Jeder Atemzug, den du nimmst: Der Prozess des Atmens

Einführung

Die erste Frage in einer Notsituation lautet: „Atmet die Person?”. Es wird auch oft die erste Frage nach Neugeborenen und die letzte nach dem Sterben gestellt., Warum ist das Atmen so wichtig? Was ist im Atem, dass wir so viel brauchen? Was passiert, wenn wir aufhören zu atmen? Dies mag offensichtliche Fragen sein, aber die Mechanismen der Atmung sind oft schlecht verstanden, und ihre Bedeutung für Gesundheitsbewertungen und Diagnostik wird oft übersehen. Dieser Artikel beschreibt die Anatomie und Physiologie der Atmung.,

Zusammenarbeit mit grünen Pflanzen

Wir brauchen Energie, um alle Aktivitäten in unserem Körper anzutreiben, z. B. die Kontraktion von Muskeln und die Aufrechterhaltung eines Ruhepotentials in unseren Neuronen, und wir müssen daran arbeiten, die Energie zu erhalten, die wir verwenden.

Grüne Pflanzen nehmen ihre Energie direkt aus dem Sonnenlicht und wandeln sie in Kohlenhydrate (Zucker) um. Das können wir nicht, aber wir können die in Kohlenhydraten gespeicherte Energie nutzen, um alle anderen Reaktionen in unserem Körper anzutreiben. Dazu müssen wir Zucker mit Sauerstoff kombinieren., Wir müssen daher sowohl Zucker als auch Sauerstoff ansammeln, was uns zur Arbeit erfordert. Tatsächlich verbrauchen wir einen Großteil unserer Energie, um den Zucker und Sauerstoff zu erhalten, den wir zur Energiegewinnung benötigen.

Wir beziehen Kohlenhydrate von grünen Pflanzen oder Tieren, die grüne Pflanzen gegessen haben, und wir beziehen Sauerstoff aus der Luft. Grüne Pflanzen setzen Sauerstoff als Abfallprodukt der Photosynthese frei; Wir verwenden diesen Sauerstoff, um unsere Stoffwechselreaktionen zu befeuern und Kohlendioxid als Abfallprodukt freizusetzen. Pflanzen nutzen unser Abfallprodukt als Kohlenstoffquelle für Kohlenhydrate.,

Chemische Bindungen brechen

Um Energie zu erhalten, müssen wir die Energie freisetzen, die in den chemischen Bindungen von Molekülen wie Zucker enthalten ist. Die Lebensmittel, die wir essen (wie Kohlenhydrate und Proteine), werden in unserem Magen-Darm-Trakt zu Molekülen (wie Zucker und Aminosäuren) verdaut, die klein genug sind, um in das Blut überzugehen. Das Blut transportiert den Zucker zu den Zellen, wo die Mitochondrien ihre chemischen Bindungen aufbrechen, um die darin enthaltene Energie freizusetzen. Zellen benötigen Sauerstoff, um diesen Prozess durchführen zu können. Da jede Zelle in unserem Körper Energie benötigt, braucht jede von ihnen Sauerstoff.,

Die freigesetzte Energie wird in einer chemischen Verbindung namens Adenosintriphosphat (ATP) gespeichert, die drei Phosphatgruppen enthält. Wenn wir Energie benötigen, um eine Aktivität auszuführen, wird ATP in Adenosindiphosphat (ADP) zerlegt, das nur zwei Phosphatgruppen enthält. Das Brechen der chemischen Bindung zwischen der dritten Phosphatgruppe und ATP setzt eine hohe Energiemenge frei.

Innere und äußere Atmung

Unsere Lunge versorgt die Zellen über das Blut-und Herz-Kreislauf-System mit Sauerstoff aus der Außenluft, um Energie zu gewinnen., Beim Einatmen gelangt Sauerstoff in die Lunge und diffundiert ins Blut. Es wird zum Herzen gebracht und in die Zellen gepumpt. Gleichzeitig diffundiert der Kohlendioxidabfall aus dem Abbau von Zuckern in den Körperzellen in das Blut und diffundiert dann aus dem Blut in die Lunge und wird beim Ausatmen ausgestoßen. Ein Gas (Sauerstoff) wird gegen ein anderes (Kohlendioxid) ausgetauscht. Dieser Gasaustausch findet sowohl in der Lunge (äußere Atmung) als auch in den Zellen (innere Atmung) statt. Bild 1 fasst den Gasaustausch beim Menschen zusammen.,

Luft in die Lunge bringen

Unser Atmungssystem umfasst eine Leitungszone und eine Atmungszone. Die Leitungszone bringt Luft aus der äußeren Umgebung über eine Reihe von Rohren, durch die sich die Luft bewegt, in die Lunge. Dies sind die:

• Nasenhöhle;
• Pharynx (Teil des Rachens hinter Mund und Nasenhöhle),
• Kehlkopf (Voice box),
• Luftröhre (Luftröhre);
• Bronchien und Bronchiolen.,

Abgesehen davon, dass Luft in die Lunge geleitet wird, erwärmen diese Schläuche auch:

• Die einströmende Luft;
• Filtern kleine Partikel daraus heraus;
• Befeuchten Sie es, um den Gasaustausch in der Lunge zu erleichtern.

Die Nasenhöhle hat eine große Anzahl winziger Kapillaren, die warmes Blut in die kalte Nase bringen. Die Wärme aus dem Blut diffundiert in die kalte Luft, die in die Nase gelangt und wärmt sie.,

Die Auskleidung von Rachen und Kehlkopf (die die oberen Atemwege bilden) und die Auskleidung der Luftröhre (untere Atemwege) haben kleine Zellen mit kleinen Haaren oder Zilien. Diese Haare fangen kleine Partikel in der Luft wie Staub ein und verhindern, dass sie die Lunge erreichen.

Die Auskleidung der Nasenhöhle, der oberen Atemwege und der unteren Atemwege enthält Becherzellen, die Schleim absondern. Der Schleim befeuchtet die Luft beim Eintritt und eignet sich daher besser für die innere Umgebung des Körpers., Es fängt auch Partikel ein, die die Zilien dann nach oben und weg von den Lungen fegen, so dass sie zur Verdauung in den Magen geschluckt werden, anstatt in den Lungen gefangen zu werden. Dieser Mechanismus, eingeschlossene Partikel auf diese Weise zu bewegen, ist als mukoziliäre Rolltreppe bekannt.

Die Lungen sind ein wenig wie Ballons: Sie blasen sich nicht von selbst auf, sondern nur, wenn Luft in sie hineingeblasen wird. Wir können in die Lunge blasen und sie aufblasen – eine der beiden Techniken zur kardiopulmonalen Reanimation–, aber das passiert im normalen Alltag gesunder Menschen nicht., Wir müssen Luft selbst ein-und ausatmen. Wie machen wir das?

Kontrolle des Luftvolumens in der Lunge

Wir haben zwei Lungen (rechts und links) in der Brusthöhle (Brust). Um die Lunge herum befinden sich Rippen, die sie nicht nur vor Schäden schützen, sondern auch als Anker für die Interkostalmuskulatur dienen. Unter den Lungen befindet sich ein sehr großer kuppelförmiger Muskel, das Zwerchfell. Alle diese Muskeln sind durch die parietalen und viszeralen Membranen (auch parietale und viszerale Pleura genannt) an der Lunge befestigt.,

Die Parietalmembran ist an den Muskeln und die Viszeralmembran an den Lungen befestigt. Die Flüssigkeit zwischen diesen beiden Membranen, Pleuraflüssigkeit, klebt sie zusammen, genauso wie Glasscheiben bei Nässe zusammenkleben.

Da die viszerale Membran die Lunge bedeckt und Teil davon ist und von Pleuraflüssigkeit an die Parietalmembran geklebt wird, bewegen sich die Lungen mit ihnen, wenn sich die Muskeln im Thorax bewegen., Wenn Luft zwischen die Membranen gelangt, lösen sie sich und obwohl sich die Muskeln noch zusammenziehen und entspannen können, sind sie nicht mehr an der Lunge befestigt – infolgedessen kollabiert die Lunge. Diese abnormale Ansammlung von Luft im Pleuraraum wird Pneumothorax genannt. Wenn die Pleuraflüssigkeit infiziert wird, entwickelt die Person Pleuritis.

Wenn sich die Interkostalmuskeln zusammenziehen, bewegen sie sich nach oben und weg von der Brusthöhle. Wenn sich das Zwerchfell zusammenzieht, bewegt es sich nach unten in Richtung Bauch., Diese Bewegung der Muskeln bewirkt, dass sich die Lunge ausdehnt und sich wie ein Balg mit Luft füllt (Inhalation). Umgekehrt, wenn sich die Muskeln entspannen, wird die Brusthöhle kleiner, das Volumen der Lunge nimmt ab und Luft wird ausgestoßen (Ausatmung).

Druckausgleich

Wenn sich die Brustmuskeln zusammenziehen, dehnt sich das Volumen der Lunge aus, so dass plötzlich weniger Druck in ihnen ist. Die Luft, die sich bereits in der Lunge befindet, hat mehr Platz, so dass sie nicht mit dem gleichen Druck gegen die Lungenwände drückt. Um den Druck auszugleichen, strömt Luft herein, bis der Druck innen und außen gleich ist., Umgekehrt, wenn sich die Muskeln entspannen, nimmt das Volumen der Lunge ab, die Luft in der Lunge hat weniger Platz und ist jetzt unter hohem Druck, so dass die Luft ausgestoßen wird, bis der Druck ausgeglichen ist. Kurz gesagt:

• Wenn das Volumen (V) zunimmt, nimmt der Druck (P) ab, was dazu führt, dass Luft in die Lunge strömt – wir atmen ein;
• Wenn V abnimmt, steigt P an, was dazu führt, dass Luft aus den Lungen gepresst wird – wir atmen aus.

Gasaustausch

Die Aufgabe der Leitungszone besteht darin, Luft in die Lunge zu bringen, während sie unterwegs erwärmt, befeuchtet und gefiltert wird., Sobald sich die Luft in der Atmungszone befindet (bestehend aus den Alveolarkanälen und Alveolen), kann ein externer Gasaustausch stattfinden (Abb.

Die Lunge enthält dünne Schichten von Zellen, die Luftsäcke bilden, die Alveolen genannt werden und von Lungenblutkapillaren umgeben sind, die mit den Lungenarterien verbunden sind, die aus dem Herzen kommen. Die Alveolen werden durch flüssige Sekrete (pulmonales Tensid) offen gehalten, so dass sie nicht zusammenkleben, wenn Luft aus der Lunge ausgestoßen wird., Frühgeborene haben nicht genug Lungentensid, also brauchen sie etwas in ihre Lungen gesprüht.

Während der Inhalation erhält jede Alveole Luft, die verschiedene Gase enthält: Stickstoff (fast 80%), Sauerstoff (fast 20%) und andere Gase, einschließlich 0, 04% Kohlendioxid., Der externe Gasaustausch erfolgt dann nach dem Diffusionsprinzip:

• Sauerstoff diffundiert von den Alveolen in die Lungenkapillaren, weil eine hohe Sauerstoffkonzentration in den Lungen und eine niedrige Konzentration im Blut vorhanden sind;
• Kohlendioxid diffundiert von den Lungenkapillaren in die Alveolen, weil es eine hohe Kohlendioxidkonzentration im Blut und eine niedrige Konzentration in den Lungen gibt;
• Stickstoff diffundiert in beide Richtungen.,

Mit anderen Worten: Wir atmen hohe Sauerstoffkonzentrationen ein, die dann aus der Lunge in das Blut diffundieren, während hohe Kohlendioxidkonzentrationen aus dem Blut in die Lunge diffundieren und wir ausatmen. Einmal im Blut wird der Sauerstoff an Hämoglobin in roten Blutkörperchen gebunden, durch die Lungenvene zum Herzen gebracht, in das systemische Gefäßsystem gepumpt und schließlich in alle Zellen des Körpers gebracht.

Kontrolle der Atmung

Das Hauptmerkmal, das wir nicht atmen, ist nicht so sehr der Sauerstoffmangel als die Ansammlung von Kohlendioxid., Wenn unsere Muskeln Aktivitäten ausführen, wird Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid – das Abfallprodukt – sammelt sich in den Zellen an. Erhöhte Muskelaktivität bedeutet einen erhöhten Sauerstoffverbrauch, eine erhöhte Produktion von glukosebildendem ATP und daher einen erhöhten Kohlendioxidgehalt.

Kohlendioxid diffundiert von den Zellen ins Blut. Desoxygiertes Blut wird von den Venen zum Herzen getragen. Es tritt in die rechte Seite des Herzens ein und wird in das Lungensystem gepumpt. Kohlendioxid diffundiert in die Lunge und wird beim Ausatmen ausgestoßen.,

Während das desoxygierte Blut in den Venen wandert, messen Detektoren im Gehirn und in den Blutgefäßen (Chemorezeptoren) den pH – Wert des Blutes. Die peripheren Chemorezeptoren – obwohl empfindlich gegenüber Veränderungen des Kohlendioxidspiegels und des pH-Werts sowie des Sauerstoffspiegels-überwachen hauptsächlich Sauerstoff. Die zentralen Chemorezeptoren, die sich im Gehirn befinden, bilden die Kontrollzentren für die Atmung, da sie besonders empfindlich auf pH-Veränderungen im Blut reagieren., Wenn der Kohlendioxidspiegel steigt, sinkt der pH-Wert im Blut; Dies wird von den zentralen Chemorezeptoren aufgenommen und durch Rückkopplungsmechanismen werden Signale gesendet, um die Atmung zu verändern.

Atmung verändern

Wir ändern unsere Atmung entsprechend unserer Aktivität. Wenn wir Skelettmuskeln bewegen, verbrauchen wir Energie und benötigen daher mehr Zucker und Sauerstoff. Muskeln haben eine gute Blutversorgung, bringen Sauerstoff und Glukose und nehmen Kohlendioxid weg., Wenn sich Muskeln mehr bewegen – zum Beispiel wenn wir vom Gehen zum Laufen gehen-pumpt das Herz schneller (erhöhte Herzfrequenz), um die Blutversorgung zu erhöhen, und wir atmen schneller (erhöhte Atemfrequenz), um mehr Sauerstoff ins Blut zu bekommen.

Die Atemfrequenz kann entsprechend der benötigten Sauerstoffmenge erhöht oder verringert werden. Um die Atemfrequenz zu erhöhen, werden Effektoren in der Lunge ausgelöst, um schneller zu lüften (einzuatmen und auszuatmen), so dass Kohlendioxid entfernt und Sauerstoff schneller eingebracht wird., Gleichzeitig sendet das Gehirn Nachrichten an das Herz, um schneller zu schlagen und sauerstoffreiches Blut schneller in die Zellen zu pumpen. Die Atemtiefe kann auch so verändert werden, dass ein größeres oder kleineres Luftvolumen in die Lunge gelangt.

Die Atemfrequenz ist eines der Lebenszeichen der Atemwege (Kasten 1). Um ein Atemproblem zu diagnostizieren, müssen diese Vitalzeichen in Ruhe und bei der Arbeit gemessen werden (Cedar, 2017). Die Atemfrequenz ist schwer zu messen, denn wenn den Patienten gesagt wird, dass sie gemessen wird, atmen sie normalerweise langsamer oder schneller als normal., Es kann für Krankenschwestern von Vorteil sein, Patienten mitzuteilen, dass sie ihre Temperatur messen und dann gleichzeitig ihre Atemfrequenz messen.

Die genaue Messung der Atemfrequenz und der Ruhetiefe ist ein wichtiges Maß für die Lungenfunktion und den Sauerstofffluss., Veränderungen der Atemfrequenz und-tiefe in Ruhe informieren uns nicht nur über körperliche Veränderungen im Körper, sondern auch über mentale und emotionale Veränderungen, da sich unser Geisteszustand und unsere Gefühle auf unsere Atmung auswirken.

Ein Leben lang atmen

Unsere Lebenszeichen der Atemwege ändern sich nicht nur im Laufe eines Tages entsprechend unseren Aktivitäten, sondern auch im Laufe unseres Lebens.

Vor der Geburt ziehen der Embryo und dann der Fötus Sauerstoff aus dem Blut der Mutter durch die Plazenta., Hämoglobinveränderungen finden statt, um es dem Embryo/Fötus zu ermöglichen, Sauerstoff in geringerer Konzentration als nach der Geburt aus dem Blut zu entnehmen. Unmittelbar nach der Geburt muss das Neugeborene vom Ziehen von Sauerstoff aus dem Blut zum Aufblasen seiner Lungen und zum Aufnehmen von Luft wechseln (Schroeder und Matsuda, 1958; Rhinesmith et al., 1957).

Babys haben eine viel schnellere Herzfrequenz und Atemfrequenz als Erwachsene: Sie atmen etwa 40 Atemzüge pro Minute ein, weil sie kleinere Lungen haben (Royal College of Nursing, 2017)., Herzfrequenz und Atemfrequenz verlangsamen sich mit zunehmendem Alter, zum Teil, weil sich die Lungen weniger ausdehnen und zusammenziehen können. Mit zunehmendem Alter werden alle unsere Muskeln – nicht nur die Skelettmuskulatur, sondern auch die glatte Muskulatur und der Herzmuskel – weniger elastisch und reduzieren die Geschwindigkeit, mit der sie sich ausdehnen und zusammenziehen (Sharma und Goodwin, 2006).

Wenn wir sterben, ist eines der Anzeichen des Todes das Aufhören der Atmung. Sauerstoff hört auf, ins Blut zu diffundieren, und wenn ATP aufgebraucht ist und wir nicht mehr synthetisieren können, werden wir zyanotisch. Uns geht die Energie aus und alle Prozesse des Körpers hören auf., Im Gehirn wird die Potentialdifferenz (gemessen in Volt) innerhalb und außerhalb der Neuronen gleich und die elektrische Aktivität stoppt. Das Gehirn hört alle Aktivitäten auf, einschließlich der unwillkürlichen Aktivität, die benötigt wird, um das Leben aufrechtzuerhalten.

Atemwegserkrankungen

Angehörige der Gesundheitsberufe stoßen in jeder Umgebung wahrscheinlich auf Patienten mit Atemproblemen.,ons sind:

• Asthma – oft verursacht durch bestimmte Chemikalien oder Umweltverschmutzung, Asthma betrifft die Bronchiolen, die chronisch entzündet und überempfindlich werden;
• Chronisch obstruktive Lungenerkrankung – oft verursacht durch Rauchen oder Umweltverschmutzung;
• Lungenentzündung – in der Regel verursacht durch eine bakterielle Infektion, Lungenentzündung ist die Schwellung von Geweben in einer oder beiden Lungen;
• Lungenkrebs – das vorherrschende Gewebe in der Lunge ist Epithelgewebe, so dass Lungenkrebs meist Karzinome sind (Plattenepithelkarzinome, Adenokarzinome, kleinzellige Karzinome), die Krebsarten des Epithelgewebes sind.,

Lungenerkrankungen können in jedem Alter auftreten, aber die Anfälligkeit nimmt mit zunehmendem Alter zu, da mit zunehmendem Alter:

• Die Elastizität unserer Lunge abnimmt;
• Unsere Vitalkapazität nimmt ab;
• Unser Blutsauerstoffspiegel sinkt;
• Die stimulierende Wirkung von Kohlendioxid nimmt ab;
• Es besteht ein erhöhtes Risiko einer Infektion der Atemwege.

Atemnotfälle

Patienten, die sich schnell verschlechtern oder kritisch krank sind, müssen sofort beurteilt werden, und Pflegeinterventionen können einen großen Beitrag zur Genesung leisten (Fournier, 2014)., In einer akuten Situation besteht eine der ersten Eingriffe darin, sicherzustellen, dass die Atemwege (obere Atemwege) frei sind, damit Luft in die Lunge gelangen kann. Dies ist der erste Schritt der ABCDE-Checkliste. ABCDE steht für:

• Atemweg;
• Atmung;
• Zirkulation;
• Behinderung;
• Exposition.

Der ABCDE-Ansatz wird hier ausführlicher beschrieben.

Eine Unfähigkeit, normal zu atmen, ist äußerst belastend und je verzweifelter eine Person wird, desto wahrscheinlicher ist es, dass ihre Atmung beeinträchtigt wird., Wenn eine unserer Lungen kollabiert, können wir ohne sie auskommen, aber wir brauchen mindestens eine funktionierende Lunge. Wir haben ATP im Wert von etwa 90 Sekunden in unserem Körper gespeichert, das wir ständig verwenden, also müssen wir Sauerstoff bekommen können.

Ein solides Verständnis lebenswichtiger Atemzeichen sowie menschlicher Atemmuster (Kasten 2) ist der Schlüssel. Mit einem solchen Know-how können Krankenschwestern schnell auf akute Veränderungen reagieren, Leben retten und die Gesundheit wiederherstellen (Fletcher, 2007).