Hoorcollege 1, ademhaling
Leerdoelen:
- Beschrijven uit welke componenten de ademhaling bestaat
- Verschillende longvolumes en -capaciteiten berekenen
- Uitleggen hoe ventilatie werkt, welke rollen compliantie en weerstand daarbij spelen
en waar deze door worden veroorzaakt
- Uitleggen wat het verschil is tussen ademminuutvolume en alveolair minuut volume
- Uitleggen welke factoren van invloed zijn op diffusie
- Weten welke partiële drukken waar gelden en wat dat betekent
(Alle waarden die voor ‘een gezond persoon’ zijn gegeven, gelden voor een man van 20 jaar)
Verhaal samenvatting:
De ademhaling bestaat uit verschillende componenten. Het transport van gassen in en uit de
longen heet ventilatie. Het transport van gassen van de longen naar het bloed naar de
lichaamscellen heet diffusie. De hoeveelheid buitenlucht die de alveoli bereikt is in
verhouding 1:1 met de bloedtoevoer naar de alveoli die uitwisseling van CO2 en O2 mogelijk
maakt (ventilatie/perfusieverhouding). Een andere component is het gastransport (CO2 en
O2) door het bloed. Als laatste de cellulaire ademhaling, dit is het gebruik van O2 om
voedingsstoffen te verbranden.
Lucht verplaatst zich door de luchtwegen: van de mond en neus → trachea → de primaire
bronchi → kleinere bronchiën → alveoli, waar ook de uitwisseling van gassen plaatsvindt.
Alle ruimte die de lucht kan bereiken voor de alveoli wordt de anatomische dode ruimte
genoemd, hier vindt geen gaswisseling plaats (150 mL per ademhaling). Om de
longfuncties te testen wordt een spirometer gebruikt. Hieruit komen een aantal
longvolumes en -capaciteiten
- Het ademvolume (Vt) is de volume lucht die bij een normale inademing in de longen
komt, bij een gezond persoon 500mL.
- Het expiratoir reserve (ERV) volume is de hoeveelheid die bij een maximale
uitademing uit de longen is, bij een gezond persoon 1200 mL
- Het residu volume (RV) is het aantal mL wat niet uitgeademd kan worden, bij een
gezond persoon 1200 mL
- Het inspiratoir reserve volume (IRV) is de hoeveelheid die maximaal ingeademd kan
worden, bij een gezond persoon 3100 mL
, - De functionele residuale (FRC) capaciteit is de hoeveelheid die na een normale
ademhaling in de longen zit (ERV + RV), bij een gezond persoon 2400 mL
- De inspiratoire capaciteit (IC) is wat na een normale uitademing nog meer in de
longen past (Vt + IRV), bij een gezond persoon 3600 mL
- De vitale capaciteit (VC) is wat na een maximale uitademing nog in de longen past
(IC + ERV), bij een gezond persoon 4800 mL
- De totale longcapaciteit (TLC) is wat er in de longen totaal past (VC +RV), bij een
gezond persoon 6000 mL
Tijdens het inademen wordt het diafragma aangespannen en vergroot de thoraxholte (de
ribben worden omhoog en naar buiten getrokken) door de externe intercostale spieren die
worden aangespannen. De wet van Boyle zegt: P x V = constant, dus als het volume V groter
wordt, wordt de druk P kleiner en gaat lucht naar binnen stromen. Als de spieren relaxen,
springen de longen terug en wordt de holte weer kleiner en de druk groter waardoor lucht
weer naar buiten gaat stromen. Een probleem bij de ventilatie is dat de long klein wilt zijn
maar de thoraxwand juist groot, dus deze trekken aan elkaar: de luchtwegweerstand. Door
oprekking van de longen schuren weefsels ook tegen elkaar en hierdoor ontstaat warmte:
weefselweerstand.
De longen zijn omgeven door een vlies: pulmonary pleura. Aan de ribben zit de partiële
pleura. De ruimte tussen de pulmonary pleura en de partiële pleura wordt de pleura ruimte of
intrapleurale ruimte genoemd en is gevuld met water. Een transmurale druk is de druk over
een wand, te berekenen door Pin - Pout. De druk van de longen is dus de Palv (druk in alveoli)
- Ppl (druk in de pleura ruimte), als er geen lucht stroomt, is de druk over de wand 0. Als
iemand z’n adem inhoudt, gaat de lucht verspreiden en is de druk overal hetzelfde, dus de
druk van de alveoli is dan in de mond te meten.
De compliantie is de volumeverandering die bij een bepaalde drukverandering optreedt. Deze
kan berekend worden door delta V/delta P, dit kan ook bepaald worden uit de V/P-curve. De
helling van deze curve zegt iets over de compliantie. In rust is er een evenwicht en als iets
heel compliant is, is de terugveerkracht klein. Hoe groot de terugveerkracht is, wordt bepaald
door de samenstelling van elastine- en collageenvezels en de oppervlaktespanning van de
alveoli.
Alle alveoli willen kleiner worden, de kracht waarmee ze naar binnen willen gaan is
afhankelijk van de straal: bij de kleinere alveoli is de druk om naar binnen te gaan groter. De
oppervlaktespanning wordt verlaagd door surfactants die de alveoli zelf aanmaken. De druk
is 2 x de oppervlaktespanning gedeeld door de straal. De dynamische curve kijkt naar de
,intrapleurale druk. Bij inademing wordt de Ppl kleiner en dus meer negatief. De breedte van
deze curve wordt bepaald door de weerstand; hoe lager deze is, hoe minder breed de curve.
Om een indruk van de weerstand te krijgen moet zo snel mogelijk veel lucht uit de longen
worden geblazen. Dan wordt er gekeken hoeveel lucht er binnen 1 seconde uit de longen is
ten opzichte van het totaal.
Het ademminuutvolume is het aantal ademhalingen per minuut/hoeveelheid lucht die je je
longen in en uit werkt per minuut (Ve = f x Vt, met f: frequentie en Vt het ademvolume).
Als meer lucht heen en weer wordt gepompt door meerdere kleine ademteugen gaat de
luchtweerstand omhoog.
Aantekeningen:
De ademhaling componenten:
- ventilatie: het transport van gassen de longen in en uit
- diffusie: het transport van gassen tussen longlucht en het bloed van de longvaten óf
tussen bloed en lichaamscellen
- ventilatie/perfusie verhouding: onderlinge afstemming van de ventilatie op de
doorbloeding van de long
- gastransport door het bloed: transport van O2 en CO2
- cellulaire ademhaling: oxideren van voedingsstoffen, je gebruikt O2 om
voedingsstoffen te verbranden
lucht verplaatst door luchtwegen: mond en neus → trachea → bronchi → kleinere
bronchiën → uitwisseling van gassen in (alleen) de alveoli. Alles voor de alveoli:
anatomische dode ruimte, de lucht daarin kan niet gebruikt worden voor de
gaswisseling. (slide 20)
Spirometrie: longfunctie testen. Ademvolume (Vt) normaal 500 mL. Expiratory reserve
volume: alleen uitgeademde lucht die wel uit je longen komt. Residual volume: alle lucht die
na de diepste uitademing nog in de longen zit. Vitale capaciteit (VC): normaal volume +
expiratory (ERV) + inspiratory reservevolume (IRV). (slide 21).
Slide 26: ventilatie: diafragma aanspannen en vergroten thoraxholte. externe intercostale
spieren aanspannen: ribben omhoog en naar buiten getrokken (vergroting thoraxholte).
Wet van Boyle: druk x volume = constant, dus als volume groter wordt van thoraxholte
wordt de druk lager en gaat lucht naar binnen stromen. Stoppen met spieren aanspannen
→ longen springen terug → holte kleiner → druk groter → lucht naar buiten.
Eigenschappen long en thoraxwand: de long wilt heel klein zijn, de thoraxwand heel groot,
dus deze trekken aan elkaar. Ruststand is bij de functionele residuale capaciteit.
Bij inademing botsen luchtdeeltjes tegen elkaar: luchtwegweerstand. Door oprekking ook
schurende weefsels tegen elkaar: warmte: weefselweerstand.
, Slide 28: de druk in de alveoli: Palv. Longen omgeven door een vlies: pulmonary pleura.
Pariëtale pleura zit aan de ribbenkast. Tussen deze twee zit een dun laagje water dat vacuüm
trekt (pleuraruimte, druk hierin: Ppl, ook wel intrapleurale ruimte genoemd), lager dan de
buitendruk en druk in de longen. Buitenluchtdruk: 0 cm water.
Transmurale druk: de druk over een wand, berekenen door Pin - Pout
(Pl): druk in de alveoli - druk in de pleuraruimte. Als er geen lucht meer stroomt is de druk
over de wand 0.
Pth (transthoracale druk): druk in pleuraruimte - druk in buitenlucht.
Als je je adem inhoudt, gaat de lucht verspreiden en overal bevindt zich dus dezelfde druk,
dus de druk van de alveoli is in de mond te meten.
Slide 30: Compliantie (volume verandering die optreedt bij bepaalde drukverandering) →
rekbaarheid, is de volumeverandering die bij een bepaalde drukverandering optreedt
(hoe makkelijk is het om de longen op te rekken?). Berekenen: delta V/delta P. Deze is te
bepalen uit rustrekkingcurve of statische V/P-curve (statische omstandigheden), vooral
gekeken naar druk tussen longen en thorax samen, aan het begin van de inademing is de druk
in pleuraruimte -5 cm water, dus wordt druk in longwand positief (0 - - 5).
Belangrijk uit grafiek: in rust bij FCR evenwicht en de helling van curve zegt iets over
compliantie van hele systeem. Als iets heel compliant is wordt de terugveerkracht klein.
Slide 32/33: Wat maakt hoe groot de terugveerkracht is? Samenstelling elastine- en
collageenvezels en de oppervlaktespanning van de alveoli. Alle alveoli willen kleiner
worden en de sterkte van de kracht waarmee ze naar binnen willen gaan is afhankelijk
van straal alveoli, kleine alveoli → druk groter om naar binnen te gaan. De surfactants die
cellen van alveoli aanmaken verlagen de oppervlaktespanning. Meerdere surfactanten in
de kleinere alveoli. Druk waarmee alveoli klein wilt worden is 2 keer de
oppervlaktespanning gedeeld door de straal.
Slide 34: dynamische curve: kijken naar intrapleurale druk. Tijdens inademing: vergroten
intrathoracale ruimte, druk in interpleurale ruimte: kleiner → meer negatief. Einde van de
inademing: intrapleurale druk op -8 cm H2O. De breedte van ellips zegt iets over de
weerstand: Als de weerstand afneemt wordt de lijn smaller (ellips: expiratie en inspiratie
bogen). Spieren bij inademing gebruiken om longen op te rekken en overwinnen van de
weerstand.
Slide 35: Heel snel zvm lucht uit de longen blazen (in de eerste seconde) tov het totaal.
Slide 37: ademminuutvolume is aantal ademhalingen per minuut/hoeveelheid lucht die je je
longen in en uit werkt per minuut. Ve = f x Vt (ademvolume per ademhaling). Meer lucht
heen en weer pompen maar in kleine ademteugen → luchtweerstand omhoog. Minder
ademhaling, meer lucht → luchtweerstand omlaag. Alleen het deel dat in alveoli
