Atemgrößen und Messmethoden

Übersicht über die Atemgrößen

Man unterscheidet zwischen statischen und dynamischen Atemgrößen. Die statischen Atemgrößen hängen vor allem von Alter, der Körpergröße, vom Körperbau, Geschlecht und Trainingszustand ab. Dynamische Atemgrößen wie das Atemminutenvolumen, die Einsekundenkapazität und der Atemgrenzwert berücksichtigen das Atemvolumen im Verhältnis zur Zeit.

Im Durchschnitt haben Frauen 25% geringere Lungenvolumina und -kapazitäten als Männer. Die folgenden Richtwerte beziehen sich auf gesunde, junge Männer mit einer Körpergröße von 1,80 Meter:

Atemzugvolumen (AZV): 

• Volumen, das bei jedem Atemzug ein- und ausgeatmet wird. In Ruhe beträgt es ca. 0,5 L, wovon ca. 0,35 L bis in die Alveolen gelangen und die restlichen 0,15 L im anatomischen Totraum verbleiben. Das Atemminutenvolumen beträgt bei einer Atemfrequenz von 15 Atemzügen pro Minute in Ruhe 7,5 L und kann bei Belastung ansteigen

Inspiratorisches Reservevolumen (IRV): 

• Volumen, das über den normalen Atemzug hinaus noch eingeatmet werden kann. Es beträgt ca. 3 L

Exspiratorisches Reservevolumen (ERV): 

• Volumen, das über den normalen Atemzug hinaus ausgeatmet werden kann (Vitalkapazität – Inspirationskapazität). Es beträgt ca. 1,5 L

Residualvolumen (RV): 

• Volumen, das nach maximaler Ausatmung in der Lunge verbleibt (funktionelle Residualkapazität – exspiratorisches Reservevolumen). Es beträgt ca. 1,5 bis 2 L

Vitalkapazität (VC): 

• Summe aus Atemzugvolumen, inspiratorischem und exspiratorischem Reservevolumen. Sie beschreibt das gesamte Volumen, dass sich bei maximaler Inspiration in den Lungen befindet. Sie beträgt ca. 5–6 L. Bei restriktiven Ventilationsstörungen (verminderte Ausdehnungsfähigkeit von Lunge oder Thorax) ist die Vitalkapazität vermindert

Funktionelle (freie) Residualkapazität (FRC): 

• Volumen, das sich in Atemruhelage am Ende der Ausatmung noch in der Lunge befindet (exspiratorisches Reservevolumen + Residualvolumen). Sie beträgt ca. 3 L. Bei einem Lungenemphysem (zerstörtes Lungengerüst führt zu größeren Alveolen) ist die FRC vergrößert

Inspirationskapazität: 

• Volumen, das von der Exspirationslage aus maximal eingeatmet werden kann (Atemzugvolumen + inspiratorisches Reservevolumen). Sie beträgt ca. 3,5 L.

Totalkapazität: 

• Vitalkapazität + Residualvolumen. Sie beträgt ca. 6,5 L oder mehr

Veränderungen der Lungenkapazität mit dem Alter:

• Totalkapazität bleibt unverändert, Vitalkapazität nimmt ab, Residualvolumen nimmt zu
• Ursache: abnehmende Elastizität von Lunge und Thorax
• Atemgrenzwert: maximales Atemzeitvolumen, das ein Proband pro Zeiteinheit willkürlich erreichen kann
• Liegt zwischen 120-170 L/Minute

Atemgrenzwert:

Der Atemgrenzwert ist das maximale Atemzeitvolumen, das ein Proband willkürlich erreichen kann.

• Es wird durch Messung der Atemvolumina bei maximaler Ein- und Ausatmung über 10-15 Sekunden am Spirometer bestimmt und auf eine Minute hochgerechnet
• Normalwerte beim Erwachsenen liegen zwischen 120-170 L/Minute. Werte unter 120 L/Minute können auf eine erhöhte Resistance hinweisen

Atemstoß:

Der Atemstoß, auch peak expiratory flow (PEF) genannt, ist die maximale Atemstromstärke bei forcierter (= kraftvolle, verstärkte) Exspiration.

• Er kann vom Patienten selbst mittels Peak-flow-Meter zur Therapiekontrolle bestimmt werden
• Gesunde Probanden erreichen einen Atemstoß von ca. 10 L/Sekunde
• MEF_{75, 50, 25} = Maximaler exspiratorischer Fluss bei 75%, 50%, 25% der forcierten Vitalkapazität

Atemzugvolumen:

Das Atemzugvolumen wird durch Integration der Atemstromstärke über die Zeit bestimmt.

Um Rückschlüsse über Atemwegswiderstände und die Atemarbeit zu ziehen, kann man den Druck und das Volumen der Lunge unter verschiedenen Bedingungen in ein Diagramm eintragen (Druck-Volumen-Diagramm).

• Die Ruhedehnungskurve der Lunge und des Thorax wird durch ein passives Füllen der Lunge mit bestimmten Luftvolumina gemessen und zeigt eine S-förmige Kurve
• Die Steilheit der Kurve wird als Compliance bezeichnet und gibt Auskunft über die passive Dehnbarkeit der Lunge
• Bei einer gering gefüllten Lunge besteht ein negativer Druck im Thorax. In der Lunge besteht bei einem Lungenvolumen von einem Liter (maximale Exspiration) ein neutraler Druck
• Bei einer zunehmenden Füllung der Lungen nimmt der Druck in Thorax und Lunge zu. Ab einem bestimmten Punkt (oberer Teil der blauen Kurve) nimmt der Druck in der Lunge bei zunehmender Füllung schneller zu als zuvor. Zu Beginn der Füllung ist die Lunge dehnbar und der Druck steigt nur gering an. Ab einer bestimmten Füllung nimmt die passive Dehnbarkeit (= Compliance) der Lunge ab und es kommt zu einem schnelleren Druckanstieg
• Im markierten Bereich auf der Ruhedehnungskurve der Lunge und des Thorax befindet sich der Bereich der Atemruhelage. In diesem Bereich ist die Steilheit der Kurve und somit die Compliance am größten. Hier findet die Ruheatmung statt, da an diesem Punkt am wenigsten Arbeit benötigt wird