Atmung

Durch die Atembewegung von Thorax und Lunge gelangen die Atemgase durch die zuleitenden Atemwege bei der Inspiration in die Lunge und bei der Exspiration aus der Lunge hinaus. Dieser Vorgang ist mit einer respiratorischen Formänderung des Brustraumes verbunden. Mit der Inspiration gelangt sauerstoffreiche Frischluft in den Alveolarraum, während bei der Exspiration sauerstoffarme, mit Kohlenstoffdioxid angereicherte Luft an die Umgebung abgegeben wird. Die Luftbewegung bei der Atmung kommt durch rhythmischen Wechsel von Brustraumerweiterung und - verengung zustande. Die Erweiterung erfolgt durch zwei Massnahemen: Abflachung des Zwerchfells und Hebung des Rippenbogens.

Übertragung der Thoraxbewegung auf die Lunge: Die Lungenoberfläche liegt der Thoraxwand eng an und folgt den Atmungsexkursionen des Thorax, obwohl zwischen beiden keine feste Verbindung besteht. Dies ist dadurch mögliche, da der kapilläre Spalt zwischen Pleura visceralis und Pleura patietalis mit Flüssigkeit gefüllt ist, die nicht gedehnt werden kann. Dadurch bleiben die Pleuraplatten dicht zusammen, sind aber trotzdem seitlich gegeneinander verschiebbar.

Atemvolumen:
Das Volumen, welches bei einem Atemzug in Ruhe eingeatmet wird, ist verglichen mit dem in der gesamten Lunge enthaltenen Gasvolumen verhältnismässig klein. Über das normale Atemzugvolumen hinaus können also bei der Einatmung und bei der Ausatmung erhebliche Zusatzvolumina aufgenommen bzw. abgegeben werden. Selbst beim tiefsten Ausatmen ist es nicht möglich alle Luft aus der Lunge zu entfernen. Für die quantitative Erfassung dieser Volumengrössen hat man die folgenden Volumeneinteilungen vorgenommen:

1. Atemzugvolumen	normales In- bzw. Exspirationsvolumen
2. Inspiratorisches Restvolumen	Volumen, das nach normaler Inspiration noch zusätzlich eingeatmet werden kann.
3. Expiratorisches Restvolumen	Volumen, das nach normaler Exspiration noch zusätzlich eingeatmet werden kann.
4. Residualvolumen	Volumen, das nach maximaler Exspiration noch in der Lunge zurückbleibt
5. Vitalkapazität	Volumen, das nach maximaler Inspiration maximal ausgeatmet werden Kann = Summe aus 1,2,3. Hängt vom Alter, Geschlecht, Körpergrösse, Körperpossition und Trainingszustand ab.
6. Inspirationskapazität	Volumen, das nach normaler Exspiration maximal eingeatmet werden kann =Summe aus 1 und 2
7. Funktionelle Redidualkapazität	Volumen, das nach normaler Exspiration noch in der Lunge enthalten ist =Summe aus 3 und 4
8. Totalkapazität	Volumen, das nach maximaler Inspiration in der Lunge enthalten ist = Summe aus 4 und 5

Austausch der Atemgase:
Der Volumenanteil eines Gases am Gesamtvolumen (hier Luft) wird als Fraktion bezeichent. Inspiratorische, alveoläre und exspiratorische Fraktionen bzw. Partialdrücke der Atemgase in Ruheatmung in Meereshöhe

	Fraktionen		Partialdrücke
	O2	CO2	O2	CO2
Inspirationsluft	0,209 ( 20,9 Vol. - % )	0,0003 ( 0,03 Vol. - % )	150 mmHg ( 20 kPa )	0,2 mmHg ( 0,03 kPa )
Alveoläres Gasgemisch	0,14 ( 14 Vol. - % )	0,056 ( 5,6 Vol. - % )	100 mmHg ( 13,3 kPa )	40 mmHg ( 5,3 kPa )
Exspirationsgemisch	0,16 ( 16 Vol. - % )	0,04 ( 4 Vol. - % )	114 mmHg ( 15,2 kPa )	29 mmHg ( 3,9 kPa )

Die Aufnahme der Atemgase erfolgt in den Alveolen:

Diffusion der Atemgase:
In den Lungenalveolen wird ein hoher O2- Partialdruck (100mm Hg) aufrechterhalten, dagegen besitzt das venöse Blut einen niedrigeren O2- Partialdurck (40mm Hg) in den Lungenkapillaren. Für CO2 besteht eine Partialdifferenz in entgegengesetzter Richtung. Diese Partialdruckdifferenzen stellen die "treibende Kraft" für den pulmonalen Gasaustausch dar. Weitere Vorraussetzungen für die Diffusion ist die grosse Austauschfläche und der kleine Diffusionsweg

Ein kleiner Teil des aufgenommenen Sauerstoffs bleibt gelöst im Blutplasma, während der Grossteil in den Erythrozyten an das Hämoglobin gebunden wird.

Kohlenstoffdioxid diffundiert in die entgegengesetzte Richtung, also aus den Erythrozyten in die Alveolen, nachdem es aus seinen chemischen Bindungen freigesetzt wurde. Der Diffusionswiderstand des Lungengewebes hat für CO2 einen sehr viel kleineren Wert als für O2. Dadurch wird eine effektivere CO2- Abgabe in der Lunge ermöglicht, obwohl nur eine kleine Partialdruckdifferenz wirkt.

Der Gasaustausch erfolgt über einen Ausgleich der Partialdruckdifferenzen

Lungenperfusion/ Lungendurchblutung:
Die Lungendurchblutung von 5-6 l/min in Ruhe wird durch eine mittlere Druckdifferenz zwischen Pulmonalarterie und linkem Vorhof von nur 8mm Hg aufrechterhalten. Im Vergleich mit dem Körperkreislauf hat das Lungengefässsystem einen kleinen Strömungswiderstand. Bei körperlicher Arbeit steigt die Lungendurchblutung auf das 4fache an. Hierbei steigt der Pulmonalarteriendruck lediglich um den Faktor 2. Dies bedeutet, dass der Strömungswiderstand mit zunehmender Durchblutung reduziert wird. Die Widerstandsminderung erfolgt dabei druckpassiv durch Dilatation der der Lungengefässe und durch Eröffnung von Reservekapillaren.