Das Zwerchfell ist der primäre Inspirationsmuskel. Seine Kontraktion erhöht das Thoraxvolumen, senkt den intrathorakalen Druck gemäß Boyle's Gesetz, wodurch Luft in die Lunge gezogen wird.
Mechanik der Atmung
- Kontraktion: Das Zwerchfell flacht ab und sinkt bei ruhiger Atmung um 1–2 cm, bei tiefer Inspiration um bis zu 10 cm. Die Thoraxhöhle dehnt sich vertikal aus.
- Druckänderung: Der Alveolardruck fällt unter den Umgebungsdruck, was Zufluss erzeugt.
- Entspannung: Elastischer Rückzug der Lunge und Brustwand, kombiniert mit abdominalem Druck, drückt das Zwerchfell nach oben und erzeugt passive Exspiration bei ruhiger Atmung.
Atemhilfsmuskeln
- Inspiration: Außenliegende Rippenmuskeln, Scaleni, Sternocleidomastoideus, Pectoralis minor (bei erzwungener Inspiration).
- Exspiration: Innenliegende Rippenmuskeln, Bauchmuskeln (Rectus abdominis, Obliques, Transversus abdominis) – aktiv bei erzwungener Exspiration, Husten und Sport.
Neuronale Kontrolle
- Markzentren: Dorsale Atemgruppe (inspiratorischer Antrieb), ventrale Atemgruppe (exspiratorischer Antrieb).
- Brückenzentren: Pneumotaktisches Zentrum (reguliert Frequenz), Apneustisches Zentrum (reguliert Tiefe).
- Chemorezeptor-Antrieb: Zentrale Chemorezeptoren (reagieren auf CO2/pH), periphere Chemorezeptoren (reagieren auf O2, CO2, pH).
- Willkürliche Übersteuerung: Motorischer Kortex über Phrenicusnerven ermöglicht bewusste Atemkontrolle.
Faktoren, die Atemfrequenz und -tiefe beeinflussen
- Metabolischer Bedarf (Sport, Fieber)
- Arterieller PaCO2 (primärer Treiber), PaO2 (sekundär) und pH-Wert
- Emotion, Schmerz, willkürliche Kontrolle und Lungenmechanik
Kernbotschaft
Das Zwerchfell dient als Motor der Atmung; sein rhythmisches Kontrahieren – angetrieben durch Hirnstammzentren und Chemorezeptor-Feedback – sichert den lebenswichtigen Gasaustausch.
