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Zwerchfell (Diaphragma)

Das Zwerchfell, auch Diaphragma genannt, ist ein großer, kuppelförmiger Muskel, der die Brusthöhle von der Bauchhöhle trennt. Das Zwerchfell besteht aus Muskelfasern und einer großen zentralen Sehne (dem Centrum tendineum), die in einen rechten und einen linken Teil unterteilt ist. Als primärer Inspirationsmuskel trägt das Zwerchfell 75 % der gesamten Inspirationsmuskelkraft. Seine Kontraktion führt zu einer Abflachung der Zwerchfellkuppeln. Diese Abflachung erhöht das Volumen der Brusthöhle und ermöglicht es der Lunge, sich durch den geschaffenen Unterdruck während der Inspiration auszudehnen.

Aktualisiert: Aug 11, 2022

Embryologie

  • Entwickelt sich zwischen der 4. und 7. Schwangerschaftswoche
  • Entsteht aus der Verschmelzung folgender Teile:
    • Septum transversum: Befindet sich im zentralen Abschnitt; wird zur zentralen Sehne
    • Pleuroperitonealmembranen: Wird zum Muskelanteil
    • Mesenterium der Speiseröhre
    • Mesoderm der Körperwand
  • Septum transversum hat seinen Ursprung in der Halsregion → nimmt Myoblasten auf, die von C3, C4 und C5 innerviert werden
  • Zwerchfell bewegt sich nach kaudal → zieht die Innervation mit → wird zum N. phrenicus (C3–C5)
  • Myoblasten dringen nach der Fusion in andere Bestandteile des Zwerchfells ein → bilden Zwerchfellmuskel
Entwicklung des Diaphragmas

Sich entwickelndes Zwerchfell:
Embryonale Entwicklung des Zwerchfells aus den pleuroperitonealen Membranen und dem Septum transversum.

Bild von Lecturio.

Anatomie

Aufbau

Es besteht aus drei Teilen, von denen alle Muskelstränge mit dem bindegewebigen Zentrum (Centrum tendineum) verbunden sind.

  1. Pars sternalis: Entspringt der Rückseite des Processus xiphoideus
  2. Pars costalis: Entspringt aus Knorpel und angrenzenden Innenflächen der unteren sechs Rippen
  3. Pars lumbalis: Ursprünge an der Wirbelsäule:
    • Medialer Lumbokostalbogen: Verbindet das Zwerchfell mit L1
    • Lateraler Lumbokostalbogen: Verbindet das Zwerchfell mit L1 und der 12. Rippe
    • Rechter Crus: Ursprung an den Wirbeln L1, L2 und L3 an
    • Linker Crus: Ursprung an den Wirbeln L1 und L2 an

Kuppeln

  • Rechte Kuppel: Aufgrund der darunter liegenden Leber höher als die linke positioniert.
  • Linke Kuppel: Oberhalb des Magens gelegen

Oberflächen

  • Thoraxoberfläche: In Kontakt mit der Pleura und dem Perikard
  • Bauchoberfläche: Auf der rechten Seite in Kontakt mit der Leber und auf der linken Seite in Kontakt zum Magen und der Milz.

Öffnungen

Tabelle: Durchtrittslöcher für Strukturen, die zwischen Abdomen und Thorax verlaufen
Durchtrittslöcher im Zwerchfell Lage Durchtretende Strukturen
Foramen venae cavae Auf der Höhe von T8 – T9
  • V. cava inferior
  • N. phrenicus dexter
Hiatus oesophageus Auf der Höhe von T10
  • Speiseröhre
  • N. vagus
  • Sympathische Nerven
  • Ösophagusäste der A./V. gastrica sinistra
Hiatus aorticus Auf der Höhe von T12
  • Aorta abdominalis
  • Ductus thoracicus
  • V. azygos
  • V. hemiazygos

Kleine Zwerchfellforamina (Öffnungen):

  • Kleinere Öffnung des linken Crus: Öffnung für die V. hemiazygos und den N. splanchnicus minor und major
  • Kleinere Öffnung des rechten Crus: Öffnung für den N. splanchnicus minor und major
  • Trigonum sternocostale dextrum (Morgagni-Loch):
    • Zwischen sternalen und costalen Anteilen des Zwerchfells
    • Enthält Lymphgefäße der Bauchdecke und der A. epigastrica superior
    • Kann eine seltene angeborene Zwerchfellhernie (Morgagni-Hernie) enthalten.
  • Trigonum sternocostale sinistrum (Larrey-Spalte):
    • Im Gegensatz zu vielen Angaben in der deutschsprachigen Literatur nicht die Durchtrittsstelle für die linksseitige A./V. epigastrica superior.
    • Bei bestehender Aszites kann an dieser Stelle Flüssigkeit aus dem Bauch- in den Thoraxraum eintreten.
  • Mediale und laterale Lumbokostalbögen
    • Trennt die Pleura von den oberen und hinteren Oberflächen der Nieren
    • Sympathikus-Stamm: Verläuft posterioinferior der medialen Lumbokostalbögen

Funktion

Atmung

Inspiration:

  • Hauptmuskel der Inspiration
  • Verantwortlich für 75% der inspiratorischen Muskelkraft
  • Während der Inspiration führt die Kontraktion des Zwerchfells zu:
    • Abwärtsbewegung (in Richtung des Abdomens) des Centrum tendineum
    • Vergrößerung des vertikalen Durchmessers der Thoraxhöhle
    • Erhöhung des Unterdrucks in der Thoraxhöhle (wird negativer)
    • Ausdehnung der Lunge, um Inspiration zu ermöglichen
  • Das Zwerchfell arbeitet in Verbindung mit den externen Interkostalmuskeln.
  • Die Kontraktion der äußeren Interkostalmuskeln vergrößert den anteroposterioren Durchmesser des Thorax.

Expiration:

  • Beim Ausatmen kehrt das Zwerchfell passiv in seine gewölbte Form zurück.
  • Die Thoraxhöhle wird kleiner.
  • Der Unterdruck in der Brusthöhle nimmt ab.
  • Die Luft wird passiv aus der Lunge ausgestoßen.
Atmung

Atmung:
Das Bild zeigt die Veränderungen des Thorax mit der Kontraktion und Entspannung des Zwerchfellmuskels.

Bild von Lecturio.

Andere Funktionen

  • Anspannung des Abdomens:
    • Die Kontraktion des Zwerchfells erhöht den intraabdominalen Druck
    • Das Zwerchfell arbeitet in Verbindung mit den vorderen Bauchmuskeln, um den Druck im Abdomen zu erhöhen.
    • Dies ist hilfreich für:
      • Stuhlgang, Miktion, Geburt und Erbrechen (Erbrechen)
      • Kompression der V. cava inf. und Aufwärtsbewegung des Blutes in den rechten Vorhof
      • Kompression der abdominalen Lymphgefäße und Abfluss von Lymphe in den Ductus thoracicus
  • Natürliche Barriere zwischen Thorax- und Bauchhöhle: Verhindert den Einbruch von Bauchorganen in die Brust

Gefäßversorgung und Innervation

Gefäßversorgung

  • Arterielle Versorgung:
    • A. phrenica superior: Ast der Aorta
    • A. phrenica inferior: Kleine Gefäßäste aus Aorta abdominalis oder dem Truncus coeliacus
    • A. musculophrenica: Ast der A. thoracica interna
    • Aa. intercostales posteriores
  • Venöse Drainage:
    • V. suprarenalis sinistra
    • Vv. Azygos-System

Innervation

  • Motorische Nervenversorgung: N. phrenicus sinister und dexter (C3-C5)
  • Sensorische Nervenversorgung:
    • N. phrenicus: Für den zentralen Teil des Zwerchfells
    • 6. – 11. Interkostalnerven für die Peripherie des Zwerchfells
      • Die Aktivierung der sensorischen Zwerchfellnerven erfolgt während des gesamten Atemzyklus.
      • Der Input von sensorischen Nerven zum ZNS ist wichtig für die Regulierung des Atemzyklus.

Klinische Relevanz

  • Angeborene Zwerchfellhernien: Embryologisch bedingte Defekte im Zwerchfell, durch die Bauchstrukturen in die Brusthöhle gelangen können. Hernien treten am häufigsten im linken posterolateralen Teil des Zwerchfells auf. Die pränatale Diagnose wird in der Regel durch Ultraschall während der Schwangerschaft gestellt, gefolgt von einer Bestätigung durch eine Röntgenaufnahme des Thorax nach der Geburt. Eine sofortige Atemwiederbelebung bei der Geburt mit endotrachealer Intubation und mechanischer Beatmung kann erforderlich werden. Die chirurgische Resektion ist die einzige kurative Option.
  • Zwerchfelllähmung: Kann ein- oder beidseitig sein. Die Zwerchfelllähmung ist auf eine Störung der Funktion eines oder beider Zwerchfellnerven oder in selteneren Fällen einer Lähmung des Zwerchfellmuskels zurückzuführen. Eine Lähmung kann auf eine Raumforderung durch einen Tumor, ein Trauma, eine Infektion oder eine Autoimmunentzündung zurückzuführen sein. Klinisch tritt sie mit Dyspnoe und Orthopnoe (Atemnot beim Liegen) in Erscheinung. Hypoxämie und Hyperkapnie können zudem beobachtet werden. Die Behandlung hängt von der zugrunde liegenden Ursache ab. Gelegentlich ist eine invasive oder nicht-invasive mechanische Beatmungsunterstützung erforderlich.
  • Schluckauf (Singultus): Sehr häufiger Zustand, der aufgrund von unwillkürlichen intermittierenden Kontraktionen des Zwerchfells auftritt. Ein gewöhnlicher Schluckauf dauert nicht länger als ein paar Minuten und nur ein Hemidiaphragma ist betroffen – in den meisten Fällen die linke. Wegen der selbstlimitierenden Natur des Schluckaufs ist eine Behandlung oft unnötig. Die pharyngeale Stimulation (direkt durch einen Katheter, durch Trinken von Eiswasser usw.) ist eine sehr wirksame nicht-pharmakologische Intervention, ebenso wie das Valsalva-Manöver.

Quellen

  1. Bains, K. N. S, Kashyap, S., & Lappin, S. L. (2021). Anatomy, thorax, diaphragm. StatPearls. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519558/ (Zugriff am 17.08.2021)
  2. Gamache, J. (2018). Diaphragmatic paralysis. Medscape. https://reference.medscape.com/article/298200-overview (Zugriff am 17.08. 2021)
  3. McCool, F. D., Manzoor, K., & Minami, T. (2018). Disorders of the diaphragm. Clin Chest Med 39, pp. 345–360.
  4. Sefton E. M., Gallardo M., & Kardon, G. (2018). Developmental origin and morphogenesis of the diaphragm, an essential mammalian muscle. Dev Biol 440, pp. 64–73.
  5. Wilkes, G. (2017). Hiccups. Medscape. https://reference.medscape.com/article/775746-overview (Zugriff am 17.08. 2021)

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Comenius-Award 2019

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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.

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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.

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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.

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