les 6 missiaen I. Anatomie Geleidende luchtwegen Definitie = luchtwegen zoder longblaasjes(= alveolen) Indeling: bovenste en onderste geleidende luchtwegen - Bovenste geleidende luchtwegen: de neus, mond, de farynx en de larynx - Onderste geleidende luchtwegen: trachea, bronchi (bevatten kraakbeen), bronchiolen (geen kraakbeen) en terminale bronchiolen Het cijfertje bij de tabel in het HB: Z = genaratie Generatie 16 = de terminale brochiolen je moet niet al de generaties kennen enkel die van de terminale bronchiolen Functie: - Het geleiden van lucht naar de onderste geleidende luchtwegen - Opwarmen van koude lucht - Het bevochtigen van droge lucht (vb: water van het epitheel verdampen en het aan de lucht toevoegen) - Het verwijderen van stof uit de lucht De respiratoire zone Definitie: de delen van de long met longblaasjes Indeling: - Respiratoire bronchiolen: Er zijn drie generaties van respiratoire bronchiolen. Ze bevatten af en toe een longblaasjes, maar nog niet veel. - Ductuli alveolares: Deze bevat ook drie generaties. Deze zitten vol met longblaasjes - Sacculi alveolares: Zij bevatten maar 1 generatie en zitten vol met longblaasjes Functie: Hier gebeurt de uitwisseling van zuurstof en CO2 tussen de lucht en het bloed. Opmerking: het bevochtigen van lucht, verlaagd de partiele zuurstofspanning De formule: PiO2 = FIO2 x ( PB – PH2O) PIO2 = partiele druk van de ingeademde lucht FIO2 = het percentage in de ongeademde droge lucht PB = barometerdruk = De druk van de omgeving PH2O = de dampdruk, druk van het verdampte water in de lucht in woestijn: FIO2 = 0,2 1 op waterniveau PB = 760 PIO2 = 0,21 x (760-0) = 160mmHg Droge lucht bevat geen damp De dampdruk hangt af van de temperatuur, bij een temperatuur van 37 graden (lichaam) dan wordt PH2O = 47, en dan bekomt men PIO2 = 150 = 0,21 x (760-47) (de cijfers moet je niet kennen, maar wel het besluit) besluit: door lucht de bevochtigen met waterdamp dan daalt de zuurstofspanning II. Ventilatie A. statische mechanica 1. longvolumes 2.long 3.thoraxwand 4.thorax B. dynalische mechanica 1. drukgrafient 2. luchtwegenweerstand Het verschil tussen statisch en dynamisch: bij dynamisch is er een luchtstroom. Bij statisch is er geen luchtstroom. Definitie ventilatie: Het transport van lucht door de geleidende luchtwegen Het mechanisme: Lucht wordt getransporteert via convectie. Een pakketje lucht wordt van de ene naar de andere plaats gebracht. De drijvende kracht = er is een verschil in totale druk=som van partiele druk. A. statische mechanica Figuur 2: S = statisch D = dynamisch Pmond = druk in de mond(dus in alveolen is er dezelfde druk als in de mond) Enkel ‘tijdens’ stroomt er dus lucht, erna en ervoor niet. Voor lucht te laten stromen is er een drukverschil nodig. Bij statische dynamica is er geen drukverschil, want er stroomt geen lucht. De lucht in de mond of de atmosfeer is gelijk aan de druk in de alveolen Besluit 1: Zowel in kleine als in de grote alveolen is de druk hetzelfde Besluit 2: in statische omstandigheden is de druk in de alveolen dezelfde als de druk in de mond, en dus is gelijk aan de barometerdruk. 1. Longvolumes Men gebruikt een spirometer tijdens het practicum. Het op en neer gaan van de pen wordt vastgelegd op een spirogram. Als men inademt dan gaat het deksel naar beneden en de pen naar boven. bij uitademen in het het omgekeerde. Figuur 3: de spirogram (EXAMEN, begrippenlijst) Eerst rustig in- en uitademen. Daarna maximaal inademen en daarna maximaal uitademen We kunnen nu 8 afstanden bepalen: 4 volumes en 4 capaciteiten(capaciteiten zijn sommen van bepaalde volumes): A. Teugvolume: het volume lucht dat we in- en uitademen bij normaal ademen B. Inspiratoir reservevolume: we admenen eerst gewoon in en dan het extra volume dat we nog kunnen inademen is het inspiratoir reservevolume C. Expiratoir reservevolume: we ademen eerst rustig uit en dan wat we nog extra kunnen uitademen is het expiratoire reservevolume D. Residueel volume: Het volume lucht dat in de longen achterblijft na maximale expiratie E. Inspiratoire capaciteit: A+B : we ademen rustig uit en dan kijken we naar wat we maximaal kunnen inademen F. Functione residuele capaciteit (FRC) (belangrijk begrip in de geneeskunde): C+D we ademen rustig uit en het volume dat nog in de longen zit is het FRC G. De vitale capaciteit : A+ B + C, we ademen maximaal in en dan kijken we hoeveel lucht we maxilmaal in 1keer kunnen uitademen H. De totale longcapaciteit: A+B+C+D het maximale volume lucht in het ademhalingstelsel bij maximale inspiratie Opmerking1: FRC is een groot volume, het is gemiddel 2,5 liter. Het teugvolume is 0,5 liter, dus bij rustig inademen gaan we naar 3liter. Besluit: de meeste lucht blijft in de longen bij in en uitademen Gevolg: de gassamenstelling verandert bijna niet in de alveolen bij in- en uitademen. De partiele zuurstof- en de partiele CO2-spanning blijven ongeveer constant. Opmerking2 : FRC is de rustsituatie van ons ademhalingsstelsel. Wanneer we al onze spieren ontspannen krijgen we FRC. Het belang van de 4 capaciteiten: Er bestaan normale waarden en die kan je terug vinden in tabellen. Deze normale waarden zijn afhankelijk van de lengte, leeftijd en het geslacht van de persoon. Deze waarden zijn diagnostisch heel belangrijk om longziekten te diagnoseren. 2. Long a) Retractiekracht b) Expansiekracht a) Retractiekracht Definitie: de kracht die zorgt voor retractie Wanneer je een long uit een persoon haalt en die in een schaaltje legt, dan wordt deze heel klein, deze gaat retrageren. Het mechanisme: 2 ooraken - Het terugveren van vezels in de long, de vezels gedragen zich als elasticjes en gaan dan terug klein worden. De vezels zijn elastine en collageen. - De oppervlaktespanning van het grensvlak tussen lucht en water Figuur 4: Aan de binnenkant van de alveolen zit een dun waterlaagje. Dus het grensvlak is het oppervlak tussen het waterlaagje en de lucht in de alveolen. Daar zit dus oppervlaktespanning. 1) Er zit een vakje water waar 3 moleculen in waterfase inzitten. Die moleculen gaan elkaar aantrekken. Het centrale molecule wordt aangetrokken door de naburige moleculen. Het gevolg: Er is geen nettokracht, de krachten heffen elkaar op. 2) Het moleculetje vanboven wordt aangetrokken door de omgevende moleculen, maar ervboven is geen water, dus het wordt van aan het grensvlak aangetrokken naar de waterfase. De naburige watermoleculen gaan dit voelen. De naburige moleculen gaan heel sterk trekken aan dat watermolecule (dat naar beneden gaat). Dus het moleculen gaat aan het oppervlak gehouden worden door de naburige moleculen. Oppervlaktespanning: Het aangetrokken worden van watermoleculen aan het grensvlak door naburige watermoleculen aan het grensvlak. Bij de alveolen is het grensvlak een gebogen structuur en niet een vlakke structuur. De nettokracht is een pijl naar binnen, dus de oppervlaktespanning zal de alveolen verkleinen. Dus het verkleint de longen. Figuur 5: De retractiekracht is evenredig met het longvolume. Een grote long heeft een grote retractiekracht, en kleine longen hebben een kleine retractiekracht want ze zijn al klein. Een long wil zo klein mogelijkworden. b) Expansiekracht Definitie: De kracht die zorgt voor de expansie van de long veroorzaakt. De kracht die de retractie van de long tegenwerkt. Figuur 6 : een long met een groot longblaasje Het mechanimse: Een positieve transmurale druk De transmurale druk is het drukverschil tussen de binnen- en de buitenkant. De druk binnen - druk buiten = transmurale druk = Het drukverschil is positief, dus de druk binnen is groter als de druk buiten Geval 1: de binnenkant is +20cm hoger dan de buitenkant. Geval 2: De binnenkant is atmosfeerdruk = 760mmHg en de druk buiten lager, -20cm water. In beide gevallen is de transmurale druk = + 20cm water, dus de expansiekracht in beide gevallen is even groot, dus de long is in beide gevallen even groot. Absolute drukken worden uitgedrukt in mmHg, maar druk verschillen worden uitgedrukt in cm water. Surfactant: Deze vermindert de expansiekracht. wat is surfactant? Een substantie dat zich bevindt in het grensvlak tussen lucht en water. Deze bestaat uit lipiden en proteinen. Het mechanisme: waarom vermindert het de expanisekracht? De surfactant reduceert de oppervlaktespanning en dus daardoor ook de retractiekracht, dus er is minder expantiekracht nodig. Figuur 7: 7a 7b Waarom vermindert de surfactant de oppervlaktespanning? De surfactant bestaat uit lipiden en proteinen, het belangrijkste lipiden is dipalmitoylfosfatidylcholine. Het bestaat uit 3 koolstoffen. De vetzuren zitten in de lucht, de fosfaat en choline zitten in de waterfase. Besluit: het zit daar op zijn gemak, ze zitten daar stabiel, dus er zitten veel van die moleculen van surfactant aan het oppervlak. Dus er is minder plaats voor watermoleculen, dus de concentratie aan watermoleculen daalt aan het grensvlak. De watermoleculen zorgen voor de oppervlaktespanning, dus de oppervlaktespanning zal dalen door de surfactant. Dus de expansiekracht vermindert. Als de transmuraledruk 0 is, dus de expansiekracht is ook nul, dan is de long heel klein. Wanneer de transmurale druk positiever wordt en dus de expansiekracht groter wordt, dan wordt de long groter. Besluit: een geisoleerde long is heel klein door de retractie kracht 3. Thoraxwand Bestaat uit: - De ribbenkas: het borstbeen, de wervels en de ribben - De ademspieren - De pleura Figuur 8: Het verschil in druk tussen de binnen- en de buitenkant. Het rustvolume is heel groot: 80%. Bij een neagtieve druk verkleint de thorax en bij een positieve druk verhoogt die. 4. Thorax Dit zijn de thoraxwand + de longen Figuur 9: een long met 1 longblaasje binnen de thoraxwand 1. De pleuraholte P↑ xV↓ = Cst Situatie 1: met ontspannen spieren De pleuraholte is een virtuele ruimte. In feite kleven de longblaasjes tegen de thoraxwand. In die ruimte zit er een heel klein beetje vocht, 10ml. Dit is een smeermiddel waardoor de long goed kan glijden tov de thoraxwand. Wij gaan kijken wat er gebeurt bij een volume van 50% (figuur 7b: bij een lume van 50 komt overeen met een transmurale druk van +5 cm H2O). Als men nu de thoraxwand op 50 houdt, dan is de transmurale druk -5 cm H2O over de thoraxwand. Wat is de transmurale druk over de ganse thorax? De transmurale druk over de thorax: verschil tussen binnen de long en buiten de thorax. Het druverschil is 0cm H2O. Er is dus geen verschil tussen binnen en buiten bij 50% volume, dus dit is de rusttoestand , dit is FRC. Opmerking: de definitie van intrapleurale druk( = PIP) is de druk in de pleuraholte. De druk wordt in conventie uitgedrukt tov de barometer druk, de druk van de buitenwereld. De intrapleurale druk is -5cm H2O tov de barometerdruk. Dus deze is negatief, dus het is een onderdruk. Die onderdruk, die zuigt de long tot tegen de thoraxwand. Figuur 10: Situatie 2: thorax met spieractiviteit Hoe gaan we vanuit FRC het teugvolumen inademen? Hiervoor hebben we spieren nodig. Als we inademen gaan de inademspieren samentrekken. Door het samentrekken gaat de thorax groter worden, dus de pleuraholte gaat ook groter worden, maar enkele een klein beetje. De wet van Boyle (examen, begrip): Druk x volume = cst Als het volume daalt, dan moet de druk stijgen. De pleurale druk gaat dus delen, terug naar fig 7b: als de transmurale druk stijgt van +5 naar +8 dan stijgt ook het volume. Opmerking: Hoe ademen we uit? - Rustig ademen: we ademen uit door de inademspieren te ontspannen, dus we gebruiken geen spieren, dus uitademen is passief. Gevolg: de thorax die groter was als FRC , gaat terugkeren naar FRC. - Geforceert ademen (vb: inspanning, vernauwing van de luchtwegen): we gebruiken uitademspieren, om de thorax sneller te verkleinen. tademspieren verkleinen de thorax.