Bei dem Diaphragma (Zwerchfell) handelt es sich um eine etwa 5 mm dicke, kuppelförmige Muskelplatte zwischen Thorax (Brusthöhle) und Abdomen (Bauchraum), welche somit die untere Thoraxapertur verschließt. Darin finden sich zudem Öffnungen für wichtige durchziehende Leitungsbahnen. Die Hauptaufgabe des Diaphragmas besteht in der Bauchatmung, welche beim Erwachsenen in Ruhe etwa 70 % der Atemmechanik ausmacht. Lesen Sie hier alle prüfungsrelevanten Fakten über das Zwerchfell. So sind Sie optimal auf das nächste Anatomietestat und das Physikum vorbereitet!
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Zwerchfell - Zeichnung

Bild: “diaphragm without legend” von Henry Gray. Lizenz: Public Domain


Lage

Das Diaphragma in der Leibeshöhle

Das Diaphragma ist kuppelartig hinter den Rippen in der Leibeshöhle aufgespannt und unterteilt diese so in eine Brust- und eine Bauchhöhle.

Wichtigste Atmungsorgane - Schema

Bild: “Major Respiratory Structures” von PhilSchatz. Lizenz: CC BY 4.0

Diaphragma in der Bauchhöhle

Bild: “Pancreas” von Henry Gray. Lizenz: Public Domain

Durch die in diesem Bereich in die Leibeshöhle hineinragende Wirbelsäule hat das Zwerchfell von oben gesehen eine V-Form. Von vorne betrachtet erkennt man zwei Kuppeln, wobei die linke aufgrund der Lage des Herzens tiefer steht als die rechte, was unter anderem das asymmetrische Erscheinungsbild des Diaphragmas bedingt.

Merke: Die rechte Zwerchfellkuppel steht 1–2 cm höher als die linke.

Position des Diaphragmas in In- und Exspiration

Das Diaphragma ist der wicht

Schematische Darstellung der Respiration

Bild: “Schematische Darstellung der Respiration” von Uwe Gille. Lizenz: CC BY-SA 3.0

igste Inspirationsmuskel und nimmt während des Atemprozesses unterschiedliche Stellung und Form an: Während der Exspiration reicht es auf der rechten Seite bis zur 4. Rippe hoch, während der Inspiration senkt es sich auf der rechten Seite bis fast zur 7. Rippe ab und es kommt zudem zu einer Abflachung der Kuppeln.

Im Liegen steht das Zwerchfell aufgrund des Druckes der Bauchorgane höher als im Stehen.

Aufbau

Ursprung des Diaphragmas

Die Fasern des Muskels entspringen ringförmig an der Apertura thoracis inferior und laufen im Centrum tendineum – einer Sehnenplatte – des Zwerchfells  zusammen. Dadurch, dass die untere Thoraxapertur schräg verläuft, sind die dorsalen Fasern des Diaphragmas am längsten, die ventralen am kürzesten. Dies trägt ebenfalls zur Asymmetrie des Zwerchfells bei.

Abschnitte des Diaphragmas

Weiterhin wird der muskuläre Teil des Diaphragmas nach seinen Ursprüngen an der Apertura thoracis inferior in drei Abschnitte unterteilt: Pars costalis, Pars lumbalis mit Crus dextrum und Crus sinistrum (paarige Zwerchfellpfeiler) und Pars sternalis.

Schema des Diaphragma von vorn und von unten

Bild: “ Scheme of Diaphragm as seen from front and slightly from below.” von Icewalker cs. Lizenz: CC BY 3.0

Folgende Tabelle gibt eine Übersicht über Ursprünge und Ansatz der Zwerchfellabschnitte:

Pars costalis Pars lumbalis Pars sternalis
Ursprung 7.–12. Rippe, Innenfläche Medialer Part von Crus dextrum & sinistrum: LWK I–III

Lateraler Part von Crus dextrum & sinistrum: Ligamentum arcuatum laterale (Quadratusarkade), Ligamentum arcuatum mediale (Psoasarkade)

Processus xiphoideus sterni, Innenfläche
Ansatz Centrum tendineum

Gefäße und Innervation

Blutgefäße des Diaphragmas

Während die Unterseite des Zwerchfells von der paarigen Arteria phrenica inferior als erster Ast der Aorta abdominalis versorgt wird, gibt es für die Versorgung der Oberseite folgende drei Arterienpaare:

  • Arteria phrenica superior: Aus Arteria thoracica (unmittelbar oberhalb des Diaphragmas)
  • Arteria pericardiophrenica: Aus Arteria thoracica interna, Verlauf nahe an Perikard
  • Arteria thoracica interna

Mit den Arterien verlaufen die Venen des Diaphragmas: Venae phrenicae inferiores mit Mündung in Vena cava inferior und Venae phrenicae superiores mit Mündung in Vena azygos und hemiazygos.

Innervation des Diaphragmas

Innervation des Diaphragmas

Bild: “Innervation des Diaphragmas” von Henry Gray. Lizenz: Public Domain

Den Hauptteil der Innervation des Zwerchfells übernimmt der Nervus phrenicus mit Ursprung im Halssegment (Plexus cervicalis C3–C5). Er verläuft gemeinsam mit der Arteria pericardiophrenica im Thorax lateral des Perikards. Bei beidseitigem Ausfall des Nervus phrenicus kommt es zu einer beidseitigen Lähmung des Diaphragmas, welche meist tödlich endet.

Merke: Für die Innervation des Zwerchfells: C three, four, five keep the diaphragm alive!

Lymphgefäße des Diaphragmas

Am Zwerchfell gibt es, unterschieden nach ihrer Lage, thorakale und abdominale Lymphknoten:

  • Nodi lymphoidei phrenici superiores: Auf der Oberseite des Zwerchfells und somit thorakal
  • Nodi lymphoidei phrenici inferiores: Auf der Unterseite des Zwerchfells und somit abdominal

Durchziehende Strukturen

Öffnungen im Diaphragma

Durch das Centrum tendineum treten wichtige Strukturen: Die Vena cava inferior, die Vena azygos, der Nervus phrenicus, der Ösophagus, die Aorta und der Ductus thoracicus.

Hierfür weist das Zwerchfell drei große und mehrere kleine Öffnungen auf. Zu den größeren Öffnungen zählen der Hiatus aorticus, das Foramen venae cavae sowie der Hiatus oesophageus. Der Hiatus aorticus und oesophageus sind nur locker durch das Bindegewebe offen gehalten, was eine leichte Verschiebbarkeit bei einer starken Füllung ermöglicht.

Lücken im Diaphragma

Lücken im Diaphragma

Bild: “The Diaphragm” von PhilSchatz. Lizenz: CC BY 4.0

Folgende Tabelle gibt einen Überblick über die durchziehenden Strukturen und ihre Öffnungen:

Foramen venae cavae Hiatus oesophageus Hiatus aorticus
Höhe BWK 8 BWK 10 BWK12/LWK1
Strukturen V. cava inferior, Ramus phrenicoabdominalis des rechten N. phrenicus Ösophagus, N. vagus (Trunci vagales anterior/posterior) Aorta, Ductus thoracicus
Besonderheit Die Vena cava ist in Form eines festen Ringes aus Bindegewebe mit dem Zwerchfell verwachsen und wird so bei einer Zwerchfellkontraktion nicht abgedrückt. Umgeben von Muskulatur wird diese Öffnung bei der Inspiration (Kontraktion des Muskels) verengt, was das Auftreten eines Reflux verhindert. Hier verhindert ein fester Sehnenbogen zur Stabilisierung der Offenhaltung eine Verengung bei der Inspiration.

 

Neben den drei großen Öffnungen gibt es noch weitere kleinere Lücken im Zwerchfell, durch die ebenfalls wichtige Strukturen verlaufen:

  • Trigonum sternocostale: Vasa epigastrica superiora
  • Spalt im Crus mediale: Vena azygos, Vena hemiazygos, Nervus splanchnicus major
  • Spalt zwischen Crus mediale und Crus laterale: Truncus sympathicus, N. splanchnicus minor

Funktion

Die Rolle des Diaphragmas beim Atemprozess

Bei der Inspiration kontrahiert sich das Diaphragma, bei der Exspiration findet eine Entspannung statt. Die Steuerung unterliegt dabei dem autonomen Nervensystem und erfolgt unwillkürlich. Bei der Einatmung entfalten sich die Lungen, das Volumen im Thorax vergrößert sich zulasten des Bauchraumes, das Zwerchfell wird flacher, senkt sich in Richtung kaudal ab und rückt die Bauchorgane ebenfalls nach kaudal. Der abdominale Raum wölbt sich vor.

Das Atemzugvolumen bei entspannter Inspiration beträgt etwa 500 ml. Die Ausatmung geht mit der Entspannung des Zwerchfells einher. Das Zwerchfell hebt sich dabei, die Luft aus den Lungen entweicht, der vorgewölbte Bauch flacht ab.

Ein- und Ausatmung

Bild: “Inspiration and Expiration” von PhilSchatz. Lizenz: CC BY 4.0

Die Bauchpresse als weitere Funktion des Diaphragmas

Das Zwerchfell erledigt nicht nur den Großteil der Atemleistung, sondern erfüllt im Zusammenspiel mit der Bauchmuskulatur auch die Funktion der „Bauchpresse“, welche beim Geburtsvorgang oder dem Stuhlgang Anwendung findet.

Krankheitsbilder

Seitenstich

Die meistens zu Beginn einer sportlichen Leistung auftretenden Seitenstiche resultieren aus einer Überbelastung bei gleichzeitigem Sauerstoffmangel.

Zwerchfellbruch/-hernie

Hiatushernie im seitlichen Röntgenbild des Thorax

Bild: “Hiatushernie im seitlichen Röntgenbild des Thorax. Pfeil auf Luft-Flüssigkeits-Spiegel.” von Hellerhoff. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Eine Zwerchfellhernie kann angeboren oder erworben sein und äußert sich in der Verlagerung der abdominalen Organe durch die Schwachstellen des Diaphragmas (s.o. Zwerchfellöffnungen) in den Brustraum. Symptome wie Völlegefühl, Atemnot und Übelkeit können auf diese Erkrankung zurückgehen, die meistens operativ behandelt werden kann.

In 90 % der Fälle handelt es sich hierbei um eine Hiatushernie, mit dem Hiatus oesophaegus als Eintrittspforte. Genauere Informationen zu diesem Krankheitsbild erfahren Sie in unserem Artikel zur axialen und paraösophagealen Hiatushernie.

Zwerchfellhochstand

Eine erschwerte Inspiration in Kombination mit einer Vorwölbung des Zwerchfells in den Thorax deutet oft auf einen Zwerchfellhochstand hin. Dieser wird oft durch abnorme Veränderungen im Abdominalraum (z.B. Tumore) oder durch Lungenerkrankungen ausgelöst. Auch eine Zwerchfelllähmung kann eine Ursache sein.

Schluckauf als Sonderfall

Schluckauf (Singultus) tritt meistens ganz plötzlich und unerwartet auf. Er beruht auf einer unwillkürlich krampfenden Kontraktion des Zwerchfells aufgrund einer Reizung des N. phrenicus. Die Einatmung wird abrupt durch einen Stimmlippenverschluss unterbrochen, welcher das charakteristische Einatemgeräusch („Hicks“) verursacht.

Sinn und Zweck dieser kräftigen reflektorischen Inspirationsbewegung sind bisher noch ungeklärt. Oft ist ein Schluckauf die Folge von hastigem Essen, Rauchen, Nervosität, heißen oder kalten Getränken.

Neben diesen harmlosen Auslösern existieren auch krankhafte Ursachen, die einen chronischen Schluckauf verursachen und ein Ausdruck anderer Erkrankungen sein können, etwa Störungen im ZNS (Subarachnoidalblutung, TumoreEnzephalitis), Störungen im Verlauf des N. phrenicus (Herzinfarkt) und/oder Störungen am Zwerchfell (MagengeschwürPleuritisgastroösophageale RefluxerkrankungPankreatitis). Die Behandlung erfolgt symptombezogen.

Beliebte Prüfungsfragen zum Diaphragma

Die Lösungen befinden sich unterhalb der Quellenangaben.

1. Das Zwerchfell ist der wichtigste inspiratorische Atemmuskel des Menschen. Welche Aussage zu ihm trifft nicht zu?

  1. Das Diaphragma ist kuppelförmig im Thorax aufgespannt.
  2. Die linke Kuppel steht in der Regel 1–2 cm höher als die rechte.
  3. Das Zwerchfell verschließt die untere Thoraxapertur.
  4. Im Centrum tendineum laufen die Ansätze der Muskelfasern zusammen.
  5. Im Liegen steht das Zwerchfell höher als im Stehen.

2. Das Diaphragma besitzt einige physiologische Öffnungen, welche allerdings auch Schwachstellen darstellen. Welche Zuordnung von Zwerchfellöffnung und durchziehenden Strukturen bzw. Lokalisation trifft zu?

  1. Hiatus oesophageus: Höhe BWK 8
  2. Hiatus aorticus: Trunci vagales anterior & posterior
  3. Foramen venae cavae: Ramus phrenicoabdominalis des linken N. phrenicus
  4. Foramen venae cavae: Höhe BWK 12/LWK 1
  5. Hiatus aorticus: Ductus thoracicus

3. In Ihre Hausarztpraxis kommt eine Patientin, die über einen seit circa 48 Stunden andauernden Schluckauf klagt. Wie gehen Sie am ehesten vor?

  1. Ein Schluckauf ist in jedem Falle eine harmlose Erscheinung, weshalb ich die Patientin beruhige und wieder nach Hause schicke.
  2. Ich frage nach sportlicher Tätigkeit in den letzten Tagen, da ein Schluckauf häufig Ursache einer sportlichen Überlastung und Sauerstoffmangel ist.
  3. Ein Schluckauf ist häufig ein Hinweis auf eine Hiatushernie, weshalb ich der Patientin eine Überweisung zum Gastroenterologie mit Empfehlung der Durchführung einer Endoskopie gebe.
  4. Da ein Schluckauf nicht nur harmlose Ursachen haben kann, erfrage ich zunächst weitere Symptome, wie Kopfschmerzen, Übelkeit oder Erbrechen, die auf eine Erkrankung des ZNS hinweisen könnten.
  5. Da ein Magengeschwür unter Umständen für einen chronischen Schluckauf verantwortlich sein kann, verschreibe ich der Patientin den Protonenpumpeninhibitor Pantoprazol.

 



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