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Totraum – Definition & Bedeutung in der Atmung

Der Totraum bezeichnet jenen Teil der Atemwege, in dem kein Gasaustausch stattfindet. Er ist ein wichtiger Begriff in der Atmungsphysiologie und Beatmungsmedizin.

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Wissenswertes über "Totraum"

Der Totraum bezeichnet jenen Teil der Atemwege, in dem kein Gasaustausch stattfindet. Er ist ein wichtiger Begriff in der Atmungsphysiologie und Beatmungsmedizin.

Was ist der Totraum?

Der Begriff Totraum (auch Totraumvolumen genannt) beschreibt in der Medizin denjenigen Anteil des Atemwegsvolumens, der zwar mit Luft gefüllt wird, in dem jedoch kein Gasaustausch zwischen Luft und Blut stattfindet. Das bedeutet: Diese Luft gelangt nicht in die eigentlichen Gasaustauschbereiche der Lunge (die Alveolen) und leistet somit keinen Beitrag zur Sauerstoffversorgung des Blutes oder zur Abatmung von Kohlendioxid.

Das Totraumvolumen ist ein zentrales Konzept in der Atmungsphysiologie und spielt eine wichtige Rolle in der klinischen Beatmungsmedizin sowie bei der Beurteilung von Lungenerkrankungen.

Arten des Totraums

Anatomischer Totraum

Der anatomische Totraum umfasst alle Atemwegsabschnitte, die strukturell nicht am Gasaustausch beteiligt sind. Dazu gehören:

Nasen- und Mundhöhle
Rachen (Pharynx)
Kehlkopf (Larynx)
Luftröhre (Trachea)
Bronchien bis hin zu den Bronchiolen

Beim gesunden Erwachsenen beträgt das anatomische Totraumvolumen etwa 150 ml, was ungefähr einem Drittel des normalen Atemzugvolumens (ca. 500 ml) entspricht.

Alveolarer Totraum

Der alveolare Totraum entsteht, wenn Lungenabschnitte (Alveolen) zwar belüftet werden, jedoch nicht ausreichend durchblutet sind. In diesen Bereichen kann trotz vorhandener Luft kein Gasaustausch stattfinden, da das nötige Blut fehlt. Dies kann bei Erkrankungen wie einer Lungenembolie auftreten, bei der Blutgefäße in der Lunge durch Blutgerinnsel blockiert werden.

Physiologischer (funktioneller) Totraum

Der physiologische Totraum ist die Summe aus anatomischem und alveolärem Totraum. Er ist der klinisch relevante Gesamttotraum, der bei der Beurteilung der Atemeffizienz berücksichtigt wird. Bei gesunden Menschen ist der physiologische Totraum nahezu identisch mit dem anatomischen Totraum, da kaum ein alveolarer Totraum vorliegt. Bei Lungenerkrankungen kann er jedoch deutlich ansteigen.

Klinische Bedeutung

Ein vergrößerter Totraum ist klinisch bedeutsam, da er die Effizienz der Atmung erheblich beeinträchtigt. Je größer der Totraum, desto weniger frische Luft erreicht pro Atemzug die Alveolen, wo der eigentliche Gasaustausch stattfindet. Dies kann zu einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts im Blut (Hyperkapnie) und zu einem Abfall des Sauerstoffgehalts (Hypoxie) führen.

Folgende Erkrankungen und Zustände können den Totraum vergrößern:

Lungenembolie: Blockade von Lungenarterien durch Blutgerinnsel
COPD (chronisch obstruktive Lungenerkrankung): Zerstörung von Lungengewebe
Emphysem: Überblähung und Zerstörung der Alveolen
Maschinelle Beatmung: durch Beatmungsschläuche und -masken entsteht ein zusätzlicher, sogenannter apparativer Totraum

Totraum in der Beatmungsmedizin

In der Intensivmedizin und bei der maschinellen Beatmung spielt der Totraum eine besonders wichtige Rolle. Beatmungsgeräte, Schläuche und Masken fügen dem natürlichen Totraum des Patienten ein zusätzliches Volumen hinzu (apparativer Totraum). Bei der Einstellung der Beatmungsparameter muss dieses Volumen sorgfältig berücksichtigt werden, um eine ausreichende Belüftung der Alveolen sicherzustellen.

Die Totraum-Atemzugvolumen-Ratio (VD/VT) ist ein wichtiger klinischer Parameter: Sie gibt an, welcher Anteil des Atemzugvolumens auf den Totraum entfällt. Bei gesunden Erwachsenen beträgt dieser Wert etwa 0,3 (30 %). Bei schweren Lungenerkrankungen kann er deutlich höher sein und weist dann auf eine stark eingeschränkte Atemeffizienz hin.

Diagnose und Messung

Der Totraum kann auf verschiedene Weisen gemessen werden:

Bohr-Gleichung: Eine mathematische Formel zur Berechnung des physiologischen Totraums anhand des Kohlendioxidgehalts in der Ausatemluft und im Blut
Fowler-Methode: Messung des anatomischen Totraums mithilfe eines Stickstoff-Auswaschverfahrens
Kapnographie: Messung des Kohlendioxidgehalts in der Ausatemluft, um Hinweise auf einen vergrößerten Totraum zu erhalten

Quellen

West, J.B. - Respiratory Physiology: The Essentials. 10th Edition. Wolters Kluwer, 2016.
Lumb, A.B. - Nunn's Applied Respiratory Physiology. 8th Edition. Elsevier, 2017.
Schmidt, R.F., Lang, F., Heckmann, M. - Physiologie des Menschen. 31. Auflage. Springer Medizin Verlag, 2010.

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