Totraum (Atmung)

Der Totraum ist der Raum des Atemsystems, der nicht am pulmonalen Gasaustausch beteiligt ist, jedoch der Fortleitung des inspirierten Gasgemisches dient. Der Totraum dient einigen grundlegend wichtigen Konditionierungsvorgängen bei der Inspiration (Einatmen). So wird die eingeatmete Luft im Totraum auf eine physiologische Temperatur erwärmt, gleichzeitig wird die Inspirationsluft mit Wasser gesättigt, so dass eine relative Luftfeuchtigkeit von 100% erzielt wird. Es gibt zwei unterschiedliche Typen von Toträumen:

anatomischer Totraum

Zum anatomischen Totraum zählen die Nase, bzw. der Mundraum, der Rachen, die Trachea und die Bronchien. In ihnen verbleibt pro Atemzug etwa 30% (ca. 0,15 l) der inspirierten Luft. Der anatomische Totraum kann zusätzlich vergrößert werden, indem der Atemweg z.B. durch einen Schnorchel oder Tubus verlängert wird. Bei einem Tracheostoma nach Laryngektomie hingegen ist das Totraumvolumen erniedrigt.

funktioneller Totraum

Als funktionellen Totraum bezeichnet man die Summe aus dem anatomischen Totraum und den Regionen der Lunge (physiologischer Totraum), die nicht durchblutet sind oder durch Schädigungen nicht mehr in der Lage sind, am Austausch von Sauerstoff auf das Blut (und umgekehrt von CO₂ auf die Ausatemluft) teilzunehmen. Beim Gesunden stimmen funktioneller und anatomischer Totraum weitgehend überein, da normalerweise alle Bereiche der Lunge am Gasaustausch teilnehmen. Kommt es beispielsweise aufgrund eines Lungenemphysems zu einer Schädigung der an dem Gasaustausch beteiligten Zellen, so führt dies zu einer Vergrößerung des funktionellen Totraumes. Bei der Verwendung einer Atemschutzmaske wird der funktionelle Totraum, auf Grund des zwischen Gesicht und Maskeninnenwand befindlichen Luftvolumens, vergrößert.

Größe des Totraums

Die Berechnung der Größe des Totraums ist mit Hilfe der Bohr-Formel möglich:

$V_\mathrm{D} = V_\mathrm{T} \,\frac{P_\mathrm{A\,CO_2}-P_\mathrm{E\,CO_2}}{P_\mathrm{A\,CO_2}}$

Darin bezeichnen

• $P_\mathrm{A\,CO_2}$ der Partialdruck von CO₂ im Lungenbläschen (Alveole),
• $P_\mathrm{E\,CO_2}$ der Partialdruck von CO₂ in der ausgeatmeten Luft,
• V_T das Tidalvolumen, also der Volumenhub je Atemzug, bei einem durchschnittlichen Menschen liegt dieser Wert bei etwa 0,5 l, sowie mit
• V_D das Volumen des Totraums (englisch dead space).

Beispielrechnung:

$V_\mathrm{D} = 0,5\,\mathrm{l}\cdot\frac{0,056-0,040}{0,056} = 0,143\,\mathrm{l}$