Atemzyklus

Inspiration (Einatmung)

Bei der Inspiration weitet sich der Thorax, d.h. der sagittale Durchmesser vergrößert sich - dadurch nimmt der Unterdruck im Pleuraspalt zu (wird negativer, in Ruheatmung -4 kPa). Da die Lunge diesen Bewegungen folgt, wird sie in alle Richtungen aufgedehnt. Es steht der einströmenden Luft eine große Fläche zur Verfügung um sich in den Alveolen zu verteilen, sodass Sauerstoff aus der Einatemluft die Blut-Luft-Schranke passieren und in das Blut der Lungenkapillaren diffundieren kann. Dabei gilt: je größer die Diffusionsfläche, desto mehr Sauerstoff gelangt in das Blut.

Die Weitung des Thorax (Brust- oder Rippenatmung) geschieht durch folgende inspiratorische Atemmuskeln:

• Mm. intercostales externi
• Mm intercartilaginei
• Mm. scaleni (teilweise)

Im Ruhezustand erfolgt die Kontraktion der Atemmuskeln nicht bewusst. Bei besonderem Sauerstoffbedarf können zusätzliche inspiratorische Atemhilfsmuskeln rekrutiert und willentlich kontrahiert werden, es findet eine forcierte Einatmung statt. Zu den inspiratorischen Atemhilfsmuskeln zählen:

• M. serratus anterior und M. serratus posterior superior
• M. pectoralis minor und M. pectoralis major
• M. sternocleidomastoideus

Die Kontraktion dieser Muskeln bewegt die Rippen voneinander weg, d.h. die Interkostalräume erweitern sich. Da der knöcherne Thorax von kranial nach kaudal einen immer größeren Durchmesser einnimmt, bewirkt diese Bewegung nicht nur eine Vergrößerung des inneren Volumens, sondern auch eine Anhebung des Thorax.

Zusätzlich zur Rippenatmung kontrahiert sich das Diaphragma, was eine Abflachung des Muskels bewirkt und den Thorax nach unten zieht (Zwerchfellatmung). Die Zwerchfellkuppen senken sich und die Lungen dehnen sich noch weiter aus. Durch die Bewegung wird Druck auf das Abdomen ausgeübt, sodass sich die Bauchwand zunehmend nach außen wölbt. Etwa 2/3 der Inspiration wird durch die Zwerchfellatmung erzeugt und 1/3 durch die Rippenatmung.

Da der durch das Anheben der Rippen gewonnene Raum durch den knöchernen Thorax begrenzt ist, kann die Lunge nach kranial nur sehr begrenzt weiteres Volumen gewinnen. Dies ist jedoch nach kaudal möglich, wo die Lunge zusätzlich Platz in besonderen Spalträumen, den Recessus, findet.

Exspiration (Ausatmung)

Im Gegensatz zur Inspiration ist die Exspiration ein Vorgang, der in Ruhe keine besondere Beteiligung der Muskulatur voraussetzt. Die bei der Einatmung aufgewendete mechanische Energie sorgt für einen Spannungszustand, welchem durch die elastischen Rückstellkräfte der Lunge sowie der Schwerkraft entgegengewirkt wird, d.h. die Lunge zieht sich selbstständig zusammen. Dabei wirken exspiratorische Atemmuskeln zwar unterstützend, jedoch werden diese nur schwach kontrahiert. Zu den exspiratorischen Atemmuskeln zählen:

• Mm. intercostales interni
• Mm. subcostales
• M. serratus posterior inferior
• M. transversus thoracis

Unter besonderen Belastungsbedingungen kann auch die Ausatmung forciert werden. Dies geschieht durch willentliche Kontraktion der Bauchwandmuskulatur (Bauchpresse) sowie des M. latissimus dorsi, welcher besonders beim Husten beansprucht wird („Hustenmuskel“).