Ventilation

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 6. August 2017
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Der Lufteinstrom in die Lunge und Luftausstrom aus der Lunge heraus werden unter dem Begriff Ventilation oder Belüftung zusammengefasst. Die Ventilation dient dem Gasaustausch in der Lunge, die Alveolen geben molekularen Sauerstoff an das Blut ab und nehmen hauptsächlich Kohlendioxid aus dem Blut auf. Das aufgenommene gasförmige Kohlendioxid wird mit dem Luftstrom aus der Lunge ausgeatmet und in die Umwelt entlassen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Ventilation?

Mit dem Begriff Ventilation werden der Lufteinstrom in die Lunge und der Luftausstrom aus der Lunge heraus zusammengefasst. In den Lungenbläschen, den Alveolen, findet der notwendige Gasaustausch statt. Ein Teil des eingeatmeten molekularen Sauerstoffs wird in den Kapillaren, die die Alveolen umspannen, vom kohlendioxidreichen Blut aufgenommen und gelöst, während ein Teil des im Blut gelösten Kohlendioxids in die Alveolen hinein diffundiert und mit dem Ausatmen in die Umwelt entlassen wird.

Die Alveolen tauschen das von den Zellen energetisch bereits genutzte Kohlendioxid gegen Sauerstoff. Das Kohlendioxid entsteht bei der Energiegewinnung der Zellen. In einem vielstufigen, katalytisch durch Enzyme gesteuerten, Verbrennungsprozess von Kohlenhydraten (Zellatmung) entstehen als Hauptabfallprodukte Wasser und Kohlendioxid.

Der Teil des Luftstroms, der direkt in die Alveolen einströmt, wird alveoläre Ventilation genannt. Der Teil der eingeatmeten Luft, der nicht direkt am Gasaustausch teilnimmt, weil er unterstützende Organe wie Luftröhre und Bronchien ausfüllt, wird als Totraumventilation bezeichnet. Der Anteil der Totraumventilation am Gesamtvolumen der mit einem normalen Atemzug eingeatmeten Luft (Atemzugvolumen) macht knapp ein Drittel aus.

Funktion & Aufgabe

Die Hauptaufgabe der Ventilation besteht darin, molekularen Sauerstoff für die Zellatmung zur Verfügung zu stellen und das aus der Zellatmung übrig gebliebene Kohlendioxid aus dem Körper hinaus zu befördern. Der Ventilation kommt damit eine klare Unterstützungsfunktion für die Zellatmung zu. Das betrifft nicht nur die alveoläre Ventilation, sondern auch die Totraumventilation.

Anatomisch zählen neben den Bronchien und der Luftröhre (Trachea) auch der Nasen- und der Rachenraum zum sogenannten Totraum. Im Rahmen der Ventilation übernimmt der Totraum wichtige Funktionen wie Ausfilterung von Festpartikeln (Staub) und zum Teil auch die Ausfilterung pathogener Keime in der Nase.

Die für den Gasaustausch bestimmte Luft wird vorher auf Körpertemperatur angewärmt oder abgekühlt, je nach Umgebungstemperatur, und die eingeatmete Luft wird mit Wasserdampf gesättigt, sodass 100 % relative Luftfeuchte erreicht wird. Die Luft, die in die Alveolen einströmt, ist bereits optimal konditioniert, sodass ein bestmöglicher Gasaustausch stattfinden kann.

Der Lufteinstrom in die Lunge und Luftausstrom aus der Lunge heraus werden unter dem Begriff Ventilation oder Belüftung zusammengefasst.

Eine weitere Aufgabe der Ventilation besteht in der Durchlüftung des gesamten Atmungsorgans. Bei geringer körperlicher Betätigung oder bei Bettlägerigkeit bestehen nur geringe Anforderungen an die Ventilation, so dass die betroffenen Personen in der Regel sehr flach atmen und bei Seitenlagerung in Verbindung mit flacher Atmung werden nicht alle Winkel der Lunge und des Totraums durchlüftet. Das begünstigt Bakterienansammlungen und Bakterienwachstum, so dass die Ventilation ihre Spülfunktion nicht mehr vollständig wahrnehmen kann. Somit ist die Schutzfunktion der Ventilation nur noch begrenzt vorhanden.

Eine gezielte Atemgymnastik kann in derartigen Fällen Abhilfe schaffen. Bei Bettlägerigkeit ist eine Lageveränderung von Zeit zu Zeit sinnvoll, um immer wieder andere Bereiche der Lunge zu durchlüften.

Die unwillkürliche Ventilation wird hauptsächlich vom Atemzentrum in der [[Medulla oblongata[[ gesteuert. Die Medulla oblongata liegt zwischen dem Mittelhirn (Mesencephalon) und dem Rückenmark. Neben dem Atemzentrum sind dort noch weitere Steuerungszentren angesiedelt. Außer vom Atemzentrum kann die Ventilation auch bewusst gesteuert werden, durch Atemfrequenz und Atemzugvolumen.

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Krankheiten & Beschwerden

Eine funktionierende Ventilation ist überlebensnotwendig für den Menschen. Eine Aussetzung der Atmung führt schon nach wenigen Minuten zu ernsthaften Problemen durch mangelnde Sauerstoffversorgung (Hypoxie). Es sind viele organische Krankheiten bekannt, die die Atmung erschweren, obwohl das neuronale Steuerungszentrum völlig intakt ist. Eine häufige Ursache für Atembeschwerden ist Asthma bronchiale, das durch eine Überreaktion des Immunsystems auf bestimmte Stoffe ausgelöst wird und im Extremfall zu Spasmen und Erstickungsanfällen führen kann.

Auch akute Herzerkrankungen, die mit Herzinsuffizienz verbunden sind, können Lungenödeme mit Wasseransammlungen in der Lunge verursachen, die zu Beeinträchtigungen der Ventilation bis hin zu Atemnot führen können.

Bei einer chronischen Bronchitis oder einer Lungenentzündung bestehen Atembeschwerden, die durch die erkrankten Atmungsorgane selbst verursacht werden. Falls sich irgendwo im Körper Blutgerinnsel (Thromben) gebildet haben, die mit dem Blutstrom weiter befördert werden können, kann es zu einer Lungenembolie kommen, sobald sich der Thrombus in einer die Lunge versorgenden Arterie festsetzt und diese verstopft. Wenn es sich um einen Verschluss einer Arterie handelt, die einen großen Teil der Lunge versorgt, kann die Embolie schnell lebensbedrohlich werden.

Eine veränderte und auffällige Ventilation kann auch durch Erkrankungen anderer Organe verursacht werden. Im Falle einer pathologischen Blutarmut (Anämie) ist der Sauerstofftransport eingeschränkt, was aufgrund der starken Kohlendioxidkonzentration Symptome einer Luftnot auslösen kann. Ähnliche Symptome können sich bei einer schweren Überzuckerung aufgrund einer Typ I-Diabetes einstellen. Typischerweise führt das wegen der Übersäuerung des Blutes zu einer vertieften Atmung ohne Pause, was auch als Kussmaul-Atmung bezeichnet wird.

Schlaganfälle oder Hirnentzündungen (Enzephalitis) oder Störungen des Nervensystems durch Medikamente, Neurotoxine oder oft auch durch starken psychischen Druck können auffällige Atemmuster bis hin zur Schnappatmung verursachen. Eine Schnappatmung ist häufig ein Warnsignal und kann einen bevorstehenden Atemstillstand ankündigen.

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