Fysiologie van de mens
ADEMHALING
1) Basisbegrippen van de ademhalingsfysiologie
LEERDOELEN:
- Verband tussen anatomie en functie vh ademhalingsstelsel
- Onderscheid maken tss ventilatie vd longen en diffusie van gassen in de alveoli
Basisfuncties van de luchtwegen
- Bovenste luchtwegen
o Neus
o Mond
o Keel/ farynx
o Larynx/strottenhoofd
- Onderste luchtwegen
o Trachea
o Bronchus
o Longen
- Functie ademhalingsstelsel
o Gasuitwisseling tussen lucht en bloed (ademhaling: uitwisseling van O2 en CO2) -> in dit hoofdstuk
o Homeostase: regeling van PH via CO2 (=zuur) (samen met nier!)
o Bescherming: verwijderen ingeademde partikels (pathogenen, pollutants,…)
o Spraak
Ademhaling = gasuitwisseling tussen lucht, bloed en weefsels -> De 4 stappen van het ademhalingsproces !!!
- Ventilatie = verplaatsing van luchtvolumes doorheen het geleidingsdeel van de luchtwegen
o drijvende kracht = verschil in luchtdruk tussen de atmosfeer en de alveoli
o hangt af van een mechanische interactie tussen long, thoraxwand en pleuraholte.
- gasuitwisseling in de alveoli (diffusieproces) = individuele gasmoleculen bewegen doorheen de alveolaire wand.
o drijvende kracht = concentratiegradiënt van O2 en CO2 tussen alveolaire holte en bloed
o gevolg: opname van O2 in het bloed + afgave van CO2 naar de alveolaire holte.
- gastransport in het bloed tussen de long en de perifere weefsels
o de meeste O2 wordt getransporteerd na binding aan hemoglobine in rode bloedcellen.
o De meeste CO2 is in het bloed aanwezig als HCO3- na conversie door het koolzuuranhydrase.
- gasuitwisseling in de perifere weefsels (diffusieproces) = individuele gasmoleculen bewegen vanuit het capillair
naar de cellen in de perifere weefsels
o drijvende kracht = de concentratiegradiënt van O2 en CO2 tussen bloed en weefsel
o gevolg: opname van O2 in de weefsels + afgave van CO2 naar de capillairen
Basisbegrippen van het ademhalingsstelsel
- Bovenste luchtwegen
o Functie: Ventilatie
- Onderste luchtwegen
o Geleidingszone: trachea, bronchiën, bronchioli
▪ Functie: ventilatie
o Respiratoire zone: laatste deel van de bronchioli, alveoli
▪ Functie: gasuitwisseling
→ Long = geleidingszone + respiratoire zone tot alveoli (hoort er niet bij)
- Thoraxwand en ademhalingsspieren
o Vormen holte waarin de longen zich bevinden
- Pleuraholte
o Virtuele ruimte tss thoraxwand en longen
o Druk in pleuraholte bepaalt of de longen uitzetten of krimpen
Thoraxwand en ademhalingsspieren: Vormen holte waarin de longen zich bevinden
- Ademhalingspomp: interactie tss skelet (ribben, sternum) en spieren -> beweging van de thoraxwand
o Ademhalingsspieren
▪ Inademen: intercostale spieren + diafragma + …
▪ Uitademen: …
o Elasticiteit vd thoraxwand (net zoals een veer)
- Uitzetten/krimpen vd thoraxwand -> bepaalt de druk in de pleuraholte -> drijvende kracht voor VENTILATIE
,Pleuraholte
- Ruimte tussen thoraxwand en long
(Virtuele ruimte want de 2 pleurabladen ‘kleven’ aan elkaar)
o Viscerale pleura: bedekt de longen
o Pariëtale pleura: bedenkt de thoraxwand
- ‘Holte’ gevuld met dunne vochtfilm (vloeistof)
o 2 pleurabladen kleven aan elkaar → schuiven over elkaar
o Gevolg: thoraxwand kan uitzetten en krimpen
- Interpleurale druk: bepaalt de uitzetting of inkrimping van de longen
o Negatieve Ppleura: uitzetten van de longen
o Positieve Ppleura: krimpen van de longen
o Deze druk verandert ifv de ademhaling!
De luchtwegen
- Vertakt buizenstelsel dat eindigt in de alveoli
o Er zijn ongeveer 24 niveaus van vertakkingen
o Elk niveau bevat steeds meer takken/segmenten
o De diameter van elke vertakking verkleint
o De dwarsoppervlakte van elk niveau neemt toe ifv de vertakking
▪ De totale dwarsoppervlakte van het laatste niveau (alveoli) = 100 m2
o De luchtsnelheid van elk niveau neemt af ifv de vertakking
▪ = hoe snel de lucht zich verplaats doorheen de segmenten vd luchtwegen
• Snelheid v = debiet per dwarsoppervlakte (formule)
• Debiet = volume lucht dat zich verplaatst ifv tijd (blijft constant!!!)
▪ In geleidingszone: luchtsnelheid = luchtstroom
▪ In respiratoire zone: luchtsnelheid is te klein -> diffusie
- Bovenste luchtwegen
o Neus/mond -> keel/farynx -> larynx en stembanden
o Functie: ventilatie, spraak, bevochtiging, opwarming van lucht
- Onderste luchtwegen
o Trachea -> bronchiën -> bronchioli -> alveoli
o Functie: ventilatie + gasuitwisseling
Modificatie van lucht tijdens ademhaling
- Bovenste luchtwegen spelen hier een belangrijke rol !
- Lucht in omgeving
o Heeft een Temperatuur dat kan varieren
o Is droog
o Bevat partikels (virus, bacterie, fijn stof,…)
- Lucht in alveoli
o Heeft een constante T = 37°C
o Is vochtig (100% verzadigd met waterdamp)
o Bevat weinig/geen partikels
- Hoe kan dit?
o Lucht wordt ingeademd -> komt in een warm compartiment -> warmte overdracht -> bereikt lichaams-T
o Epitheel is bedekt met extracellulaire vloeistof (water) -> zal verdampen -> vochtige lucht/saturatie
o Partikels worden verwijderd uit long mbv cilia die mucus (slijm) verwijderen van perifeer naar centraal
,Alveoli: gasuitwisseling
- Wat? Longblaasjes
o Eindpunt van de luchtwegen
o Afgelijnd met een éénlagig epitheel
- Functie? Gasuitwisseling tss lucht en bloed -> bloed-gas barrière vormen
o = Contactoppervlak tss gasfase (lucht) en vloeistoffase (bloed)
o Opname van O2 en afgave van CO2 (alveoli ↔ bloed)
o Diffusieproces! -> afstand tss alveoli en capillair is belangrijk!
o Zie formule!
- Nauwe interactie met pulmonaal vaatstelsel (kleine bloedsomloop)
o Arteria pulmonalis = aanvoer van O2 ARM bloed
o Vena pulmonalis = afvoer van O2 RIJK bloed
- De bloed-gas barrière (kleiner dan 0,3 Um)
o Alveolaire wand = éénlagig epitheel -> 3 types cellen (paars)
▪ Type 1 epitheelcellen -> vormen de ‘deklaag’/slijmlaag
▪ Type 2 epitheelcellen -> produceren surfactans
▪ Macrofaag (immuunreactie)
o Interstitiële ruimte = extracellulair compartiment (blauw)
▪ Basale membraan
▪ Elastine + collageen -> elasticiteit (uitrekken en krimpen)
o Capillairen van longcirculatie (rood)
▪ Endotheelcellen: éénlagig
▪ Capillair lumen met RBC
3 lagen waarover O2 en CO2 diffunderen
De longcirculatie = kleine bloedomloop
- Anatomie
o Arteria pulmonalis: vertrekt van R ventrikel: O2-arm & CO2-rijk bloed
o Capillairen: vertakt netwerk in alveolaire wand: gasuitwisseling
o Pulmonale venen: gaat naar L atrium: O2-rijk & CO2-arm bloed
- Hemodynamische parameters
o Debiet = 5L L/min (gelijk aan die van de grote bloedomloop)
o Weerstand = laag! (kleiner dan die van de grote bloedomloop)
▪ Gevolg: lage arteriële druk: 15 mmHg (↔ 100 in grote bloedomloop)
o Perfusietijd in capillair = 0,75 sec
▪ (tijd nodig om vh capillaire einde -> veneuze einde te stromen)
▪ Weinig tijd -> dus snelle perfusie
▪ Hangt af van het debiet (hoe hoger debiet, hoe trager de perfusie)
, 2) De gaswetten toegepast op de ademhalingsfysiologie
LEERDOELEN:
- Toepassen vd verschillende gaswetten op de ademhaling (ventilatie + gasuitwisseling)
- Het verband leggen tss druk, volume en temperatuur van een gas
- Begrijpen hoe de samenstelling van een ingeademde lucht wijzigt door bevochtiging
De gaswetten samengevat
- Wet van Poiseuille (= DEBIET): hoeveelheid vloeistof (= volume) dat per tijdseenheid doorheen een buis stroomt
o Debiet = V met puntje = afgeleide: ∆V/dt = ∆𝑃/𝑅
o ∆𝑃 = PB – PA (bepaalt of er ventilatie is!)
▪ Teken bepaalt of er inademing (-) of uitademing (+) is
▪ Bepaalt of er ventilatie is (∆𝑃 ≠ 0)
o L = lengte vd buis, r = straal vd buis, n = viscositeit
- Ideale gaswet
- Wet van Boyle: wnr T en n constant zijn
o Hoe groter P1, hoe kleiner V1
- Wet van Dalton: wnr we een gasmengsel hebben
o P totaal = som van alle partiele drukken (O2, CO2, N2,…)
- Diffusie van gas (= DEBIET): hoeveelheid vloeistof/gas (=volume) dat per tijdseenheid doorheen buis stroomt
Eenheden en grootheden
- Bij de ademhaling gebruiken andere eenheden (laatste kolom)
Grafisch samengevat
- 1) Debiet ifv drukverschil
o Lineair verband: recht evenredig
o Rico: 1/R
o Rood: R daalt -> rico stijgt -> V stijgt
o Blauw: R stijgt -> rico daalt -> V daalt `
- 2) toepassing wet van Boyle: P ifv V
o Hyperbool verband: groot volume -> kleine druk en omgekeerd
o n bepaalt de ligging vd curve: hoe hoger n, hoe meer naar boven de curve (n stijgt -> V stijgt)
Bij ventilatie verandert de karakteristieken van de deeltjes (bij het inademen en uitademen)
- Buitenlucht: droog, 25°C, totale druk = 760 mmHg
o Bestaat uit 78% N2 (partiele druk van N2 = 593 mmHg)
o 0 mmHg aan water
- Bevochtigen van de buitenlucht (nog altijd 25°C en totale druk = 760 mmHg)
o 24 mmHg aan water
- Vochtige lucht opwarmen (naar 37°C) -> bevochtiging/hydratatie neemt toe
o 47 mm Hg aan water
Verandering van relatieve samenstelling van lucht tijdens inademen gebeurt door:
o Bevochtiging = toevoegen van H20 moleculen
o Opwarming
Gevolg: partiele drukken veranderen
, 3) Longventilatie
LEERDOELEN:
- Definiëren van de longvolumes en longcapaciteiten en het onderscheid ertussen
- Begrijpen welke drukveranderingen nodig zijn voor de inademing en uitademing van lucht
- Grafisch weergeven van het verloop van de alveolaire en intrapleurale druk tijdens ademhaling
- Het verband leggen tussen longcompliantie, drukveranderingen en ademhalingsarbeid
- Begrijpen van de rol van oppervlaktespanning en surfactans in de ademhaling
- Het verband leggen tussen weerstand van de luchtwegen en bronchoconstrictie of –dilatatie
- Begrijpen hoe de weerstand van de luchtwegen varieert met longvolume en ademhaling
- Begrijpen van het verschil tussen totale ventilatie van de long en alveolaire ventilatie
- Uitleggen hoe de alveolaire ventilatie en perfusie op elkaar afgestemd worden
a) Longvolumes, longcapaciteiten, de ademhalingscyclus
Ventilatie = luchtstroom tss atmosfeer en alveoli
- Ademhalingscyclus = inademing + uitademing
o Normaal: ingeademd volume = uitgeademd volume
- Ventilatie kan gemeten worden dmv spirometer
o Toepassing: longfunctietesten
Longvolumes + longcapaciteiten
- Longvolume = volumecomponent vd ademhalingscyclus (4 ≠ volumes)
o Teugvolume: het normaal volume lucht dat zich verplaatst (ingeademd volume = uitgeademd volume)
▪ 500 ml (vrouw en man)
o Inspiratoir reservevolume: volume lucht dat je maximaal kan inademen
▪ 2 liter (vrouw) – 3 liter (man)
o Expiratoir reservevolume: volume lucht dat je maximaal kan uitademen
▪ 700 ml (vrouw) -- 1100 ml (man)
Deze 3 volumes kan je mbv spirometrie berekenen
o Residueel volume: volume lucht dat in de longen achterblijft na maximaal uitademen
▪ 1100 (vrouw) – 1200 (man)
Dit volume kan je NIET mbv spirometrie bepalen, wel via berekeningen
- Longcapaciteiten = som van volumes
o Vitale capaciteit = TV + IRV + ERV
▪ Volume lucht dat in 1 ademhalingscyclus kan worden ingeademd en uitgeademd
▪ 4600 ml
o Totale longcapaciteit = TV + IRV + ERV + RV
▪ Volume lucht in de longen na maximale inademing
▪ 4200 ml (vrouw) – 5800 ml (man)
o Functioneel residuele capaciteit = ERV + RV
▪ Volume lucht dat overblijft in de longen na normaal uitademen
→ Longvolume en longcapaciteit: ifv gewicht en leeftijd
Ontstaan van ventilatie: longdruk & longvolume tijdens 1 ademhalingscyclus (wet van Boyle)
- Druk in de alveoli/longholte!!!!
- RUST: 0 mmHg op grafiek = 760 mmHg in realiteit = Patm
o Palveoli = Patm (760 mmHg) -> ∆𝑃 = 0
o Ppleura = -3
o Geen luchtstroom, geen ventilatie
- INADEMEN (= actief)
o Spieren contraheren: Thoraxwand zet uit, diafragma naar beneden, ribben naar buiten
o Ppleura daalt
o Longvolume stijgt -> longdruk (Palveoli) daalt (1)
o Patm = cte = 760 mmHg -> Palveoli < Patm -> ∆𝑃 ≠ 0
o Lucht stroomt van hoge naar lage druk -> dus lucht stroomt naar binnen
▪ (zwarte curve naar boven: teugvolume)
o Gevolg: longvolume is groter + longdruk stijgt -> terug gelijk aan Patm (2)
- UITADEMEN (= passief, de spieren relaxeren spontaan)
o Spieren relaxeren: Thoraxwand krimpt, diafragma naar boven, ribben naar binnen
o Ppleura stijgt
o Longvolume daalt -> longdruk (Palveoli) stijgt (3)
o Patm = cte = 760 mmHg -> Palveoli > Patm -> ∆𝑃 ≠ 0
o Lucht stroomt van hoge naar lage druk -> dus lucht stroomt naar buiten
▪ (zwarte curve naar onder: teugvolume)
o Gevolg: longvolume is kleiner + longdruk daalt -> terug gelijk aan Patm (4)
, Intra pleurale druk
- Pleuraholte = 2 pleurabladen die aan elkaar kleven => onderhevig aan 2 tegengestelde krachten
o Inwaartse kracht: tgv de elasticiteit vh longweefsel
o Uitwaartse kracht: tgv de elasticiteit vd thoraxwand
- RUST: Ppleura = -3 mmHg => 2 krachten aan elkaar gelijk
- INADEMING: spieren contraheren -> grotere uitwaartse kracht -> Ppleura daalt
- UITADEMING: spieren relaxeren -> kleinere uitwaartse kracht -> Ppleura stijgt
Trans pulmonale druk
- Drukverschil tss alveoli en intra pleurale ruimte: ∆𝑷tp = Palveoli – Ppleura
- RUST: ∆𝑷tp > 0 mmHg (gevolg -> uitzetten vd long)
o Palveoli = 0 mmHg = Patm
o Ppleura = -3 mmHg
- INADEMING: ∆𝑷tp stijgt (gevolg -> verder uitzetten vd long)
o Ppleura daalt
- UITADEMING: ∆𝑷tp daalt (gevolg -> krimpen vd longen)
o Ppleura stijgt
- Toepassing: pneumothorax: lucht komt in de pleuraholte door een wonde
o Gevolg: ∆𝑷tp = 0 mmHg (Ppleura = Patm = Palveoli)
o Long valt plat door elasticiteit (geen kracht dat long doet uitzetten)
Ademhalingsarbeid
- RUST: persoon doet geen inspanning, normale ademhaling
o Inademing = actief fenomeen (vraagt energie)
▪ Contractie vd inademingsspieren
o Uitademing = passief fenomeen (tgv elasticiteit van long en thoraxwand)
- INSPANNING: persoon doet een fysieke inspanning
o Inademing en uitademing = actieve fenomenen
▪ Contractie van de in-en uitademingsspieren!!
- Wanneer hebben we arbeid nodig tijdens de ademhaling? Ademhalingsarbeid
o STATISCHE COMPONENT: tijdens inademing -> longweefsel uitrekken -> kracht nodig
▪ Compliantie
o DYNAMISCHE COMPONENT: luchtstroom doorheen een buis/de luchtwegen -> weerstand -> arbeid
nodig om deze weestand te overwinnen
b) Factoren die een impact hebben op de grootte van de ventilatie: Longcompliantie, oppervlaktespanning en
surfactans, weerstand van luchtwegen
Longcompliantie en elastantie
- Compliantie = maat voor uitzetten vd long (longvolume) ifv drukverandering
∆𝑽
o 𝑪= (∆𝑃= trans pulmonale druk !!!)
∆𝑷
o Grafiek: longvolume ifv trans pulmonale druk
▪ rico = compliantie
o Hoe groter C: groene curve
▪ hoe makkelijker de long uitzet voor éénzelfde druk (groter longvolume)
▪ hoe minder arbeid er nodig is voor in te ademen
o Compliantie wordt bepaald door
▪ Weefselsamenstelling: elastine vezels in de interstitiële ruimte
▪ Surfactans: verlagen van de oppervlaktespanning
- Elastantie = maat voor de stijfheid van de long
o Vermogen van de long om na uitrekking terug het oorspronkelijk volume aan te nemen
𝟏 ∆𝑷
o 𝑬= =
𝑪 ∆𝑽
o Hoe groter E:
▪ Hoe makkelijker de long tijdens uitademen terug naar het rustvolume gaat
▪ Hoe meer arbeid nodig om tijdens inademing de long uit te rekken
o Elastantie wordt zoals C bepaald door
▪ Weefselsamenstelling & Surfactans
ADEMHALING
1) Basisbegrippen van de ademhalingsfysiologie
LEERDOELEN:
- Verband tussen anatomie en functie vh ademhalingsstelsel
- Onderscheid maken tss ventilatie vd longen en diffusie van gassen in de alveoli
Basisfuncties van de luchtwegen
- Bovenste luchtwegen
o Neus
o Mond
o Keel/ farynx
o Larynx/strottenhoofd
- Onderste luchtwegen
o Trachea
o Bronchus
o Longen
- Functie ademhalingsstelsel
o Gasuitwisseling tussen lucht en bloed (ademhaling: uitwisseling van O2 en CO2) -> in dit hoofdstuk
o Homeostase: regeling van PH via CO2 (=zuur) (samen met nier!)
o Bescherming: verwijderen ingeademde partikels (pathogenen, pollutants,…)
o Spraak
Ademhaling = gasuitwisseling tussen lucht, bloed en weefsels -> De 4 stappen van het ademhalingsproces !!!
- Ventilatie = verplaatsing van luchtvolumes doorheen het geleidingsdeel van de luchtwegen
o drijvende kracht = verschil in luchtdruk tussen de atmosfeer en de alveoli
o hangt af van een mechanische interactie tussen long, thoraxwand en pleuraholte.
- gasuitwisseling in de alveoli (diffusieproces) = individuele gasmoleculen bewegen doorheen de alveolaire wand.
o drijvende kracht = concentratiegradiënt van O2 en CO2 tussen alveolaire holte en bloed
o gevolg: opname van O2 in het bloed + afgave van CO2 naar de alveolaire holte.
- gastransport in het bloed tussen de long en de perifere weefsels
o de meeste O2 wordt getransporteerd na binding aan hemoglobine in rode bloedcellen.
o De meeste CO2 is in het bloed aanwezig als HCO3- na conversie door het koolzuuranhydrase.
- gasuitwisseling in de perifere weefsels (diffusieproces) = individuele gasmoleculen bewegen vanuit het capillair
naar de cellen in de perifere weefsels
o drijvende kracht = de concentratiegradiënt van O2 en CO2 tussen bloed en weefsel
o gevolg: opname van O2 in de weefsels + afgave van CO2 naar de capillairen
Basisbegrippen van het ademhalingsstelsel
- Bovenste luchtwegen
o Functie: Ventilatie
- Onderste luchtwegen
o Geleidingszone: trachea, bronchiën, bronchioli
▪ Functie: ventilatie
o Respiratoire zone: laatste deel van de bronchioli, alveoli
▪ Functie: gasuitwisseling
→ Long = geleidingszone + respiratoire zone tot alveoli (hoort er niet bij)
- Thoraxwand en ademhalingsspieren
o Vormen holte waarin de longen zich bevinden
- Pleuraholte
o Virtuele ruimte tss thoraxwand en longen
o Druk in pleuraholte bepaalt of de longen uitzetten of krimpen
Thoraxwand en ademhalingsspieren: Vormen holte waarin de longen zich bevinden
- Ademhalingspomp: interactie tss skelet (ribben, sternum) en spieren -> beweging van de thoraxwand
o Ademhalingsspieren
▪ Inademen: intercostale spieren + diafragma + …
▪ Uitademen: …
o Elasticiteit vd thoraxwand (net zoals een veer)
- Uitzetten/krimpen vd thoraxwand -> bepaalt de druk in de pleuraholte -> drijvende kracht voor VENTILATIE
,Pleuraholte
- Ruimte tussen thoraxwand en long
(Virtuele ruimte want de 2 pleurabladen ‘kleven’ aan elkaar)
o Viscerale pleura: bedekt de longen
o Pariëtale pleura: bedenkt de thoraxwand
- ‘Holte’ gevuld met dunne vochtfilm (vloeistof)
o 2 pleurabladen kleven aan elkaar → schuiven over elkaar
o Gevolg: thoraxwand kan uitzetten en krimpen
- Interpleurale druk: bepaalt de uitzetting of inkrimping van de longen
o Negatieve Ppleura: uitzetten van de longen
o Positieve Ppleura: krimpen van de longen
o Deze druk verandert ifv de ademhaling!
De luchtwegen
- Vertakt buizenstelsel dat eindigt in de alveoli
o Er zijn ongeveer 24 niveaus van vertakkingen
o Elk niveau bevat steeds meer takken/segmenten
o De diameter van elke vertakking verkleint
o De dwarsoppervlakte van elk niveau neemt toe ifv de vertakking
▪ De totale dwarsoppervlakte van het laatste niveau (alveoli) = 100 m2
o De luchtsnelheid van elk niveau neemt af ifv de vertakking
▪ = hoe snel de lucht zich verplaats doorheen de segmenten vd luchtwegen
• Snelheid v = debiet per dwarsoppervlakte (formule)
• Debiet = volume lucht dat zich verplaatst ifv tijd (blijft constant!!!)
▪ In geleidingszone: luchtsnelheid = luchtstroom
▪ In respiratoire zone: luchtsnelheid is te klein -> diffusie
- Bovenste luchtwegen
o Neus/mond -> keel/farynx -> larynx en stembanden
o Functie: ventilatie, spraak, bevochtiging, opwarming van lucht
- Onderste luchtwegen
o Trachea -> bronchiën -> bronchioli -> alveoli
o Functie: ventilatie + gasuitwisseling
Modificatie van lucht tijdens ademhaling
- Bovenste luchtwegen spelen hier een belangrijke rol !
- Lucht in omgeving
o Heeft een Temperatuur dat kan varieren
o Is droog
o Bevat partikels (virus, bacterie, fijn stof,…)
- Lucht in alveoli
o Heeft een constante T = 37°C
o Is vochtig (100% verzadigd met waterdamp)
o Bevat weinig/geen partikels
- Hoe kan dit?
o Lucht wordt ingeademd -> komt in een warm compartiment -> warmte overdracht -> bereikt lichaams-T
o Epitheel is bedekt met extracellulaire vloeistof (water) -> zal verdampen -> vochtige lucht/saturatie
o Partikels worden verwijderd uit long mbv cilia die mucus (slijm) verwijderen van perifeer naar centraal
,Alveoli: gasuitwisseling
- Wat? Longblaasjes
o Eindpunt van de luchtwegen
o Afgelijnd met een éénlagig epitheel
- Functie? Gasuitwisseling tss lucht en bloed -> bloed-gas barrière vormen
o = Contactoppervlak tss gasfase (lucht) en vloeistoffase (bloed)
o Opname van O2 en afgave van CO2 (alveoli ↔ bloed)
o Diffusieproces! -> afstand tss alveoli en capillair is belangrijk!
o Zie formule!
- Nauwe interactie met pulmonaal vaatstelsel (kleine bloedsomloop)
o Arteria pulmonalis = aanvoer van O2 ARM bloed
o Vena pulmonalis = afvoer van O2 RIJK bloed
- De bloed-gas barrière (kleiner dan 0,3 Um)
o Alveolaire wand = éénlagig epitheel -> 3 types cellen (paars)
▪ Type 1 epitheelcellen -> vormen de ‘deklaag’/slijmlaag
▪ Type 2 epitheelcellen -> produceren surfactans
▪ Macrofaag (immuunreactie)
o Interstitiële ruimte = extracellulair compartiment (blauw)
▪ Basale membraan
▪ Elastine + collageen -> elasticiteit (uitrekken en krimpen)
o Capillairen van longcirculatie (rood)
▪ Endotheelcellen: éénlagig
▪ Capillair lumen met RBC
3 lagen waarover O2 en CO2 diffunderen
De longcirculatie = kleine bloedomloop
- Anatomie
o Arteria pulmonalis: vertrekt van R ventrikel: O2-arm & CO2-rijk bloed
o Capillairen: vertakt netwerk in alveolaire wand: gasuitwisseling
o Pulmonale venen: gaat naar L atrium: O2-rijk & CO2-arm bloed
- Hemodynamische parameters
o Debiet = 5L L/min (gelijk aan die van de grote bloedomloop)
o Weerstand = laag! (kleiner dan die van de grote bloedomloop)
▪ Gevolg: lage arteriële druk: 15 mmHg (↔ 100 in grote bloedomloop)
o Perfusietijd in capillair = 0,75 sec
▪ (tijd nodig om vh capillaire einde -> veneuze einde te stromen)
▪ Weinig tijd -> dus snelle perfusie
▪ Hangt af van het debiet (hoe hoger debiet, hoe trager de perfusie)
, 2) De gaswetten toegepast op de ademhalingsfysiologie
LEERDOELEN:
- Toepassen vd verschillende gaswetten op de ademhaling (ventilatie + gasuitwisseling)
- Het verband leggen tss druk, volume en temperatuur van een gas
- Begrijpen hoe de samenstelling van een ingeademde lucht wijzigt door bevochtiging
De gaswetten samengevat
- Wet van Poiseuille (= DEBIET): hoeveelheid vloeistof (= volume) dat per tijdseenheid doorheen een buis stroomt
o Debiet = V met puntje = afgeleide: ∆V/dt = ∆𝑃/𝑅
o ∆𝑃 = PB – PA (bepaalt of er ventilatie is!)
▪ Teken bepaalt of er inademing (-) of uitademing (+) is
▪ Bepaalt of er ventilatie is (∆𝑃 ≠ 0)
o L = lengte vd buis, r = straal vd buis, n = viscositeit
- Ideale gaswet
- Wet van Boyle: wnr T en n constant zijn
o Hoe groter P1, hoe kleiner V1
- Wet van Dalton: wnr we een gasmengsel hebben
o P totaal = som van alle partiele drukken (O2, CO2, N2,…)
- Diffusie van gas (= DEBIET): hoeveelheid vloeistof/gas (=volume) dat per tijdseenheid doorheen buis stroomt
Eenheden en grootheden
- Bij de ademhaling gebruiken andere eenheden (laatste kolom)
Grafisch samengevat
- 1) Debiet ifv drukverschil
o Lineair verband: recht evenredig
o Rico: 1/R
o Rood: R daalt -> rico stijgt -> V stijgt
o Blauw: R stijgt -> rico daalt -> V daalt `
- 2) toepassing wet van Boyle: P ifv V
o Hyperbool verband: groot volume -> kleine druk en omgekeerd
o n bepaalt de ligging vd curve: hoe hoger n, hoe meer naar boven de curve (n stijgt -> V stijgt)
Bij ventilatie verandert de karakteristieken van de deeltjes (bij het inademen en uitademen)
- Buitenlucht: droog, 25°C, totale druk = 760 mmHg
o Bestaat uit 78% N2 (partiele druk van N2 = 593 mmHg)
o 0 mmHg aan water
- Bevochtigen van de buitenlucht (nog altijd 25°C en totale druk = 760 mmHg)
o 24 mmHg aan water
- Vochtige lucht opwarmen (naar 37°C) -> bevochtiging/hydratatie neemt toe
o 47 mm Hg aan water
Verandering van relatieve samenstelling van lucht tijdens inademen gebeurt door:
o Bevochtiging = toevoegen van H20 moleculen
o Opwarming
Gevolg: partiele drukken veranderen
, 3) Longventilatie
LEERDOELEN:
- Definiëren van de longvolumes en longcapaciteiten en het onderscheid ertussen
- Begrijpen welke drukveranderingen nodig zijn voor de inademing en uitademing van lucht
- Grafisch weergeven van het verloop van de alveolaire en intrapleurale druk tijdens ademhaling
- Het verband leggen tussen longcompliantie, drukveranderingen en ademhalingsarbeid
- Begrijpen van de rol van oppervlaktespanning en surfactans in de ademhaling
- Het verband leggen tussen weerstand van de luchtwegen en bronchoconstrictie of –dilatatie
- Begrijpen hoe de weerstand van de luchtwegen varieert met longvolume en ademhaling
- Begrijpen van het verschil tussen totale ventilatie van de long en alveolaire ventilatie
- Uitleggen hoe de alveolaire ventilatie en perfusie op elkaar afgestemd worden
a) Longvolumes, longcapaciteiten, de ademhalingscyclus
Ventilatie = luchtstroom tss atmosfeer en alveoli
- Ademhalingscyclus = inademing + uitademing
o Normaal: ingeademd volume = uitgeademd volume
- Ventilatie kan gemeten worden dmv spirometer
o Toepassing: longfunctietesten
Longvolumes + longcapaciteiten
- Longvolume = volumecomponent vd ademhalingscyclus (4 ≠ volumes)
o Teugvolume: het normaal volume lucht dat zich verplaatst (ingeademd volume = uitgeademd volume)
▪ 500 ml (vrouw en man)
o Inspiratoir reservevolume: volume lucht dat je maximaal kan inademen
▪ 2 liter (vrouw) – 3 liter (man)
o Expiratoir reservevolume: volume lucht dat je maximaal kan uitademen
▪ 700 ml (vrouw) -- 1100 ml (man)
Deze 3 volumes kan je mbv spirometrie berekenen
o Residueel volume: volume lucht dat in de longen achterblijft na maximaal uitademen
▪ 1100 (vrouw) – 1200 (man)
Dit volume kan je NIET mbv spirometrie bepalen, wel via berekeningen
- Longcapaciteiten = som van volumes
o Vitale capaciteit = TV + IRV + ERV
▪ Volume lucht dat in 1 ademhalingscyclus kan worden ingeademd en uitgeademd
▪ 4600 ml
o Totale longcapaciteit = TV + IRV + ERV + RV
▪ Volume lucht in de longen na maximale inademing
▪ 4200 ml (vrouw) – 5800 ml (man)
o Functioneel residuele capaciteit = ERV + RV
▪ Volume lucht dat overblijft in de longen na normaal uitademen
→ Longvolume en longcapaciteit: ifv gewicht en leeftijd
Ontstaan van ventilatie: longdruk & longvolume tijdens 1 ademhalingscyclus (wet van Boyle)
- Druk in de alveoli/longholte!!!!
- RUST: 0 mmHg op grafiek = 760 mmHg in realiteit = Patm
o Palveoli = Patm (760 mmHg) -> ∆𝑃 = 0
o Ppleura = -3
o Geen luchtstroom, geen ventilatie
- INADEMEN (= actief)
o Spieren contraheren: Thoraxwand zet uit, diafragma naar beneden, ribben naar buiten
o Ppleura daalt
o Longvolume stijgt -> longdruk (Palveoli) daalt (1)
o Patm = cte = 760 mmHg -> Palveoli < Patm -> ∆𝑃 ≠ 0
o Lucht stroomt van hoge naar lage druk -> dus lucht stroomt naar binnen
▪ (zwarte curve naar boven: teugvolume)
o Gevolg: longvolume is groter + longdruk stijgt -> terug gelijk aan Patm (2)
- UITADEMEN (= passief, de spieren relaxeren spontaan)
o Spieren relaxeren: Thoraxwand krimpt, diafragma naar boven, ribben naar binnen
o Ppleura stijgt
o Longvolume daalt -> longdruk (Palveoli) stijgt (3)
o Patm = cte = 760 mmHg -> Palveoli > Patm -> ∆𝑃 ≠ 0
o Lucht stroomt van hoge naar lage druk -> dus lucht stroomt naar buiten
▪ (zwarte curve naar onder: teugvolume)
o Gevolg: longvolume is kleiner + longdruk daalt -> terug gelijk aan Patm (4)
, Intra pleurale druk
- Pleuraholte = 2 pleurabladen die aan elkaar kleven => onderhevig aan 2 tegengestelde krachten
o Inwaartse kracht: tgv de elasticiteit vh longweefsel
o Uitwaartse kracht: tgv de elasticiteit vd thoraxwand
- RUST: Ppleura = -3 mmHg => 2 krachten aan elkaar gelijk
- INADEMING: spieren contraheren -> grotere uitwaartse kracht -> Ppleura daalt
- UITADEMING: spieren relaxeren -> kleinere uitwaartse kracht -> Ppleura stijgt
Trans pulmonale druk
- Drukverschil tss alveoli en intra pleurale ruimte: ∆𝑷tp = Palveoli – Ppleura
- RUST: ∆𝑷tp > 0 mmHg (gevolg -> uitzetten vd long)
o Palveoli = 0 mmHg = Patm
o Ppleura = -3 mmHg
- INADEMING: ∆𝑷tp stijgt (gevolg -> verder uitzetten vd long)
o Ppleura daalt
- UITADEMING: ∆𝑷tp daalt (gevolg -> krimpen vd longen)
o Ppleura stijgt
- Toepassing: pneumothorax: lucht komt in de pleuraholte door een wonde
o Gevolg: ∆𝑷tp = 0 mmHg (Ppleura = Patm = Palveoli)
o Long valt plat door elasticiteit (geen kracht dat long doet uitzetten)
Ademhalingsarbeid
- RUST: persoon doet geen inspanning, normale ademhaling
o Inademing = actief fenomeen (vraagt energie)
▪ Contractie vd inademingsspieren
o Uitademing = passief fenomeen (tgv elasticiteit van long en thoraxwand)
- INSPANNING: persoon doet een fysieke inspanning
o Inademing en uitademing = actieve fenomenen
▪ Contractie van de in-en uitademingsspieren!!
- Wanneer hebben we arbeid nodig tijdens de ademhaling? Ademhalingsarbeid
o STATISCHE COMPONENT: tijdens inademing -> longweefsel uitrekken -> kracht nodig
▪ Compliantie
o DYNAMISCHE COMPONENT: luchtstroom doorheen een buis/de luchtwegen -> weerstand -> arbeid
nodig om deze weestand te overwinnen
b) Factoren die een impact hebben op de grootte van de ventilatie: Longcompliantie, oppervlaktespanning en
surfactans, weerstand van luchtwegen
Longcompliantie en elastantie
- Compliantie = maat voor uitzetten vd long (longvolume) ifv drukverandering
∆𝑽
o 𝑪= (∆𝑃= trans pulmonale druk !!!)
∆𝑷
o Grafiek: longvolume ifv trans pulmonale druk
▪ rico = compliantie
o Hoe groter C: groene curve
▪ hoe makkelijker de long uitzet voor éénzelfde druk (groter longvolume)
▪ hoe minder arbeid er nodig is voor in te ademen
o Compliantie wordt bepaald door
▪ Weefselsamenstelling: elastine vezels in de interstitiële ruimte
▪ Surfactans: verlagen van de oppervlaktespanning
- Elastantie = maat voor de stijfheid van de long
o Vermogen van de long om na uitrekking terug het oorspronkelijk volume aan te nemen
𝟏 ∆𝑷
o 𝑬= =
𝑪 ∆𝑽
o Hoe groter E:
▪ Hoe makkelijker de long tijdens uitademen terug naar het rustvolume gaat
▪ Hoe meer arbeid nodig om tijdens inademing de long uit te rekken
o Elastantie wordt zoals C bepaald door
▪ Weefselsamenstelling & Surfactans
