Fysiologie van de ademhaling
Organisatie van het respiratoir systeem, statische volumes en basisbegrippen
Definities van het respiratoir systeem
Externe Ademhaling” is de uitwisseling van O2 en CO2 tussen de atmosfeer en de mitochondria. In de
mitochondria vindt dan het proces van “interne ademhaling” plaats (oxidatieve fosforylatie).
Hierbij maakt het menselijk lichaam gebruik van een aantal belangrijke processen
– Diffusie (over korte afstanden): passief transport via concentratiegradiënten
– Convectie (over langere afstanden): het vervoer van de gassen/bloed in bulk (zeer grote
hoeveelheden) via pomp en transportsystemen
Specifiek voor resp. systeem zijn er 2 grote pompen (convectie):
- Het ademen zelf: in en uitademen waarbij lucht naar binnen getrokken wordt en naar buiten
geduwd wordt. Dit gebeurt door een grote pomp, namelijk de thoraxwand.
- Circulatie: bloed waar zuur van CO2 opgenomen is en rondgestuurd wordt in het lichaam om
snel bloed vanuit longen naar cellen (mitochondria) te brengen.
Zuurstoftransportcascade
Bij elke trap die er genomen wordt, zal er een beetje zuurstof verlies
zijn. Hoe dieper in het lichaam, hoe meer het zuurstofniveau zal
afnemen.
Hoe lager men vanboven start (bij zuurstof opname) zal men ook een
lager niveau verkrijgen dat naar de weefsels gaat
Samenstelling van de ingeademde lucht
- Lucht bestaat uit 21 % zuurstof bij normale luchtdruk
- De overige gedeelte bestaat vnl uit stikstof
- Normale luchtdruk is 760 mm Hg , is gelijk aan 1 atmosfeer (atm) = het niveau 0 . Druk die gelijk
is aan 0 is 760 mm Hg of 1 atm
- Wanneer we weten dat luchtdruk 760 mm Hg is en dat er 21 % zuurstof aanwezig is, weten we
dat er ongeveer 159 mm HG O2 zich in de lucht bevindt. Dit is de partiële zuurstofdruk.
139
,Gassen oplossen in vloeistoffen: begrippen
De partiële drukken die gebruikt worden om een concentratie van een gas in een gasmengsel weer te
geven, kunnen ook gebruikt worden wanneer dit gas oplost in een vloeistof, zoals plasma.
Wet van Henry zegt dat concentratie O2 en CO2 opgelost in water proportioneel is aan de partiële druk
in de gasfase.
Inbeelden beker met water die we afsluiten. We gaan aantal moleculen zuurstof in de gasfase
toevoegen. Uiteindelijk gaat dit ook oplossen in de vloeibare fase. Deze zullen een nieuw evenwicht
vormen. Zuurstof vanuit de gasfase vormt een equilibrium met de zuurstof die aanwezig was in de
vloeibare fase. Hoe meer O2 er wordt toegevoegd, hoe meer er worden opgelost in water. Daarom
kunnen we concentratie aan O2 in de vloeibare fase ook uitdrukken met een partiële druk.
Vochtige lucht – droge lucht
Lucht wordt, wanneer ingeademd, bevochtigd. Er wordt eigenlijk direct waterdamp toegevoegd als we
het inademen door luchtpijp/neus.
Water is ook een bepaalde partieel druk, afhankelijk van de temperatuur van het lichaam. Bij 37°C, dan
zal de partieel druk van waterdamp ongeveer 47 mm Hg bedragen.
Dit betekent dat zodra de lucht in de mond ingeademd is, dat de druk daar automatisch 1 atm is (760
mm Hg). Deze zal niet enkel een partieel druk zijn van zuurstof + partieel druk stikstof + partieel druk
CO2, maar ook de partieel druk van water bevatten. Het enige probleem is dat water geen gas is, maar
een damp en voldoet niet aan de ideale gaswet. Indien we de concentratie lucht die we ingeademd
hebben doorheen de neus bijvoorbeeld willen bepalen , zullen we een correctiefactor moeten toepassen
voor de waterdamp. We mogen dat er niet zomaar bij optellen, omdat het geen gas is maar een andere
fase van water.
Ingeademde lucht heeft 760 mm Hg (omdat de luchtdruk rondom je, bestaat ook zo in je mond). PO2
wordt dan bepaald door:
21 % x (760 – 47 ) → = 150 ! Alleen maar door bevochtiging van de lucht, daalt de PO2 al van 159 naar
150. DIT IS al de eerste trap van de transportcascade (watervaleffect).
Geleidende luchtwegen
Vanaf bepaald niveau van vertakkingen (distaal van de terminale bronchiolen) zullen er zich
gespecialiseerde elementen ontwikkelen (alveolen), longblaasjes, die de belangrijkste units zijn in het
ademhalingsstelsel. Hier kunnen lucht en vloeistof fase in contact komen , waardoor zuurstof van lucht
over kan gaan naar vloeistof fase.
140
,De alveool: de functionele unit
Alveolen maken gebruik van diffusie door zuurstof en CO2
van ene naar andere zijde over te laten gaan. Diffusie is
slechts efficiënt op korte afstanden. Indien je dit proces
efficiënt wil maken , moet je zien dat de oppervlakte
voldoende groot is.
Alveool heeft een gespecialiseerd dun membraan, dat aan
de ene zijde bestaat uit een aantal epitheelcellen en aan
de andere zijde uit endotheelcellen van de capillair die
ertegen ligt. Is echt een interface tussen lucht en bloed fase. Membraan moet zeer dun zijn om diffusie
te kunnen laten plaatsvinden.
Membraan wordt ook “alveool capillaire membraan” genoemd, is de hele gespecialiseerde overgang van
de alveool waarbij O2 en CO2 van ene naar andere zijde kunnen diffunderen.
De dubbele bloedsvoorziening
Dubbele bloedsvoorziening van de long betekent dat belangrijkste
bloedvoorziening gebeurt via het rechterventrikel, waarbij zuurstofarm bloed
vanuit rechter ventrikel naar artera pulmonaris gaat. Dit splitst in linker en
rechter long. Wanneer het zuurstof heeft ontvangen en CO2 heeft afgegeven, zal
het terugvloeien via linker atrium naar linker ventrikel en zal zo vertrekken via de
aorta om bloed in lichaam rond te pompen.
De long is ook een orgaan dat bloed nodig heeft, verbruikt ook zelf zuurstof.
Groot deel dat ze nodig heeft van O2, kan ze ook krijgen via diffusie van de
alveolen. Toch zijn er bepaalde structuren zoals de trachea en de grote bronchi,
die onvoldoende gebruik kunnen maken van diffusie door een te dikke wand. Zij
krijgen daarom zuurstofrijk bloed wat aftakt van de aorta zelf. (aorta zal
zuurstofrijk bloed laten vloeien naar long om deze in leven te houden)
Daarom spreken we van een dubbele bloedsvoorziening, we hebben de
bloedvoorziening via de pulmonale arterie voor gasuitwisseling en we hebben de
voorziening via de bronchiale arterie die ervoor zorgt dat de long zelf voorzien wordt van bloed.
141
, Statische eigenschappen van de long (wanneer er geen luchtstroom is)
Balans tussen long en thoraxwand
De long is een elastisch lichaam, waarbij het in nog
een ander elastisch lichaam zit, namelijk de
thoraxwand.
De long heeft de neiging om continu plat te vallen
(foto 1) -> statische kracht !!! Belangrijke eigenschap
Thoraxwand is dus ook elastisch, maar gedraagt zich
omgekeerd. Het heeft namelijk de neiging om te
expanderen. (foto 2) (thoraxwand springt vanzelf
naar buiten , bv tijdens reanimatie)
Er ontstaat een zeker evenwicht in rust, waarbij er
zich in de ruimte tussen thorax en long een negatieve druk zit. Deze ruimte is de
intrapleurale ruimte, waarin intrapleurale druk (PIP) zit. Deze is negatief tov de
atmosferische druk en bedraagt gemiddeld – 5 cm H2O.
Deze gemiddelde intrapleurale druk is niet overal hetzelfde. Bovenaan iets meer en
onderaan iets minder negatief. De reden daarvoor: de long zelf is een zwaar lichaam.
Hangt in de thoraxwand, waarbij bovenaan eerder getrokken wordt en onderaan
eerder geduwd , meer tractiekrachten bovenaan en minder onderaan, op deze manier
varieert de intrapleurale druk.
Volumes en capaciteiten
Hoe groot is nu het volume van de longen.
Teugvolume (TV) = volume dat we in en uitademen , 500 ml
Vitale capaciteit (VC) = maximaal volume dat je kan gebruiken om te
ademen, om zuurstof naar binnen en CO2 naar buiten te brengen.
Residueel volume (RV) = de long is ook nooit helemaal leeg bij
uitademing. Zal er pas uitkomen als je uw laatste adem uitblaast.
Zelf bij normale uitademing is er nog een hoeveelheid lucht aanwezig,
is functioneel residuele capaciteit. (FRC) Is het rustvolume van de long.
Aanwezige volume bij normale uitademhaling, is ook het volume dat
we gebruiken bij bijvoorbeeld het inhouden van onze adem.
FRC is het volume dat het lichaam gebruikt om zuurstof uit op te
nemen en CO2 aan af te geven. Het TV is slechts een zeer klein
schepje lucht , die je elke keer toevoegt of wegneemt aan/van het
FRC. (is het virtueel reservevat, die je gebruikt om aan gasuitwisseling te doen met het lichaam).
Hoe ademen we in?
142
