Pädiatrische Pneumologie

Christian Vogelberg, Jürgen Seidenberg, Christian Vogelberg, Jürgen Seidenberg

• Publisher: De Gruyter
• Year: 2022
• ISBN:
  9783110693492
• Edition: 1
• Topic: Medicine
• Subtopic: Pediatric Medicine

Asthma, Pneumonien, und chronischer Husten zählen zu den häufi gsten Krankheiten in der kinderärztlichen Praxis. Dieses Buch ist eine praxisorientierte und zugleich kompakte Einführung in die Kinderpneumologie. Erfahrene Kinderpneumologen vermitteln hier, was ihnen wichtig ist für eine gute Patientenbetreuung. Literaturhinweise dienen der weiteren Vertiefung auch zu Erkenntnissen, die noch keinen Einzug in die Routineversorgung gefunden haben.

Teil 1: Grundlagen und Methoden

1 Anatomie und Physiologie der Lunge

Lars Knudsen

1.1 Einleitung

Der Atemtrakt lässt sich in die oberen und unteren Atemwege gliedern. Zu den oberen Atemwegen zählen Nasenhöhle, Pharynx und Larynx. Der untere Atemtrakt beginnt unterhalb der Stimmritze und umfasst die Trachea, Bronchien und Bronchiolen. Den Bronchiolen schließen sich die funktionellen Einheiten, die pulmonalen Azini, an. Innerhalb der Azini setzten sich die Atemwege als Ductus alveolares fort. Diese sind komplett von Alveolen umgeben.

Die übergeordnete Aufgabe des Respirationstraktes ist die O₂-Versorgung und die CO₂-Elimination. Der Transport der Atemgase folgt dabei zwei Prinzipien: der Diffusion und der Konvektion. Innerhalb der Azini findet der Gastaustausch in erster Linie durch Diffusion statt. Die treibende Kraft hierfür ist ein Konzentrationsgradient für O₂ bzw. CO₂ zwischen dem azinären Luftraum und dem kapillären Blut. Damit dieser Konzentrationsgradient aufrechterhalten werden kann, bedarf es auf der Blutseite einer adäquaten Perfusion. Der aus dem Luftraum in die Erythrozyten aufgenommene O₂ wird aus den Kapillaren der Azini abtransportiert, während der physikalisch im Blut gelöste CO₂ den Azini zugeführt wird und in den Luftraum diffundiert.

Auf der Luftseite ist eine Ventilation mit entsprechender Frischluftzufuhr unabdingbar, um die O₂- und CO₂-Konzentrationen in den azinären Lufträumen für die Diffusion aufrecht zu erhalten. Der Atemgastransport erfolgt im Rahmen der Ventilation durch Konvektion, das heißt O₂ und CO₂ werden in einem strömenden Medium mitgeführt. Im Gegensatz zur Diffusion kann mittels Konvektion eine große Strecke in kurzer Zeit zurückgelegt werden.

Die treibende Kraft für den konvektiven Atemgastransport ist der Druckgradient zwischen der Atemwegsöffnung (Atmosphäre) und dem azinären Luftraum. Die inspiratorischen Muskeln führen zu einer Erweiterung des Thorax in allen Dimensionen des Raumes. Die Lungen füllen den Thorax links- und rechtsseitig des Mediastinums komplett aus und sind über einen kapillären, mit Flüssigkeit gefüllten Spalt, dem Pleuraspalt, über Adhäsionskräfte mechanisch an die Thoraxwand gekoppelt. Aufgrund der elastischen Rückstellkräfte der Lunge herrscht im Pleuraspalt in Relation zur Atmosphäre bei ruhiger Spontanatmung ein Unterdruck. Die Lunge folgt den Exkursionen der Thoraxwände und des Diaphragmas. Die im Rahmen der Inspiration generierten Kräfte werden auf das Lungenparenchym übertragen und erzeugen im Vergleich zur Außenwelt einen Unterdruck innerhalb der azinären Lufträume. Dieses ist die treibende Kraft für die Inspiration. Die Exspiration erfolgt bei Spontanatmung passiv. Allein durch die elastischen Rückstellkräfte des Lungenparenchyms entleert sich die Lunge wieder. Der Druck in den azinären Lufträumen ist dann höher als in der Außenwelt.

Die Atemwege von der Nasenhöhle bis hin zum Eintritt in die Azini bilden ein verzweigtes Röhrensystem und dienen dem konvektiven Atemgastransport. Hier muss gewährleistet sein, dass die Atemwege während der Atemzyklus-assoziierten Druckschwankungen stabilisiert werden. Dieses wird durch in der Wand der Atemwege lokalisiertes Binde-, Knochen- und Knorpelgewebe erreicht. Neben dem Gastransport dient dieses Röhrensystem auch der Reinigung, Anfeuchtung und Erwärmung der Atemluft sowie der Immunabwehr. Diese Funktionen werden von den auskleidenden Schleimhäuten übernommen. Hier sind folglich Komponenten der angeborenen und adaptiven Immunantwort sehr zahlreich vertreten. Die Bestandteile der adaptiven Immunantwort können durch vereinzelte, sogenannte freie Zellen oder auch organisiert in Form von lymphatischem Gewebe vertreten sein. Letztere zählen zum Mukosa-assoziierten lymphatischen Gewebe (MALT), welches je nach Atemwegsabschnitt auch als Nasal-assoziiertes oder Bronchus-assoziiertes lymphatisches Gewebe bezeichnet wird.

1.2 Herausforderungen an den Aufbau des respiratorischen Systems

Um den Organismus auch unter maximaler körperlicher Belastung mit O₂ versorgen zu können, sind neben der Lunge v. a. das Herz-Kreislaufsystem mit dem in Serie geschalteten Lungen- und Körperkreislauf von Bedeutung. Das Herz-Kreislaufsystem steigert das Herzzeitvolumen und verteilt die Perfusion im Körperkreislauf bedarfsgerecht. Die Atemmuskulatur passt die pulmonale Ventilation an den O₂-Verbrauch an.

Selbst unter maximaler körperlicher Belastung ist der diffusive, pulmonale Gasaustauscher bei Gesunden nicht der leistungslimitierende Faktor des Gesamtsystems. Dieses liegt daran, dass der strukturelle Aufbau der Lunge während der pre- und postnatalen Lungenentwicklung für den Gasaustausch optimiert wird (vgl. Kap. 1.5.). Auch unter maximaler körperlicher Belastung wird die zumindest theoretisch mögliche, maximale O₂-Aufnahmekapazität des Gasaustauschers nicht ausgeschöpft – im Lungenparenchym wird also eine gewisse Sicherheitsreserve vorgehalten. Hie...