Fysiologie van de ademhaling
Door prof. Arne Neyrinck
Geneeskunde: Bachelor 2: Nier en ademhaling.
Kriekemans Kristiaan 1
,Inhoudstafel
Inhoudstafel 2
Organisatie van het respiratoir systeem 3
Mechanica van de ventilatie 6
Statisch 6
Dynamisch 10
O2 en CO2 transport in het bloed 16
Transport O2 16
Transport van CO2 18
Gasuitwisseling in de long: diffusie 19
CO: diffusie-limitatie 20
N2O: perfusie-limitatie 20
O2 en CO2? 20
Perfusie van het respiratoir systeem 22
Ventilatie/perfusie verhouding 27
Controle van de ventilatie 30
Chemische controle van de ventilatie 31
Perifere chemoreceptoren 31
Centrale chemoreceptoren 32
Integratie van receptoren 32
Bijzondere adempatronen 33
Toegepaste fysiologie 34
Zuurstoftransport cascade 34
Atelectase: 35
Longziekten 35
Beademen van een patiënt 35
ARDS: adult respiratory distress syndrome 35
Kriekemans Kristiaan 2
,Organisatie van het respiratoir systeem
Externe ademhaling = de uitwisseling van O2 en CO2 tussen de atmosfeer en de
mitochondria, in de mitochondria vindt het proces van interne ademhaling plaats.
Hierbij maken we gebruik van diffusie, convectie, oppervlakte en transportcapaciteit.
We gebruiken in de ademhaling convectie zodat we niet afhankelijk zijn van de passieve
diffusie. Diffusie is het principe waarbij een stofje van een plaats met een hoge concentratie
verplaatst naar een plaats met een lagere concentratie: dit duurt lang. Convectie laat ons toe
om stoffen sneller op een grotere afstand te verplaatsen.
De hartpomp speelt een belangrijke rol bij het transport van zuurstof in ons bloed. Hierbij
speelt hemoglobine ook een belangrijke rol.
De samenstelling van lucht: de concentratie O2 = 21%, op de Mount Everest is dat ook
21%: maar daar is de luchtdruk lager. Stikstof heeft een heel groot aandeel in de
samenstelling van de lucht, ook zijn er enkele edelgassen, weliswaar in lage concentraties.
De lucht is dus een gasmengsel: in een mengsel van gassen heeft elk gas een partiële
druk, het is de druk die er zou heersen als je alle andere gasmoleculen zou wegnemen. Een
gas voldoet aan de ideale gaswet: daaruit volgt dat de partiële druk evenredig is met de
molaire fractie van dat gas in het mengsel. Volgens de wet van Dalton is de totale druk van
het mengsel gelijk aan de som van de individuele partiële drukken. Een normale luchtdruk is
760 mmHg: die ontstaat dus door de individuele partiële drukken van de gassen in de lucht.
De partieeldruk van O2 is een maat voor de concentratie zuurstof in ons lichaam (wet van
Henry). Ook zo voor CO2.
Wet van Henry: als in een beker met water deeltjes zuurstof opgelost zitten in het water
zullen die deeltjes ook verplaatsen naar de lucht boven het water en daar een partiële druk
uitoefenen. Zo bedoelen we ook de partiële druk van zuurstof in het bloed: een druppel
bloed in een beker: er zal ook zuurstof verplaatsen naar de lucht in de beker en daar een
partiële druk uitoefenen. Die druk is rechtevenredig met de hoeveelheid opgeloste deeltjes
O2 in het bloed.
Partiële drukken kunnen ook gebruikt worden wanneer dit gas opgelost is in een vloeistof
(zoals plasma): (O2) dis = S . PO2 (met S de oplosbaarheidsconstante).
Bij 37 graden zal water zich ook in een dampfase bevinden en een partiële druk aannemen
van 47 mmHg, maar waterdamp voldoet niet aan de ideale gaswet. Daarom moet er
gecorrigeerd worden voor de luchtdruk als de lucht vochtig is versus als de lucht droog is.
We ademen uit de atmosfeer lucht in met een druk van 760 mmHg, dit wordt meteen in onze
mond gemengd met waterdamp: er komt een partiële druk van waterdamp bij, daardoor zal
de PO2 in mijn mond lager zijn dan in de atmosfeer. PO2 in de atmosfeer is 159 mmHg
(21% van 760), wanneer we inademen daalt die 760 naar 713 mmHg (door de 47 mmHg
van waterdamp). In onze mond is de PO2 dus 149 mmHg (21% van 713).
Onze longen zijn vertakkingen van de grote luchtwegen tot aan kleine longblaasjes, door
deze vele vertakkingen wordt de oppervlakte van de totale long heel erg groot. We hebben
zo een 300 000 000 alveoli die zorgen voor een totale oppervlakte van 50 -100 vierkante
meter. Gasuitwisseling kan enkel plaatsvinden bij contact met een bloedvat: daar is de wand
dan heel dun zodat transport van gassen gemakkelijk kan plaatsvinden.
Kriekemans Kristiaan 3
, Het respiratoir systeem dient niet enkel voor te ademen: ook voor:
● Geur,
● Verwarmen van de lucht,
● Bevochtigen van de lucht,
● Filteren van de lucht,
● Bloedreservoir voor linkerhart,
● Filteren van bloed (niet altijd goed: longembolie wanneer bloedklonter vast zit in
kleine haarvaten),
● Metabole functies.
De volumes en capaciteit van een long kan je meten met een spirometrie: het toestel meet
de longvolumes door middel van een waterklok waardoor een pen op en neer gaat: op basis
van die waardes kan je bepaalde dingen definiëren.
Uiteindelijk bekom je zo een soort schema:
TV: teugvolume: het verschil
tussen in- en uitgeademde lucht,
is in rust ongeveer 500 ml.
Als je na het uitademen even je
adem inhoudt, dan zijn je longen
niet leeg: er zit dan nog zo een 3
liter in: dit is het FRC:
functioneel residuële capaciteit
= volume dat nog in je longen
blijft na uitademen, is het
rustvolume van de long.
Bij inademen wordt dus niet alle
lucht in de longen ververst: enkel
het teugvolume komt er nog bij.
VC: vitale capaciteit: na
maximaal inademen, maximaal
uitademen.
Als je enkel helemaal uitademt,
zijn je longen dan leeg? Nee, er
blijft altijd een restvolume in de long: RV. Deze hoeveelheid gaat enkel uit de long bij een
klaplong of bij je laatste adem uitblazen.
Kriekemans Kristiaan 4
Door prof. Arne Neyrinck
Geneeskunde: Bachelor 2: Nier en ademhaling.
Kriekemans Kristiaan 1
,Inhoudstafel
Inhoudstafel 2
Organisatie van het respiratoir systeem 3
Mechanica van de ventilatie 6
Statisch 6
Dynamisch 10
O2 en CO2 transport in het bloed 16
Transport O2 16
Transport van CO2 18
Gasuitwisseling in de long: diffusie 19
CO: diffusie-limitatie 20
N2O: perfusie-limitatie 20
O2 en CO2? 20
Perfusie van het respiratoir systeem 22
Ventilatie/perfusie verhouding 27
Controle van de ventilatie 30
Chemische controle van de ventilatie 31
Perifere chemoreceptoren 31
Centrale chemoreceptoren 32
Integratie van receptoren 32
Bijzondere adempatronen 33
Toegepaste fysiologie 34
Zuurstoftransport cascade 34
Atelectase: 35
Longziekten 35
Beademen van een patiënt 35
ARDS: adult respiratory distress syndrome 35
Kriekemans Kristiaan 2
,Organisatie van het respiratoir systeem
Externe ademhaling = de uitwisseling van O2 en CO2 tussen de atmosfeer en de
mitochondria, in de mitochondria vindt het proces van interne ademhaling plaats.
Hierbij maken we gebruik van diffusie, convectie, oppervlakte en transportcapaciteit.
We gebruiken in de ademhaling convectie zodat we niet afhankelijk zijn van de passieve
diffusie. Diffusie is het principe waarbij een stofje van een plaats met een hoge concentratie
verplaatst naar een plaats met een lagere concentratie: dit duurt lang. Convectie laat ons toe
om stoffen sneller op een grotere afstand te verplaatsen.
De hartpomp speelt een belangrijke rol bij het transport van zuurstof in ons bloed. Hierbij
speelt hemoglobine ook een belangrijke rol.
De samenstelling van lucht: de concentratie O2 = 21%, op de Mount Everest is dat ook
21%: maar daar is de luchtdruk lager. Stikstof heeft een heel groot aandeel in de
samenstelling van de lucht, ook zijn er enkele edelgassen, weliswaar in lage concentraties.
De lucht is dus een gasmengsel: in een mengsel van gassen heeft elk gas een partiële
druk, het is de druk die er zou heersen als je alle andere gasmoleculen zou wegnemen. Een
gas voldoet aan de ideale gaswet: daaruit volgt dat de partiële druk evenredig is met de
molaire fractie van dat gas in het mengsel. Volgens de wet van Dalton is de totale druk van
het mengsel gelijk aan de som van de individuele partiële drukken. Een normale luchtdruk is
760 mmHg: die ontstaat dus door de individuele partiële drukken van de gassen in de lucht.
De partieeldruk van O2 is een maat voor de concentratie zuurstof in ons lichaam (wet van
Henry). Ook zo voor CO2.
Wet van Henry: als in een beker met water deeltjes zuurstof opgelost zitten in het water
zullen die deeltjes ook verplaatsen naar de lucht boven het water en daar een partiële druk
uitoefenen. Zo bedoelen we ook de partiële druk van zuurstof in het bloed: een druppel
bloed in een beker: er zal ook zuurstof verplaatsen naar de lucht in de beker en daar een
partiële druk uitoefenen. Die druk is rechtevenredig met de hoeveelheid opgeloste deeltjes
O2 in het bloed.
Partiële drukken kunnen ook gebruikt worden wanneer dit gas opgelost is in een vloeistof
(zoals plasma): (O2) dis = S . PO2 (met S de oplosbaarheidsconstante).
Bij 37 graden zal water zich ook in een dampfase bevinden en een partiële druk aannemen
van 47 mmHg, maar waterdamp voldoet niet aan de ideale gaswet. Daarom moet er
gecorrigeerd worden voor de luchtdruk als de lucht vochtig is versus als de lucht droog is.
We ademen uit de atmosfeer lucht in met een druk van 760 mmHg, dit wordt meteen in onze
mond gemengd met waterdamp: er komt een partiële druk van waterdamp bij, daardoor zal
de PO2 in mijn mond lager zijn dan in de atmosfeer. PO2 in de atmosfeer is 159 mmHg
(21% van 760), wanneer we inademen daalt die 760 naar 713 mmHg (door de 47 mmHg
van waterdamp). In onze mond is de PO2 dus 149 mmHg (21% van 713).
Onze longen zijn vertakkingen van de grote luchtwegen tot aan kleine longblaasjes, door
deze vele vertakkingen wordt de oppervlakte van de totale long heel erg groot. We hebben
zo een 300 000 000 alveoli die zorgen voor een totale oppervlakte van 50 -100 vierkante
meter. Gasuitwisseling kan enkel plaatsvinden bij contact met een bloedvat: daar is de wand
dan heel dun zodat transport van gassen gemakkelijk kan plaatsvinden.
Kriekemans Kristiaan 3
, Het respiratoir systeem dient niet enkel voor te ademen: ook voor:
● Geur,
● Verwarmen van de lucht,
● Bevochtigen van de lucht,
● Filteren van de lucht,
● Bloedreservoir voor linkerhart,
● Filteren van bloed (niet altijd goed: longembolie wanneer bloedklonter vast zit in
kleine haarvaten),
● Metabole functies.
De volumes en capaciteit van een long kan je meten met een spirometrie: het toestel meet
de longvolumes door middel van een waterklok waardoor een pen op en neer gaat: op basis
van die waardes kan je bepaalde dingen definiëren.
Uiteindelijk bekom je zo een soort schema:
TV: teugvolume: het verschil
tussen in- en uitgeademde lucht,
is in rust ongeveer 500 ml.
Als je na het uitademen even je
adem inhoudt, dan zijn je longen
niet leeg: er zit dan nog zo een 3
liter in: dit is het FRC:
functioneel residuële capaciteit
= volume dat nog in je longen
blijft na uitademen, is het
rustvolume van de long.
Bij inademen wordt dus niet alle
lucht in de longen ververst: enkel
het teugvolume komt er nog bij.
VC: vitale capaciteit: na
maximaal inademen, maximaal
uitademen.
Als je enkel helemaal uitademt,
zijn je longen dan leeg? Nee, er
blijft altijd een restvolume in de long: RV. Deze hoeveelheid gaat enkel uit de long bij een
klaplong of bij je laatste adem uitblazen.
Kriekemans Kristiaan 4
