Atmungssystem

Austausch der Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxid

Respiratorisches System

• Inspiration

• Sauerstoff gelangt in die Lungen

• Expiration

• CO2 (Abfallprodukt) wird abgegeben

• = Lungenatmung = Gassaustausch in der Lunge

• Abschnitte:

  • Ventilation = Belüftung der Lungen

  • Perfusion = Durchblutung der Lungenkapillaren

  • Diffusion = Transport von CO2 & O2 aus der Lunge (Alveolen) ins Blut und umgekehrt

• = innere Atmung / Zellatmung

• Findet an den Mitochondrien statt

• In der Atmungskette werden energiereiche Nährstoffe unter O2-Verbrauch oxidiert -> dabei entsteht Energie (ATP) und CO2 wird als Abfallprodukt freigesetzt

1. obere Atemwege

   1. Nasenhöhle (Cavum nasi)

   2. Rachen (Pharynx)

2. Untere Atemwege

   1. Kehlkopf (Larynx)

   2. Luftröhre (Trachea)

   3. Bronchien

   4. Lungen

1. luftleitende (Konduktive)

   1. Nasenhöhle (Cavum nasi)

   2. Rachen (Pharynx)

   3. Luftröhre (Trachea)

   4. Bronchien und Bronchioli terminales

2. Gasaustauschende (respiratorische)

   1. Bronchioli respiratorii

   2. Lungenbläschen (Alveolen)

• physikalischer Transport der Atemgase

• Konditionierung der Atemluft (Erwärmung, Befeuchtung, Reinigung)

• Es handelt sich um anatomischen Totraum, weil kein Gasaustausch stattfindet!

• umgeben von feinem Kapillarnetz

• Dort findet Gasaustausch statt

• wichtig für Schluckvorgang

• Trennung des Luftwegs vom Verdauungstrakt

• Ansammlung von lymphatischen Gewegeinseln = Tonsillen

• Erstreckt sich von den hinteren Abschnitten von Naso- & Oropharynx in den Hypopharynx

• Tonsilla pharyngea (Rachenmandel)

• Tonsilla tubaria (Tubenmandel)

• Tonsilla palatina (Gaumenmandel)

• Tonsilla lingualis (Zungenmandel)

• Seitenstrang: lymphatische Gewebe um das Ostium pharyngeum tubae auditivae an der lateralen Rachenwand

• epitheliale Anteile gehen aus dem embryonalen Vorderdarm hervor; sind also endodermalen Ursprungs

• Die knorpeligen Anteile entstehen aus dem umgebenden Mesenchym

• Lungendivertikel (ausgestülpt aus dem vorderen Darmabschnitt) teilt sich in zwei Lungenknospen

  • Linke Knospe teilt sich in zwei Äste auf

  • Rechte Knospe teilt sich in drei Äste auf

  • Diese wachsen zu den Hauptbronchien heran und zweigen sich mehrfach dichtom auf

• Durch das Lungenwachstum wird die Pleurahöhle immer kleiner & schließlich zum Spalt

Trennt die Lungendivertikel vom embryonalen Vorderdarm

1. Pseudoglanduläre Phase 5-17. EW

2. Kanikuläre Phase 16-25. EW

3. Terminale Phase 24. EW bis Geburt

4. Alveoläre Phase von Geburt bis ca. 8-10J.

• Aufzweigung des Bronchialbaums bis hin zu den Bronchioli terminales

• Bronchioli respiratorii sind noch nicht angelegt

• Aufzweigung der Bronchioli terminales in Bronchioli respiratorii

  • Aus diesen entwickeln sich die Ductus alveolares mit Alveolen

• einfache Alveolen erhalten Kontakt zu den Kapillaren

• Erste Differenzierung von Alveolen mit Ausbildung spezialisierter Alveolarepithelzellen Typ I und II

• Lunge nun beschränkt atemfähig

• Surfactant Produktion

• starke Zunahme der Alveolenzahl durch weitere Teilungen des ehemaligen Lungenknospenmaterials

• Differenzierung reifer Alveolen mit Ausbildung einer Blut-Luft-Schranke

Eine dünne Trennschicht zwischen dem luftgefüllten Raum der Alveolen und dem Blut in den Kapillaren der Lunge

• Kapillarendothel

• Alveolarepithel

• Und die gemeinsame Basallamina

• verschließt die unteren Luftwege gegen den Rachen

  • Keine Aspiration

  • Ermöglicht Drucksteigerung im Brust- & Bauchraum (Pressen & Husten)

• Stimmbildung (Phonation)

Als Teil der unteren Atemwege zwischen Pharynx und Trachea

• A. laryngea superior & inferior (aus dem Stromgebiet der A. carotis externa & interna)

Äste des N. vagus

• Oberrand: ca. 5. Halswirbel

• Unterrand: ca. 6.-7. Halswirbel

• Bei Neugebornen höher: 2.-4. Halswirbel

• Grenzt dorsal an den Hypopharynx, der sich kaudal in den Ösophagus fortsetzt

• Nach kaudal geht der Larynx in die Trachea über, die ventral von der SD bedeckt wird

  • Die beiden Lappen der SD reichen bis an den Unterrand der Larynx

• Kranial ist das Os hyoideum (Zungenbein) zu tasten

• Drei große Knorpel

  • Epiglottis

  • Schildknorpel

  • Ringknorpel

• Sind durch Bänder untereinander, mit der Trachea und dem Zungenbein elastisch verbunden

  • Dadurch starke Verschieblichkeit beim Schlucken

= ein dichtes Netz aus Bindegewebe, das reich an Kollagen & elastischen Fasern ist (unter der Schleimheut des Larynx)

• Membrana quadrangularis

• Ligamenta vestibularis

• Conus elasticus

• Ligamenta vocalia

• Teil der Membrana fibroelastica laryngis

• Reicht vom Unterrand der Epiglottis bis zu den Ligamenta vestibularis

• Teil der Membrana fibroelastica laryngis

• Stellen den verdickten Unterrand der Membrana quadrangularis dar;

• Bilden die bindegewebige Grundlage der Plicae vestibulares (Taschenfalten)

• Teil der Membrana fibroelastica laryngis

• Es handelt sich um eine kräftige eslatische Membran in der Cavitas infraglottica;

• Reicht vom Oberrand des Ringknorples bis zu den Ligamenta vocalia

• Teil der Membrana fibroelastica laryngis

• = Stimmbänder;

• Stellen den verdickten Oberrand des Conus elasticus dar,

• Bilden die bindegewebige Grundlage der Plicae vocales (Stimmfalten bzw. Stimmlippen)

Gesamte Stimmritze ist geschlossen

Mehrschichtiges unverhorntes Plattenepithel

• die Stimmbänder werden durch die ausströmende Luft in Schwingung versetzt

• Dabei werden je nach Spannung & Schwingungfrequenz der Stimmbänder unterschiedliche Tonhöhen erzeugt

• Sprechen und Singen: gesamte Stimmritze zur Tonerzeugung geschlossen

• Flüstern: die Pars intercartilaginea bleibt geöffnet & erzeugt dadurch den hauchigen Klang der Stimme

• Ruheatmung: i.d.R. ebenfalls nur die Pars intercartilaginea geöffnet, mit forcierter Atemtiefe öffnet sich zunehmend die Pars intermembranacea

• oberer Teil: V. laryngea superior -> V. thyroidea superior -> V. jugularis interna

• Unterer Teil: V. laryngea inferior -> Plexus thyroideus impar -> V. thyroidea inferior -> V. brachiocephalica sinistra

Vallecula epiglottica

• L: 10-12cm

• D: 1,5-2cm

• Beginn: unterhalb des Kehlkopfs auf Höhe des 7. Halswirbels

• Unteres Ende: auf höhe des 4.-5. Brustwirbels

16-20 hufeisenförmige Knorpelspangen (Cartilagines tracheales)

• auf Höhe des 4. Brustwirbels an der Bifurkation (Bifurcatio tracheae) in:

  • Rechten und linken Hauptbronchus (Bronchus principalis dexter & sinister)

  • Winkel ca. 55-70° (li. Hauptbronchus etwas stärker abgewinkelt)

  • Li. Hauptbronchus dünner und länger

• Hauptbronchien (Bronchi principales)

• Lappenbronchien (Bronchi lobares)

• Segmentbronchien (Bronchi segmentales)

• Läppchenbronchien (Bronchioli lobulares)

• Bronchioli terminales

• Bronchioli respiratorii

• Ductus alveolares

• Alveolen

• = Bronchi principales

• Rechter Hauptbronchus teilt sich in 3, der linke in 2 Lappenbronchien auf

• Sie führen zu den jeweiligen Lungenlappen

• = Bronchi lobares

• Auf der rechten Seite 10 (I-X) Segmente

• Auf der linken Seite 9 Segmente (VII fehlt)

• = Bronchi segmentales

• Sie teilen sich in 6–12 Verzweigungsschritten in immer kleinere Bronchien (Subsegmentbronchien).

• Durch die Aufzweigungen reduziert sich der Durchmesser auf bis zu 1 mm und der Knorpelanteil der Wand verringert sich.

• Wird die Wand knorpelfrei, ist der nächste Teilungsschritt (Bronchioli) erreicht.

• = Bronchioli lobulares

• Sie belüften ein Lungenläppchen & teilen sich schließlich in die Bronchioli terminales

• Sie bilden das Ende des luftleitenden Abschnittes.

• Durch weitere Aufteilungen entstehen die Bronchioli respiratorii.

• Alle Lufträume, die von einem Bronchiolus terminalis abgehen, werden als Azinus bezeichnet.

• Ihre Wände bestehen vollständig aus Alveolen.

• Nach weiteren Aufzweigungen enden die Ductus alveolares in Alveolarsäckchen (Sacculi alveolares).

• Sie haben die Form kleiner Bläschen und hängen traubenförmig an den Alveolargängen.

• Jede Lunge besitzt ca. 300–400 Millionen Alveolen.

• Sie bilden eine Gesamtoberfläche von ca. 60–100 m2.

• Am oberen Ende (auf Höhe des 7. Halswirbels) wird die Trachea ventral und ggf. lateral von der Schilddrüse bedeckt.

• Im Brustteil der Trachea findet sich ventral der Thymus.

• Dorsal liegt die Trachea über ihre gesamte Länge der Vorderfläche des Ösophagus an.

• In der Rinne zwischen Trachea und Ösophagus verläuft rechts und links der N. laryngeus recurrens, ein Ast des rechten bzw. linken N. vagus.

• Ventral der Bifurcatio tracheae zieht der Aortenbogen von vorne nach hintenüber den linken Hauptbronchus und liegt somit der Trachea auch links lateral an.

  • In diesem Bereich gibt die Aorta ihre ersten großen Äste ab, Truncus brachiocephalicus und A. carotis communis sinistra, die ventral über die Trachea hinwegziehen.

  • Ventral dieser Arterien liegen die Vv. brachiocephalicae, die keine direkte Lagebeziehung zur Trachea haben.

• Die V. azygos zieht von dorsal über den rechten Hauptbronchus bis zu ihrer Mündungsstelle an der V. cava superior.

• Im Hals: A. thyroidea inferior (aus Truncus thyrocervicales - ein Ast der A. subclavia)

• Im Brustbereich: zusätzlich durch Äste der A. thoracica interna (Ast der A. subclavia)

• Arteriell: von den Rami bronchiales der Aorta thoracica und den Intercostalerterien (meist 3.-4.)

• Venös: über Venenäste, die links meist in die V. hemiazygos accessoria & rechts v.a. in die V. azygos münden

• durch Rami tracheales, die v.a. aus dem N. laryngeus recurrens & teilweise direkt aus dem N. vagus stammen

• Plexus pulmonalis ist für die vegetative (sympathische und parasympatische) Innervation der Hauptbronchien sowie der nachfolgenden Abschnitte des Bronchialbaums zuständig

• Sympathikus: Bronchialdilatation

• Parasympathikus: Bronchialkonstriktion

Kinozilien

Durch Alveolarsepten (=Septum intraalveolare / Intraalveolarsepten)

• vereinzelt glatte Muskelzellen & elastische Faserringe (Basalring)

  • Sind von einem isoprismatischem Epitehl überzogen

• flachen Pneumpzyten vom Typ I und

• Größere, kubische Pneumpzyten vom Typ II

• Typ I (90%): Gasaustausch

• Typ II: Surfactantbildung

Sie bilden die wichtigste Barriere gegen das Eindringen von Gewebeflüssigkeit aus dem Lungen-Interstitium in die Alveolen

• = Surface active agent

• Ein Tensid (bestehend aus 90% Phospholipiden und 10% Proteinen)

• Dient der Herabsetzung der Oberflächenspannung

• Compliance (Dehnbarkeit)

• Abbau u.a. durch Alveolarmakrophagen

1. Regio cutanea

   • wird von der Epidermis ausgekleidet

2. Regio respiratoria

   • hier liegen in den tieferen Wandschichten seromuköse Drüsen; unter dem Epithel liegt ein Kapillarnetz

3. Regio olfactoria

   • besitzt Riechepithel

Schleimhaut (Tunica mucosa)

• Lamina epithelialis

• Lamina propria

• hochprismatisches Flimmerepithel

• Hier liegen Becherzellen, Kinozilien und Basalzellen

• Produzieren Bronchialschleim

  • Wichtig für Befeuchtung

Transportieren den Schleim Richtung Rachen

• hier sind Leukozyten

• Bei Allergikern sind hier auch Mastzellen

• 2 Taschenfalten

  • Besitzt ein respiratorischen mehrreihiges Flimmerepithel

  • In der Lamina propria: Drüsen

• 2 Stimmfalten

  • Ein mehrschichtiges, unverhorntes Plattenepitehl

• hyaliner Knorpel

• Wird von quergestreiften Muskulatur umgeben & bewegt

• Bindegewebsappart besteht aus Kehlkopfbändern und -Membranen

1. Epipharynx (Pars nasalis pharyngis): mit respiratorischem Epithel ausgekleidet

2. Mesopharynx (Pars ovalis pharyngis)

3. Hypopharynx (Pars laryngea pharyngis)

Meso- und Hypopharyx gehören zum Speise- und Luftweg und sind von unverhorntem mehrschichtigem Plattenepithel ausgekleidet

• Oberfläche ist von respiratorischem Epithel (Lamina epithelialis mucosae) ausgekleidet

• Ebenfalls zu finden in dem respiratorischen Epithel: Flimmerepithelzellen, Basalzellen, Bürstenzellen & Becherzellen

• Lungenlappen (Lobus pulmonalis): rechts 3 & links 2 Lappen, die durch Fissuren getrennt sind

• Lungensegmente (Segmentum bronchopulmonale): rechts 10, links 9 (Nr. 7 fehlt)

• Lungenläppchen (Lobus pulmonalis) mit Azini

1. Fascies diaphragmatica: diese konkave Fläche an der Lungenbasis sitzt der Zwerchfellkuppel auf

2. Fascies costalis: liegt der inneren Thoraxwand bzw. den Rippen an (Pars vertebralis) & nimmt den größten Teil der Lungenoberfläche ein

3. Facies madiastinalis: diese mediale Fläche ist dem Mediastinum (Pars mediastinalis) zugewandt; auffälligste Struktur ist das Lungenhilum (“Lungenpforte”) mit Ein- und Austrittsstellen der Bronchien & der Pulmonalgefäßen

• Linke Lunge (Pulmo sinister) aus zwei Lappen

  • Oberlappen (Lobus superior pulmonis sinistri)

  • Unterlappen (Lobus inferior pulmonalis sinistri)

• Rechte Lunge (Pulmo dexter) aus drei Lappen

  • Oberlappen (Lobus superior pulmonis dextri)

  • Mittellappen (Lobus medius pulmonis dextri)

  • Unterlappen (Lobus inferior pulmonis dextri)

Apex pulmonis

Basis pulmonis

• Fissura obliqua:

  • Trennt an der rechten Lunge Ober- und Mittellappen vom Unterlappen

  • Trennt an der linken Lunge Ober- vom Unterlappen

  • Fissur beginnt dorsokranial auf Höhe der 5. Rippe

  • Endet ventrokaudal am Margo inferior auf Höhe der 6. Rippe

• Fissura horizontalis:

  • Trennt nur an der rechten Lunge

  • Trennt Ober- vom Mittellappen

  • In Atemruhe verläuft sie parallel zur 4. Rippe

  • Dorsal trifft sie auf die Fissura obliqua

• = Segmentum bronchopulmonale

• Jede Lunge unterteilt sich in mehrere keilförmige Segemente

• Im Zentrum der Lungensegmente verlaufen jeweils ein Segmentbronchus und der dazugehörige Segmentast der Pulmonalarterie (A. segmentalis)

• -> bronchoarterielles Segment (bildet für sich voll funktionsfähige Atemeinheit)

= alle Lufträume, die von einem Bronchiolus terminales versorgt werden

• Ein- & Austrittsstelle für Bronchien und verschiedene Gefäße

  • Hauptbronchien (eher dorsal)

  • Vasa publica: Lungenarterien (Aa. pulmonales - eher kranial) und Lungenvenen (Vv. pulmonales - eher ventrokaudal)

  • Vasa privata: Rr. bronchiales und Vv. bronchiales

  • Nerven

  • Lymphgefäße

• Alle ein- & austretenden Strukuren werden als Lungenwurzel (Radix pulmonalis) bezeichnet

• kaudal: Zwerchfell

• Seitlich: Rippen

• Medial: Mediastinum & die darin enthaltenen Organe

• re. Vorhof

• Ösophagus

• V. cava superior

• V. azygos

• Rechte V. subclavia

• linker Ventrikel

• Linkes Herzohr

• Ösophagus

• Arcus aortae

• Linke A. subclavia

• Truncus pulmonalis

Abdrücke auf der Lunge durch die angrenzenden Organe

• sie ragen ca. 2cm über die obere Thoraxruptur hinaus

• Haben Beziehungen zu:

  • Plexus brachialis

  • N. laryngeus recurrens

  • Ganglion cervicothoracicum

  • N. phrenicus

• Vasa privata: Versorgung von Lungengewebe und Bronchien (Eigenversorgung)

• Vasa publica: Sauerswtoffversorgung des Körpers (Arbeitsgefäße)

• Rr. bronchiales: Die Rami für die linke Lunge entspringen aus der Aorta thoracica,

  • die für die rechte Lunge kommen zusätzlich oder allein aus der 3. oder 4. Interkostalarterie.

• Die Rr. bronchiales verlaufen mit den Bronchien im peribronchialen Bindegewebe zusammen mit den arteriellen Ästen der Vasa publica (Aa. pulmonales).

• Die Rr. bronchiales anastomosieren zum Teil mit den Aa. pulmonales der Vasa publica.

  • Diese Rami pulmobronchiales(sog. Sperrarterien) sind unter physiologischen Bedingungen geschlossen.

• Vv. bronchiales: Sie verlaufen ebenfalls peribronchial.

• Bei den hilumnahen Vv. bronchiales erfolgt der Abfluss rechts in die V. azygos und links in die V. hemiazygos.

• Zwischen den Vv. bronchiales und den Vv. pulmonales kann es kleine Kurzschlussverbindungen geben, so dass es zu einer geringfügigen Beimischung sauerstoffarmen Blutes zum sauerstoffreichen Blut der Vv. pulmonales kommen kann.

• Aa. pulmonales: Sie stammen aus dem Truncus pulmonalis, der das sauerstoffarme Blut aus der rechten Herzkammer in die Lungen führt.

• Obwohl die Pulmonalarterien sauerstoffarmes Blut leiten, werden sie als arteriell bezeichnet, da sie vom Herzen kommen.

• Sie verzweigen sich gemeinsam mit den Bronchien und bilden am Ende ein Kapillarnetz um die Alveolen, wo der Gasaustausch stattfindet.

• Vv. pulmonales: Sie sammeln das sauerstoffreiche Blut aus dem Kapillarnetz und ziehen „auf schnellstem Wege“ zwischen den einzelnen Segmenten Richtung Lungenhilum.

  • Damit verlaufen sie als einzige Lungengefäße nicht entlang der Verzweigungen des Bronchialbaums.

• Schließlich münden sie als i.d.R. 4 größere Gefäße (je 2 linke und 2 rechte Lungenvenen: Vv. pulmonales dextrae superior et inferior bzw. Vv. pulmonales sinistrae superior et inferior) in den linken Vorhof.

• Von hier gelangt das Blut über die linke Kammer und die Aorta in den großen Kreislauf.

• Plexus pulmonalis, der ventral und dorsal der Hauptbronchien liegt

  • Wird von den Ästen des N. vagus (Rr. bronchiales) und des Truncus symphaticus gebildet

• Efferente Fasern versorgen die glatte Atemwegsmuskulatur und Drüsen

  • Sympathische Fasern: Bronchiendilatation

  • Parasympathische: Bronchienkonstriktion

• Afferente (=sensible) Fasern vermitteln Dehnungs- und Schmerzreize

  • Verlaufen v.a. mit dem N. vagus und erreichen schließlich das Atemzentrum im Hirnstamm

  • Dehnungszrezeptoren dienen der Atemregulation

    • Sind für den Hering-Breuer-Reflex verantwortlich, der die Lunge vor Überdehnung schützt

• zwei Blättern

  • Pleura visceralis (inneres Blatt; ümhüllt beide Lungen)

  • Pleura parietalis (äußeres Blass; kleidet die Innenwand des Thorax aus)

Indem beide Pleurablätter am Lungenhilum ineinander übergehen

• ist mit ca. 5ml Flüssigkeit gefüllt

• Ermöglicht reibungsarmes Gleiten der Lunge

Im sog Atemzentrum (Zellverband in der Formation reticularis) in der Medulla oblongata -> diese bewirkt eine rhythmische Innervation der Atemmuskluatur & wird durch verschiedene Atemreize beeinflusst.