Atemwiderstand
Synonym: Atmungswiderstand
Englisch: breathing resistance
Definition
Der Atemwiderstand setzt sich aus den verschiedenen Kräften zusammen, die bei der Atmung durch Atemarbeit überwunden werden müssen. Es handelt sich dabei um elastische und visköse Widerstände. Bei langsamer Atmung sind die viskösen Widerstände gering und die Druck-Volumen-Kurve wird primär über die elastischen Eigenschaften der Lunge bestimmt.
Nomenklatur
Die Begriffe "Atemwiderstand" und "Atemwegswiderstand" werden in der medizinischen Literatur häufig synonym verwendet. Sie sind jedoch nicht identisch, da der Terminus "Atemwegswiderstand" sich auf den Strömungswiderstand der bewegten Luft in den Atemwegen bezieht, und damit nur einen Teil des Atemwiderstandes (s.u.) repräsentiert.
Elastischer Atemwiderstand
Der elastische Atemwiderstand, die Elastance, ist durch die Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms der Alveolen und die elastischen Fasern der Lunge bedingt. Die Lunge steht durch diese Kräfte unter Zugspannung und hat deshalb die Tendenz, sich zu verkleinern. Ein Kollabieren der Lunge wird nur dadurch verhindert, dass die Lunge durch Kapillarkräfte im Pleuraspalt an der Innenwand des Thorax anliegt und den Thoraxbewegungen folgt. Die im Spalt befindliche Pleuraflüssigkeit ermöglicht dabei eine freie Verschieblichkeit der Pleurablätter gegeneinander. Um die Rückstellkräfte der Lunge zu überwinden, muss während der Inspiration ein bestimmtes Maß Arbeit geleistet werden. Die Exspiration erfolgt aufgrund der nun gleichsinnig wirkenden Rückstellkräfte weitgehend passiv.
Visköser Atemwiderstand
Der visköse Atemwiderstand, die Viscance, setzt sich aus den Strömungswiderständen der luftleitenden Atemwege, den nichtelastischen Gewebewiderständen und sehr geringen Trägheitswiderständen zusammen.
Der Strömungswiderstand, auch Resistance genannt, kann vereinfacht nach dem Ohm-Gesetz aus der Druckdifferenz zwischen Alveolen und atmosphärischem Druck, geteilt durch die Atemstromstärke, berechnet werden. Die Druckdifferenz zwischen Alveolen und der Mundhöhle stellt die treibende Kraft der Atemgasbewegung dar. Die Strömung innerhalb der Atemwege ist teilweise laminar, vor allem im Bereich der Verzweigungsstellen der Bronchien jedoch auch turbulent. Der größte Teil des Widerstandes entsteht unter physiologischen Bedingungen durch turbulente Strömungen proximal der kleinen Bronchien. Die Resistance trägt etwa 80-90% zum viskösen Atemwiderstand bei.
Der Gewebewiderstand ("tissue viscance", tissue friction") entsteht durch die Gewebereibung und die nichtelastische Deformation der Gewebe. Er ist jedoch mit ca. 10% ein verhältnismäßig kleiner Widerstand.