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Die Atemarbeit

  • Konzept
  • Prüfungsrelevanz: mittel

Atmen kostet Energie: Die Lunge muss gedehnt und der Atemwegswiderstand überwunden werden. Bei Asthma oder Adipositas kostet es weit mehr.

Aktualisiert

Auch genannt: Energiekosten der Atmung

In 3D ansehen: Zwerchfell (Diaphragma) · Musculi intercostales externi (äußere Zwischenrippenmuskeln) · Musculi intercostales interni (innere Zwischenrippenmuskeln)

Worum es geht

Die Atemarbeit ist die Energie, die die Inspirationsmuskeln für die Luftbewegung aufwenden. Sie hat einen elastischen Anteil (Dehnung von Lunge und Thoraxwand) und einen resistiven Anteil (Überwindung des Atemwegs- und Gewebewiderstands). In Ruhe ist die Exspiration passiv, und die Atmung verbraucht einen kleinen Teil des Sauerstoffs des Körpers; bei Krankheit können diese Kosten zur Ursache von Muskelermüdung und respiratorischer Insuffizienz werden.

Wie es funktioniert, Schritt für Schritt

  1. Zum Einatmen erzeugen die Muskeln einen Druck, der die elastische Retraktion und den Strömungswiderstand überwinden muss.
  2. Sinkt die Compliance (Fibrose, Ödem, Adipositas), braucht jeder Milliliter Volumen mehr Druck: Die elastische Arbeit steigt.
  3. Steigt der Widerstand (Bronchospasmus, Schleim), braucht jeder Liter pro Sekunde Fluss mehr Druck: Die resistive Arbeit steigt.
  4. Bei Obstruktion wird die Exspiration nicht vollendet; Luft wird gefangen, und der nächste Atemzug beginnt aus einer volleren Lunge.
  5. Das abgeflachte, verkürzte Zwerchfell erzeugt weniger Kraft; der O₂-Verbrauch der Muskeln steigt, und Ermüdung setzt ein.
  6. Übersteigt die Last die Muskelkapazität, fällt die Ventilation, und der PaCO₂ steigt: hyperkapnisches Versagen.

Lung volumes and capacities

Lung volumes and capacities: Obstructive 01234567Lung volume (L)Time →RV: spirometry cannot measure itRVERVTVIRVICFRCVCTLCIRV2.7 LTV0.5 LERV0.9 LRV*2.6 LIC3.2 LFRC*3.5 LVC4.1 LTLC*6.7 L* not measured by spirometryForced expiration (FEV1/FVC)0123456012345Time (s)Exhaled (L)FEV1 1.7 L · 45 %FVC 3.8 L

TLC 6.7 LVC 4.1 LFRC 3.5 LRV 2.6 LFEV1/FVC 0.45

Obstructive (COPD, asthma): air is trapped: ↑ RV and ↑ FRC, TLC normal or ↑, VC ↓. FEV1 falls more than FVC: FEV1/FVC < 0.70.

Tap a volume, a capacity or FEV1.

  • IRV · Inspiratory reserve volume
  • TV · Tidal volume
  • ERV · Expiratory reserve volume
  • RV · Residual volume
  • Capacity (sum of volumes)
  • Current forced expiration
  • Normal
Vergleichen Sie das obstruktive Muster mit dem normalen: Das hohe Residualvolumen ist gefangene Luft, die zusätzliche Arbeit erzwingt.

Wie der Körper die Arbeit minimiert

SituationDominierende KomponenteGewähltes Atemmuster
Restriktive ErkrankungElastischSchnell und flach
Asthma oder COPDResistivLangsam und tief, verlängertes Exspirium
AdipositasElastisch (Thoraxwand)Schnell, kleine Volumina, schlechter im Liegen

Klinischer Bezug

  • Asthmaanfall: Ein Kind, das aufhört zu giemen und müde aussieht, kann erschöpfen, statt sich zu bessern.
  • Entwöhnung von der maschinellen Beatmung: Ein hohes Verhältnis von Frequenz zu Atemzugvolumen (schnelle, flache Atmung) sagt ein Scheitern voraus.
  • Pflege: Zählen Sie die Atemfrequenz eine volle Minute lang und achten Sie auf den Einsatz des Musculus sternocleidomastoideus und auf Einziehungen.

Testen Sie sich

Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.

Warum atmet ein Patient mit Lungenfibrose schnell und flach?

Bei steifer Lunge braucht jeder tiefe Atemzug viel elastischen Druck; die Verteilung der Ventilation auf viele kleine Atemzüge senkt die Gesamtarbeit.

Wie erhöht die dynamische Überblähung bei COPD die Atemarbeit?

Die gefangene Luft hinterlässt einen positiven endexspiratorischen Druck, der überwunden werden muss, bevor Luft einströmt, und sie flacht das Zwerchfell ab, das an Kraft verliert.

Warum wird die in Ruhe passive Exspiration bei einem Asthmaanfall aktiv?

Die elastische Retraktion kann die Lunge durch verengte Atemwege nicht mehr entleeren; Bauchmuskeln und Musculi intercostales interni pressen, was Arbeit hinzufügt und die Atemwege komprimiert.

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Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.

Quellen: Asthma (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2026); Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2026).

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