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Menschliche Zellen sind hauptsächlich auf den aeroben Stoffwechsel angewiesen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, Sauerstoff effizient aus der Umgebung zu gewinnen und in das Gewebe zu bringen, während das Nebenprodukt der Zellatmung (Kohlendioxid) ausgeschieden wird. Die Atmung betrifft sowohl das Atmungs- als auch das Kreislaufsystem. Es gibt vier Prozesse, die den Körper mit O2 versorgen und CO2 entsorgen. Das Atmungssystem ist an der Lungenatmung und der äußeren Atmung beteiligt, während das Kreislaufsystem für den Transport und die innere Atmung verantwortlich ist. Die pulmonale Ventilation (Atmung) bezeichnet die Bewegung von Luft in die und aus der Lunge Lunge Lunge: Anatomie. Die äußere Atmung wird durch den O2- und CO2-Austausch zwischen Lunge Lunge Lunge: Anatomie und Blut repräsentiert. Wichtige Einflussfaktoren der Atemventilation sind der Atemwegswiderstand, die alveoläre Oberflächenspannung und die Compliance der Lunge Lunge Lunge: Anatomie. Störungen der physiologischen Atmung können in obstruktive (z.B. Asthma, COPD COPD Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD)) und restriktive Erkrankungen (z.B. Lungenfibrose) unterteilt werden.
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Lernleitfaden
Medizin ➜
Die Atmung umfasst die Aktion und Bewegung von Strukturen im Hals- und Brustraum, die zum Lungen-, muskuloskelettalem und Herzsystem gehören.
Anatomie des oberen Respirationstraktes mit angrenzenden Strukturen
Bild: “2303 Anatomy of Nose-Pharynx-Mouth-Larynx” von OpenStax College. Lizenz: CC BY 3.0
Anatomie des unteres Respirationstraktes
Bild von LecturioDie Atmung besteht aus zwei Phasen:
Inspiration und Expiration:
Veränderungen der Druckverhältnisse im Thorax während der Atmung:
Während der Inspiration kontrahieren sich die Muskeln, um einen negativen intrapleuralen Druck zu erzeugen (grüne Linie). Dieser Unterdruck wird auf die Lunge übertragen, wodurch der intrapulmonale Druck im Verhältnis zum atmosphärischen Druck negativer wird (blaue Linie). Luft strömt entlang dieses Druckgradienten in die Lunge und erhöht das Atemvolumen (lila Linie). Beim Ausatmen kehrt sich der Vorgang um und führt zu einem Luftausstrom aus der Lunge.
Diagramm zur Atmemmechanik
PA Alveolardruck
PB Bronchialdruck
Ppl Pleuraler Druck
Diagramm, das den Alveolardruck während des gesamten Atemzyklus zeigt:
Während der Inspiration ist ein Unterdruck erforderlich, damit Luft “angesaugt” werden kann.
Inspiration ist ein aktiver Prozess:
Die Exspiration (in Ruhe) ist ein passiver Prozess:
Lungenvolumina sind spezifische Luftvolumina, die von verschiedenen Teilen der Lunge Lunge Lunge: Anatomie an bestimmten Punkten des Atemzyklus erreicht werden.
Lungenvolumina und -kapazitäten
Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0Lungenkapazitäten sind eine Kombination von 2 oder mehr Volumina.
Totraum ist Luft, die in die Lunge Lunge Lunge: Anatomie ein- und austritt, aber nicht in Bereiche gelangt, in denen ein Gasaustausch stattfinden kann.
Ventilation ist der Vorgang des Ein- und Ausströmens von Luft.
Die Atemarbeit ist die Energiemenge, die ein Mensch zum Atmen benötigt.
Atemarbeit in einer gesunden Lunge:
Auf der x-Achse ist der Druck und auf der y-Achse das Volumen in Litern zu sehen. Die Reihenfolge bei der Inhalation ist AECBA. Die Ausatmungsreihenfolge ist ABCFA.
Die Gesamtatemarbeit setzt sich aus elastischer und nichtelastischer Arbeit in der Lunge zusammen:
Auf der x-Achse ist die Atemfrequenz und auf der y-Achse die mechanische Arbeit zu sehen. Die Atemfrequenz einer Person korreliert mit der geringsten Arbeit, die zum Atmen erforderlich ist. Die gestrichelte Linie zeigt die Beziehung zwischen der niedrigsten Gesamtarbeitsmenge und der entsprechenden Atemfrequenz bei den meisten Personen (< 25 Atemzüge pro Minute). Eine Person mit einer restriktiven Lungenerkrankung würde die Linie nach rechts verschieben.
Atemarbeit einer normalen Lunge (links) im Vergleich zu einer Lunge mit obstruktiver Lungenerkrankung (rechts):
Da der Luftstrom behindert wird, muss die Person große Arbeit leisten, um einzuatmen und noch größere Arbeit, um die Luft auszuatmen (auszudrücken).
Atemarbeit einer normalen Lunge (links) im Vergleich zu einer Lunge mit restriktiver Lungenerkrankung (rechts):
Da ihre Compliance verringert ist, muss die restriktive Lunge mehr Unterdruck aufbringen, wodurch die zum Atmen erforderliche Arbeit erhöht wird.
Abgesehen von den Drücken, die die Brustmuskulatur erzeugen kann, wird die Ventilation durch die physikalischen Eigenschaften der Lungenstrukturen begrenzt. Die wichtigsten zu berücksichtigenden physikalischen Eigenschaften sind:
Diagramm, das das umgekehrte Verhältnis zwischen Atemwegswiderstand und Anzahl der Atemwege beschreibt:
Der Widerstand nimmt mit zunehmender Anzahl der Atemwege ab. Das Gesetz von Poiseulle beschreibt diese Beziehung (in der oberen linken Ecke zu sehen).
Diagramm mit normalen Änderungen des Luftvolumens
Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0
Diagramm, das Veränderungen des Luftvolumens bei einer Person mit obstruktiver Lungenerkrankung zeigt:
Die Erhöhung des Widerstands behindert den zeitlich korrekten Luftaustritt.
Lungensurfactant hebt das Gesetz von Laplace auf:
Ohne Lungensurfactant tritt ein Szenario wie das links gezeigte ein: Größere Luftsäcke füllen sich aufgrund ihrer geringeren Oberflächenspannung leichter. Bei Surfactant wird die gesamte Oberflächenspannung reduziert und daher blähen sich alle Alveolen bis zu ihrer jeweiligen Kapazität auf.
Reduktion der Oberflächenspannung durch Lungensurfactant:
Die polaren Köpfe der Phospholipide im Surfactant stehen zwischen den Wassermolekülen und reduzieren die Oberflächenspannung.
Diagramm des transpulmonalen Drucks (x-Achse) und Veränderung des Lungenvolumens in Litern (y-Achse):
Diese Grafik vergleicht die normale Compliance einer gesunden Lunge mit der erhöhten Compliance bei Lungenemphysem und der reduzierten Compliance bei Lungenfibrose.
Einfluss der Schwerkraft auf die Lungencompliance:
Die Lungenspitze ist weniger nachgiebig, weil die elastischen Fasern durch die Schwerkraft gedehnt werden, während die Basis trotz des gleichen Schwerkraftszugs aufgrund der Begrenzungen der Brusthöhle, die ihre elastischen Fasern komprimieren, nachgiebiger ist.
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Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.
Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.
Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.
Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.
Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.
Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.
Yasmin Kardi ist zertifizierter Scrum Master, Product Owner und Agile Coach und berät neben ihrer Rolle als Product Owner Teams und das höhere Management zu den Themen agile Methoden, Design Thinking, OKR, Scrum, hybrides Projektmanagement und Change Management.. Zu ihrer Kernkompetenz gehört es u.a. internationale Projekte auszusteuern, die sich vor allem auf Produkt-, Business Model Innovation und dem Aufbau von Sales-Strategien fokussieren.
Leon Chaudhari ist ein gefragter Marketingexperte, Inhaber mehrerer Unternehmen im Kreativ- und E-Learning-Bereich und Trainer für Marketingagenturen, KMUs und Personal Brands. Er unterstützt seine Kunden vor allem in den Bereichen digitales Marketing, Unternehmensgründung, Kundenakquise, Automatisierung und Chat Bot Programmierung. Seit nun bereits sechs Jahren unterrichtet er online und gründete im Jahr 2017 die „MyTeachingHero“ Akademie.
Als akkreditierter Trainer für PRINCE2® und weitere international anerkannte Methoden im Projekt- und Portfoliomanagement gibt Andreas Ellenberger seit Jahren sein Methodenwissen mit viel Bezug zur praktischen Umsetzung weiter. In seinen Präsenztrainings geht er konkret auf die Situation der Teilnehmer ein und erarbeitet gemeinsam Lösungsansätze für die eigene Praxis auf Basis der Theorie, um Nachhaltigkeit zu erreichen. Da ihm dies am Herzen liegt, steht er für Telefoncoachings und Prüfungen einzelner Unterlagen bzgl. der Anwendung gern zur Verfügung.
Zach Davis ist studierter Betriebswirt und Experte für Zeitintelligenz und Zukunftsfähigkeit. Als Unternehmens-Coach hat er einen tiefen Einblick in über 80 verschiedene Branchen erhalten. Er wurde 2011 als Vortragsredner des Jahres ausgezeichnet und ist bis heute als Speaker gefragt. Außerdem ist Zach Davis Autor von acht Büchern und Gründer des Trainingsinstituts Peoplebuilding.
Wladislaw Jachtchenko ist mehrfach ausgezeichneter Experte, TOP-Speaker in Europa und gefragter Business Coach. Er hält Vorträge, trainiert und coacht seit 2007 Politiker, Führungskräfte und Mitarbeiter namhafter Unternehmen wie Allianz, BMW, Pro7, Westwing, 3M und viele andere – sowohl offline in Präsenztrainings als auch online in seiner Argumentorik Online-Akademie mit bereits über 52.000 Teilnehmern. Er vermittelt seinen Kunden nicht nur Tools professioneller Rhetorik, sondern auch effektive Überzeugungstechniken, Methoden für erfolgreiches Verhandeln, professionelles Konfliktmanagement und Techniken für effektives Leadership.
Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.