Class notes
uitgetypte werkcolleges CiRe
- Course
- Institution
uitgetypte werkcolleges met ingevulde tabellen. erg handig voor tentamen of hertentamen.
[Show more]
Seller
Follow
lmwijker
Content preview
WERKCOLLEGES CIRCULATIE EN RESPIRATIEWERKCOLLEGE 1
Zelfstudie bij WC1
De doelstelling van deze zelfstudie is het verkrijgen van meer begrip over ventilatie: het transport van lucht van
en naar de longen. In deze zelfstudie besteden we vooral aandacht aan de mechanica (statisch en dynamisch)
die komt kijken bij ventilatie, zoals de veranderingen van druk en volume. Deze ZS bestaat uit de volgende
onderdelen:
- Onderwerp 1: partiële drukken - Onderwerp 2: druk en volume van een gas - Onderwerp 3: compliantie,
elasticiteit en drukken in de long - Vraag 1a t/m 1k van het werkcollege, die dus ook voorafgaand aan het
werkcollege gemaakt moeten worden.
Onderwerp 1 Partiële drukken
Om inzicht krijgen in de gasuitwisseling tussen alveoli en bloed is het belangrijk om eerst te begrijpen hoe een
gas zich in de lucht gedraagt en via welke wetten dit kan worden beschreven. In het hoorcollege is al ingegaan
op de samenstelling van de lucht en de partiële druk van een gas.
De wet van Dalton stelt dat de som van alle partiële drukken van de gassen in een mengsel gelijk is aan de
totale druk van het gasmengsel. Partiële druk van een gas = Patm x % gas in de atmosfeer. Patm = druk in
atmosfeer. In vochtige lucht zorgt waterdamp ervoor dat de bijdrage van de andere gassen in het mengsel
‘verdund’ wordt. Partiële druk van een gas in vochtige lucht = (Patm – PH2O) x % gas
De druk in de atmosfeer is 760 mmHg en het zuurstofpercentage 21%, bij 0% luchtvochtigheid. De partiële druk
van waterdamp in ingeademde lucht is 47 mm Hg wanneer de ingeademde lucht volledig bevochtigd is
(luchtvochtigheid 100%). a) Wat is de partiële druk van zuurstof (in mm Hg) in de ingeademde lucht bij 100%
luchtvochtigheid? De totale druk blijft 1 atmosfeer. (760-47) × 21% = 149,73 mmHg
Onderwerp 2 Druk en volume van een gas; de ideale gaswet en Boyle’s law
De stroming van lucht in de luchtwegen lijkt in veel aspecten op de stroming van bloed in het circulatoire
systeem. Zo geldt dat Flow (𝑉̇) ∝ ΔP/R. Het belangrijkste verschil is dat lucht, in tegenstelling tot bloed, bestaat
uit een samendrukbaar mengsel van verschillende gassen. In het respiratoire systeem zorgt verandering van
het volume van de thorax (borstkas) voor het ontstaan van een drukgradiënt. Deze drukgradiënt zorgt dat lucht
gaat stromen tijdens inspiratie en expiratie.
a) Hoe zijn onder normale omstandigheden de druk en het volume van een gas aan elkaar
gerelateerd? Noteer de ideale gaswet. Druk en volume verhogen en verlagen samen.
In een homeotherm dier kunnen we de vereenvoudigde wet van Boyle gebruiken om aan te geven
hoe druk en volume van lucht in de longen samenhangen, als we veronderstellen dat de hoeveelheid gas in de
longen constant is (vergelijkbaar met het vergroten of verkleinen van je borstkas met dichtgehouden neus en
mond).
b) Noteer Boyle’s law voor een gas of een mengsel van gassen. Wanneer de temperatuur van een gas constant
is, dan is het product van gas en volume ook constant.
c) Hoe verandert dus de druk als alleen het volume van een gas toeneemt? Druk verlaagt
d) Waardoor kan lucht zich vervolgens van de atmosfeer naar de longen verplaatsen? Welke invloed heeft de
weerstand van de luchtwegen op de luchtstroom? Door het druk verschil; verlaagd de snelheid van de
luchtstroom.
e) Welke factoren beïnvloeden de luchtwegweerstand? Denk aan de wet van Poiseuille (denk ook alvast na
over de overeenkomsten met weerstand in bloedvaten). Volumestroom, viscositeit, diameter, drukverschil
,Onderwerp 3
Compliantie C, elasticiteit E en drukken in de long
Het is nu duidelijk dat lucht de longen in- of uitstroomt als de alveolaire druk afwijkt van de atmosferische druk,
maar dat is niet het hele verhaal. Aan het eind van de inademing zijn de longen veel groter dan aan het eind
van de uitademing. Dit betekent dat het elastische longweefsel veel meer op spanning staat dan aan het eind
van de expiratie. Er moet dus tijdens inspiratie aan de longen worden “getrokken” om enerzijds een onderdruk
in de alveoli te krijgen t.o.v. de buitenwereld, en anderzijds (maar wel tegelijkertijd) om de elastic recoil van de
longen te overbruggen. Een Nederlands woord voor elastic recoil is terugveerkracht of retractiekracht. Elastic
recoil is o.a. te danken aan de elasticiteit (E) van het longweefsel. Hoe hoger de elasticiteit van het longweefsel,
des te meer kracht is nodig om het uit te rekken (hoge elastic recoil). In de fysiologie wordt vaak de reciproke
van elasticiteit (1/E) gebruikt, ofwel de compliantie (C). Een Nederlands woord voor compliantie is rekbaarheid,
soepelheid of vervormbaarheid.
Compliantie (C) = ΔV/ΔP
Wanneer de compliantie van de longen is afgenomen (stugge long), door bijv. fibrosering, zal er harder aan
moeten worden getrokken om eenzelfde teugvolume (ΔV) te halen (= restrictieve aandoening).
a) Waarom hebben te vroeg geboren baby’s met het infant respiratory distress syndrome moeite met het
ontplooien van hun longen en vervolgens moeite met het open houden van de longen aan het eind van iedere
expiratie? Door te klein volume van de longen kunnen ze niet goed de druk verlagen en verhogen door
aanzuigen van lucht.
De kracht die nodig is voor inspiratie wordt geleverd door de ademhalingsspieren (diafragma en de externe
intercostaalspieren). Wanneer die spieren de thorax proberen te vergroten worden de longen meegezogen
door een negatieve druk tussen de pleura, de zogeheten intrapleurale druk (Pip). Deze Pip levert de druk
(kracht) die nodig is om de longen te vervormen (toename in volume) tegen de elasticiteit en stugheid van het
weefsel in. Daarnaast levert deze Pip de druk (kracht) die nodig is om instroom (of uitstroom) van lucht door de
luchtwegweerstand op gang te brengen (zie onderwerp 2). Pip kan dus worden beschouwd als een optelsom
van 2 drukken (krachten), die ieder een bepaalde functie vervullen en Palv en Ptp worden genoemd (zie ook de
hoorcolleges en de kennisclip). Pip = Palv + Ptp
b) Waar staat Ptp voor en wat is het? Is Ptp gerelateerd aan de compliantie van de longen, de
luchtwegweerstand of beide? Translongdruk; beide
c) Waar staat Palv voor? Is Palv gerelateerd aan de compliantie van de longen, de luchtwegweerstand of beide?
Alveolaire druk; beide
d) Waar staat Pip voor? Is Pip gerelateerd aan de compliantie van de longen, de luchtwegweerstand of beide?
Intrapleurale druk; compliantie
De opdrachten 1. Ventilatie en drukken
De ventilatie (het adem-minuut-volume AMV) is de belangrijkste parameter bij functioneel
ademhalingsonderzoek. De ventilatie is het volume dat per keer in- of uitgeademd wordt maal de
ademfrequentie.
a) De stroming van lucht in de luchtwegen lijkt in veel aspecten op de stroming van bloed in het
circulatiesysteem. Wat zijn de overeenkomsten? De stroming is afhankelijk van de viscositeit, diameter, druk
b) Hieronder staan gebeurtenissen tijdens inspiratie. Zet ze in de juiste volgorde, beginnend met de start van
een inspiratie. 4-5-2-3- 6 -1 -7
1. De druk in de alveoli gaat toenemen. 2. De pleurale membranen volgen deze beweging, het elastische
longweefsel werkt dit tegen. Hierdoor wordt de intrapleurale druk (Pip) negatiever. 3. Het longvolume neemt
toe, de druk in de alveoli (Palv) daalt tot onder de atmosferische druk. 4. Contractie van diafragma en m.
intercostalis externus. 5. Volume van de thorax neemt toe. 6. Lucht gaat stromen van de atmosfeer naar de
alveoli. 7. De luchtstroom stopt wanneer de druk in de longen dezelfde is als de druk in de atmosfeer.
c) Welke spieren zijn betrokken bij een actieve expiratie? Buikspieren en de interne intercostaal spieren
,Op de volgende pagina ziet u de weergave van de verandering in volume en drukken tijdens een
ademhalingscyclus (Figuur 1). Het betreft een normale, rustige ademhaling. In deze weergave is uitgegaan van
een constante luchtwegweerstand en compliantie tijdens de ademhalingscyclus.
d) Wanneer is de Palv gelijk aan de druk in de atmosfeer (Patm)? Welke waarde heeft deze dan? Einde van
uitademing of einde van inademing; 760 mmHG
In de literatuur wordt Patm vaak op 0 gesteld en heeft de Palv een waarde die het verschil weergeeft tussen
Patm en Palv.
e) Wanneer is Palv maximaal (meest negatief en meest positief)? Waardoor wordt dit veroorzaakt? Halverwege
inademing en halverwege uitademing; door de luchtstroom uit en in komt nadat de ribbenkast vergroot of
verkleind.
f) Waarom is Pip steeds negatief (dus sub-atmosferisch)? Omdat er dan altijd lucht in de longen blijft zodat ze
niet dicht klappen. Door de kracht naar buiten en de kracht naar binnen; tegengestelde krachten
g) Waarom is Pip niet overal gelijk aan Ptp? Alleen wanneer Palv 0 is.
h) Zoals hierboven aangegeven is bij de figuur uitgegaan van een constante
luchtwegweerstand. Waarom is de weerstand tijdens de ademhaling niet
constant? Omdat de diameter van de luchtwegen wisselt door uitrekking van
de longen tijdens inademing (door vergroting van de longen), waardoor de
diameter iets groter is bij inspiratie, en iets verkleind bij expiratie.
Figuur 1. Verandering van druk, volume en flow tijdens een
ademhalingscyclus. Bovenin staat de verandering van volume, daaronder de
veranderingen in intrapleurale druk Pip (doorgetrokken lijn) en translongdruk
Ptp (stippellijn). Vervolgens wordt de weergave van de flow en de
verandering in de alveolaire druk Palv getoond.
Hieronder ziet u de uitslagen van een spirogram.
Tabel 1: Longvolume (in L) en longdruk (in cm
H2O) tijdens inspiratie en expiratie
i)In de tabel is de Ptp alvast ingevuld. Controleer of u de berekening zelf kunt maken.
j) Zet hieronder in de figuur Ptp uit tegen het longvolume. Wat is de betekenis van
deze lijn? Helling geeft de compliantie weer.
k) Gebruik dezelfde figuur om ook Pip uit te zetten tegen het longvolume. Hierdoor
ontstaat de zogenaamde V-P lus (vergelijk P-V lus bij het hart). Welke betekenis
heeft de breedte van de P-V lus? Dat is de alveolaire druk. De breedte van de lus
zegt dan iets over de weerstand.
Vanaf dit punt start het WC met docent. Over onderstaande vragen
wordt gezamenlijk nagedacht en vervolgens wordt een antwoord
geformuleerd.
l) Hoe kun je deze grafiek gebruiken om aan te geven (arceren) hoeveel niet-elastische arbeid
wordt verricht tijdens inademen? Inspiratoire kant van de ovale Pip grafiek. Het kost energie
m) Hoe kun je deze grafiek gebruiken om aan te geven (arceren) hoeveel elastische energie
wordt opgeslagen in het elastische longweefsel tijdens inademen? Voor het uitrekken van de
longen, voorkomen van elastic recoil. Kost energie om longen op te rekken, maar deze energie
wordt wel opgeslagen om later weer terug te veren om lucht uit te ademen. Gearceerd
driehoekje
, n) Hoe kun je uit de V-P lus afleiden dat de expiratie passief verloopt? Wanneer de halve cirkel kleiner is dan
het driehoekje.
2. Ventilatie bij afwijkingen; obstructieve en restrictieve aandoeningen
Veranderingen in luchtwegweerstand en compliantie hebben gevolgen voor de ventilatie en de ademarbeid.
Door ziekteprocessen kan de luchtwegweerstand toenemen, waardoor het meer moeite kost om adem te
halen.
a) Wat bedoelen we als we zeggen dat een persoon of dier benauwd (dyspneu) is? Dat het dier actief zijn
buikspieren moet aanspannen om uit- en in te ademen. Verlaagde O2 en verhoogde CO2.
b) Bereken de toename in luchtwegweerstand als door een ernstige ontsteking (bijv. bronchitis) de luchtweg-
diameter van 4 cm gereduceerd wordt tot 2 cm. R= 8×n×L/pi× r4 à weerstand vergroot 16 keer.
c) Hoeveel moet de alveolaire druk in dit geval veranderen om dezelfde ventilatie (en dezelfde luchtstroom) te
kunnen handhaven? Flow = P/R à 16R. dan wordt Palv 16 keer zo groot.
Een Siamese kat vertoont verschijnselen van benauwdheid. De eigenaar meldt dat deze in perioden vaker
voorkomen. Zie voor het klinisch beeld het filmpje op Bb.
d) Waarom lijkt het dier meer moeite te hebben met uitademen dan met inademen? Longen zijn hoog
compliant (zoals bij emfyseem) waardoor het dier zijn longen makkelijk oprekken bij inademen maar er geen
energie wordt opgeslagen om uit te ademen. Obstructieve longaandoening. Expiratie vraag bij gezonde dieren
meer energie door verhoogde luchtwegweerstand.
e) Bij de mens wordt tijdens een astma-aanval geadviseerd om rustig en diep in te ademen. Waarom? Bij vaker
en sneller ademen moet steeds de luchtwegweestand worden overbrugd dus hoe hoger de totale niet-
elastische arbeid. Elastische arbeid is laag bij een lage ademhalingsfrequentie. Dus de totale arbeid is lager bij
een lage ademhalingsfrequentie. Bij obstructie aandoening, wordt de grafiek van niet-elastische arbeid steiler
waardoor de ademhalingsfrequentie nog trager moet worden om minder arbeid te leveren.
Bij een gestreste kat gebeurt vaak het tegenovergestelde. Met medicamenten kan de vernauwing van de
luchtwegen worden tegengegaan.
f) Waar in de route van trachea tot alveolus kan je relatief gezien het meeste gladde spierweefsel aantreffen
(met relatief wordt bedoeld de dikte van de spierlaag t.o.v. de diameter van de luchtweg)? bronchioli
En welke invloed heeft het parasympathische en sympathische zenuwstelsel, inclusief bijniermerg, op de
luchtwegen? Parasympatisch: bronchoconstrictie omdat dier in rust is
sympatisch: bronchodilatatie om meer lucht binnen te krijgen
g) Met welke farmaca kun je de vermoedelijke bronchoconstrictie bij de kat verminderen? Noem ook een
bijwerking van de farmaca. Adrenaline inhaleren, Beta- agonisten. Bijwerking: misselijkheid, hartritmestoornis
Naast een verandering van luchtwegweerstand kunnen in de longen ook processen optreden die een
verandering geven van de compliantie (en daarmee de Ptp en dus ook Pip beïnvloeden). Een voorbeeld hiervan
is longfibrose, waarbij de compliantie van de longen is verlaagd. Bij Chronic obstructive pulmonary disease
(COPD, een verzamelnaam voor chronische bronchitis en longemfyseem) is vaak sprake van een verhoogde
luchtwegweerstand en een verhoogde compliantie. In het Excel bestand op Bb staat een V-P lus weergegeven
van normale longen. In dit bestand is het mogelijk om de luchtwegweerstand en de compliantie van het
longweefsel aan te passen, om zo het effect van ziekteprocessen te kunnen waarnemen.
h) Verklaar de veranderingen in de V-P lus als de weerstand verhoogd wordt. De lus wordt breder dus de
alveolaire druk verhoogd.
i) Verklaar de veranderingen in de V-P lus als de compliantie verlaagd wordt. Wat wordt zwaarder, inspiratie of
expiratie? De helling wordt dan steiler, inspiratie is zwaarder
j) Verklaar de veranderingen in de V-P lus als de compliantie verhoogd wordt en de luchtweerstand verhoogd
wordt. Wat wordt zwaarder, inspiratie of expiratie? Expiratie wordt zwaarder
De hoestreflex beschermt de luchtwegen tegen ongewenste indringers.
k) Probeer te bedenken hoe de V-P lus verandert tijdens een hoestcyclus. Waarom lijkt deze afwijkende V-P lus
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller lmwijker. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.39. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67866 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now