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Physiologie

Ventilation

Steckbrief

Die Ventilation sorgt für den Gasaustausch in den Alveolen. Sie hält den Sauerstoffpartialdruck in den Alveolen hoch und den CO2-Partialdruck niedrig, damit der Gasaustausch zwischen Blut und Atemluft stattfinden kann. Wichtige Kenngrößen der Ventilation sind Atemzugvolumen, Atemfrequenz und Atemzeitvolumen.

Nicht die gesamte eingeatmete Luft nimmt dabei am Gasaustausch teil, sondern es besteht immer eine gewisse Totraumventilation. Man unterscheidet dabei den anatomischen vom funktionellen Totraum. Der anatomische Totraum ist bei jedem Menschen ungefähr gleich groß, nämlich 150 ml. Der funktionelle Totraum umfasst ventilierte aber nicht perfundierte Lungenbezirke und kann bei Lungenerkrankungen erheblich ansteigen.

Das Totraumvolumen lässt sich mithilfe der Bohr´schen Totraumformel berechen. Die Totraumventilation lässt sich dann über die Atemfrequenz berechnen.

Die alveoläre Ventilation hingegen dient dem Gasaustauch und ist stark vom Atemzugvolumen und der Atemfrequenz abhängig.

Die Partialdrücke der verschiedenen Gasfraktionen in der Inspirations- und Alveolarluft sind bei Ruheatmung weitgehend konstant.

Atemgasfraktionen und -partialdrücke von Inspirationsluft und alveolärem Gasgemisch
Inspirationsluftalveoläres GasgemischExspirationsluft

Fraktionen

FO2

20,9 % = 0,209

13 % = 0,13

15% = 0,15

FCO2

0,03 % = 0,0003

5,6 % = 0,056

4% = 0,04

Partialdrücke

pO2

160 mmHg = 21,3 kPa

100 mmHg = 13,3 kPa

120 mmHg = 16 kPa

pCO2

0,2 mmHg = 0,03 kPa

40 mmHg = 5,3 kPa

30 mmHg = 4 kPa

Bei Veränderungen der Zusammensetzung der Inspirationsluft, des CO2-Verbrauchs des Körpers und der Atemfrequenz bzw. des Atemzugvolumens verändern sich die Partialdrücke von CO2 und O2.

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    Funktion und Kenngrößen

    Die Ventilation (= Belüftung) ist für die Aufrechterhaltung des alveolären Sauerstoff- bzw. CO2-Partialdrucks verantwortlich. Diese Partialdrücke müssen ausreichen, um die Diffusion der Atemgase durch die Alveolarmembran zu gewährleisten.

    Eine wichtige Kenngröße für die Ventilation ist das Atemzeitvolumen.

    Atemzeitvolumen = Atemzugvolumen × Atemfrequenz.

    Die Atemfrequenz (in Ruhe) ist altersabhängig:

    • Säuglinge: 40−50/min

    • Schulkinder: 20−30/min

    • Erwachsene: 14−16/min

    Beim Erwachsenen ergibt sich mit einem Atemzugvolumen von 0,5 l und einer Atemfrequenz von 14−16/min ein Atemzeitvolumen von 7−8 l/min (= Atemminutenvolumen) in Ruhe. Diese Ventilation lässt sich bei Belastung auf bis zu 200 l/min bei einem Trainierten steigern (Atemgrenzwert).

    Totraumventilation

    Anatomischer und funktioneller Totraum

    Die eingeatmete Luft steht zum Gasaustausch nicht komplett zur Verfügung, da die Atemwege erst ab den Bronchioli respiratorii mit Alveolen ausgestattet sind. Die davor liegenden Abschnitte des Atemapparates vom Mund bis zu den Bronchioli terminales dienen nicht dem Gasaustausch. Man bezeichnet diesen Abschnitt als . , also bei Ruheatmung etwa ⅓ des Atemzugvolumens.

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      zuletzt bearbeitet: 21.04.2023
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. med. Armin Kurtz, 26.07.2022
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