KENNISCLIP VENTILATIE EN REGELING VENTILATIE 1
Ventilatie is een onderdeel van de ademhaling.
Doel van de ademhaling is:
- lichaamscellen van O2 te voorzien
- CO2 van lichaamscellen af te voeren
CO2 wordt gevormd op het moment dat cellen ATP produceren van andere voedingsstoffen.
ATP zijn energieblokjes die het lichaam kan gebruiken.
Ademhaling bestaat uit verschillende componenten:
- ventilatie
- gaswisseling
- longperfusie
- ventilatie/ perfusieverhouding
- gastransport
- weefsel diffusie
- cellulair metabolisme/ intermediair metabolisme/ cellulaire respiratie
Ventilatie is het verplaatsen van lucht de longen in en uit.
Ventileren is het naar binnen halen van lucht de longen in en het dan weer uitblazen.
Longperfusie is de doorbloeding van de longen.
Vanuit de rechterventrikel wordt bloed de a. pulmonalis ingepompt.
Vanuit a. pulmonalis stroomt het bloed langs de alveoli.
Bij de alveoli wordt het bloed van O2 voorzien.
Bij de alveoli wordt het bloed geoxygeneerd.
Geoxgeneerd bloed komt terug in het linker atrium en daarna linkerventrikel.
Vanuit de aorta wordt geoxygeneerd bloed het lichaam ingepompt.
Als het bloed langs de alveoli stroomt en de verse lucht is in de alveoli terecht gekomen, dan zal er diffusie
plaatsvinden.
De gassen (O2) die in de longen lucht zitten, zal over de membraan diffunderen het longen bloed in.
CO2 dat in het bloed zit, zal het bloed verlaten en via diffusie in de alveoli terechtkomen.
,In hoeverre die perfusie en ventilatie op elkaar afgestemd zijn, bepaalt de mate van oxygenatie van het bloed.
Dus de ventilatie/perfusie verhouding is heel belangrijk in de bepaling van hoeveel O2 er uiteindelijk in het
bloed terecht komt.
O2 wordt vervoerd door het bloed, vooral door de rbc.
Vervolgens wordt het gas getransporteerd en komt het bij verschillende weefsels aan.
Bij de verschillende weefsels zullen de gassen weer diffunderen over de membraan.
Hierbij is er sprake van weefsel diffusie.
Het gebruik van die O2 door de cellen en de productie van CO2, oftewel het cellulair metabolisme/
intermediair metabolisme/ cellulaire respiratie, is ook onderdeel van de ademhaling.
Dus als er wordt gesproken over de ademhaling, dan gaat het over al deze verschillende componenten.
Dus niet slechts over het naar binnen pompen van lucht en het weer uit laten gaan.
Hieronder is een voorbeeld van een spirogram.
Bij spirometrie wordt een persoon aangesloten op een spirometer.
Spirometer is deels gevuld met lucht en deels gevuld met water.
Verder zit er een pennetje vast aan die spirometer.
Op het moment dat de persoon door het mondstuk adem en lucht naar binnen zuigt, zal het bovenste deel
naar beneden getrokken worden en zal het pennetje omhoog getrokken worden.
Bij iedere ademhaling komt lucht in de longen terecht komt, dus uit de spirometer en lucht weer terug de
spirometer ingaat, dus de longen uit.
Lijn omhoog is in de longen.
Lijn omlaag is uit de longen.
De hoeveelheid lucht die iemand per ademhaling binnenkrijgt, heet het ademvolume/ tidal volume/ TV/ VT.
Als er normaliter in en uit wordt geademd. dan zit je ergens in het midden van wat je adem te halen.
Iemand kan een heleboel extra inademen, dit heet inspiratoir reserve volume/ IRV.
Alles wat extra is ingeademd kan ook weer worden uitgeblazen.
Er kan meer worden uitgeademd dan dat iemand normaliter doet.
Expiratoir reserve volume/ ERV is de hoeveelheid lucht die nog extra uit zou kunnen worden geademd.
Er is echter ook een hoeveelheid lucht die niet kan worden uitgeademd, dit heet residuaal (long) volume/ RLV/
RV.
Dat betekent dat er normaliter bij inademing al een bepaalde hoeveelheid lucht in de longen zit, namelijk de
functionele residuale capaciteit/ FRC.
Functionele residuale capaciteit = residuaal volume + expiratoir reserve volume
FRC = RV + ERV = 2,5L
Normaliter heeft een mens dus al 2,5L lucht in de longen zitten op het moment dat iemand begint met
inademen.
Een persoon ademt 0,5L/ 500 mL lucht in.
Wat er maximaal in- en uit kan worden geademd, heet samen de vitale capaciteit/ VC.
,Vitale capaciteit + residuaal volume = totale longcapaciteit/ TLC.
VC + RV = TLC
Functionele residuaal capaciteit/ FRC is de hoeveelheid lucht die in de longen zit op het moment dat iemand
begint met een inademing.
FRC = ERV + RV
Inspiratoire capaciteit/ IC is de hoeveelheid lucht die iemand kan inademen op het moment dat FRC in de
longen zit.
IC = VT + IRV
Vitale capaciteit/ VC is alles wat iemand in- en uit kan ademen.
VC = IC + ERV
Totale longcapaciteit/ TLC
TLC = VC + RV
Ademvolume/ tidal volume/ TV/ VT = 500 mL/ 0,5 L
Inspiratoire reserve volume/ IRV = 3 L
Expiratoire reserve volume/ ERV = 1-1,5 L
Residual volume/ RV = 1-1,5 L
,
,KENNISCLIP VENTILATIE EN REGELING VENTILATIE 2
Om in te ademen worden er verschillende ademhalingsspieren samengetrokken.
Ademhalingsspieren zijn:
- diafragma
- intercostaalspieren/ tussenribspieren
1. interne intercostale spieren
2. externe intercostale spieren
De belangrijkste ademhalingsspier is het diafragma.
Interne intercostale spieren zitten aan de binnenkant.
Externe intercostale spieren zitten aan de buitenkant.
Externe intercostale spieren worden gebruikt voor inademen.
Door de verschillende ademhalingsspieren aan te spannen, vergroot het volume van de thoraxholte.
Op het moment dat de thoraxholte is afgesloten van de buitenwereld, zijn het product van het volume en de
druk gelijk.
Dus door die thoraxholte te vergroten, wordt de druk in de thoraxholte verlaagd.
Wanneer de ademhalingsspieren weer worden ontspannen, dan wordt de thoraxholte weer kleiner, waarmee
de druk in de thoraxholte omhoog gaat.
De wet van Boyle geeft aan dat de druk * volume = constant.
Dus met de ventilatie worden er drukveranderingen gecreëerd in de longen.
Deze drukveranderingen leiden dan weer tot verplaatsing van lucht.
Thorax heeft een membraan.
Longen hebben ook een membraan.
Pleuraruimte is de ruimte tussen de 2 membranen.
In de pleuraruimte zit vocht.
Vocht trekt elkaar aan.
Dus daarmee wordt het membraan van de longen meegetrokken met de beweging van het membraan van
thorax.
,Afbeelding hieronder toont aan:
zwart = longen
groen = membraan van de thorax
Bij vergroten van de thoraxholte wordt de pleuraruimte vergroot.
Door de vergrote pleuraruimte wordt de druk in de pleuraruimte lager.
Longen worden opgerekt, hiermee gaat de alveolaire druk ook omlaag.
Hoeveel de longen worden opgerekt, hangt af van de compliantie van de long.
Compliantie is de terugveerkracht van de longen.
Longen zouden graag klein willen zijn, de terugveerkracht.
In hoeverre de compliantie overwonnen kan worden, bepaalt hoe groot/ ver de longen worden opgerekt.
Als de longen worden opgerekt, wordt de druk in de alveoli lager dan in de buitenlucht.
Dit is de manier om lucht (via de neus- en mondholte) naar binnen te laten stromen.
Hoeveel lucht er stroomt is afhankelijk van de weerstand.
Weerstand moet ook overwonnen worden.
Dus als iemand wilt inademen moeten er krachten worden overwonnen:
- weerstandskrachten
- luchtwegweerstand
- weefselweerstand
- elastische krachten
- retractiekrachten long
- retractiekrachten thoraxwand
Weefselweerstand is op het moment dat de weefsels bij beweging langs elkaar schuren, komt weerstand vrij.
Retractiekrachten van de long is dat de long heel graag klein wilt zijn.
Retractiekrachten van de thoraxwand is dat de thoraxwand graag groot wil zijn.
Dus iedere inademing kost energie.
,Er zijn verschillende soorten drukken in en rondom de thoraxholte:
- druk in de pleuraruimte
- druk in de longen/ alveolaire druk
- druk in de buitenlucht
- druk over de wand/ transmurale druk (belangrijk bij ventilatie)
Transmurale druk is de druk over de wand.
Transmurale druk kan worden berekend door het verschil tussen druk binnen en druk buiten.
Aan het begin van de inademing, dus als er geen lucht stroomt, betekent het dat er geen drukverschil is tussen
de druk in de longen en de druk in de buitenlucht.
Dus op het moment aan het begin van de inademing zijn de druk in de alveoli en de druk in buitenlucht gelijk.
Nu worden er voor drukken verschillende eenheden gebruikt.
Bij ademhalingsfysiologie wordt er zowel gebruik gemaakt van mmHg als met cm H2O.
Buitenluchtdruk wordt vaak gegeven in mmHg.
Buitenluchtdruk = 760 mmHg
Druk in alveoli aan het begin van inademing = 760 mmHg
Druk tussen de 2 pleurabladen is lager dan in de longen en buitenlucht.
Druk tussen de 2 pleurabladen is zo’n 5 cm H2O/ ongeveer 4 mmHg lager dan in de longen en buitenlucht.
Daarom wordt er voor het gemakt gezegd dat de luchtdruk 0 is.
Als de luchtdruk in de alveoli 0 is, dan is dat ook in de buitenlucht.
Dat betekent dat de druk tussen de 2 pleurabladen negatief wordt.
Druk tussen de 2 pleurabladen = - 5 cm H2O
Druk tussen de 2 pleurabladen is niet een echte negatieve druk, maar de druk dat in de pleuraruimte heerst is
lager dan in de longen en de buitenlucht.
Dus wordt de druk tussen de 2 pleurabladen een negatieve druk.
,Transmurale druk = druk over de wand = P wand = P binnen - P buiten
Vervolgens wordt er gekeken naar de druk over de longwand/ P longwand:
P longwand = P alveoli - P pleuraruimte
P longwand aan het begin van de inademing = 0 - - 5 = + 5 cm H2O
Als de druk over de longwand positief is, betekent dat de longblaasjes en bronchioli opengedrukt blijven door
de hogere druk binnen.
Positief is doordat de druk in de longen groter is dan de druk in de interpleurale ruimte.
Op het moment dat de druk over de longwand negatief zal worden, dan kunnen de alveoli dichtgedrukt
worden door de hogere druk van buitenaf.
Negatief is doordat de druk in de alveoli lager is dan de druk in de pleuraruimte.
Als er wordt gekeken naar de druk in de thoraxwand/ P thoraxwand, volgt:
P thoraxwand = P pleuraholte - P buitenlucht
P thoraxwand aan het begin van de inademing = - 5 - 0 = - 5 cm H2O
P totaal is P thoraxwand met P longwand.
P totaal = P alveoli - P buitenlucht
P totaal aan het begin van de inademing = 0 - 0 = 0
Compliantie is hoe makkelijk de longen kunnen worden opgerekt.
Compliantie is de volumeverandering die bij een bepaalde drukverandering optreedt.
Stel er komt een bepaalde hoeveelheid druk in de longen, dan zorgt dat voor een volumeverandering van de
longen.
Die grootte van de volumeverandering is dus afhankelijk van de drukverandering.
,in de longen kan compliantie worden bepaald uit de volume-druk relatie onder statische omstandigheden, de
rustrekkingscurve.
Hieronder is de statische volume-druk relatie/ rustrekkingscurve zichtbaar:
x-as = transmurale druk/ druk over de wand
Linker lijn = druk over de thoraxwand
middelste lijn = druk over de longwand
Rechter lijn = compliantie van de long en thorax samen
FRC = functionele residuale capaciteit = ruststand van de longen aan het begin van de inademing.
FRC is de plek waar het systeem in evenwicht is.
FRC is de plek waar er evenveel door de longen naar binnen wordt getrokken als er door de longen naar buiten
worden getrokken.
Op FRC is het systeem in evenwicht.
De richtingscoëfficiënt van deze grafiek is een maat is van hoe makkelijk die longen oprekbaar zijn.
, Factoren die de longcompliantie bepalen zijn:
- verhouding tussen elastine- en collageenvezels
- oppervlaktespanning van de alveoli
De alveoli zijn bedekt met een laagje vloeistof.
Laagje vloeistof zorgt ervoor dat de 2 lagen bij elkaar willen blijven.
Dit betekent dat er altijd een kracht is die naar binnen gaat.
Dus die alveoli worden kleiner getrokken.
Dit betekent dat in iedere alveolus zo’n terugveerkracht heerst.
Dan is dat een sterke terugveerkracht in de longen als geheel.
Hoe sterk deze terugveerkracht is bij de alveolus wordt bepaald door de wet van Laplace.
P = de druk waarmee de alveolus kleiner wilt zijn
T = oppervlaktespanning
r = radius
De druk in de alveolus om kleiner te worden in de kleine alveolus is groter, dan in een grote alveolus.
P is omgekeerd evenredig met r.
Dus dit betekent dat de kleine alveoli leeg zouden lopen in grote alveoli.
Dit komt erop neer dat al die kleine longblaasjes leeg zouden lopen en dat er 1 grote longblaas over zou zijn.
Dit gebeurt niet, omdat er in de longen surfactant-producerende cellen aanwezig zijn.
Pneumocyten type 2 produceren surfactant.
Surfactant kan worden vergeleken met afwasmiddel.
Surfactant zorgt ervoor dat de oppervlaktespanning wordt verminderd.
Alle alveoli hebben ongeveer evenveel surfactant-producerende cellen.
Dit betekent dat in de kleine alveoli verhoudingsgewijs meer surfactant-producerende cellen zijn, dan in de
grote alveoli.
Want in absolute aantallen het hetzelfde.
Dit betekent dat er naar verhouding meer surfactant geproduceerd wordt in deze kleine alveoli.
In de kleine alveoli wordt de oppervlaktespanning daarmee kleiner, dan in de grote alveoli.
Met als resultaat dat de druk om kleiner te worden in alle alveoli gelijk is.
