Physiologie
Ventilation (Gasaustausch Lunge)

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Gasaustausch

Verteilung von Gasen (hier Sauerstoff und Kohlendioxid) zwischen 2 voneinander abgetrennten Räumen (Lunge - Blut) mittels einer durchlässigen (permeablen) Membran; geschieht in der Lunge durch Diffusion in den Lungenbläschen (Alveolen); 7000l/Tag.

Gasaustausch Lunge

1 = Lungenvene (CO2 armes, O2 reiches Blut)
2 = Bronchiole
3 = Alveole
4 = Lungenarterie ( CO2 reiches, O2 armes Blut)

 

 

Allgemeine
Voraussetzungen
  • Permeabilität (Durchlässigkeit) für die zu austauschenden Gase: je durchlässiger die Membran für die speziellen Gase ist, desto schneller geht der Austausch
  • Fläche der Membran: je größer die Austauschfläche ist, desto mehr Gas wird ausgetauscht
  • Membrandicke: je dicker die Membran ist (Diffusionsstrecke), desto schwerer können Gase miteinander ausgetauscht werden
  • Temperatur: je niedriger die Temperatur ist desto langsamer ist der Gasaustausch
  • Konzentrationsgefälle an den beiden Seiten der Membran: je höher der Unterschied, desto schneller der Austausch
  • Atemzugvolumen: je mehr Sauerstoff angeboten wird desto mehr kann aufgenommen werden
Voraussetzungen in der Lunge
  • Ventilation: ausreichender Zu-/Abtransport der Atemgase über die äusseren Atemwege (Luft/Lunge); bei unzureichender Atmung muss Sauerstoff zugeführt werden (=> Atemmaske mit Sauerstoffflasche)
  • Diffusion: ungestörter Austausch der Atem-/Blutgase über die Alveolen, z.B.  bei einem Lungenödem muss die Ursache behoben werden um genügend Sauerstoff in den Körper zu bekommen
  • Perfusion: ausreichende Durchblutung und damit An-/Abtransport der Atem-/Blutgase über das Blut zu den Zellen und wieder zurück zur Lunge, bei einem Kreislaufstillstand muss dieser zuerst behoben werden (Reanimation) um genügend Sauerstoff in den Körper zu bekommen
Ventilation Belüftung der Lungen bei jedem Atemzug; beteiligt sind Atemzentrum, Nerven, Atemmuskulatur, Skelettsystem.

Diffusion Die in der Luft enthaltenen Teilchen/Gase gehen vom Ort der höheren Konzentration zum Ort der niedrigeren Konzentration (=> nur über kurze Strecken möglich, die Partialdruckunterschiede sind entscheidend hierfür):

Abhängig von:
  • Differenz (Unterschied) zwischen den Partialdrücken der einzelnen Gase
  • Diffusionsstrecke
  • Fläche, die für die Diffusion zur Verfügung steht
  • Diffusionskoeffizient: ist beim Kohlendioxid wesentlich höher als beim Sauerstoff, so dass CO2 schneller abgeatmet wird als Sauerstoff aufgenommen wird
Allgemein:
Perfusion Durchblutung der Lunge.

Einatemluft Besteht aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0,05% Kohlendioxid, Wasserdampf, Edelgase.

Ausatemluft Besteht aus 78% Stickstoff; 15% Sauerstoff, 4% Kohlendioxid, Wasserdampf, Edelgase.
  • ist aufgrund des noch relativ hohen Sauerstoffgehaltes zur Notfall-Beatmung geeignet.
Sauerstofftransport im Blut
  • 98% des Sauerstoffes wird an das Hämoglobin gebunden
  • 2% kommen im Plasma gelöst vor
Kohlendioxidtransport im Blut Endprodukt des Energiestoffwechsels.

  • 80% liegt im Blut in chemisch gebundener Form als Bikarbonat vor
  • 10% sind an das Hämoglobin gebunden
  • der Rest (10%) ist physikalisch gelöst: schwimmt frei im Plasma
Störungen des
Gasaustausches
Bilder

 

Merke
Bei der Diffusion handelt es sich nicht um einen aktiven Transport, der Energie kostet, sondern um den passiven Transport von Stoffen (durch eine semipermeable Membran), der einem Konzentrationsgradienten folgt (d.h. die Stoffe gelangen von Orten höherer zu Orten niedrigerer Konzentration).