Respiratie & Beademen
Hoofdfunctie van de long
De primaire rol van de long is het regelen van de gasuitwisseling: de opname van de
zuurstof uit de omgeving en de afgifte van koolzuur. Om deze gaswisselende functie te
kunnen vervullen moeten een aantal systemen, die aan elkaar gekoppeld zijn, goed
functioneren.
1. Ten eerste moet de lucht in de luchtwegen kunnen stromen, hetgeen
inhoudt dat er geen vernauwing in de luchtwegen mag aanwezig zijn.
2. Vervolgens moet het uitwisselingsproces tussen de luchtwegen en de
bloedvaten (het alveolo-capillaire membraan) normaal zijn.
3. Ten derde moet de longcirculatie adequaat zijn om de opname van zuurstof vanuit de
alveolen vlot te laten verlopen. Deze drie systemen van ventilatie, gaswisselingsoppervlak en
circulatie moeten dus optimaal op elkaar afgestemd zijn. Bij allerlei aandoeningen kunnen
deze verschillende functies van de long gestoord geraken.
- De luchtwegen kunnen vernauwd zijn bv. bij astma of chronisch obstructief longlijden.
- De longen kunnen verkleind zijn en het uitwisselingsoppervlak verdikt zodat de
uitwisseling van zuurstof gestoord is (vooral bij inspanning) wat o.a. het geval is bij
fibroserende longaandoeningen.
- De longcirculatie kan gestoord zijn bv. bij longembolieën.
Bij de ademhaling of respiratie stroomt er lucht via de neus of mondholte, door de luchtpijp met zijn
vertakkingen naar de longen. De longen bevatten longblaasjes of alveoli waar de gasuitwisseling
plaatsvindt, waarbij zuurstof vanuit de lucht wordt opgenomen in het
bloed en CO2 (koolstofdioxide) en waterdamp wordt afgegeven aan de lucht. Deze zuurstofarme en
CO2-rijke lucht wordt vervolgens weer uitgeademd door de neus of de mond. Door de ademhaling
vindt deze gaswisseling dus plaats en dit maakt het leven mogelijk.
Anatomie van de longen
De luchtwegen bestaan uit een systeem van buizen die zich telkens in twee splitsen met
in totaal 23 opeenvolgende splitsingen of generaties. Naar mate de luchtwegen zich
naar de alveolen vertakken neemt de diameter van elke tak, van een volgende
generatie, geleidelijk af. Tegelijkertijd neemt het aantal takken nog meer toe zodat de
totale oppervlakte van de bronchiaalboom toeneemt naar de alveolen toe.
De alveolen hebben een totaal oppervlak van 40 tot 70m2. Aldus vertraagd de
luchtstroom van de trachea naar de alveolen toe wat de uitwisseling van zuurstof en
koolzuur ter hoogte van de alveolen bevordert.
Het regelsysteem voor de ademhaling bestaat uit:
Sturende systeem:
- Centrale chemoreceptoren
- Perifere chemoreceptoren
Uitvoerend systeem:
- Ademspieren
- CZS, efferente/ afferente zenuwen
, - Longen
Pulmonale en bronchiale circulatie
De pulmonale circulatie bestaat uit de pulmonale arteriën en pulmonale venen waarbij in
tegenstelling met de systeemcirculatie de arteriën zuurstofarm bloed
en de pulmonale venen zuurstofrijk bloed vervoeren. Deze pulmonale circulatie heeft primair een
gaswisselende taak: ter hoogte van de capillaire plexus (overgang tussen pulmonale arteriën en
venen) wordt zuurstof opgenomen en koolzuur afgegeven. Daarnaast heeft de long ook een
zogenaamd bronchiaal vaatstelsel dat deel uitmaakt van de systemische circulatie en dat dient om
het longweefsel te voeden. De long bevat ook een lymfatisch stelsel dat de belangrijke functie heeft
om het extravasculair vocht in de long af te voeren.
Fysiologie van de long
Ventilatie;
Bij een normaal rustige ademhaling voor volwassenen, wordt bij elke ademteug
ongeveer 500 ml lucht naar binnen en naar buiten verplaatst. Dit is het teugvolume (Vt).
Dit gebeurt ongeveer 10-15 x per minuut. Dit is de ademfrequentie (F). Elke minuut wordt dus 12 x
500ml of 6L lucht verplaatst. Dit is het ademminuutvolume (AMV).
Wanneer iemand maximaal in-en uitademt kan die ongeveer 4-6L verplaatsen. Dit is de vitale
capaciteit. Deze waarde is afhankelijk van gestalte, leeftijd en geslacht. Wanneer iemand maximaal
heeft uitgeademd, zijn de longen niet leeg. Er bevindt zich nog steeds lucht in de longen, namelijk het
residuaal volume dat ongeveer 1.5L bedraagt. De lucht bij maximaal diepe inademing is de totale
longcapaciteit (5.5-7.5L), die dus de som is van de vitale capaciteit en het residuaal
volume. Als iemand maximaal snel uitademt vanuit de totale longcapaciteit, kan die op
één seconde ongeveer 80% van de vitale capaciteit uitademen. Dit wordt de één seconde-waarde
genoemd en bedraagt dus ongeveer 3-5L.
- Wanneer de totale longcapaciteit afgenomen is spreken we van restrictieve
longfunctiestoornis bv. bij restrictie van een deel van de long of bij longfibrose.
- Wanneer de luchtwegen vernauwd zijn bv. Bij astma of chronisch obstructief longlijden,
is de uitademing vertraagd, dus de één-seconde-waarde afgenomen. Dit noemt men
obstructieve longfunctiebeperking. Hierbij vertonen de longen de neiging om meer lucht
te bevatten, dus het niveau waarop men ademt neemt toe. Men spreekt van een
opgezette long.
Diffusie;
Wanneer drukverschil wegvalt, vind het gastransport plaats op basis van concentratieverschillen, van
een hoge naar lange concentratie. Dit noemen we diffusie. De wet van Fick stelt dat diffusie sneller
gaat bij een groter oppervlak, een kleinere afstand of grotere concentratieverschillen en afhankelijk
is van de eigenschap van het gas. Zo diffundeert CO2 twintig keer sneller door het membraan dan
zuurstof. Hierdoor is bij aandoeningen met een diffusiestoornis, bijvoorbeeld longoedeem, de PaCO2
minder snel gestoord dan de PaO2.
Perfusie;
De doorbloeding van de long ten behoeve van de gasuitwisseling noemen we perfusie. De CO2-
concentratie is hoger in het begin van de capillair en de O2-concentratie is hoger in de alveolus. De
uitwisseling van beide gassen gaat razendsnel en stopt als de concentraties in het bloed en de
alveolus gelijk zijn. In rust zijn niet alle longvaten open. Bij inspanning zal een aantal bijkomende
longvaten open gaan zodat de toename van het bloed niet tot een stijging van de druk in de
longvaten leidt. Indien het aantal longvaten verminderd is door bv. restrictie of longembolie, zal bij
,inspanning onmiddellijk de druk in de longvaten toenemen. Men spreekt dan van pulmonaire
hypertensie. Bij ernstige stoornissen kan dergelijke pulmonaire hypertensie reeds in rusttoestand
optreden. De meest voorkomende perfusiestoornis is de aanwezigheid van longembolieën, maar ook
shock en hoge intrathoracale drukken als gevolg van hoge beademingsdrukken verslechteren de
perfusie.
Gaswisseling;
Voor de vlotte opname van zuurstof en de afgifte van koolzuur is het nodig dat de ventilatie en de
longcirculatie op elkaar afgestemd zijn. Nu zijn er verschillende vormen van stoornissen in de relatie
tussen beide.
- Hypoventilatie of te weinig ademen: minder zuurstof zal worden opgenomen wat kan
leiden tot hypoxie. Minder koolzuur zal worden afgegeven wat kan leiden tot
hypercapnie (“respiratoire acidose”).
- Bij een diffusiestoornis: door een verdikking van het alveolo-capilliare membraan bv. bij
longfibrose, zal vooral de zuurstof moeilijker opgenomen worden, wat tot hypoxie bij
inspanning leidt. Als in die omstandigheden supplementair zuurstof gegeven wordt, kan
dit de stoornis compenseren.
- Als op bepaalde plaatsen de ventilatie onderbroken is maar de perfusie blijft bestaan,
leidt dit tot een zogenaamde shunt. Dit wil zeggen dat het bloed in de vena pulmonalis
geen zuurstof opgenomen heeft en dus gedesatureerd blijft bv. bij pneumonie. Als hier
zuurstof toegediend wordt kan dit slechts in geringe mate verbeteren.
- Wanneer de ventilatie en de perfusie slecht op elkaar afgestemd zijn spreekt men van
een ventilatie-perfusiestoornis wat o.a. voorkomt bij chronisch obstructief longlijden. Dit
is in feite een mengtoestand, waarbij zowel aspecten van een shunt als van een
diffusiestoornis voorkomen. Dit wil zeggen dat er een hypoxie is die dikwijls verergert bij
inspanning en ook slechts matig verbetert met toegevoegde zuurstof.
Dode ruimte;
Een gedeelte van het totale longvolume wordt benoemd als dode ruimte. Onder dode ruimte
verstaat men de ruimte waarin géén gaswisseling plaatsvindt. Dit ontbreken van gaswisseling kan
een anatomische of een fysiologische oorzaak hebben.
De anatomische dode ruimte is de ruimte in de luchtwegen die niet bekleed is met plaatepitheel, te
weten: neus en/of mondholte (al naar gelang de gevolgde weg), keelholte, strottenhoofd, luchtpijp,
bronchiën en bronchiolen. Het volume van de anatomische dode ruimte bedraagt ongeveer 150 ml.
De fysiologisch dode ruimte is de ruimte waar zich wel plaatepitheel bevindt maar waar de capillaire
netwerken (tijdelijk) niet doorbloed zijn. In rust is het longweefsel in de longtoppen niet ontplooid en
niet doorbloed. De fysiologisch dode ruimte representeert een reserve. De anatomische dode ruimte
zorgt ervoor (net als de functionele residuale capaciteit) dat de gasspanningen in de alveolen geen
sterke schommelingen ondergaan. Na uitademing zal de anatomische dode ruimte immers
‘vervuilde’ alveolaire lucht bevatten. Bij inademing wordt deze ‘vervuilde’ lucht vermengd met ‘verse’
lucht. Het mengsel komt in de alveolen. Andere oorzaken van toename van fysiologische dode ruimte
zijn;
- Hypoperfusie van alveoli door shock of ondervulling, waardoor ze niet worden
geperfundeerd
- Overdistentie van alveoli (bijvoorbeeld door hoge beademingsdruk), waardoor ze niet
worden geperfundeerd
- Emfyseem
- Longembolie
- ARDS
, - Links-rechtsshunt (atriumseptumdefect, atelectase)
Onderdelen van het arterieel bloedgas
pH:
- De zuurgraad van het bloed
- Een maat voor de concentratie H+ ionen
pCO2
- Koolstofdioxidespanning in het bloed
- Maat voor longfunctie
- Directe relatie met HCO3 en pH
- Snelle respons op veranderingen in de pH
HCO3-
- Bicarbonaatconcentratie
- Metabole kant van het zuur-base evenwicht
- Directe relatie met CO2 en pH
- Relatief trage respons op veranderingen in de pH
Base overschot (BE)
- De mate waarin de concentratie bicarbonaat en niet bicarbonaat bufferbasen afwijken
van hun normaalwaarden
pO2
- Zuurstofspanning in het bloed
- Geen directe relatie met pH, CO2 en HCO3-
- Wel onder invloed pH O2 saturatie: Percentage van verzadiging van Hb met zuurstof
Zuur-base-evenwicht
Voor het goed functioneren van diverse functies in het lichaam is het van belang om de zuurgraad
van het bloed binnen zeer nauwe grenzen te houden. De zuurgraad oftewel pH van het bloed is
afhankelijk van de hoeveelheid basische en zure stoffen opgelost in het bloed, vandaar de term zuur-
base-evenwicht. De normale grenzen bij de mens voor de pH van het bloed liggen tussen de 7,35 en
7,45. Het bloed is dus licht alkalisch.
Als de zuurgraad van het bloed daalt, ontstaat een acidose; als de zuurgraad van het bloed stijgt
ontstaat een alkalose. Om de zuurgraad van het bloed binnen deze nauwe grenzen te houden heeft
het lichaam twee belangrijke middelen tot zijn beschikking. De snelle methode is het aanpassen van
de ademhaling. Door sneller te ademhalen stijgt de zuurgraad van het bloed. (alkalose)
Door langzamer te ademen daalt de zuurgraad. (acidose) De langzame methode gaat via de nieren.
(Vorming HCO3).
Er zijn diverse oorzaken voor de ontregeling van het zuur-base-evenwicht. Grofweg kunnen deze
onderverdeeld worden in respiratoire, dat wil zeggen aan de ademhaling gerelateerde ontregelingen
ofwel metabole oorzaken. In het laatste geval is er een overschot van een base of zuur in het bloed.
Er zijn dus vier mogelijke ontregelingen:
- Metabole acidose (bijvoorbeeld bij ontregelde diabetes mellitus)
- Metabole alkalose (bijvoorbeeld bij langdurig braken)
- Respiratoire acidose (bijvoorbeeld bij hypoventilatie)
- Respiratoire alkalose (bijvoorbeeld bij hyperventilatie)
