstruktiv vs. restriktiv, vaskulär vs. parenchymal), die Interpretation von PFTs, ABGs, Bildgebung und gezielte Interventionen.
