Distribution

Die Distribution beschreibt das Verhältnis von Lungenbelüftung (Ventilation) zur Versorgung der Lunge mit Blut über die Arteria Pulmonalis (Perfusion). Dieses Verhältnis zueinander muss auf den Sauerstoffbedarf des Körpers abgestimmt sein um optimal zu funktionieren. Die Distribution beschreibt die tatsächliche Menge an aufgenommenem Sauerstoff, im Gegensatz zur eingeatmeten Menge an O2. Dieses Verhältnis setzt sich aus verschiedenen Atmungsvorgängen zusammen und ist von vielen Faktoren abhängig.
Auch kann die Distribution durch Erkrankungen, anderweitige körperliche Veränderungen oder Medikamenteneinnahme gestört sein. Dies kann zu weitreichenden Störungen anderer Körperprozesse führen und somit auch zu drastischen Erkrankungen.
Näheres zu Abläufen, Störungen und Therapien bezüglich der Distribution, findet sich in den nachfolgenden Artikeln.

Was ist die Distribution?

Die Distribution bezeichnet bei der Atmung das Verhältnis von der Ventilation der Lunge zur Perfusion. Also wie viel Sauerstoff aus der Atmung auch wirklich zur Sauerstoffversorgung des Körpers genutzt und aufgenommen wird. Außerdem bezeichnet sie die optimale Anpassung der Lungendurchblutung an unterschiedlich belüftete Lungenabschnitte. Schon durch die Schwerkraft ist der untere, basale Teil der Lunge bei aufrechter Haltung besser durchblutet als die Lungenspitzen.
Die Lunge ist eins unser wichtigsten Organe, denn sie versorgt uns mit Sauerstoff, dem Element das für uns am wichtigsten ist.

Bei der Atmung findet ein Gasaustausch statt. Sauerstoffreiche/O2 reiche Luft wird eingeatmet und Sauerstoff aufgenommen, sauerstoffarme und co2 reiche Luft wird ausgeatmet.
Dieser Gasaustausch findet in den einzelnen Lungenbläschen in der Lunge statt, den Alveolen. Der reine Gasaustausch wird medizinisch als äußere Atmung bezeichnet. Die Atmung ist in vier Abläufe unterteilt und zwar in

  • Ventilation
  • Perfusion
  • Diffusion
  • und Distribution

Welche Rolle spielt die Distribution bei der Atmung?

Um die Atmung als Ganzes und ihre einzelnen Abläufe, wie die Distribution, zu verstehen, braucht man einen Gesamtüberblick über die einzelnen Schritte.
Die Ventilation bezeichnet die Belüftung des Respirationstrakt, also des Atmungstrakts. Je nachdem welcher Bereich belüftet wird, spricht man von Totraumventilation oder von Alveolenventilation. Totraum bezeichnet die Teile des Respirationstrakt, welche nicht am Gasaustausch beteiligt sind. Ganz im Gegensatz zur Alveolenventilation, hier findet der hauptsächliche Gasaustausch statt.
Die Perfusion bezeichnet die Versorgung der Lunge mit venösem Blut, also sauerstoffarmes Blut und das Weiterfließen mit arteriellem, sauerstoffreichem Blut. Also den Durchfluss des Blutes durch die Lunge.
Bei der Diffusion werden Stoffe vermischt, also im Falle der Atmung sauerstoffarmes Blut mit frischem Sauerstoff, der Sauerstoff wird an das Hämoglobin im Blut gebunden, und Atemluft mit co2.
Die Distribution beschreibt nun in welchem Maß dieser Austausch stattfindet. Wie viel Sauerstoff aus der Atemluft wird tatsächlich dem venösen Blut zugeführt und steht dem Körper damit zur Verfügung.
Damit ist die Distribution der wichtigste Gesichtspunkt, denn bei der Atmung ist es von enormer Bedeutung wie viel Sauerstoff tatsächlich vom Körper aufgenommen werden kann.

Distribution ist das Verhältnis von Ventilation zu Perfusion

Sauerstoff- das wichtigste Element für Menschen

Ein Mensch kann je nach körperlicher Verfassung wochenlang ohne Nahrung auskommen, tagelang ohne Wasser aber nur wenige Minuten ohne Sauerstoff, bis der Tod eintritt.
Deswegen sind Störungen der Atmungsabläufe auch besonders dramatisch bzw. gefährlich.
Obwohl es einige Erkrankungen gibt, welche die unterschiedlichen Phasen der Atmung betrifft, so gibt es doch auch solche, die speziell die Distribution stören. Doch dazu an anderer Stelle mehr.
Sauerstoff wird von jeder Zelle des Körpers benötigt um Energie aus der aufgenommenen Nahrung zu gewinnen. Dieser Prozess wird medizinisch als innere Atmung oder auch als Zellatmung bezeichnet. Dabei benutzt die Zelle den Sauerstoff um Zucker aufzuspalten. Durch die Aufspaltung von Zuckermolekülen wird dann Energie bereit gestellt, die der Körper braucht um beispielsweise die Muskeln zu bewegen, zu denken, zu Sprechen und auch zu atmen.

Funktion und Aufgabe der Distribution

Die Distribution, als Verhältnis von eingeatmetem Sauerstoff und der tatsächlichen Aufnahme dessen, ist enorm wichtig. Sauerstoff ist Leben, jede Zelle benötigt ihn. Die Aufnahme des Sauerstoffs ist von vielen Faktoren abhängig.

Faktoren welche die Sauerstoffaufnahme und -versorgung beeinflussen

Sauerstoffpartialdruck (pO2)

, er bezeichnet den prozentuellen Anteil an Sauerstoff in der Atemluft/ dem Luftdruck und er beträgt ungefähr 160 mmHg/ 21 % des aktuellen Luftdrucks. Welcher pO2 nun in der Lunge zur Verfügung steht, hängt vom Atemvolumen eines Menschen ab. Je größer das Atemvolumen, desto mehr Sauerstoff kann dem Organismus zur Verfügung stehen. Bei gesunden Menschen beträgt der durchschnittliche pO2 90-80 mmHg.
Der Sauerstoffpartialdruck des arteriellen Blutes gibt an, wie viel Sauerstoff dem Körper zur Verfügung steht und damit auch welches Energiepotential er hat.

Hypoventilation ist die pathologische Verminderung der Belüftung der Lunge. Obwohl oftmals das Wort Atemdepression mit der Hypoventilation gleichgesetzt wird, meint Letztere die eingeschränkte Belüftung der Lunge. Die Atemdepression hingegen meint eine eingeschränkte Atemsteuerung. Bei der Hypoventilation ist der Gasaustausch eingeschränkt, es wird also zu wenig co2 abgegeben. Das erhöht den co2 Partialdruck im arteriellen Blut. Der Kohlendioxidgehalt im Blut ist zu hoch, es entsteht ein Sauerstoffmangel im Blut und folglich auch in den Zellen. Auch der pH-Wert des Blutes sinkt ab. Bei diesen Störungen ist die Distribution ins Negative verschoben.

Weitere Faktoren welche die Distribution beeinflussen sind:

  • Ventilationsverteilung
  • Erweiterte Totraumventilation
  • Pefusionsabläufe
  • Länge der Diffusionsstrecke

Eine positive und ausreichend gesunde Distribution ist also extrem wichtig für den Organismus. Denn hier kommt es darauf an, wie der ankommende Sauerstoff aus der Atemluft verarbeitet und aufgenommen werden kann. Unter normalen und gesunden Bedingungen entsprechen sich die Ventilation (V) und die Perfusion (Q) und ihr Faktor Va/Q beträgt zwischen 0,8 und 1 (Va= Alveoläre Ventilation und Q= Vaskuläre Perfusion).
Nur mit ausreichend Sauerstoff kann der Körper überhaupt erst Energie bereit stellen und funktionieren. Bekommt der Körper zu wenig Sauerstoff wird er Krank und schwach.

Im Laufe des Lebens eines Menschen verändert sich die Distribution und die Lungenfunktion übrigens altersgemäß. Bei Kindern und Jugendlichen beträgt der Sauerstoffpartialdruck ungefähr ca 95 mmHg, bei einem 40 jährigen Menschen beträgt er ungefähr 80 mmHg und bei einem über 70 jährigen Menschen nur noch 70 mmHg. Generell wird die Lunge immer ungleichmäßig belüftet. Der untere Teil ist weitaus besser belüftet und durchblutet als der obere Teil. Es werden ca. 2% des venösen Blutes sogar völlig von der Perfusion und der Diffusion ausgeschlossen. Dieses Blut, es wird Shuntblut genannt, ist logischerweise sauerstoffarm und vermischt sich mit dem frisch mit O2 angereicherten Blut, senkt so den gesamten Sauerstoffpartialdruck des Blutes, dass nun so vermischt zurück in den Kreislauf übergeht.

Krankheiten und Beschwerden

Es gibt einige Krankheiten und Beschwerden die auf eine unzureichende Sauerstoffzufuhr und Versorgung zurückgehen, doch nur bestimmte Gehen speziell auf die Distribution zurück. Zu ihnen gehören:

  • Hypoventilation
  • Regionale Ventilations-Verteilungs-Störungen
  • Rechts-Links-Shunt
  • Totraumventilation

Diese Erkrankungen führen zur Abnahme des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks, also der im arteriellen Blut befindlichen Sauerstoffmenge.

Bei der Hypoventilation ist die Lungenbelüftung vermindert. Dies kann durch eine teilweise Lähmung (Parese) der Atemmuskeln aufgrund einer Nervenschädigung geschehen, oder durch eine obstruktive Lungenerkrankung wie copd oder Asthma.
Auch eine Schädigung des Zentralnervensystems kann das Atemzentrum und damit die Distribution negativ beeinflussen. Dasselbe geschieht durch manche Medikamente, wie beispielsweise die regelmäßige Einnahme von Opioiden.
Zuletzt gibt es dann noch das sogenannte Pickwick-Syndrom, welches durch massive Fettleibigkeit (Adipositas magma) ausgelöst wird. Hierbei verdrängt das massiv vorkommende abdominale Fett (Bauchfett) einen Zwerchfellhochstand, welcher zu einer Kompression der Lunge führt.

Gründe für Hypoventilation zusammengefasst:

Bei regionalen Ventilationsverteilungsstörungen kommt es zwar oftmals zum Ausgleich der Hypoxie( Sauerstoffmangel) durch den Euler-Liljestrand-Mechanismus, der für ein besseres Ventilations-Perfusions-Verhältnis sorgt, indem eine Kontraktion der pulmonararteriellen Gefäße stattfindet, welche den lokalen Strömungswiderstand erhöhen.
Dennoch kann dieser Mechanismus aus dem Gleichgewicht geraten.
Es gibt zwei Arten von Verteilungsstörungen:

  • Obstruktionsstörungen
  • Restriktionsstörungen

Bei Ersteren kommt es zur Erhöhung des Atemwegswiderstandes durch Verengung oder Verlegung der Atemwege, bei Letzterem zur Verminderung des Atemvolumens durch verminderte Ausdehnungsfähigkeit des LungenThorax-Zwerchfellsystems bei der Atembewegung.
Gründe für eine Erkrankung wie copd können eine chronische Bronchitis und die damit verbundenen Schädigung der Schleimhaut mit einer anhaltenden Schwellung sein, die zur Erhöhung des Atemwegswiderstandes führt.
Die Ventilationsstörung an sich kann:

  • Pleural (Pleuraschwarte nach Pneumonie)
  • Pulmonal (z.B. Lungenfibrose)
  • Thorakal (z.B. Trichterbrust, Wirbelsäulendeformitäten)
  • Oder durch Faktoren wie Fettleibigkeit bedingt sein

Beim Rechts-Links-Shunt spricht man von einer Störung des Blutkreislaufs. Hier ist insbesondere der intrapulmonale Shunt gemeint. Es handelt sich um die unzureichende Ventilation bestimmter Lungenabschnitte und den unzureichenden Gasaustausch in den Lungenbläschen. Auch hier gibt es wieder eine Unterteilung in den

  • Wahren Shunt (Blut fließt durch gar nicht belüftete Lungenbläschen)

und den

  • Effektiven Shunt (Blut fließt durch schlecht belüftete Lungenbläschen)

Mögliche Ursachen für diese Form des Rechts-Links-Shunt sind:

Bei der Totraumventilation werden die Lunge und die einzelnen Lungenbläschen zwar belüftet, jedoch findet keine Durchblutung und damit auch kein Gasaustausch statt.
Gründe für diese Form des fehlenden Gasaustauschs und für die schlechte bis fehlende Durchblutung können:

  • Der Status asthmaticus (Anhaltender Asthmaanfall)
  • Eine Lungenembolie (Verschluss eines Blutgefäßes in der Lunge)
  • Hypovolämie (Verminderung der Menge an zirkulierendem Blut im Kreislauf)
  • Ein Lungenemphysem (Überblähung der Lunge)
  • Oder Schmerzen sein

Alle diese Gründe verändern und verschlechtern das Ventilations-Perfusions-Verhältnis, also die Distribution.

Durch diese Störungen kommt es zur Bradykardie, einem Unterschreiten der alters üblichen Herzfrequenz pro Minute/ Herzminutenvolumens (HZV). Auch der Blutdruck sinkt und der Körper wird nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt und es kann Symptome wie Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit oder Erbrechen zur Folge haben.
Im späteren Verlauf solcher Erkrankungen kann die regelmäßig unzureichende Versorgung des Körpers mit Sauerstoff zu Erschöpfung, einem zu hohen co2 Partialdruck im Blut (Hyperkapnie), einer Verlangsamung der Atmung (Bradypnoe), zu Unruhe, übermäßigem Schwitzen, neurologischen Symptomen, gesteigerter Erregbarkeit, Krampfanfällen, zur co2-Narkose (Coma hyperkapnicum= Bewusstlosigkeit infolge von erhöhtem co2 Druck) und sogar zum Koma führen.
Viele Menschen die unter einer Störung der Distribution durch eine Erkrankung oder einen anderen Zustand leiden, bekommen Angst– und Panikgefühle. Denn der Körper empfindet den Zustand von zu geringer Atmung oder zu wenig Sauerstoffaufnahme als bedrohlich und schaltet sein Alarmsystem an. Leider kommt es deswegen oft zur Hyperventilation, die diesen Zustand nur noch verschlechtert.

Fragen und Antworten zur Distribution

 

Was passiert wenn die Distribution gestört ist?

Der Körper wird nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt. Es kommt zum Leistungseinbruch, da vielleicht noch die äußere Atmung funktioniert, die innere Atmung/ Zellatmung jedoch nicht mehr stattfinden kann. Und diese ist notwendig um Energie aus den Nährstoffen zu gewinnen.

Wie kann ein Arzt so eine Störung feststellen?

Die Diagnose einer Erkrankung die auf eine Störung der Atmungsdistribution zurückzuführen ist, erfolgt immer über bestimmte Tests. Es werden Bluttests wie eine Blutgasanalyse durchgeführt, ein Lungenfunktionstest kann gemacht werden. Letzterer kann ambulant vom Patienten selbst mit Anleitung durchgeführt werden, oder ein Ganzkörperplethysmographie wird vorgenommen. Auch das Röntgen der Lunge im Stehen, wie auch im Liegen gibt dem Arzt Aufschluss über den Zustand der Lunge und die Distribution.

Kann man Störungen der Distribution behandeln?

Ja. Voraussetzung dafür ist allerdings, das man den genauen Grund für die gestörte Distribution kennt. Denn je nachdem was für eine Störung/Erkrankung zugrunde liegt, ist die Behandlung anders. Eine Adipositas magma wird logischerweise anders behandelt als eine copd.

Unser Fazit zur Distribution

Dieser Vorgang bzw. dieses Verhältnis einzelner Abläufe bei der Atmung ist enorm wichtig. Sauerstoff ist Leben, ohne Sauerstoff können wir nicht existieren. Ein gesundes Verhältnis von Ventilation und Perfusion ist also Voraussetzung für ein gesundes, aktives und glückliches Leben

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