Angewandte Physiologie

Transkript

1 physiofachbuch Angewandte Physiologie Band 2: Organsysteme verstehen Bearbeitet von Frans van den Berg erweitert, überarbeitet Buch. 608 S. Hardcover ISBN Format (B x L): 17 x 24 cm Weitere Fachgebiete > Medizin > Vorklinische Medizin: Grundlagenfächer > Physiologie, Pathophysiologie Zu Inhaltsverzeichnis schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 Atempumpe 35 Zusammenfassung: Atempumpe Die erste Schaltstelle der Atmung ist die Ventilation. Die Luft wird mithilfe eines Saug-Pumpmechanismus in die Lunge hinein und aus der Lunge hinaus transportiert. Die Lunge ist über die Pleurablätter fest mit dem Thorax verbunden, sodass sich bei der inspiratorischen Erweiterung des Brustkorbs das Lungenvolumen vergrößert und durch den entstehenden Unterdruck die Luft in die Lunge gesaugt wird. Der Motor der Atempumpe ist die Atemmuskulatur Atembewegung Die Atemmuskeln verursachen durch ihre Kontraktion Formveränderungen des Brustkorbs und Abdomens und damit Volumenveränderungen der Lungen, die über die Pleura visceralis und Pleura parietalis untrennbar mit der Thoraxwand verbunden sind. Die Volumenveränderungen der Lungen führen zu Luftverlagerungen in den Lungen und Atemwegen, zur Ventilation. Bei der Inspiration dehnt sich die Brustwand dreidimensional aus: der sagittale, longitudinale und transversale Durchmesser von Brustkorb und Abdomen vergrößern sich gleichzeitig. Eine detailliertere Beschreibung der Bewegungen folgt Rumpfwand Die Rumpfwand besteht aus der Brustwand (Brustkorb und darüber liegende Gewebe) und der Bauchwand. Brustkorb Der Brustkorb besteht aus knöchernen Strukturen, Rippen, Costae, Brustbein, Sternum, Brustwirbelsäule, Columna vertebralis thoracalis, und Schlüsselbein, Clavicula, die miteinander verbunden sind (Abb. 2.4). Obwohl der Brustkorb schwerfällig und wenig mobil erscheint, kann er durch koordinierte Aktion der angehefteten Muskeln bewegt und stabilisiert werden. Die Volumenveränderung des Brustkorbs erfolgt in dreidimensionaler Richtung: von ventral nach dorsal, von innen nach außen und von kranial nach kaudal. Ausmaß und Richtung der Volumenveränderung variieren in den verschiedenen Bereichen des Brustkorbs infolge der unter- Tuberculum costae I Costa I (Knorpel- Knochen- Grenze) Caput costae I Abb. 2.4 Knöcherne und knorpelige Strukturen und Form des Brustkorbs in mittlerer Inspirationsstellung (Ansicht von ventral und leicht kranial). Synchondrosis sternalis Costa VII (Knorpel- Knochen- Grenze) Costa XII Processus costarius vertebrae lumb. I Arcus costalis sinister

3 36 2 Atemsystem l inf. x y x sup. Abb. 2.5 Bewegungsachsen der obersten (y y ; Pumpschwengel-Bewegung) und der untersten Rippe (x-x ; Eimerhenkel-Bewegung). schiedlichen Form und Bewegungsachsen der Rippen, der kostosternalen Verbindungen und der anheftenden Muskulatur. Die kranialen Rippen bewegen sich während der Inspiration vor allem nach kranial und ventral (Pumpschwengel-Bewegung), die kaudalen Rippen nach lateral und kranial (Eimerhenkel-Bewegung) (Abb. 2.5). Die kostosternalen Gelenke lassen eine Torsionsbewegung zu, die für die unteren Rippen größer ist als für die oberen. y a Bauch und Bauchwand Bauch, Abdomen, und Bauchwand bestehen aus passiven Komponenten (Eingeweide, Becken und Wirbelsäule) und aktiven Komponenten (Bauchund Beckenbodenmuskulatur), die einen wichtigen Einfluss auf die Atembewegung haben. Das Abdomen ist Stütze für das Zwerchfell, das den unteren Teil des Brustkorbs bewegt. Darüber hinaus spielt das Abdomen eine wichtige Rolle bei der Längeneinstellung (z. B. Vordehnung) des Zwerchfells. Die abdominale Muskulatur ist bei der Inspiration und der Exspiration aktiv. Während der Exspiration bewegt die abdominale Muskulatur den Brustkorb nach unten und über die Erhöhung des intraabdominalen Drucks das Zwerchfell nach oben. Hierdurch wird das Zwerchfell gedehnt, um aus einer günstigen Länge mit der folgenden Inspiration beginnen zu können. Entspannt sich die Bauchmuskulatur, nimmt das Lungenvolumen zu. So kann sie zur Inspiration beitragen. Während der Inspiration verhindert die Aktivität der Bauchmuskulatur, dass sich die Bauchwand übermäßig nach ventral bewegt. Der intraabdominale Druckaufbau wird dann vor allem die Eimerhenkel-Bewegung der unteren Rippen über die Appositionszone (area of apposition) (Abb. 2.6) begünstigen. Abb. 2.6 Diaphragma pars costalis und pars cruralis mit Appositionszone, in welcher der Brustkorb und der kostale Teil des Diaphragmas aneinander liegen. Pars costalis Appositionszone Pars cruralis

4 Atempumpe 37 Zusammenfassung: Rumpfwand Die Atmung wird von der Mobilität, Flexibilität und Stabilität der Rumpfwand und der Baucheingeweide maßgeblich beeinflusst. Zur Rumpfwand gehören Brustkorb und Bauchwand mit ihren knöchernen und muskulären Anteilen. Die passiven Anteile der Rumpfwand lassen bei Kontraktion der aktiven Anteile bestimmte Bewegungen zu. Im kranialen Brustkorbbereich kommt es vor allem zur Pumpschwengel-Bewegung und im kaudalen Brustkorbbereich zur Eimerhenkel-Bewegung. Die Aktivität der Bauchmuskulatur bei der Inspiration und der daraus entstehende intraabdominale Druck begünstigen die Eimerhenkel-Bewegung. Bei der Exspiration ist die Hauptaufgabe der Bauchwandmuskulatur, das Zwerchfell in eine günstige Vordehnung für die nächste Inspiration zu bringen Atemmuskulatur Bei der Ruheatmung nimmt das Volumen von Brustkorb und Bauch aufgrund einer koordinierten Kontraktion der drei Muskelgruppen, Zwerchfell, parasternale Interkostalmuskeln und den Mm. Sca- Tabelle 2.1 Muskeln und Muskelgruppen, die an der Atembewegung beteiligt sind Muskel-(gruppe) Innervation Funktion Diaphragma N. phrenicus (C 3 5) Nn. intercostales (Th 6 12) Inspiratorisch (primär) Mm. scaleni Plexus cervicalis (C 2 8) Inspiratorisch (primär) Mm. intercostales Nn. intercostales (Th 1 11) Parasternale: inspiratorisch Interossale: stabilisierend M. levator costalis Nn. intercostales (Th 1 11) Inspiratorisch (primär) M. rectus abdominis Rami ventrales (Th 5 12) Exspiratorisch/inspiratorisch Hilfsmuskel M. transversus abdominis N. ilioinguinalis Exspiratorische/inspiratorische Hilfsmuskeln M. obliquus internus N. iliohypogastricus M. obliquus externus M. quadratus lumborum Plexus lumbalis (Th 12, L 1 3) Exspiratorischer Hilfsmuskel M. erector trunci Rami dorsales (Th 1 12, L 1 5) Inspiratorischer Stabilisations- und Hilfsmuskel M. latissimus dorsi N. thoracodorsalis (C 7 8) Exspiratorischer Hilfsmuskel M. trapezius descendens N. accessorius Inspiratorischer Hilfsmuskel M. serratus posterior Rami ventrales (TH 2 5) Pars superior: Exspiratorischer Hilfsmuskel Pars inferior: inspiratorischer Hilfsmuskel M. serratus anterior N. thoracicus longus (C 5 7) Inspiratorischer Hilfsmuskel M. transversus thoracis Nn. intercostales (Th 4 7) Exspiratorischer Hilfsmuskel M. sternocleidomastoideus N. accessorius Inspiratorischer Hilfsmuskel Mm. pectorales N. pectoralis (C 5, Th 1) Exspiratorischer Hilfsmuskel

5 38 2 Atemsystem leni, im Wechsel zu und ab. Die Exspiration kommt durch die elastische Retraktionskraft der Lungen zu Stande, ist jedoch nicht völlig passiv, da sich die Inspirationsmuskeln während eines wichtigen Teils der Exspiration exzentrisch kontrahieren. Bei Zunahme des ventilatorischen Bedarfs werden nicht nur mehrere inspiratorische Muskeln (u. a. M. sternocleidomastoideus, M. trapezius) sondern auch exspiratorische Muskeln (vor allem der M. transversus abdominis) mit aktiviert. Eine Übersicht der Atemmuskulatur gibt Tab Zwerchfell Pars costalis (Insertionskomponente) P ab (Appositionskomponente) Pars cruralis P pl Das Zwerchfell, Diaphragma, ist der wichtigste Einatemmuskel. Es ist zwischen Brust- und Bauchhöhle aufgespannt und besteht aus einer zentralen Sehnenplatte, Centrum tendineum, und zwei Muskelteilen (Abb. 2.7). Der kostale Anteil, Pars costalis, ist am größten und verläuft zwischen Centrum tendineum, Margo costalis der Rippen 7 bis 12 und Sternum. Die Pars cruralis (Pars lumbalis) verläuft zwischen der zentralen Bindegewebsplatte, den ersten drei Lendenwirbeln und den Ligamenta arcuata mediale und laterale. Der Muskelteil des Zwerchfells verläuft parallel zum kaudalen Brustkorbabschnitt und der Wirbelsäule. Es entsteht eine Zylinderform, dessen Deckel von der zentralen Bindegewebsplatte gebildet wird. Während der Inspiration bewegt sich die Bindegewebsplatte wie ein Stempel hinunter in den Zylinder und erzeugt damit die wichtigste Volumenveränderung der Lunge in kranio-kaudaler Richtung. Durch die Kaudalbewegung des Zwerchfells wird der Bauchinhalt komprimiert und die vordere Bauchwand nach ventral bewegt. Der intraabdominale Druck übt eine Kraft auf den Teil der Brustwand aus, an dem das Zwerchfell parallel zur Brustwand verläuft Appositionszone. Der entstehende Druck wird Appositionsdruck genannt (Abb. 2.6 und 2.7). Die Bewegung des unteren Brustkorbs wird auch durch eine direkte Anheftung des Zwerchfells an den Rippen, Margo costalis, verursacht. Hierdurch werden die Rippen nach kranial und lateral bewegt (Insertionskraft, Abb. 2.7). Auch der kraniale Teil des Brustkorbs steht unter dem Einfluss der Zwerchfellkontraktion. Als Folge des entstehenden Unterdrucks in der Pleurahöhle (P pl ) während der Inspiration würde sich theoretisch der kraniale Anteil des Brustkorbs nach innen bewegen. Dies kann bei Patienten mit einer Tetraparese beobachtet werden. Bei gesunden Personen tritt diese Bewegung jedoch nicht auf, da hier gleichzeitig die parasternalen Interkostalmuskeln und die Skalenus- Abb. 2.7 Laterale Ansicht des Brustkorbs mit Diaphragma und den sich entwickelnden Drücken bei Kontraktion des Diaphragmas (Insertionskraft). muskeln aktiviert werden, um den Brustkorb zu stabilisieren. Mm. intercostales Es wird zwischen den Interkostalmuskeln, die im knöchernen Teil der Rippen liegen, und den Interkostalmuskeln im knorpeligen Teil der Rippen unterschieden. Im knöchernen (ossären) Teil der Rippen kommen die externen und internen Interkostalmuskeln vor, Mm. intercostales externi und interni, die gegenläufig und schräg verlaufen. Sie sind vor allem als Haltungsmuskel wichtig und tragen zu den Rumpfbewegungen bei. Die im knorpeligen (chondralen) Teil der Rippen gelegenen Muskeln verlaufen von dorsal-kaudal nach ventral-kranial (Abb. 2.8). Sie bewegen die oberen Rippen vor allem in lateraler und kranialer Richtung (Eimerhenkel- Bewegung). Bei jeder Inspiration sind diese Muskeln elektrisch aktiv und gehören deshalb zu den primären Atemmuskeln. Mm. scaleni Die Mm. scaleni verlaufen zwischen den Procc. transversi C1 bis 7 und der 1. und 2. Rippe. Ihre Kontraktion führt zu einer Zunahme des sagittalen Thoraxdurchmessers (Pumpschwengel-Bewegung). Die Mm. scaleni gehören zu den primären Einatemmuskeln.