Wissensbibliothek
Lungenkapazitäten: Atmen literweise
Kann sich unsere Lunge unterschiedlich stark füllen?
Ja. Das Volumen der ein- und ausgeatmeten Luft variiert, da es sich an den wechselnden Sauerstoffbedarf im Alltag anpasst und auch von Alter, Geschlecht und Gesundheitszustand sowie der Fitness und der momentanen Aktivität abhängig ist.
Die Lungenfüllungen durch Ein- und Ausatmung müssen ausgeglichen sein, um zu gewährleisten, dass für den Gasaustausch genügend Luft in der Lunge verbleibt und damit die richtige Menge an Sauerstoff zugeführt und Kohlendioxid abgeführt wird.
Befindet sich nach der Ausatmung noch Luft in der Lunge?
Ja. Während des Atmens werden die Lungen nie vollständig entleert. Sie dehnen sich auch nicht auf ihre Maximalkapazität aus. Eine vollständig entleerte Lunge könnte sich hinterher nicht mehr richtig entfalten – dies ist z. B. der Fall bei einer kollabierten Lunge. Würde die Lunge sich vollständig entleeren, wäre auch der Gasaustausch zwischen zwei Atemzügen unterbrochen. Unsere Lunge ist also nie mit absolut »frischer« Luft gefüllt. Die nach der Ausatmung in der Lunge verbleibende Luft hat einen niedrigeren Sauerstoff- und einen höheren Kohlendioxidgehalt als die uns umgebende Luft. Durch das Einatmen wird die in der Lunge zurückgebliebene Luft durch Zufuhr von Sauerstoff und Abfuhr von Kohlendioxid aufgefrischt.
Wie viel Luft strömt normalerweise durch die Lunge?
Bei einem gesunden Organismus beträgt die Luftmenge, die bei normaler, ruhiger Atmung ein- und ausgeatmet wird, etwa 500 Milliliter, was nahezu dem Volumen eines Fußballs entspricht. Diese Messgröße nennt man das Atemzugvolumen (AZV). Das inspiratorische Reservevolumen (IRV) ist dagegen die Luftmenge, die nach der normalen Einatmung unter Anstrengung zusätzlich eingeatmet werden kann. Sie beträgt etwa 3,1 Liter beim Mann und 2,3 Liter bei der Frau. Die Summe dieser beiden Volumina ergibt die inspiratorische Kapazität (IK). Dieser Wert liegt dementsprechend bei durchschnittlich 3,6 Liter für den Mann und 2,8 Liter bei der Frau.
Können wir nach dem Ausatmen weitere Luft ausstoßen?
Ja. Die Luftmenge, die nach der normalen Ausatmung unter Anstrengung zusätzlich ausgeatmet werden kann, wird exspiratorisches Reservevolumen (ERV) genannt. Es beträgt bis zu 1,2 Liter beim Mann und 0,7 Liter bei der Frau. Das Residualvolumen (RV) ist die Luftmenge, die nach maximaler Exspiration in der Lunge verbleibt, nämlich 1,2 Liter beim Mann und 0,7 Liter bei der Frau. Das Residualvolumen ist äußerst wichtig, da es als Reservoir zwischen den Atemzügen dient, einen ununterbrochenen Gasaustausch sicherstellt und den Kollaps der empfindlichen Lungenbläschen verhindert. Mithilfe dieser Messungen lässt sich auch die maximale Luftmenge, die ein- und ausgeatmet werden kann, ermitteln. Dieser Höchstwert wird als Vitalkapazität (VK) bezeichnet und ist die Summe von AZV + IRV + ERV. Die Vitalkapazität eines Gesunden beträgt beim Mann und bei der Frau durchschnittlich 4,8 bzw. 3,5 Liter.
Wie viel Luft passt maximal in die Lunge?
Die Totalkapazität einer Lunge (TK) ist das maximal mögliche Luftvolumen, das eine Lunge aufnehmen kann. Diese wird berechnet durch die Addition von IRV + AZV + ERV + RV = TK. Die Totalkapazität beträgt beim Mann und bei der Frau durchschnittlich 6,0 bzw. 4,2 Liter.
Welche Bedeutung hat die Messung der Lungenkapazitäten?
Sie dient Ärzten und Therapeuten zur Beurteilung der Lungenfunktion. Dies wird gewöhnlich dann notwendig, wenn jemand Atemschwierigkeiten hat oder einen Asthmaanfall erleidet. Der in der Arztpraxis am häufigsten durchgeführte Test ist die Messung des maximalen Ausatmungsstroms bei verstärkter Atmung, auch Peak-Flow-Test genannt. Dabei bläst der Patient stark in ein spezielles Messgerät, das diesen Höchstwert misst und anzeigt.
Ein weiterer, häufig durchgeführter Test ist der Atemstoßtest oder die Sekundenkapazität. Dies ist das nach tiefer Einatmung und schneller Ausatmung in der folgenden ersten Sekunde ausgestoßene Luftvolumen. Bei gesunden Lungen werden dabei etwa 80 Prozent der eingeatmeten Luft ausgestoßen. Aufgrund des Ergebnisses kann der Arzt oder Therapeut beurteilen, welche medikamentöse Behandlung oder andere Atemunterstützung der Patient benötigt. Das Ergebnis gibt außerdem Hinweise auf die allgemeine Fitness und Ausdauer des Untersuchten.
Was besagt das »Boyle-Gesetz«?
Schon der anglo-irische Chemiker und Physiker Robert Boyle (1627–1691) beschrieb die Beziehung zwischen Druck und Volumen in einem geschlossenen Behältnis. Erhöht sich das Volumen eines geschlossenen Raumes, so verringert sich der Druck der Luft in seinem Innern. Verkleinert sich jedoch das Volumen des Behälters, so erhöht sich der Druck.
Dieses Prinzip, bekannt unter der Bezeichnung Boyle-Gesetz, kann auch auf den Brustraum angewandt werden. Das Luftvolumen in den Lungenbläschen verändert sich passiv, wenn sich das Brustraumvolumen verändert, da Volumenveränderungen zu Druckanstieg oder -verminderung führen. Ist der Druck innerhalb der Lungen geringer als der außen herrschende atmosphärische Druck, wird Luft angesaugt. Übersteigt der Druck in den Lungenbläschen den atmosphärischen Druck, wird Luft ausgestoßen. Beide Vorgänge führen zu einem Druckausgleich zwischen der Lunge und dem atmosphärischen Druck.
Schritt für Schritt zum Mond
Das Artemis-Programm zum Erdtrabanten kommt voran – jedoch langsamer als geplant. Wann forschen wieder Menschen auf dem Mond? von RÜDIGER VAAS Der Countdown zur Rückkehr des Menschen zum Mond hat begonnen – mehr als ein halbes Jahrhundert nach der kosmischen Pionierleistung. Die hochfliegenden Pläne der US-amerikanischen...
Wie alt sind die Sterne?
Die stellare Datierung ist schwierig und oft mit großen Unsicherheiten behaftet. Die Gyrochronologie hilft nun bei isolierten Sternen. von DIRK EIDEMÜLLER Das Gewimmel im Sternenhimmel besteht aus ganz unterschiedlichen Gestirnen: von den kühlen Roten Zwergen, die viele Dutzend Milliarden Jahre brennen, bis zu den heißen Blauen...