Orgaansystemen
Ademhaling
HC 1
Inleiding respiratoir systeem
Ademhalingssysteem dierenrijk
• Platworm
o Diffusie door de huid groot contact oppervlak in vergelijking met volume
• Absolotto
o Externe kieuwen
• Vissen
o Interne kieuwen
▪ Opgebouwd uit filamenten met daarop lamellen
▪ Tegenstroomprincipe bloedstroom andere kant op dan waterstroom.
Hierdoor kan over de hele lengte zuurstof worden uitgewisseld.
• Rups en sprinkhaan
o Tracheeën
▪ Onderdelen
• Stigmata openingen naar buiten
• Luchtzakken
• Trachea
▪ Buizensysteem loopt tot in de individuele cellen.
▪ Door spierbewegingen worden luchtzakken geleegd in buizen.
• Amfibieën
o Positive pressure breathing vooral opname zuurstof.
▪ Ademt via de neus met gesloten glottis en slaat lucht op in verzonken
deel van keelholten
▪ Glottis gaat open en lucht verlaat longen via neus
▪ Bodem van keelholte komt omhoog en perst verse lucht de longen
in.
o Huidademhaling vooral uitscheiding CO2.
• Vogels
o Longen gekoppeld met luchtzakken
▪ Werking
• Brengen bij eerste inademing verse lucht in achterste luchtzakken.
• Bij eerste uitademing die lucht deels in longen brengen.
• Tweede inademing lucht in voorste luchtzak
• Tweede uitademing naar buiten
▪ Longen zijn opgebouwd uit parabronchiën buisjes met daarlangs
bloedvaten. Hierdoor is eer een groot oppervalk voor uitwisseling.
▪ Efficiënt systeem, want er is vrijwel éénrichtingsverkeer. 2x in- en uitademen
en het hele systeem is ververst.
• Mensen
o Longen
,Eisen respiratoir membraan
• Groot
• Dun
• Vochtig
Lichaamsgewicht ten opzicht van respiratoire membraan grotere dieren hebben een efficiënter
stelsel nodig.
• Oppervlak vogels en zoogdieren hebben een grote membraan ten opzichte van
lichaamsgewicht.
• Dikte vogels hebben de dunste respiratoire membraan ten opzicht van lichaamsgewicht.
Bouw respiratoir systeem
Luchtwegen zorgen voor verwarmen, hydrateren en filteren van lucht.
Functies
• Gasuitwisseling
• Regulatie van de pH
• Bescherming tegen pathogenen en irriterende stoffen
• Stemvorming
Soorten respiratie
• Cellulaire gebruik van zuurstof in een cel en uitscheiding van CO2 door de cel.
• Externe uitwisseling van gassen tussen bloed en weefsel, transport, uitwisseling van
gassen tussen longen en bloed en opname of afgifte van gassen uit de lucht.
Hoge bloeddruk in arteriën en lage bloeddruk in veneuze deel. In de longen is een lage bloeddruk bij
beide, maar wel een hoge flow. Want er wordt evenveel per slag van het hart gepompt.
Bouw humane ademhalingssysteem
Luchtweg:
• Luchtpijp
• Bronchiën
• Bronchiolen
• Alveoli
Longen worden omsloten door 2 vliezen:
• Visceraal tegen de long aan.
• Pariëtaal verbonden met de borstkas.
Tussen de twee vliezen zit vloeistof longen willen naar binnen en borstkas wil naar buiten,
waardoor een onderdruk ontstaat. Vloeistof zorgt dat longen en borstkas goed kunnen meebewegen
met elkaar.
Bloedsomlopen
• Pulmonaire bloedsomloop zuurstof ophalen en CO2 afgeven.
, o Rechter ventrikel hoeft minder hard te pompen, omdat de weerstand van de
pulmonaire bloedsomloop veel lager is dan van de systemische.
o Pulmonaire arterie met zuurstofarm bloed vanuit rechter ventrikel
o Capillairen om de alveoli heen
o Longvene (veel kleine bloedvaten) met zuurstofrijk bloed naar linker atrium.
o Reactie op weinig zuurstof in alveoli vernauwing van de bloedvaten.
• Bronchiale bloedsomloop long van zuurstof en nutriënten te voorzien.
o Bronchiale arterie takt af van aorta
o Vene deel gaan niet rechtstreeks terug naar het hart. De helft van de venen
komen uit in de longvene uit. Daardoor wordt het bloed van longvene net iets
minder zuurstofrijk. Dit wordt een anastomose genoemd.
o Zenuwen lopen langs de bloedvaten.
Cellen in alveoli
• Capillairen met endotheel er omheen
• Alveolaire cellen
o Type 1 gasuitwisseling
o Type 2 productie longsurfactant
• Macrofagen/stofcellen ruimen troep in de longen op.
Ventilatiebewegingen
Soorten ademhaling
• Buikademhaling
o Inspiratie (actief) middenrif dat contraheert en daardoor afvlakt.
o Expiratie (passief) ontspannen spieren, waardoor middenrif weer bol gaat.
• Borstademhaling
o Inspiratie (actief) contractie externe tussenribspieren, waardoor de borstkas
omhoog en naar buiten wordt geheven.
o Expiratie (passief) ontspannen spieren.
Extra ademhalen
• In nek, schouderblad.
• Uit interne tussenribspieren (antagonist van externe) en abdominale spieren
om meer druk te creëren
Negative pressure breathing
Atmosferische druk is 1 atmosfeer (= 760 mm kwikdruk) buitenlucht en in de longen
van een persoon in rust.
• Inademen druk in longen wordt 759 mm Hg door volume vergroting. Lucht
stroomt van de hoge druk buiten naar de lage druk in de longen.
• Uitademen druk gaat naar 761 mm Hg, waardoor lucht naar buiten stroomt.
Intra pleurale druk lichte onderdruk van ongeveer 4 mm Hg minder dan in de atmosfeer door de
combinatie van kracht naar buiten door thorax en naar binnen door elastische longen. Inademen
wordt de druk nog negatiever. Bij een pneumothorax stroomt lucht de holte in, waardoor het niet
meer vacuüm is en de pleura makkelijk van elkaar loslaten. Dit resulteert in een samengeklapte long.
, 1
Wet van Boyle: 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 𝑒𝑛 𝑃 = 𝑃1 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2. Een groter volume betekent een lagere druk.
𝑉
∆𝑃
𝐹𝑙𝑜𝑤 = 𝑅
, dus flow van lucht wordt bepaald door drukgradiënt en weerstand.
Gasdrukken en longvolumina
Partiele gasdrukken
Wet van Dalton totale druk is de som van de individuele gasdrukken.
• Totale druk 760 mm Hg
• Concentraties:
o Zuurstof 21%
o Stikstof 79%
o Koolstofdioxide 0,03%
o Waterdamp
• Ingeademde zuurstofdruk
21
o Partiële zuurstof druk in de licht buiten het lichaam 𝑃𝑂2 = 100 ∙ 760 =
159,6 𝑚𝑚 𝐻𝑔.
o Op het moment dat je inademt verdampt er vocht, waardoor dit ook een deel van de
21
totale druk inneemt. Bij 37 graden is de 𝑃𝐻2 𝑂 47 mm Hg 𝑃𝑂2 = 100 ∙ (760 −
47) = 149,7 𝑚𝑚 𝐻𝑔.
• Uitademen leidt tot het veranderen van drukken, omdat er een menging van oude lucht in
luchtwegen en lucht vanuit de longen. Inefficiënt, omdat er veel zuurstof weer naar buiten
gaat.
• Verschil in CO2 druk tussen arterieel en veneus bloed is klein, omdat het anders leidt tot
grote pH schommelingen. Dat zou effect hebben op enzymactiviteit.
Alveolaire PO2 is lager dan in trachea, omdat een verse lucht met oude lucht uit dode ruimte wordt gemengd bij inademen.
Uitgeademde PO2 is hoger dan alveolair, omdat deel verse lucht uit dode ruimte wordt uitgeademd.
Spirometer
Spirogram longvolume in de loop van de tijd.
• Teugvolume (TV) wat je normaal in en uitademt, dat is ongeveer 500 mL.
• Inspiratoire reserve volume (IRV) volume dat je aan het eind van een normale inademing
nog extra kan inademen.
• Expiratoire reserve volume (ERV) volume dat je aan het eind van een normale uitademing
nog extra kan uitademen.
• Rest volume (RV) volume lucht dat achterblijft in de longen na zo diep mogelijk
uitademen. Dat is ongeveer een liter.
, • Totale long capaciteit (TLC) maximale volume lucht in de longen. Hangt af van geslacht,
bouw en etnische achtergrond.
• Inspiratoire capaciteit (IC)
• Functionele rest capaciteit ERV + RV
• Vitale capaciteit gedeelte dat je normaal gebruikt.
Longcapaciteit
Met een spirogram kan je goed de longcapaciteit bepalen. Verhouding tussen restvolume en de
totale longcapaciteit is een maat voor de functionaliteit van de longen. Ouder worden leidt tot een
groter restvolume. Kan doordat longen minder elastisch worden en minder goed terugveren naar
oorspronkelijke vorm.
Totale longcapaciteit kan niet goed worden gemeten met spirogram, daarom zijn er andere
methodes:
• Methode 1
o Bepaald volume helium met een bekende concentraties aantal keer in- en uitademen
leidt tot een evenwicht.
o 𝐶1 ∙ 𝑉1 = 𝐶2 ∙ (𝑉1 + 𝑉2)
▪ C1 concentratie helium in spirometer voor ademhaling
▪ V1 volume spirometer
▪ C2 concentratie spirometer na meerdere ademhalingen
▪ V2 volume longen
• Methode 2
o 1 keer inademen en na 10 seconde weer uitademen.
o 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑎𝑙 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉3) = 𝑖𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑡𝑖𝑒𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉2) + 𝑟𝑒𝑠𝑡𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑉1) 𝐶3 ∙ 𝑉3 =
𝐶2 ∙ 𝑉2 + 𝐶1 ∙ 𝑉1
▪ C3 heliumconcentratie eind expiratie
▪ C2 heliumconcentratie begin inspiratie
▪ In het restvolume treedt geen menging op door keer ademen, waardoor C1
gelijk is aan 0.
o Je rekent dus het totale longvolume uit.
o Restvolume = totale longvolume – inspiratievolume
, Alveolaire verversing
Bij een normale ademhaling duurt het meer dan een minuut om de totale longinhoud te verversen
gemiddeld 16 keer in- en uitademen. De helft is ververst na 17 seconden. Door sneller of dieper te
ademen gaat het sneller.
Dode ruimte
• Eén van de redenen voor langzame alveolaire verversing, omdat je elke keer maar een deel
vers volume binnenbrengt.
• Per kg ideaal lichaamsgewicht 2 mL dood volume.
• In de anatomische dode ruimte bevindt zich geen ademhalingsepitheel en kan dus geen
gasuitwisseling plaatsvinden.
• Aan het einde van een uitademing blijft verse lucht hangen in de dode ruimte. Als je daarna
inademt gaat eerst het dood volume naar binnen. Ook bij inademing blijft er lucht met veel
zuurstof en geen CO2 hangen in dode ruimte je brengt dus elke keer maar een deel vers
volume binnen.
• Teugvolume = alveolair volume + dood volume
• Berekenen van de dode ruimte (VD)
o Gasverdunningstechniek
40 𝑚𝑚 𝐻𝑔
▪ Alveolair gas 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒 𝐶𝑂2 = (760−47) 𝑚𝑚 𝐻𝑔
𝑥 100% = 5,6%
▪ Uitgeademd gas 3,8%
▪ Teugvolume = alveolair volume + dood volume
▪ 𝑉𝑇 ∙ 𝐹𝐶𝑂2 (𝑇) = 𝑉𝐴 ∙ 𝐹𝐶𝑂2 (𝐴) + 𝑉𝐷 ∙ 𝐹𝐶𝑂2 (𝐷)
• 𝐹𝐶𝑂2 (𝑇) is 0, omdat er geen gasuitwisseling in dood volume
plaatsvind.