Residualvolumen

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 7. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

Sie sind hier: Startseite Körperprozesse Residualvolumen

Als Residualvolumen wird die Luftmenge bezeichnet, die auch bei tiefem Ausatmen als Restluft in der Lunge und den Luftwegen verbleibt. Sie hält den Innendruck der Lungenbläschen aufrecht und verhindert, dass sie zusammenfallen und irreversibel verkleben. Zusätzlich ermöglicht die Restluft in geringem Umfang eine Kontinuität des Gasaustausches während der Atempause zwischen Ausatmen und Einatmen.

Was ist das Residualvolumen?

Als Residualvolumen wird die Luftmenge bezeichnet, die auch bei tiefem Ausatmen als Restluft in der Lunge und den Luftwegen verbleibt.

Das Residualvolumen der Lunge entspricht der Luftmenge, die trotz maximaler willkürlicher Ausatmung in der Lunge und den Luftwegen verbleibt. Maximale Ausatmung bedeutet, dass auch das exspiratorische Reservevolumen, das normalerweise zusätzlich zum Residualvolumen nach Ausatmung in der Lunge verbleibt, mit ausgeatmet wird.

Bei gesunden und durchschnittlich großen Menschen beträgt das Residualvolumen etwa 1,3 Liter und ist unabhängig von sportlicher Fitness. Die Totalkapazität der Lunge entspricht der Summe aus Vitalkapazität und Residualvolumen. Die Vitalkapazität wiederum setzt sich aus der Summe des Atemzugvolumens und dem inspiratorischen und exspiratorischen Reservevolumen zusammen.

Außer dem Residualvolumen können alle übrigen Lungenvolumina direkt spirometrisch mittels „kleiner“ Lungenfunktionsprüfung gemessen werden. Die Bestimmung des Residualvolumens kann ausschließlich über eine Body- oder Ganzkörperplethysmografie erfolgen. Der Plethysmograph besteht aus einer geschlossenen verglasten Kabine, die ein wenig an eine Telefonzelle erinnert. Die Kabine stellt ein geschlossenes gasdichtes System dar. Die Volumenerweiterung des Brustkorbs des Patienten (bei der Einatmung über einen Spirometer, der mit der Luft außerhalb der Kabine in Verbindung steht) führt zu einem minimalen Druckanstieg in der Kabine, der registriert und zur Auswertung verwendet wird.

Funktion & Aufgabe

Das Residualvolumen erfüllt im Zusammenwirken mit dem exspiratorischen Reservevolumen noch eine weitere wichtige Aufgabe: Die beiden Restluftmengen, die zusammen als funktionelles Residualvolumen bezeichnet werden, sorgen für eine Pufferung der Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdrücke. Das bedeutet, dass der Gasaustausch durch die Membranen der Alveolen hindurch, der durch das Partialdruckgefälle zwischen der Luft in den Alveolen und dem der Kapillaren an den Alveolen gesteuert wird, nahezu kontinuierlich verläuft. Das funktionelle Restluftvolumen sorgt für weitestgehende Konstanz der Partialdrücke. Dieser Funktion kommt eine besondere Bedeutung zu, weil Atem- und Pulsfrequenz nicht synchronisiert sind.

Wenn keine Restluft nach dem Ausatmen in der Lunge verbliebe, wäre das gleichbedeutend mit einem diskontinuierlichen Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdruck mit der Konsequenz, dass auch der Stoffaustausch zwischen Blut und Alveolen diskontinuierlich verliefe und sich sogar zweitweise umkehren würde.

Eine nicht abgestimmte Herz- und Atemfrequenz würde das Problem noch verschärfen, da das Blut im ungünstigen Fall über mehrere Atemzüge hinweg in den alveolären Kapillaren nicht mit der frisch eingeatmeten Luft in Berührung käme. Die sich dann ergebende schwankende Konzentration der im Blut gelösten Gase würde eine Steuerung der Atmung über die Kohlendioxidkonzentration im Blut als Hauptsteuerparameter obsolet machen.

Die physiologische Größe der Lunge ist unabhängig von sportlichem Training. Es handelt sich um eine genetisch fixierte Größe, die bei voller Ausnutzung die maximal erreichbaren Atemvolumina bestimmt. Die durch sportliches Training beeinflussbaren Größen sind alle Volumina, die zur Vitalkapazität zählen und durch eine gute Atemtechnik die Effektivität der physiologisch festgelegten Lungengröße steigern können.

Krankheiten & Beschwerden

Ventilationsstörungen sind Ausdruck der zugrundeliegenden auslösenden Krankheit. Vor allem die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD), die durch verschiedene Faktoren verursacht werden kann, ist relativ häufig und zählt zu den 10 häufigsten Todesursachen weltweit. Die COPD führt – unabhängig von ihrer Verursachung – zu einer Erhöhung des Residualvolumens und auch der funktionellen Residualkapazität. Einige Lungenerkrankungen münden letztlich in ein Lungenemphysem, einem meist irreversiblen, funktionellen Ausfall von Teilbereichen der Lunge.

Eine reversible Störung des Gasaustausches in der Lunge kann durch ein Lungenödem, also durch Einlagerungen von Gewebsflüssigkeit in den Alveolen, verursacht werden.

Besonders die Ausbildung von Lungenemphysemen kann auf sehr unterschiedlichen Ursachen beruhen, wird jedoch meist mit der Langzeitinhalation von Schadstoffen in Form von Staubpartikeln oder Aerosolen in Verbindung gebracht. Das eigene Schutzsystem in Form von Makrophagen, die Staubpartikel in sich aufnehmen und abtransportieren, kann bei zu starker Beanspruchung überfordert sein.

Eine andere Ursache für die Ausbildung eines Lungenemphysems kann ein genetischer Defekt sein, der sich in einem Alpha-1-Antitrypsinmangel äußert. Das Enzym verhindert normalerweise, dass körpereigene Proteasen die Proteine der alveolären Membrane angreifen. Bei einem Mangel der Protease können die Membranen löchrig werden, so dass sich viele Alveolen unter Verlust ihrer Funktion zu Emphysemblasen zusammenschließen können. Allen Emphysemen ist gemeinsam, dass sie mit einer charakteristischen Vergrößerung des Residualvolumens einhergehen.

Quellen

Das könnte Sie auch interessieren