Lungenvolumen

TLC	Gesamte Lungenkapazität: das Volumen in der Lunge bei maximaler Inflation, die Summe von VC und RV.
TV	Tidalvolumen: das Luftvolumen, das bei ruhiger Atmung in die Lunge oder aus der Lunge heraus bewegt wird (TV bezeichnet eine Unterteilung der Lunge; wenn das Tidalvolumen genau gemessen wird, wie bei der Gasaustauschberechnung, wird das Symbol TV oder VT verwendet).
RV	Restvolumen: das Luftvolumen, das nach einer maximalen Ausatmung in der Lunge verbleibt
ERV	Exspiratorisches Reservevolumen: das maximale Luftvolumen, das aus der endexspiratorischen Position ausgeatmet werden kann
IRV	Inspiratorisches Reservevolumen: das maximale Volumen, das aus der endinspiratorischen Ebene eingeatmet werden kann
IC	Inspirationskapazität: die Summe von IRV und TV
IVC	Inspiratorische Vitalkapazität: das maximale Luftvolumen, das vom Punkt der maximalen Ausatmung aus eingeatmet wird
VC	Vitalkapazität: das Volumen der ausgeatmeten Luft nach der tiefsten Einatmung.
VT	Tidalvolumen: das bei ruhiger Atmung in die Lunge ein- oder ausgeatmete Luftvolumen (VT bezeichnet eine Unterteilung der Lunge; wenn das Tidalvolumen genau gemessen wird, wie bei der Gasaustauschberechnung, wird das Symbol TV oder VT verwendet).
FRC	Funktionelle Residualkapazität: das Volumen der Lunge in der endexspiratorischen Position
RV/TLC%	Restvolumen ausgedrückt in Prozent der TLC
VA	Alveolares Gasvolumen
VL	Tatsächliches Volumen der Lunge einschließlich des Volumens der Atemwege.
FVC	Forcierte Vitalkapazität: die Bestimmung der Vitalkapazität bei maximaler forcierter Ausatmung
FEVt	Forciertes Ausatmungsvolumen (Zeit): ein allgemeiner Begriff, der das unter forcierten Bedingungen ausgeatmete Luftvolumen in den ersten t Sekunden angibt
FEV1	Volumen, das am Ende der ersten Sekunde der forcierten Ausatmung ausgeatmet wurde
FEFx	Forcierter Ausatmungsfluss, der sich auf einen Teil der FVC-Kurve bezieht; Modifikatoren beziehen sich auf die Menge des bereits ausgeatmeten FVC
FEFmax	Der maximale augenblickliche Fluss, der während eines FVC-Manövers erreicht wird
FIF	Forcierter inspiratorischer Fluss: (Die spezifische Messung der forcierten Inspirationskurve wird durch eine Nomenklatur bezeichnet, die derjenigen für die forcierte Exspirationskurve entspricht. Zum Beispiel wird der maximale inspiratorische Fluss als FIFmax bezeichnet. Sofern nicht anders angegeben, bezeichnen die Volumenangaben das vom RV zum Zeitpunkt der Messung eingeatmete Volumen).
PEF	Exspiratorischer Spitzenfluss: Der höchste mit einem Peak-Flow-Messgerät gemessene forcierte exspiratorische Fluss
MVV	Maximale freiwillige Ventilation: Luftvolumen, das in einem bestimmten Zeitraum bei wiederholter maximaler Anstrengung ausgeatmet wird

Lungenvolumina und Lungenkapazitäten beziehen sich auf das Luftvolumen in der Lunge in den verschiedenen Phasen des Atemzyklus. ⓘ

Die durchschnittliche Gesamtkapazität der Lunge eines erwachsenen Mannes beträgt etwa 6 Liter Luft. ⓘ

Die Tidalatmung ist die normale, ruhende Atmung; das Tidalvolumen ist das Luftvolumen, das in einem einzigen Atemzug ein- oder ausgeatmet wird. ⓘ

Die durchschnittliche Atemfrequenz des Menschen beträgt bei der Geburt 30-60 Atemzüge pro Minute und sinkt bei Erwachsenen auf 12-20 Atemzüge pro Minute. ⓘ

Faktoren, die das Volumen beeinflussen

Das Lungenvolumen wird von mehreren Faktoren beeinflusst; einige können kontrolliert werden, andere nicht. Die Lungenvolumina variieren bei verschiedenen Menschen wie folgt:

Größeres Volumen	Kleineres Volumen ⓘ
Größere Menschen	kleinere Menschen
Menschen, die in höheren Lagen leben	Menschen, die in niedrigeren Lagen leben
fit	fettleibig

Eine Person, die auf Meereshöhe geboren wurde und dort lebt, entwickelt eine etwas geringere Lungenkapazität als eine Person, die ihr Leben in großer Höhe verbringt. Das liegt daran, dass der Sauerstoffpartialdruck in größerer Höhe niedriger ist, was zur Folge hat, dass der Sauerstoff weniger leicht in den Blutkreislauf diffundiert. Als Reaktion auf die größere Höhe erhöht sich die Diffusionskapazität des Körpers, um mehr Luft zu verarbeiten. Aufgrund des niedrigeren Umgebungsluftdrucks in höheren Lagen muss auch der Luftdruck im Atemsystem niedriger sein, um einatmen zu können; um diese Anforderung zu erfüllen, neigt das Brustzwerchfell dazu, sich beim Einatmen stärker abzusenken, was wiederum zu einer Vergrößerung des Lungenvolumens führt. ⓘ

Wenn jemand, der auf oder nahe dem Meeresspiegel lebt, in große Höhen reist (z. B. in die Anden, nach Denver, Colorado, Tibet oder in den Himalaya), kann er an der so genannten Höhenkrankheit leiden, weil seine Lungen zwar ausreichend Kohlendioxid ausscheiden, aber nicht genügend Sauerstoff aufnehmen. (Bei normalen Menschen ist Kohlendioxid der wichtigste Faktor für den Atemantrieb). ⓘ

Die Entwicklung der Lungenfunktion ist bei Kindern, die in der Nähe von Autobahnen aufwachsen, beeinträchtigt, obwohl dies zumindest teilweise reversibel zu sein scheint. Die Exposition gegenüber Luftverschmutzung wirkt sich auf FEV₁ bei Asthmatikern aus, aber auch auf FVC und FEV₁ bei gesunden Erwachsenen, selbst bei niedrigen Konzentrationen. ⓘ

Während der Schwangerschaft kommt es auch zu spezifischen Veränderungen des Lungenvolumens. Die funktionelle Residualkapazität sinkt um 18-20 %, typischerweise von 1,7 auf 1,35 Liter, was auf die Kompression des Zwerchfells durch die Gebärmutter zurückzuführen ist. Die Kompression bewirkt auch eine Verringerung der gesamten Lungenkapazität (TLC) um 5 % und eine Verringerung des exspiratorischen Reservevolumens um 20 %. Das Tidalvolumen steigt um 30-40 % von 0,5 auf 0,7 Liter und die Minutenventilation um 30-40 %, was zu einer Zunahme der Lungenventilation führt. Dies ist notwendig, um den erhöhten Sauerstoffbedarf des Körpers zu decken, der 50 ml/min erreicht, wovon 20 ml an die reproduktiven Gewebe gehen. Insgesamt ist die Nettoveränderung der maximalen Atemkapazität gleich Null. ⓘ

Werte

Durchschnittliche Lungenvolumina bei gesunden Erwachsenen

Volumen	Wert (Liter) ⓘ
	Bei Männern	Bei Frauen
Inspiratorisches Reservevolumen (IRV)	3.3	1.9
Tidalvolumen (TV)	0.5	0.5
Exspiratorisches Reservevolumen (ERV)	1.1	0.7
Residualvolumen (RV)	1.2	1.1

Lungenkapazitäten bei gesunden Erwachsenen

Volumen	Durchschnittswert (Liter)		Ableitung ⓘ
	Bei Männern	Bei Frauen
Vitalkapazität	4.8	3.1	IRV + TV + ERV
Inspiratorische Kapazität	3.8	2.4	IRV + TV
Funktionelle Residualkapazität	2.4	1.8	ERV + RV
Gesamte Lungenkapazität	6.0	4.2	IRV + TV + ERV + RV

Das Tidalvolumen, die Vitalkapazität, die Inspirationskapazität und das exspiratorische Reservevolumen können direkt mit einem Spirometer gemessen werden. Dies sind die grundlegenden Elemente eines Lungenfunktionstests für die Beatmung. ⓘ

Die Bestimmung des Residualvolumens ist schwieriger, da es unmöglich ist, "vollständig" auszuatmen. Daher muss die Messung des Residualvolumens mit indirekten Methoden wie Röntgenplanimetrie, Körperplethysmographie, Kreislaufverdünnung (einschließlich Heliumverdünnung) und Stickstoffauswaschung erfolgen. ⓘ

In Ermangelung solcher Methoden wurden Schätzungen des Residualvolumens als Anteil der Körpermasse für Säuglinge (18,1 ml/kg) oder als Anteil der Vitalkapazität (0,24 für Männer und 0,28 für Frauen) oder im Verhältnis zu Körpergröße und Alter ((0,0275* Alter [Jahre]+0,0189*Höhe [cm]-2,6139) Liter für Personen mit normalem Körpergewicht und (0,0277*Alter [Jahre]+0,0138*Höhe [cm]-2,3967) Liter für übergewichtige Personen) erstellt. Die Standardfehler der Vorhersagegleichungen für das Residualvolumen wurden mit 579 ml für Männer und 355 ml für Frauen gemessen, während die Verwendung von 0,24*FVC einen Standardfehler von 318 ml ergab. ⓘ

Es gibt Online-Rechner, mit denen das vorausberechnete Lungenvolumen und andere spirometrische Parameter auf der Grundlage von Alter, Größe, Gewicht und ethnischer Herkunft eines Patienten für viele Referenzquellen berechnet werden können. ⓘ

Der britische Ruderer und dreimalige olympische Goldmedaillengewinner Pete Reed soll mit 11,68 Litern die größte aufgezeichnete Lungenkapazität haben; auch dem US-Schwimmer Michael Phelps wird eine Lungenkapazität von rund 12 Litern nachgesagt. ⓘ

Gewicht des Atems

Die Masse eines Atemzuges beträgt etwa ein Gramm (0,5-5 g). Ein Liter Luft wiegt etwa 1,2 g (1,2 kg/m³). Ein halber Liter gewöhnlicher Atemzug wiegt 0,6 g; ein maximaler Atemzug von 4,8 Litern (durchschnittliche Vitalkapazität bei Männern) wiegt etwa 5,8 g. ⓘ

Restriktiv und obstruktiv

Schema der Veränderungen des Lungenvolumens bei restriktiver und obstruktiver Lunge im Vergleich zur gesunden Lunge. ⓘ

Die Ergebnisse (insbesondere FEV₁/FVC und FRC) können zur Unterscheidung zwischen restriktiven und obstruktiven Lungenerkrankungen herangezogen werden:

Typ	Beispiele	Beschreibung	FEV1/FVC ⓘ
restriktive Erkrankungen	Lungenfibrose, Infant Respiratory Distress Syndrom, schwache Atemmuskulatur, Pneumothorax	Volumina sind vermindert	oft im normalen Bereich (0,8-1,0)
obstruktive Erkrankungen	Asthma, COPD, Emphysem	Volumina sind im Wesentlichen normal, aber die Flussraten sind behindert	oft niedrig (Asthma kann das Verhältnis auf 0,6 reduzieren, Emphysem kann das Verhältnis auf 0,78-0,45 reduzieren)

Formeln für die Vitalkapazität

Als Richtwert für einen erwachsenen jungen Mann, abhängig von seiner Körpergröße G in m, gilt für VC in Litern:

$VC=2{,}5{\frac {\rm {l}}{\rm {m}}}\cdot G$

Bei Frauen ist dieser Wert um ca. 25 % kleiner:

$VC=1{,}88{\frac {\rm {l}}{\rm {m}}}\cdot G$

Nach anderer Quelle gilt für junge Männer in etwa

$VC[l]=7\cdot (G-1)$, also etwa für einen 1,70 m großen Mann $VC[l]=7\cdot (1,7-1)=4,9l$

Für Frauen seien die Werte 10–20 % kleiner. ⓘ