Ohne Sauerstoff ist der menschliche Organismus nicht lebensfähig. Einen großen Teil seiner Energie gewinnt er durch den oxidativen Abbau von Nährstoffen. Die ablaufenden Prozesse werden als Lungenatmung (Respiration) oder äußere Atmung bezeichnet. Das bei dem Verbrennungsprozess entstandene Gas Kohlendioxid muss wieder abgegeben werden. Der Gasaustausch zwischen Luft und Blut findet in der Lunge statt. Der Verbrauch des Sauerstoffs beim Abbau der Nährstoffe zum Zweck der Energiegewinnung findet in jeder einzelnen Körperzelle statt. Dieser Prozess wird auch Zellatmung oder innere Atmung genannt. Die genauen Abläufe der Zellatmung sind ein Thema der Biochemie.
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diese abbildung zeigt den aufbau der atemzone

Bild: “Respiratory Zone” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0


Respiration

Als Respiration versteht man im engeren Sinn die äußere Atmung, auch Lungenatmung genannt. Neben dem eigentlichen Gasaustausch zwischen Alveolen und Lungenkapillaren umfasst der Begriff den An- und Abtransport der Gase über das Blut und die Luft.

Die Respiration besteht demnach aus drei Teilkomponenten, welche den Gesamtprozess umfassen:

  • Ventilation: Belüftung der Alveolen
  • Perfusion: Durchblutung der Kapillaren
  • Diffusion: Gastransport und -austausch über die Membran
diese abbildung zeigt den co2 transport im blut

Bild: “Carbon Dioxide Transport” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Für den Gasaustausch ist der Austausch der Luft mit der Umgebung in den Alveolen erforderlich, d.h. deren Belüftung. Ermöglicht wird das durch den wechselnden Aufbau von Druckunterschieden zwischen der Umgebungsluft und der Lunge, damit die Atemluft einströmen (Inspiration) sowie ausströmen (Exspiration) kann.

Der genaue Ablauf: Um die Druckverhältnisse für die Ein- und Ausatmung umzukehren, sind Atemmuskeln notwendig, die durch eine Kontraktion aktiv das Thoraxvolumen vergrößern (Inspiration) oder verkleinern (Exspiration).

Die Lunge folgt den Bewegungen der Thoraxwand aufgrund des im Pleuraspalt vorhandenen negativen Drucks (Donders-Unterdruck). Dieser Druck wirkt den elastischen Rückstellkräften der Lunge entgegen, die sich ansonsten zusammenziehen würde.

diese abbildung zeigt den aufbau der atemzone


Bild: “Respiratory Zone” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Einatmung (Inspiration)

Die frische sauerstoffreiche Luft aus der Umgebung wird bei der Inspiration bis in die Alveolen transportiert, wo der Gasaustausch stattfindet. Das „Ansaugen“ der Luft in die Lungen erfolgt aufgrund eines niedrigeren Drucks im Vergleich zur Umgebung. An der Generierung dieses negativen Drucks sind – wie bereits oben erläutert – die aktiven Kräfte der Atemmuskeln sowie der negative Druck im Pleuraspalt beteiligt.

Bei der Inspiration weitet sich der Thorax, der Unterdruck nimmt zu, die Lunge entfaltet sich und die Luft strömt ein.

diese abbildung zeigt den intrapleuralen und intrapulmonalen Druck


Bild: “Intrapulmonary and Intrapleural Pressure Relationships” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Genauer betrachtet sind folgende Strukturen an der Inspiration beteiligt:

  1. Atemmuskulatur: Zwerchfell 
  2. Äußere Zwischenrippenmuskulatur (Mm. intercostales externi): Diese Muskeln verlaufen schräg nach ventral und kaudal von einer Rippe zu der darauf folgenden. Zusammen mit den Mm. intercostales interni und den Rippen bilden sie die Brustwand. Die Kontraktion der äußeren Rippenmuskulatur bewirkt das Heben der Rippen und die Erweiterung des Brustkorbes. Diese Muskeln unterstützen die Einatmung. Die Fascia thoracica externa bedeckt den Muskel ventral.
  3. Atemhilfsmuskulatur:
diese abbildung zeigt alle muskeln des abdomens

Bild: “Muscles of the Abdomen” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Musculus sternocleidomastoideus (Kopfwender)

Dieser Muskel teilt durch seinen Verlauf den Hals in zwei Dreiecke, in das Trigonum colli laterale (seitliches Halsdreieck) und das Trigonum colli mediale (vorderes Halsdreieck). Der zweiköpfige Muskel unterteilt sich in ein Caput laterale und ein Caput mediale. Der Ursprung des Caput laterale liegt an der Clavicula (Schlüsselbein), das Caput mediale entspringt am Manubrium sterni des Brustbeins.

In der Halsmitte bilden die beiden Köpfe einen dicken runden Muskelbauch. Der Ansatz des M. sternocleidomastoideus liegt an der lateralen Seite des Processus mastoideus des Os temporale. Die Innervation erfolgt über den Nervus accessorius und die Äste des Plexus cervicalis (C1 – C3/4).

Musculus scalenus anterior

Den Ursprung dieses Muskels bilden die Tubercula anteriora der Processi transversi im Bereich der 3. – 6. Halswirbel. Er verläuft schräg nach kaudal und setzt am Tuberculum musculi scaleni anterior der ersten Rippe an. Die Innervation erfolgt durch die vorderen Äste der Spinalnerven im Bereich C5 – C7.

Bei einer beidseitigen Kontraktion und einer fixierten Halswirbelsäule bewirkt der Muskel durch Hebung der ersten Rippe eine Erweiterung des Thorax.

Musculus scalenus medius

Vom Ursprung an den Querfortsätzen der Halswirbel 3 – 7 zieht der M. scalenus medius zur ersten Rippe, gelegentlich auch zur zweiten Rippe. Die Innervation erfolgt durch die Spinalnerven der Segmente C4 – C7. Bei einer beidseitigen Kontraktion bewirkt der Muskel eine Hebung der oberen Rippen und eine Vergrößerung des knöchernen Thorax.

Musculus scalenus posterior

Der Ursprungsort dieses Muskels sind die Tubercula posteriora der Querfortsätze der Halswirbel 5 – 6. Von dort aus ziehen die Muskelfasern zur Außenfläche der zweiten Rippe bzw. der dritten Rippe. Die Innervation erfolgt über die vorderen Äste der Spinalnerven der Segmente C7 und C8. Bei einer beidseitigen Kontraktion ermöglicht dieser Muskel ebenfalls unterstützend das Heben des knöchernen Thorax.

Musculus pectoralis major

Der kräftige flächige „große Brustmuskel“ liegt über dem Musculus pectoralis minor, gehört zu den Brustmuskeln und verbindet den ventralen Schultergürtel mit dem Rumpf des Körpers. Aufgrund seiner größflächigen Lage unterteilt man ihn topografisch in drei Anteile:

  1. Pars clavicularis: Ursprung an der medialen Clavicula
  2. Pars sternocostalis: Ursprung am ipsilateralen Rand des Sternums sowie am Knorpel der 2. – 6. Rippe
  3. Pars abdominalis: Ursprung am vorderen Blatt der Aponeurose des Musculus rectus abdominis

Die Fasern aller drei Anteile laufen zu einer flachen Sehne zusammen, welche an der Crista tuberculi majoris des Humerus ansetzt. Die Sehne besteht aus zwei verdrehten Laminae (Schichten). Bei der Elevation des Armes wird diese Verdrehung aufgehoben.

Die Innervation erfolgt über den Nervus pectoralis medialis (C8 – Th1) und den Nervus pectoralis lateralis (C5 – C7) des Plexus brachialis. Er dient zusammen mit dem Musculus pectoralis minor als Atemhilfsmuskel.

Musculus pectoralis minor

Der „kleine Brustmuskel“ hat seinen Ursprung an den ventralen Oberflächen der 3. – 5. Rippe und verläuft nach kranial und lateral. Als flache Sehne setzt er an der kranialen Oberfläche des Processus coracoideus der Scapula an.

Die Innervation erfolgt über den Nervus pectoralis medialis (C8 – Th1) und den Nervus pectoralis lateralis (C5 – C7) des Plexus brachialis. Die Fasern dieses Muskels dienen als Atemhilfsmuskulatur.

Musculus serratus posterior superior

Dieser Muskel gehört zu den eingewanderten Rückenmuskeln, die von den Rami anteriores der Spinalnerven innerviert werden (Th2 – Th5). Er entspringt an den Dornfortsätzen des 6. und 7. Halswirbels und denen des ersten und zweiten Brustwirbels.

Die zackig verlaufenden Muskelfasern inserieren an der 2./3. – 5. Rippe lateral des Angulus costae. Bei einer Kontraktion hebt er die Rippen und dient damit der Unterstützung der Inspiration.

Musculus serratus posterior inferior

Als eingewanderter Rückenmuskel wird dieser ebenfalls durch die Rami anteriores der Spinalnerven innerviert (Th11 – L2). Er entspringt an den Dornfortsätzen der letzten zwei Brustwirbel und den ersten beiden Lendenwirbeln. Sie inserieren an der 9. – 12. Rippe.

Im Gegensatz zum Musculus serratus posterior superior verlaufen die Fasern von unten nach oben. Bei einer beidseitigen Kontraktion werden die unteren Rippen nach dorsal und kaudal bewegt, was zu einer Thoraxverengung und damit eigentlich der Unterstützung der Exspiration dient.

Die Unterstützung der Inspiration erfolgt indirekt und steht im Zusammenhang mit der Zwerchfellkontraktion. Demnach werden die unteren Rippen bei der Inspiration fixiert und dem Zug des Zwerchfells nach kranial und ventral entgegengewirkt, was für die Entfaltung der Lunge nicht förderlich wäre.

Musculus serratus anterior

Dieser Muskel gehört zur Brustmuskulatur und verbindet ebenfalls den Schultergürtel mit dem Rumpf. Er unterteilt sich in drei Anteile:

  1. Pars superior: Ursprung 1. – 2. Rippe, Ansatz an der Scapula, welcher für die Hebung der Schulter verantwortlich ist.
  2. Pars intermedia: Ursprung an der 2. – 3. Rippe, Ansatz am medialen Rand der Scapula, welcher als größter Anteil des Muskels die Scapula nach ventral zieht.
  3. Pars inferior: Ursprung 4. – 9. Rippe, Ansatz an der Margo medialis und der Angulus inferior der Scapula, ermöglicht die Elevation des Arms.

Die Innervation aller drei Anteile erfolgt durch den Nervus thoracicus longus des Pars supraclavicularis aus dem Plexus brachialis (C5 – C7). Bei fixiertem Arm dient er der Inspiration als Hilfsmuskulatur.

diese abbildung zeigt alle muskeln des schultergürtels

Bild: “Muscles That Position the Pectoral Girdle” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Ausatmung (Exspiration)

Bei der Ausatmung wird die durch den Gasaustausch mit Kohlendioxid angereicherte sauerstoffarme Luft nach außen abgegeben, die Lunge verkleinert sich und es wird ein höherer Umgebungsdruck aufgebaut. Somit strömt die Luft nach außen.

An der Exspiration beteiligt sind das Zwerchfell, die Interkostalmuskulatur und die Atemhilfsmuskulatur:

  1. Zwerchfell: Es presst die Lunge bei einer Erschlaffung nach oben und fällt elastisch zusammen.
  2. Interkostalmuskulatur: Die inneren Zwischenrippenmuskeln (Musculi intercostalis interni) kontrahieren, senken und verkleinern den Brustkorb.
  3. Atemhilfsmuskulatur:
diese abbildung zeigt die zwischenrippenmuskeln

Bild: “Intercostal Muscles” von philschatz. Lizenz: CC BY 4.0

Musculus rectus abdominis

Der paarige, lange und vertikal verlaufende Skelettmuskel gehört zur Bauchmuskulatur. Sein Ursprung liegt an der Vorderfläche der fünften, sechsten und siebten Rippe. Die rechten und linken Muskeln treffen in der Linea alba aufeinander und setzten am Ramus superior des Os pubis sowie den Bändern der Beckensymphyse an.

Als Besonderheit gilt, dass der M. rectus abdominis von drei Zwischensehnen (Intersectiones tendinae) vollständig und von einer vierten teilweise unterbrochen wird. Die Zwischensehnen unterteilen den Muskel in Segmente.

Zwei breite Sehnenscheiden, die sogenannte Rektusscheide, umschließen den Muskel zusätzlich von ventral und dorsal. Bei starkem Training und wenig Unterhautfettgewebe zeichnet sich das Muskelrelief auf der Körperoberfläche als Sixpack oder Waschbrettbauch ab.

Die Innervation dieses Muskels erfolgt durch die Rami anteriores des 7. – 12. Thorakalnerven bzw. Interkostalnerven (Th7 – Th12) sowie des ersten und zweiten Lumbalnerven (L1 – L2). Die arterielle Versorgung wird über die A. epigastrica superior und A. epigastrica inferior gewährleistet.

Der Musculus rectus abdominis erhöht die Spannung in der Bauchwand und steigert zusammen mit der Beckenboden- und der Kehlkopfmuskulatur den Druck im Abdomen („Bauchpresse“).

Musculus transversus abdominis

Die überwiegend horizontal verlaufenden Fasern des am weitesten innen gelegenen Muskels haben ihren Ursprung an der Innenfläche der elften und zwölften Rippe, der Crista iliaca, dem Ligamentum inguinale, der Fascia thoracolumbalis (tiefes Blatt) und der Spine iliaca anterior superior.

Er inseriert an der Linea alba sowie an dem Os pubis und bildet mit seiner Aponeurose einen Anteil an der Rektusscheide. Die Besonderheit dieses Muskels besteht darin, dass er zusammen mit dem M. obliquus internus abdominis den M. cremaster bildet und sich an den Samenstrang anlagert. Das Äquivalent bei der Frau ist das Ligamentum teres uteri.

Die Muskelinnervation erfolgt durch die Nervi intercostales (Th7 – Th11) sowie durch den Nervus ilioinguinalis, den Nervus genitofemoralis, den Nervus iliohypogastricus und den Nervus subcostalis (Th 12). Bei einer beidseitigen Kontraktion werden die Bauchorgane eingedrückt und wirken so als Bauchpresse bei der Exspiration mit.

Musculus obliquus externus abdominis

Von der Außenfläche der 5. – 12. Rippe verläuft dieser oberflächlichste aller Bauchmuskeln kaudal-medial und senkrecht zu denen des Musculus obliquus internus abdominis. Seine Ursprungspunkte an den Rippen teilt sich dieser Muskel mit den Ansatzzacken des Musculus serratus anterior. Bei athletischen Menschen zeigt sich eine gut sichtbare gezackte Linie.

Die Ansatzpunkte lassen sich in ein Crus mediale und eine Crus laterale unterscheiden. Das Crus mediale bildet die Rektusscheide und strahlt in die Linea alba ein. Das Crus laterale setzt an der Crista iliaca und dem Tuberculum pubicum an. Zwischen den beiden Crura ist ein Schlitz, der den äußeren Ring des Leistenkanals bildet.

Die Innervation dieses Muskels erfolgt durch die Rami anteriores der Spinalnerven aus Th5 – Th12. Der Muskel ist an der Bauchpresse für die Exspiration beteiligt.

Musculus obliquus internus abdominis

Der zu der Bauchmuskulatur gehörende Skelettmuskel hat seinen Ursprung an der Lamina profunda der Fascia thoracolumbalis, der lateralen Hälfte des Ligamentum inguinale und der Spina iliaca anterior superior. Nach seinem kranial-medialen Verlauf setzt er am Unterrand der Rippenknorpel 9 – 12 an.

Des Weiteren ist der Muskel an der Bildung der Rektusscheide beteiligt. Wie bereits beim Musculus obliquus externus beschrieben, bilden die Faserbündel gemeinsam den Musculus cremaster (Hodenheber).

Die Innervation des Muskels erfolgt durch die Rami anteriores der Spinalnerven aus Th8 – Th12 sowie durch den Nervus ilioinguinalis, den Nervus iliohypogastricus und den Nervus genitofemoralis. Unter anderem wirkt dieser Muskel an der Bauchpresse und der Exspiration mit.

Musculus erector spinae

Dieser zur Rückenmuskulatur gehörende Muskel gehört zu den nicht eingewanderten Rückenmuskeln und liegt der Wirbelsäule an. In der Gesamtheit wird diese autochthone Rückenmuskulatur in einen medialen und einen lateralen Teil gegliedert, worauf hier nicht genauer eingegangen werden soll.

Die Innervation erfolgt durch die dorsalen Äste der Spinalnerven. Der mediale Teil wird von den medialen Ästen innerviert, der laterale Teil von den lateralen Ästen.

Musculus quadratus lumborum

Dieser zur tiefen Bauchmuskulatur gehörende Skelettmuskel entspringt der Crista iliaca sowie dem Ligamentum iliolumbale und inseriert am Unterrand der zwölften Rippe sowie am Processus costales der Lendenwirbel 1 – 4.

Die Innervation erfolgt durch die Rami anteriores aus Th12 – L3. Bei einer forcierten Exspiration fixiert dieser Muskel die freien Rippen.

Merke: Die Einatmung erfolgt aktiv, die Ausatmung passiv. Bei einer Schilddrüsenvergrößerung (Struma) kommt es zu einer erschwerten Ein- und Ausatmung, hörbar ist ein pfeifendes Geräusch (Stridor). Der Alveolardruck beschreibt die Druckdifferenz zwischen der Atmosphäre und dem Alveolarraum. Während der Inspiration wird der Alveolardruck negativ, es wird Luft von der Umgebung in den Alveolarraum gesaugt. Erschlafft die Inspirationsmuskulatur, zieht sich die Lunge zusammen und erzeugt damit einen Überdruck (positiver Alveolardruck), wodurch die Luft aus den Lungen herausgetrieben wird (Exspiration).

Beliebte Prüfungsfragen zur Anatomie der Atmung

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Welcher Abdominalmuskel ist kein Muskel der vorderen Bauchwand?

  1. M. quadratus lumborum
  2. M. rectus abdominis
  3. M. obliquus internus
  4. A, B und C sind richtig.
  5. Keine der genannten Antworten ist richtig.
 2. Bei welchem der folgenden Prozesse spielt der atmosphärische Druck eine Rolle?
  1. Bei der Lungenventilation
  2. Bei der Produktion des oberflächenaktiven Surfactant
  3. Bei der Lungenresistance
  4. A, B und C sind richtig.
  5. Keine der genannten Antworten ist richtig.
3. Wie heißt die Druckdifferenz zwischen dem intraalveolärem und dem intrapulmonalem Druck?
  1. Atmosphärischer Druck
  2. Negativer Druck
  3. Transpulmonaler Druck
  4. Positiver Druck
  5. Lungendruck
 4. Was bewirkt die Kontraktion der Mm. intercostales externi?
  1. Die Bewegung des Diaphragmas nach kaudal
  2. Die Bewegung der Rippen und des Sternums nach kranial
  3. Die Kompression des Thorax
  4. A, B und C sind richtig.
  5. Keine der genannten Antworten ist richtig.

Quellen

Muskeltrainer zum Kurzlehrbuch Anatomie und Embryologie, Bommas-Ebert, Teubner, Voß, 3. Auflage, Thieme Verlag

Duale Reihe Anatomie, 2. Auflage, Thieme Verlag

 

Musculus intercostalis externus via wikipedia.de

Lösungen zu den Prüfungsfragen: 1A, 2A, 3C, 4B



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