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2026-01-20T12:51:38Z

Störungen: Infobox ergänzt, Kleinkram.

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[[Datei:Austrian Future Cup 2018-11-24 Group 3 Rotation 3 Parallel bars (Martin Rulsch) 056.jpg|mini|hochkant=0.6|Ein junger [[Gerätturnen|Turner]] kontrolliert seine Atmung vor der Übung.]]
[[Datei:Bakó Árpád - Milagro (Santana Tribute) együttes, Miskolc, 2015.02.07 (8).JPG|mini|Sichtbare Atemluft in der Kälte]]
Die '''Lungenventilation''', kurz auch als '''Ventilation''' bezeichnet, beschreibt die '''Atmung''' in der Bedeutung ''[[Lunge]]n<nowiki />belüftung'' und damit die „Fähigkeit, den Brustraum zu vergrößern und zu verkleinern und damit lebensnotwendige Luft in ihn einzusaugen und aus ihm auszupressen“.<ref>[[Joachim Frey]]: ''Physiologie der Atmung.'' In: [[Ludwig Heilmeyer]] (Hrsg.): ''Lehrbuch der Inneren Medizin.'' Springer-Verlag, Berlin / Göttingen / Heidelberg 1955; 2. Auflage: ebenda 1961, S. 603–605.</ref> Die Ventilation ermöglicht den [[Gasaustausch]] in den [[Lungenbläschen]] (''[[Atmung|Respiration]]'', Atmung im zweiten Wortsinne), indem sie den [[Sauerstoff]][[partialdruck]] hoch und den [[Kohlenstoffdioxid]]<nowiki />partialdruck niedrig hält, sodass Sauerstoff ins Blut übertreten und CO2 abgeatmet werden kann. Die Ventilation ist keine Leistung der Lunge selbst (die Säugetierlunge besitzt keine Muskulatur), sondern des [[Zwerchfell]]s und der [[Musculi intercostales|Zwischenrippenmuskeln]], die – vom Gehirn über Nerven gesteuert – das im Brustkorb zur Verfügung stehende Volumen periodisch vergrößern und verkleinern. Die zur Ventilation notwendigen Strukturen werden zusammenfassend als ''Atempumpe'' bezeichnet; Erkrankungen der Lunge, der Atemwege oder der Atempumpe können zu Ventilationsstörungen bis hin zur [[Respiratorische Insuffizienz|respiratorischen Insuffizienz]] führen. Die Messung von ''Ventilationsgrößen'' zu diagnostischen Zwecken heißt [[Lungenfunktion]]sprüfung; dabei werden Atemzugvolumina und Volumenstromstärken per [[Spirometrie]], ggf. auch das nach maximaler Ausatmung in der Lunge verbleibende Volumen per [[Bodyplethysmographie]] bestimmt.

== Lungenatmung der Wirbeltiere ==

=== Atemwege ===
[[Datei:Respiratory system complete de.svg|mini|Die Atemwege des Menschen]]
[[Datei:So wichtig ist tiefes Atmen.webm|mini|Video: So wichtig ist tiefes Atmen]]
Beim Atmen strömt die Luft durch den Mund oder durch die Nase in den Körper. Wird durch die Nase eingeatmet, wird die Luft zunächst durch Härchen der Nase und durch Schleimhäute gereinigt, angefeuchtet und angewärmt. Anschließend gelangt die Atemluft über den Rachenraum vorbei an Kehlkopf und Stimmlippen in die Luftröhre. Die Luftröhre verzweigt sich in die beiden Äste der Bronchien, die sich immer weiter als Bronchiolen verzweigen. In der Luftröhre wird die Luft noch einmal durch kleine Flimmerhärchen gereinigt. Am Ende befinden sich die Lungenbläschen in der Lunge, durch deren dünne Membran Sauerstoff in die Blutgefäße übertritt und auf umgekehrtem Weg Kohlenstoffdioxid aus dem Blut über die Alveolarluft in die Luft abgegeben wird.

=== Atemmechanik der Säuger ===
''Atemmechanik'' beschreibt die durch Lungenvolumina, Atemwegsdrücke sowie Strömungswiderstände<ref>Thomas Pasch, S. Krayer, H. R. Brunner: ''Definition und Meßgrößen der akuten respiratorischen Insuffizienz: Ventilation, Gasaustausch, Atemmechanik.'' In: J. Kilian, H. Benzer, [[Friedrich Wilhelm Ahnefeld|F. W. Ahnefeld]] (Hrsg.): ''Grundzüge der Beatmung.'' Springer, Berlin u. a. 1991, ISBN 3-540-53078-9; 2., unveränderte Auflage: ebenda 1994, ISBN 3-540-57904-4, S. 93–108; hier: S. 100–104.</ref> beeinflussten statischen und dynamischen Kräfte, die der Ventilation begrenzend entgegenwirken.<ref>Peter Lotz: ''Anatomie und Physiologie des Respirationstrakts.'' S. 20–25.</ref> Die beiden Lungenflügel füllen bis auf einen schmalen Spalt die paarige [[Pleurahöhle]] im Brustraum aus. Dieser vergrößert sich durch Aufrichten der Rippen ([[Brustatmung]]) und Herabziehen des muskulösen [[Zwerchfell]]s ([[Bauchatmung]]). Da der mit Flüssigkeit gefüllte Pleuraspalt sein Volumen nicht ändert, muss die Lunge dieser Ausdehnung folgen und füllt sich über die Atemwege mit Luft. Dabei dehnen sich die [[Lungenbläschen]] gegen die [[Oberflächenspannung]] aus. Eine seifenähnliche Flüssigkeit ([[Surfactant]]) setzt diese Oberflächenspannung herab, um einerseits die [[Atemmuskulatur]] zu entlasten und andererseits den Kollaps gerade der kleineren Bläschen zu vermeiden. Gleichzeitig verhindern [[elastische Faser]]n die Überdehnung schon gedehnter Bläschen (zur Instabilität im Zusammenhang mit der Oberflächenspannung siehe [[Young-Laplace-Gleichung]]). Zu einer gleichmäßigen Belüftung verschiedener Teile der Lunge trägt auch die Regelung der [[Bronchien|Bronchiolen]]-Durchmesser bei.

Bei der Ausatmung entspannt sich die Atemmuskulatur und lässt die Lunge sich zusammenziehen. Dabei bleibt der Druck im Pleuraspalt meist leicht negativ. Die [[Atemmuskulatur#Exspiratorische Atemhilfsmuskeln (Ausatmung)|exspiratorische Atemhilfsmuskulatur]] dient nur forcierter Ausatmung bei körperlicher Anstrengung, beim [[Sprechen]], [[Gesang|Singen]], [[Husten]] oder bei [[Dyspnoe|Atemnot]].

=== Totraumventilation ===
Die leitenden [[Atemtrakt|Atemwege]] von Nase/Mund über Rachen, Luftröhre und Bronchien bis hin zu den Bronchiolen bilden den ''anatomischen [[Totraum (Atmung)|Totraum]]'', da sie zwar belüftet werden, dort aber kein Gasaustausch stattfindet. Der anatomische Totraum hat beim Erwachsenen ein Volumen von etwa 150 ml; bei Krankheiten wie dem [[Lungenemphysem]] kommt noch im relevanten Umfang ''funktioneller Totraum'' hinzu, also Alveolarraum, der für den Gasaustausch nicht ausreichend durchblutet ist. Das pro Zeitspanne eingeatmete Volumen heißt ''[[Atemzeitvolumen]]'' und berechnet sich als Produkt von ''[[Atemfrequenz]]'' und ''[[Atemzugvolumen]]''. Das Atemzeitvolumen teilt sich auf die alveoläre und die Totraumbelüftung auf;<ref>Peter Lotz: ''Anatomie und Physiologie des Respirationstrakts.'' In: J. Kilian, H. Benzer, [[Friedrich Wilhelm Ahnefeld|F. W. Ahnefeld]] (Hrsg.): ''Grundzüge der Beatmung.'' Springer, Berlin u. a. 1991, ISBN 3-540-53078-9; 2., unveränderte Auflage: ebenda 1994, ISBN 3-540-57904-4, S. 3–45; hier: S. 19–21.</ref> da bei jedem Atemzug zunächst der Totraum bedient wird, wirkt sich eine schnelle und flache Atmung trotz gleichbleibendem Atemzeitvolumen negativ auf die alveoläre Belüftung aus. Das alveoläre Gasgemisch wird bei jedem Atemzug nur zum Teil durch Frischluft ersetzt; der [[Ventilationskoeffizient]] gibt den pro Atemzug ausgetauschten Volumenanteil an.

=== Atemsteuerung der Säuger ===
{{Hauptartikel|Atemantrieb}}

Gesteuert wird die Atmung durch das [[Gehirn]] beziehungsweise das [[Atemzentrum]] im [[Medulla oblongata|verlängerten Mark]] (''Medulla oblongata''). Ausschlaggebend ist dabei die Reaktion von [[Chemorezeptor]]en auf den [[Kohlenstoffdioxid]]-Gehalt des [[Blut]]es. Übersteigt dieser einen gewissen Schwellenwert, setzt der [[Atemantrieb]] ein. Rezeptoren, die auf den [[pH-Wert]] des arteriellen Blutes sowie einen Sauerstoffmangel reagieren, haben nur eine zweitrangige Bedeutung als Atemreiz.

Über die sensiblen Fasern des [[Nervus vagus]] wird auch die Ausdehnung der [[Lunge]] erfasst. Überschreitet diese ein gewisses Maß, so wird die Respiration [[Reflex|reflektorisch]] begrenzt.

== Messgrößen beim Menschen ==
Die wesentlichen Parameter der Lungenventilation sind die [[Atemfrequenz]] und die [[Lungenvolumen|Atemvolumina]].<ref>Thomas Pasch, S. Krayer, H. R. Brunner: ''Definition und Meßgrößen der akuten respiratorischen Insuffizienz: Ventilation, Gasaustausch, Atemmechanik.'' In: J. Kilian, H. Benzer, [[Friedrich Wilhelm Ahnefeld|F. W. Ahnefeld]] (Hrsg.): ''Grundzüge der Beatmung.'' Springer, Berlin u. a. 1991, ISBN 3-540-53078-9; 2., unveränderte Auflage: ebenda 1994, ISBN 3-540-57904-4, S. 93–108; hier: S. 95–101.</ref> Die durchschnittliche Zahl der Ein- und Ausatmungen pro Minute (die Atemfrequenz <math>f_{\mathrm{Min}}</math>) beträgt unter Ruhebedingungen
{| class="wikitable"
|-
! Alter
! Atemzüge pro Minute
|-
| Erwachsene
|style="text-align:center"| 11–15
|--
| Jugendliche
|style="text-align:center"| 16–19
|-
| Schulkind
|style="text-align:center"| 20
|-
| Kleinkind
|style="text-align:center"| 25
|-
| Säugling
|style="text-align:center"| 30
|-
| Neugeborene
|style="text-align:center"| 40–50
|}

In einem Atemzug atmet ein Erwachsener etwa 0,5 Liter ein (Atemzugvolumen <math>V_{\mathrm{Zug}}</math>).<ref>Fiorenzo Conti: ''Fisiologia Medica.'' Vol. 2: ''Edi-Ermes''. Mailand 2005, ISBN 88-7051-282-7.</ref>

Das [[Atemminutenvolumen]] <math>V_{\mathrm{Min}}</math> ist die Summe aller Atemzugvolumina <math>V_{\mathrm{Zug}}</math> innerhalb einer Minute. Als Liter pro Minute verstanden:
: <math>\dot V = f_{\mathrm{Min}} \cdot V_{\mathrm{Zug}}</math>
Beispiel: 4,2 l/min = 12/min × 0,35 l

Das [[Totraum (Atmung)|Totraum]]<nowiki />volumen <math>V_\mathrm{tot}</math> ist die Luftmenge, die nicht aktiv am Gasaustausch beteiligt ist, also bei der Atmung im gasleitenden System (Raum zwischen Mund und Lungenbläschen) „stehen bleibt“. Beim Ruheatemzug eines Erwachsenen von etwa 500 ml entspricht das Totraumvolumen etwa 30 % des gesamten Atemvolumens, d. h. etwa 150–200 ml.

Der Atemdruck des erwachsenen Menschen bewegt sich normalerweise um die 50 mbar, maximal werden ca. 160 mbar erreicht.

== Störungen ==
{{Infobox ICD
| BREITE =
| 01-CODE = R06
| 01-BEZEICHNUNG = Störungen der Atmung
| 02-CODE = R06.1
| 02-BEZEICHNUNG = Stridor
| 03-CODE = R06.2
| 03-BEZEICHNUNG = Ziehende Atmung
| 04-CODE = R06.3
| 04-BEZEICHNUNG = Periodische Atmung
| 05-CODE = R06.4
| 05-BEZEICHNUNG = Hyperventilation
| 06-CODE = R06.5
| 06-BEZEICHNUNG = Mundatmung
| 07-CODE = R06.6
| 07-BEZEICHNUNG = Singultus
| 08-CODE = R06.7
| 08-BEZEICHNUNG = Niesen
| 09-CODE = R06.8
| 09-BEZEICHNUNG = Sonstige und nicht näher bezeichnete Störungen der Atmung
}}
{{Infobox International Classification of Diseases 11
| Code-01 = MD11
| Data-01 = Störungen der Atmung
| Code-02 = MD11.0
| Data-02 = Apnoe
| Code-03 = MD11.1
| Data-03 = Asphyxie
| Code-04 = MD11.2
| Data-04 = Ataktische Atmung
| Code-05 = MD11.3
| Data-05 = Atem anhalten
| Code-06 = MD11.4
| Data-06 = Schlafbezogene Cheyne-Stokes-Atmung
| Code-07 = MD11.5
| Data-07 = Dyspnoe
| Code-08 = MD11.6
| Data-08 = Schluckauf
| Code-09 = MD11.7
| Data-09 = Hyperventilation
| Code-10 = MD11.8
| Data-10 = Mundatmung
| Code-11 = MD11.9
| Data-11 = Verstopfte Nase
| Code-12 = MD11.A
| Data-12 = Niesen
| Code-13 = MD11.B
| Data-13 = Stridor
| Code-14 = MD11.C
| Data-14 = Ziehende Atmung
| Code-15 = MD11.D
| Data-15 = Gähnen
| Code-16 = MD11.Y
| Data-16 = Sonstige näher bezeichnete Störungen der Atmung
| Code-17 = MD11.Z
| Data-17 = Störungen der Atmung, nicht näher bezeichnet
}}

Die normale, ungestörte Atmung wird '''Eupnoe''' genannt. Das Gefühl, schlecht Luft zu bekommen, heißt Atemnot oder [[Dyspnoe]]; es entsteht, wenn der Atemantrieb nicht befriedigt werden kann. Neben den hier dargestellten Ventilationsstörungen kommen Sauerstoffmangel in der Einatemluft sowie alle Störungen des Gastransports im Körper als Ursache infrage, also auch Störungen der [[Diffusion]] in der [[Lunge]] ([[Atmung#Gasaustausch|Respirations]]<nowiki />störungen), [[Herzinsuffizienz|mangelnde Pumpfunktion]] des [[Herz]]ens oder verminderte Sauerstofftransportkapazität bei einem Mangel des [[Hämoglobin|roten Blutfarbstoffs]] ([[Anämie]]).

Ventilationsstörungen bewirken einen zu hohen CO2-Partialdruck ([[Hyperkapnie]]) und sekundär einen zu niedrigen Sauerstoffpartialdruck ([[Hypoxie (Medizin)|Hypoxie]]), beides sowohl in den Alveolen als auch im Blut. Der erhöhte CO2-Partialdruck im Blut stört den [[Säure-Basen-Haushalt]]: Es entsteht eine Übersäuerung durch [[Kohlensäure]], die ''[[respiratorische Azidose]]''. Sowohl die Azidose als auch der hohe CO2-Partialdruck selbst stellen einen Atemreiz dar. Bei chronischen Ventilationsstörungen (klassisches Beispiel: [[COPD]]) nimmt dieser Reiz mit der Zeit ab und der Atemantrieb hängt zunehmend vom Sauerstoffpartialdruck ab; die Betroffenen tolerieren nun einen höheren CO2-Partialdruck, was sie vor Atemstillstand durch Überlastung der Atempumpe schützt.

Ein völliges Aussetzen der Atmung – auch willentlich – wird als [[Apnoe]] bezeichnet. Vertiefte Atmung heißt ''[[Hyperpnoe]]'', verflachte ''[[Hypopnoe]]''. Eine erhöhte Atemfrequenz wird als ''[[Tachypnoe]]'', eine erniedrigte als ''[[Bradypnoe]]'' bezeichnet. ''[[Hyperventilation]]'' bezeichnet eine den Bedarf übersteigende, ''[[Hypoventilation]]'' eine nicht bedarfsgerechte Ventilation. Adäquat gesteigerte Ventilation heißt ''Mehratmung''.

=== Obstruktion ===
* Verengung der oberen Atemwege → erschwerte [[Inspiration (Medizin)|Inspiration]]
** Schwellung durch [[Entzündung]] (z. B. [[Pseudokrupp]], [[Epiglottitis]], [[Allergie]])
** [[Fremdkörper]][[Aspiration (Medizin)|aspiration]]
** [[Tumor]]
** obstruktives [[Schlafapnoe-Syndrom]]
** [[Vocal Cord Dysfunction]]
** [[Erwürgen]]
* Verengung der unteren Atemwege → erschwerte [[Expiration]]
** [[Asthma bronchiale]]
** [[COPD]] (schwere chronische Bronchitis, ggf. verbunden mit einem [[Lungenemphysem]] als respiratorischer Störung)

=== Restriktion ===
* [[Lungenfibrose]] (Folge diverser [[Interstitielle Lungenerkrankung|interstitieller Lungenerkrankungen]])
* [[Pneumothorax]], [[Pleuraerguss]], [[Pleuraschwarte]]
* Deformitäten des Brustkorbs (z. B. [[Spondylitis ankylosans]], [[Kyphoskoliose]]), schwere [[Adipositas]], letztes [[Schwangerschaft]]s<nowiki />drittel

=== Neuromuskuläre Erkrankungen ===
* Zwerchfelllähmung durch [[Läsion]] des [[Nervus phrenicus]], [[Querschnittlähmung]] ab C4 oder höher (tödlich, wenn nicht unverzüglich beatmet wird)
* [[Myasthenia gravis]], [[Guillain-Barré-Syndrom]], [[Amyotrophe Lateralsklerose|ALS]] (Todesursache bei Behandlungsabbruch im Endstadium)
* Substanzen mit Wirkung an der [[Motorische Endplatte|neuromuskulären Endplatte]] (z. B. [[Muskelrelaxans|Muskelrelaxantien]], das [[Schlangengift#Bungarotoxin|Schlangengift Bungarotoxin]])

=== Störungen des Atemantriebs ===
Das [[Atemzentrum]] im [[Hirnstamm]] kann auf unterschiedliche Weise in seiner Funktion gestört werden; schlimmstenfalls kommt es zur zentralen [[Atemlähmung]]. Neben Hypopnoe und Apnoe können [[pathologische Atmungsform]]en wie [[Biot-Atmung]], [[Cheyne-Stokes-Atmung]] oder [[Schnappatmung]] resultieren.

* Gifte, Drogen, Medikamente (z. B. [[Opioide]])
* Druck (untere [[Einklemmung]] als Folge erhöhten [[Hirndruck]]s)
* [[Ischämie]] durch [[Herzstillstand]], [[Erhängen]] oder [[Erdrosseln]]

Störungen des [[Säure-Basen-Haushalt]]s werden wenn möglich durch gesteigerte oder verringerte Ventilation kompensiert, die resultierende [[Hyperventilation]] bzw. [[Hypoventilation]] ist dabei ebenfalls die Folge eines veränderten Atemantriebs, der hier aber eine adäquate Reaktion darstellt. Die [[Kussmaul-Atmung]] ist typisch für die diabetische [[Ketoazidose]].

=== Weitere ===
* [[psychogene Hyperventilation]]
* [[Schnarchen]]
* [[Schluckauf]]

=== Therapie ===
Wenn keine ursächlichere Behandlung möglich ist, werden ventilatorische Störungen durch [[Beatmung]] über Maske oder [[Intubation|Tubus]] therapiert, als [[Lebensrettende Sofortmaßnahmen|lebensrettende Sofortmaßnahme]] dient die [[Atemspende]]. Sauerstoffgabe ist nicht Mittel der ersten Wahl; bei einer COPD kann sie insofern hilfreich sein, als sie die chronisch überlastete Atempumpe schont.

Infolge einer endobronchialen [[Endotracheale Intubation|Intubation]] kann es als sogenannte Fehlintubation (im Rahmen der Notfallversorgung oder der [[Narkose]]<nowiki />einleitung) zu einer einseitigen Ventilation kommen. Die Diagnose kann durch [[Auskultation]] gestellt werden, wenn in der nichtbelüfteten Lunge das Fehlen von Ventilationsgeräuschen festgestellt wird. Die Gefahr solcher Fehlintubationen ist besonders bei Kindern (aufgrund der kurzen [[Luftröhre]]) gegeben.<ref>{{Literatur |Autor=Peter Scheib |Hrsg= |Titel=Anästhesie Intensivmedizin Intensivpflege |Auflage= |Verlag=Elsevier,Urban&Fischer |Ort= |Datum=2004 |ISBN=3-437-25717-X |Seiten= |Kommentar=[https://books.google.at/books?id=JdhQE_nVKHIC&pg=PA477&lpg=PA477&dq=einseitige+Intubation+Kinder&source=web&ots=y-kLLeqVAM&sig=yzbM_aaXfRIIarhAeJ2coVFvUQY&hl=de&sa=X&oi=book_result&ct=result S. 477]}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Atembreite]]
* [[Atemgymnastik]]

== Literatur ==
* James Nestor: ''Breath – Atem: Neues Wissen über die vergessene Kunst des Atmens''. Piper, 2021. ISBN 978-3-492-05851-3

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Pneumologie]]
[[Kategorie:Atmung]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Lungenventilation - Versionsgeschichte

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