Atemzugvolumen

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 12. November 2016
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Als Atemzugvolumen wird das Luftvolumen bezeichnet, das normalerweise – in der Regel unbewusst - pro Atemzug ein- und ausgeatmet wird. In Ruhe beträgt das Atemzugvolumen etwa 500 Milliliter, kann aber bei starker Leistungsanforderung an die Muskeln auf etwa 2,5 Liter steigen. Das Atemzugvolumen kann durch willentliche Aktivierung der inspiratorischen und exspiratorischen Reservevolumina deutlich gesteigert werden.

Inhaltsverzeichnis

Was ist das Atemzugvolumen?

Als Atemzugvolumen (AZV) wird die Luftmenge bezeichnet, die normalerweise pro Atemzug ein- und ausgeatmet wird. Es handelt sich dabei meist um die unbewusste Atmung. Die Luftmenge eines Atemzuges beträgt in Ruhe ca. 0,5 Liter, kann aber auf 2,5 Liter steigen, bei stärkerer Leistungsanforderung.

Dieser Wert kann durch willentliche Atmung nochmals um die inspiratorischen und exspiratorischen Reservevolumina gesteigert werden. Das inspiratorische Reservevolumen kann durch willentliches tiefes Einatmen unter Einbezug der Zwerchfellatmung genutzt und das exspiratorische Reservevolumen durch willentliches tiefes Ausatmen aktiviert werden.

Bei vollständiger Nutzung der beiden Reservevolumina ist das Atemzugvolumen dann identisch mit der Vitalkapazität, der maximal nutzbaren Luftmenge für die Atmung. Das AZV kann demgemäß nicht nur aufgrund variabler Leistungsanforderungen vegetativ gesteuert werden, sondern auch durch bewusste Beeinflussung der Atmung. Die Vitalkapazität beträgt bei untrainierten Personen durchschnittlich 4,5 l. Bei trainierten Ausdauersportlern kann sie 7 l übersteigen.

Die Größe des AZV sagt noch nicht viel über die Leistung des Atemsystems aus. Hierzu wird zusätzlich die Atemfrequenz benötigt, die mit dem AZV multipliziert das Atemminutenvolumen ergibt. Auch als Atemzeitvolumen bezeichnet, gibt das Atemminutenvolumen einen Hinweis darüber, welche Luftmenge pro Zeiteinheit bei der Atmung die Lunge passiert.

Funktion & Aufgabe

Das Atemzugvolumen hat Einfluss auf den Luftdurchsatz der Lunge und wird normalerweise vom vegetativen Nervensystem in Stärke (Volumen) und Atemfrequenz an die Anforderungen angepasst.

Es besteht auch die Möglichkeit, beide Parameter willentlich zu verändern, um den Luftstrom auch im Konfliktfall mit der vegetativen Steuerung bewusst anzupassen oder bewusst eine Über- oder Unterversorgung mit Sauerstoff zu verursachen.

In Situationen, in denen nur ein relativ geringes AZV erforderlich ist, bestehen immer Volumenreserven sowohl auf der exspiratorischen wie auch auf der inspiratorischen Seite, wobei die inspiratorischen Reserven deutlich höher sind als die exspiratorischen. Die beidseitigen Volumenreserven haben den Vorteil, dass bei einer plötzlichen Leistungsanforderung jederzeit die Reserven zur Verfügung stehen, unabhängig davon ob der Moment der Anforderung während des Einatmens oder während des Ausatmens auftritt.

Als Atemzugvolumen wird das Luftvolumen bezeichnet, das normalerweise – in der Regel unbewusst - pro Atemzug ein- und ausgeatmet wird.

Häufig wird die Meinung vertreten, dass das Lungenvolumen durch Ausdauertraining auch beim erwachsenen Menschen erhöht werden könne. Das entspricht nicht ganz den Tatsachen, weil die Größe der Lunge genetisch festgelegt ist und sich nach dem Ende der Wachstumsphase nicht mehr verändern kann. Was sich allerdings durch Training verändern lässt, ist die Vitalkapazität, also das Atemzugvolumen plus der beiden Reservevolumina. Der Trainingseffekt beruht auf der trainierten und gestärkten Brust- und Rippenmuskulatur, die den Brustkorb besser heben kann und der Lunge die Gelegenheit gibt, sich weiter aufzublähen. Wenn Spitzensportler in Ausdauersportarten über ein „hohes Lungenvolumen“ verfügen, ist nicht das absolute Lungenvolumen gemeint, sondern das maximale Atemzugvolumen bzw. die Vitalkapazität.

Selbst bei antrainierter hoher Vitalkapazität und tiefer Ausatmung verbleibt ein restliches Luftvolumen, das Residualvolumen, in der Lunge. Es beträgt bei gesunden normalwüchsigen Erwachsenen ca. 1,3 Liter. Bei jedem tiefen Atemzug wird auch die in der Lunge verbleibende Luft weitestgehend ausgetauscht, so dass auch während der Atempause vor dem Einatmen noch ein Gasaustausch stattfindet. Zusätzlich bewahrt die verbleibende Luft die Lungenbläschen vor einem totalen Kollaps und Zusammenkleben.

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Krankheiten & Beschwerden

Funktionsstörungen oder Krankheiten, die das maximale Atemzugvolumen beeinträchtigen, sind in der Regel mit Ventilationsstörungen der Atmung verbunden. Prinzipiell lassen sich die Ventilationsstörungen in restriktive und obstruktive Störungen unterteilen. Eine restriktive Ventilationsstörung äußert sich unter anderem in einer Verminderung des maximalen Atemzugvolumens, also einer Verminderung der Vitalkapazität. Die Symptome können z. B. durch eine Beeinträchtigung der Brust- oder Rippenmuskulatur nach einem Unfall oder einer Operation verursacht werden oder durch eine Beeinträchtigung der an der aktiven Atmung beteiligten Muskeln durch Krankheiten oder Toxine.

Ursachen hierfür können Neurotoxine (Schlangengift, Würfelqualle, Seewespe, etc.) oder neuromuskuläre Erkrankungen sein. Auch eine Lungenentzündung oder ein Lungenödem rufen symptomatische Funktionseinschränkungen der Lungenbläschen (Alveolen) hervor und werden zu den restriktiven Ventilationsstörungen gerechnet.

Für eine obstruktive Ventilationsstörung ist meist ein erhöhter Atemwegswiderstand symptomatisch. Der erhöhte Widerstand wird durch eine erhöhte Ansammlung von Sekret, Fremdstoffen wie Staub oder durch eine Verengung der Atemwege durch Entzündungen verursacht. Meist ist die Ausatmung stärker betroffen als die Einatmung.

Die häufigsten Krankheiten, die über eine obstruktive Ventilationsstörung auch zu einem reduzierten Atemzugvolumen führen, sind Bronchialasthma und chronische Bronchitis sowie eine Gruppe von Krankheiten und Beschwerden, die unter dem Begriff COPD (chronic obstuctive pulmonary disease) zusammengefasst werden. Dazu gehört auch die sogenannte Raucherlunge. In den Zentren für Kohlebergbau wurde noch bis in die 1960er Jahre hinein bei den Bergleuten häufig eine Staublunge diagnostiziert, die als anerkannte Berufskrankheit zu erheblichen Einschränkungen des maximalen Atemzugvolumens durch Obstruktion der Bronchien führen konnte.

Weitere Krankheitskomplexe, die in fortgeschrittenem Verlauf über eine Beeinträchtigung der Lungenfunktion auch das maximale Atemzugvolumen beeinträchtigen, sind verschieden Arten von Karzinomen der Lunge und der Atemwege.

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