Vak 1.B.2 Samenvatting HC s, VO s en ZO s week 6 en 7. Geneeskunde, jaar 1

Transcriptie

1 Vak 1.B.2 Samenvatting HC s, VO s en ZO s week 6 en 7 Geneeskunde, jaar 1

2 Week 6: Ventilatie, pathosfysiologie en metingen College 1: Longvolumes en ventilatiekarakteristieken (voor figuren zie blackboard) Met een spirometer kan de effectiviteit van de longen gemeten worden. De patiënt wordt gevraagd eerst rustig adem te halen. Het teug (tidal) volume (Vt) vermenigvuldigd met de frequentie (f) is het ademminuutvolume (amv of v). Het volumeverschil tussen een rustige uitademing en het 0-niveau is de functionele residuaal capaciteit (FRC). Vervolgens moet de patiënt diep uitademen: de 1,5 tot 2 liter die er over blijft heet het residuaal volume (RV) en blaas je nooit uit. Het volumeverschil hiertussen en een maximale inademing is de vitale capaciteit (VC: wanneer een diepe inademing volgt op een diepe uitademing de inspiratoire VC (IVC) en andersom de expiratoire VC (EVC)). De totale longcapaciteit (TLC) is het volume bij volledige inademing. ERV is het expiratoire reserve volume. Hiervoor werden slechts statische longvolumes (snelheid/tijd is niet van belang) genoemd. Er bestaan echter ook dynamische longvolumes, omdat de longen voortdurend in beweging zijn. De ernst van obstructieve longafwijkingen kan hiermee gemeten worden. De patiënt kan bijvoorbeeld gevraagd worden na een diepe inademing zo hard mogelijk uit te ademen om de lucht te meten die in de eerste seconde wordt uitgeblazen (forced expiratory volume: FEV1). Zo heb je ook de FIV 1 : hoe diep de patiënt, beginnend bij RV, met maximale inspanning de eerste seconde kan inademen. Bij uitademing worden de luchtwegen dichtgedrukt, terwijl ze bij inademen juist open gaan door de intra-thoracale druk. Daarom is de EVC altijd kleiner dan de IVC (dus ook de FVC (forced vital capacity), de zo snel mogelijk uitgeademde vitale capaciteit, is kleiner dan de IVC). IVC & FVC zijn hetzelfde bij gezonde mensen. Bij patiënten niet. Je comprimeert het gas als je uitademt > positieve druk t.o.v. de mond > stroming naar buiten (IVC maximaal negatief). Kraakbeenstructuren slap of slappe luchtwegen > kunnen longen dichtklappen voordat alle lucht eruit is: FVC < IVC. Andersom kan niet, dan is er een fout gemaakt tijdens de metingen. Afwijkingen in het respiratoire stelsel kunnen worden gemeten door de stroomsterkte te meten (met behulp van de afgeleide (dv/dt)). Hieruit volgt de flow-volumecurve: een FEV1 (boven de x-as: een piek met een tragere, rechte afdaling) gevolgd door een FIV1 (onder de x-as: een halve cirkel). Aan de vorm valt te zien of, en in welke mate, er een afwijking aanwezig is: als het dalende deel boven de x-as is ingezakt duidt dat op astma. Als de top lager is kan dat emfyseem betekenen. Een schouder in het dalende deel betekent een intrathoracale tumor. Onder de x-as betekent een lagere top een stembandprobleem. Hoe steiler de helling, hoe groter de stroomsterkte/flow. Als de gehele curve een ovale vorm krijgt duidt dat op een obstructie in de buitenste luchtwegen (tumor of pinda). De top boven de x-as is de peak expiratory flowrate (PEF). Als 75% van het totale volume is uitgeblazen wordt dat aangeduid met MEF75 (FEF25 in Engeland). Dat geldt ook voor 50% (MEF50) en 25% (MEF25). De maximale inspiratoire flow is MIF. De snelheden van de lucht in de hogere luchtwegen zijn zeer groot. Obstructie levert dus snel problemen op (door onderdruk). Dat is te zien aan een flow-volumecurve met een lage ovale vorm. Referentiewaarden: Longfunctiewaarden moeten in maat en getal worden vastgelegd. Zelden is er een meting verricht in een fase zonder ziekte. Dan wordt een voorspelling gedaan uit een grote groep

3 mensen. Toenemende lengte hangt samen met toegenomen metabole behoeften. Over het algemeen is de lengte een goede voorspeller en de longfunctiewaarden zijn hiermee positief gecorreleerd. Bij veroudering treedt degeneratie in de longen op, waardoord de longvolumes negatief gecorreleerd zijn met de leeftijd. Dankzij de grote reserves leidt dit bij een gezond persoon niet tot door de longen veroorzaakte beperkingen. I.v.m. de groeispurt is er bij kinderen geen duidelijk verband met de leeftijd. Volwassen mannen hebben bij dezelfde lengte en leeftijd een grotere long in vergelijking met vrouwen. Er zijn voor mannen en vrouwen aparte normaalwaarden vergelijkingen opgesteld. Referentiewaarden zijn voornamelijk bepaald voor het Caucasische ras. Negroïde ras heeft bij dezelfde lengte een kortere romp en kleinere longen. Chinese ras heeft juist een langere romp, maar wat smaller en iets kleinere long. Negroïde -13% en India, Pakistan, Polynesië -10%. College 2: Vorm en functie van de bovenste luchtwegen (Belangrijke leesstof: KNO) Neus De neus bestaat onder andere uit een septum en verschillende conchae die de oppervlakte van het slijmvlies vergroten. De nauwe in- en uitgang zorgen voor turbulentie, zodat de lucht nog meer in aanraking komt met het slijmvlies. Met een nasendoscoop kan de neus van binnen worden bekeken. Daarmee zijn ook de holtes te zien die grotendeels lateraal van de concha media uitkomen. Functies van de neus zijn ademhaling (transport, verwarming/bevochtiging, filtering, afweer) en reuk (het reukepitheel zit boven in de neus). Met de reuk levert de neus ook een belangrijke bijdrage aan de smaak. Uitwendige afwijkingen, zoals septumdeviatie kunnen obstructie van de luchtweg veroorzaken (overigens staat het septum nooit helemaal recht, maar dat levert niet altijd problemen op). Voorbeelden van aandoeningen die obstructie tot gevolg hebben zijn neuspoliepen (die ontstekingen in holtes kunnen veroorzaken), adenoïdhypertrofie (hypertrofie van de neusamandelen), choanaal atresie (iets dat bij baby s, omdat die alleen nog maar door de neus ademen, gelijk verholpen moet worden), macroglossie en tonsilhypertrofie (vergrote keelamandelen). Larynx In de larynx bevinden zich vele structuren (waaronder twee kraakbeentjes). Het geheel is opgehangen aan het tongbeen. Eerst komt de epiglottis, dan volgen de valse stembanden, de ware stembanden en het cricoïd, een ringvormige structuur (bij een obstructie kan onder dit stuk kraakbeen een doorgang worden gemaakt). De innervatie van de larynx gebeurt door de n. vagus, die splitst in craniaal de n. laryngeus superior (interne tak: sensibel en externe tak: m. cricothyreoideus) en caudaal de n. recurrens. De rechter n. recurrens slingert om de a. subclavia en de linker zelfs om de aortaboog, zodat problemen met de larynx gevolg kunnen zijn van een thoracale aandoening. Als de stembanden sluiten gaat de slokdarm open, zodat er nooit iets mis kan gaan. Functies van de larynx zijn respiratie, hoesten, scheiding tussen oesophagus en trachea, slikken en de stem. Benauwdheid en stridor kunnen het gevolg zijn van problemen in de larynx. Een inspiratoire stridor (hoog-frequent geluid veroorzaakt door turbulentie; meestal veroorzaakt door processen in de larynx of het cervicale deel van de trachea, terwijl een expiratoire stridor wijst op intrathoracle collaps/vernauwingen. Kinderen zijn, door de kleine diameter van de luchtweg, veel gevoeliger voor dergelijke vernauwingen dan volwassenen. Laryngomalacie is een congenitale aandoening, waarbij zwak kraakbeen zorgt voor een afsluiting bij inademing: dit gaat meestal vanzelf over. Wanneer de n. recurrens wordt beschadigd vindt er stembandstilstand plaats.

4 Er kunnen ook infecties optreden in de larynx, zoals laryngitis subglottica (een veelvoorkomende ziekte). Deze ziekte is herkenbaar aan een inspiratoire stridor, een blafhoest, dyspneu met intrekkingen (wel een heldere stem), langzaam progressief en de patiënt geef de voorkeur aan een liggende houding. Het is een virale aandoening en behandeling gebeurt met de inhalatie van steroïden. Een andere ziekte is supraglottitis of epiglottitis (hemophilus influenzae, een zeldzame aandoening) met kwijlen, hoge koorst en een voorkeur voor een zittende houding. Dit is een bacteriële infectie en gaat gepaard met hoge koorts. College 3: Radiologische afwijkingen bij longziekten Soms is een anamnese slechts beperkt mogelijk. Uit lichamelijk onderzoek krijg je ook informatie, maar deze kan ook beperkt zijn. Aanvullend onderzoek is dan geadviseerd. Behalve bloedonderzoek, vena of soms arteriële punctie, kan je ook beeld- of functioneel onderzoek doen. Bij functioneel onderzoek kijk je of een orgaan of lichaam presteert zoals dat zou moeten (liefst met niet-invasieve, maar zo nodig met invasieve onderzoeken). Beeldonderzoek bevindt zich tussen niet-invasief en invasief. Indicaties voor een thoraxfoto: screening, keuring (aanstelling, tuberculose, pre-operatief), diagnostisch probleem oplossen, uitsluiten van een alternatieve diagnose, behandeling controleren, afwijking op foto controleren en pre-operatieve situatie % van alle radiologische onderzoeken bestaat uit thoraxfotos s. Een röntgenfoto van de thorax (x-thorax) kan liggend of staand worden gemaakt. Bij een liggend persoon is het hart echter groter geprojecteerd (een staande thoraxfoto wordt van de achterkant gemaakt en een liggende van de voorkant) en is er meer vocht aanwezig. Lucht wordt op een thoraxfoto zwart weergegeven; bloed, spieren en huid grijs; bot, kalk, water, tumoren, contrastmiddelen worden wit weergegeven. De longen zijn radiolucent (want er bevindt zich relatief veel lucht), terwijl hart en buik dat niet zijn. De grens tussen dergelijke organen en de longen is dus goed zichtbaar. De volgorde waarin je die randen afspeurt op eventuele onregelmatigheden moet je altijd gelijk houden, zodat je niets over het hoofd ziet. Als een grens vervaagd is, wijst dat op een afwijking. Casus - Vrouw, 57 jaar - Koorts, hoesten (wijst op pneumonie: longontsteking) - Forse roker, echter onlangs gestopt met roken. Nog steeds verhoogde kans op longkanker. Om te zien wat het is (longontsteking of longkanker), wordt een thoraxfoto gemaakt. De foto wordt op systematische wijze bekeken. Eerst het diafragma en de bovenbuik. Dan de thoraxwand en de weke delen. Vervolgens het mediastinum en als laatste de longen. Op de foto is een structuur zichtbaar in de linkerlong. Long is verminderd luchthoudend (atelectatisch) De diagnose wordt gesteld op pneumonie en de vrouw wordt antibiotica voorgeschreven. Om zeker te weten dat de juiste diagnose is gesteld, wordt er enkele weken later nog een thoraxfoto gemaakt, waarbij een tweede structuur wordt aangetroffen (carcinoom). Op een thoraxfoto kunnen verschillende soorten densiteiten weergegeven worden. Een massa of consolidatie (opvulling van acini met vocht of weefsel). Metastasen zijn verscheidene losse dense deeltjes, terwijl bij longoedeem de gehele long wit ziet op de foto. Bij een pneumectomie vult de long op met vocht. Een atelectase wijst op minder lucht (bijvoorbeeld door een tumor): de hartcontour verdwijnt, de fissuren en andere delen verplaatsen. Een afname van de densiteit wijst op veel lucht: bijvoorbeeld bij destructie van de long (longemfyseem), een bulla (blaas in de long), verminderde doorbloeding (longembolie).

5 Casus - Man, 71 jaar - 15 jaar geleden: buismaagoperatie (bij slokdarmkanker) - Dyspnoe De x-thorax toont pneumothorax, pleuravocht en atelectase. In een thoraxdrain wordt darmflora aangetroffen. Ook is zwart, lucht, onder de huid zichtbaar: subcutaan emfyseem. Vervolgens kijkt men met een CT wat het probleem is (nadeel: duur, hogere dosis straling, contrastmiddelen, tijd, etc.). Een CT kan wel worden gedaan wanneer een normale thoraxfoto geen uitsluitsel geeft, of wanneer een er in meer detail moet worden gekeken. Door problemen bij de buismaag, bv. door een recidief van de kanker, is het vocht in de longen niet langer steriel. Er is ook in het pericardvocht een ontsteking ontstaan. Het pus moet dus afvloeien. Er is veel wisselwerking tussen verschillende specialismen tijdens interstitiële- en oncologische besprekingen (longarts, radioloog, patholoog, maar ook internist, nucleair geneeskundige, chirurg). College 4: Microscopische anatomie: longen en luchtwegen De luchtwegen zijn grofweg onder te verdelen in twee delen: het geleidende deel en het respiratorische deel. Het geleidende deel bestaat uit de neusholte, farynx, larynx, trachea, bronchïen en de bronchioli. Hier wordt de lucht geconditioneerd (verwarmd, bevochtigd en gereinigd) en naar het functionele deel getransporteerd. Dit is het respiratoire gedeelte, bestaand uit de bronchioli respiratoiri, ductuli alveolares en sacculi alveolares. Dit gedeelte van de luchtwegen heeft een groot oppervlakte, omdat het gassen moet uitwisselen met de capillairen. Pulmonale circulatie Daar heerst een lage druk in het capillaire bed. Neus In de neus zitten haartjes om de grofste onregelmatigheden uit de ingeademde lucht te zuiveren. Het septum van de neus bevat epitheel met klieren, zodat de binnenstromende lucht bevochtigd wordt. Alle lagen van het epitheel staan in verbinding met de basaalmembraan en is pseudogelaagd epitheel. De overige cellen bevatten trilharen die de mucus naar buiten transporteren. De bloedvaten in het bindweefsel zorgen voor verwarming van de lucht. Klierweefsel bevochtigt het epitheel d.m.v. mucus. Het reukepitheel bevat cilia, die reukinformatie doorgeven aan de zenuwen. Deze zitten meer gelokaliseerd in het dak van de neus. Door beweging van de trilharen wordt de lucht continu ververst, zodat een geur niet te lang in de neus blijft hangen. Stamcellen in het epitheel kunnen tot zowel reukcellen als trilhaarcellen differentiëren. Larynx In de larynx bevinden zich (behalve de epiglottis) de stembanden (valse en ware (plicae vocalis)), welke te herkennen zijn aan spieren, die nodig zijn om de stembanden op spanning te brengen en te bewegen. Tevens gaat pseudogelaagd epitheel over naar meerlagig plaveiselepitheel. Dit epitheel moet sterk zijn om de kracht en druk te weerstaan die vrijkomt tijdens spreken en hoesten. Trachea De trachea is een grote holle buis die openstaat, in tegenstelling tot de oesophagus, die het moet hebben van de peristaltiek. Het epitheel van de trachea wordt bevochtigd door slijmbekercellen. Ook de klieren in het bindweefsel zorgen voor vocht (mucus). Om dat

6 bindweefsel heen zitten hoefijzervormige kraakbenen ringen (die houden de trachea open) die door ander bindweefsel omhuld worden (adventitia). Dit kan verkleinen om de doorsnede van de trachea te verkleinen. Daardoor kan makkelijker adem naar binnen worden gehaald. Bronchus De trachea splitst in twee bronchiën (de primaire bronchiën). Daarna vertakt de bronchus zo n negen keer voordat deze overgaat in bronchioli. Het kraakbeen van bronchiën heeft geen hoefijzervorm, maar bestaat uit schijven. Arteriën volgen altijd de vertakkingen van de bronchiën. Venen zitten verder verwijderd van de bronchiën, Er is echter wel sprake van een dunne vaatwand van de vaten in de bronchiën, vanwege lage druk in de longarteriën. Bronchiolus Bronchioli verschillen hierin van bronchiën dat ze geen kraakbeen bevatten. Ook bevinden zich hier nauwelijks slijmbekercellen (behalve bij rokers), maar wel claracellen, die goed zijn voor de uitrekking. Bloedvaten in de longen lopen parallel aan de bronchiën en bronchiolen. Respiratorisch gedeelte De bronchiolus terminalis is het laatste stukje bronchi dat overgaat in de ductus alveolaris. Dan komt de lucht in de alveoli, die voornamelijk uit pneumocyten type 1 bestaan. De basaal membranen van deze cellen smelten vaak samen met de basaal membranen van de capillairen. Het longweefsel heeft zeer dunnen wanden, zodat het erg kwetsbaar is. Pneumocyten type 2 zijn groter en bevinden zich vaak op kruispunten. Bij te vroeg geboren baby s zijn dezen nog niet voldoende ontwikkeld. Een aandoening van de longen is bijvoorbeeld COPD: veel mucus, dat niet voldoende wordt getransporteerd: rokers produceren veel slijmbekercellen in de bronchioli, die ten koste gaan van trilharen, zodat de grotere hoeveelheid mucus die zo ontstaat niet kan worden afgevoerd. Een andere aandoening is cystic fibrosis: ook zeer ernstig. College 5: Gasdiffusie Diffusie Als op twee plaatsen verschillende concentraties aanwezig zijn van een gas, zullen deze automatisch gelijk worden. Dit komt doordat de gasmoleculen hard bewegen en zich daardoor in de ruimte verspreiden. Hierop is het zuurstoftransport in de longen gebaseerd; het is evenredig met het drijvende drukverschil. Wet van Fick De zuurstofspanning in de alveoli is hoger dan de zuurstofspanning in de capillairen. Dat maakt dat het zuurstof van de alveoli naar de capillairen stroomt in de longen. De snelheid waarmee dat gebeurt is dus evenredig met het drukverschil: (Pa,O 2 Pc,O 2 ), met het oppervlak en omgekeerd evenredig met de dikte van de wand. In formulevorm geeft dat: V O 2 = (opp/dikte) x DO 2 x (Pa,O 2 Pc,O 2 ) Hierin is DO 2 een permeabiliteitcoëfficiënt constante (de van O 2 ) die afhangt van het soort molecuul dat getransporteerd wordt. Deze waarde is evenredig met: oplosbaarheid / (moleculaire massa). De waarde van (opp/dikte) x DO 2 kan ook door een getal gegeven worden: de diffusiecapaciteit voor O 2 (DLO 2 of TLO 2 (en)). DO 2 en DCO zijn constanten voor het gas, evenredig oplosbaarheid en omgekeerd evenredig moleculaire massa. DO 2 ~ opl. O2/ 32 en DCO ~ opl. CO/ 28. DLO 2 = 1,23 x DLCO.

7 Diffusie O 2 Het bloed dat de capillair (gelegen rondom om een alveolus) instroomt is gemengd veneus bloed (met in rust een gemiddelde druk van 6 kpa). De passagetijd van het bloed is in rust gemiddeld 0,75 seconde en de alveolaire zuurstofdruk is ongeveer 11,5 kpa. Aan het begin is het (drijvende) drukverschil groot (11,5-6) en is de stroomsnelheid hoog. Hierdoor wordt de zuurstofdruk in de capillair snel groter en het drukverschil kleiner: de stroomsnelheid wordt lager. Dit resulteert in een wortelfunctie-achtige curve. Bij een normaal persoon is de zuurstofdruk in de capillair in rust binnen 0,25 seconde even hoog als de zuurstofdruk in de alveolus. Bij een diffusiestoornis is de snelheid kleiner, maar ook dat hoeft meestal geen probleem op te leveren, vanwege de reserve. Bij inspanning wordt de passagetijd echter kleiner, zodat dat een probleem gaat opleveren bij mensen met een diffusiestoornis. Bijvoorbeeld bij emfyseem (verkleind longoppervlak) of bij fibrose (diktetoename van de alveoliwand). Indien er sprake is van een diffusiestoornis en er sprake is van een stijging van de cardiac output, dan daalt de arteriële PO 2. Meting Het meten van de waarde van DLO 2 is vrij lastig. Daarom wordt er voor deze meting CO (koolstofmonooxide) gebruikt. CO lijkt op O 2 en bindt ook veel gemakkelijker en sneller (240 x sneller) aan hemoglobine (Hb). Daarbij ontstaat HbCO: de CO-druk in de capillair neemt dus nauwelijks toe, omdat het meteen weg reageert. Dat maakt het doen van een meting veel gemakkelijker, omdat de curve dan niet meer op een wortelfunctie lijkt, maar op een horizontale lijn (de snelheid blijft ongeveer gelijk, omdat het drukverschil niet afneemt). In formulevorm wordt dat: V CO = (opp/dikte) x DCO x (Pa,CO Pc,CO (= 0)) = DLCO x Pa,CO Hierbij moet gezegd worden dat de molecuulmassa van CO 28 is en van O 2 32: DLO 2 = 1,23 x DLCO Diffusie CO 2 Op dezelfde manier als CO kan ook de snelheid van het CO 2 -transport gekoppeld worden aan dat van O 2. De massa van CO 2 is 44 in plaats van 32 van O 2 en de oplosbaarheid is ongeveer 25 keer zo groot, wat betekent dat DLCO 2 = 20 x DLO 2. Dat betekent dat diffusieproblemen veel meer invloed op de zuurstofopname hebben dan op de koolstofdioxideafgifte. CO 2 kan wel gaan stapelen als er niet genoeg geventileerd wordt (dan is namelijk het drijvende drukverschil te laag). Afwijkingen De bronchiaalboom: generatie 0-16 zijn de geleidende luchtwegen, de generatie is de gaswisselingszone. Bij de laatste worden zuurstof en koolstofdioxide uitgewisseld. De longen hebben een inhoud van ongeveer 6 liter. De oppervlakte is meer dan 100m 2 (door de ongeveer 300 miljoen kleine alveoli). Het fijne netwerk van capillairen heeft een inhoud van ca. 80 ml. De diameter van de capillairtjes is vrijwel even groot als die van de erythrocyten. Bij longemfyseem knappen deze blaasjes, zodat er grotere blaasjes ontstaan (bullae) die een veel kleiner oppervlak hebben dan al die kleine blaasjes. Dat veroorzaakt zuurstoftekort. Afwijkingen in de longblaasjes bestaan in twee vormen: - Interstitiële afwijkingen (afwijkingen in de wand): bijvoorbeeld problemen in de dikte van de lucht-bloedbarriѐre of bij restrictie (een te kleine long), ofwel een combinatie van deze problemen.

8 - Capillaire afwijkingen: bijvoorbeeld een verdikte capillaire wand (bij pulmonale hypertensie) of dode ruimte (bij obstructie van het capillair, zodat het blaasje niet van zuurstof wordt voorzien (en zo dode ruimte vormt in de long). De weg van O 2 van alveolaire lucht naar het capillaire bloed: surfactant > resp. epitheel > basale membraan > interstitiële vlst. en bindweefsel > basale memraan capillair > endotheel capillair > plasma > wand erythrocyt > intracellulaire vlst. > hemoglobine. College 6: Transport bloedgassen en zuur-base evenwicht De zuurstofdruk (po 2 ) wordt in de longen opgeladen tot 100 mmhg (in de arteriën). In de weefsel wordt die spanning teruggebracht tot 40 mmhg (in de venen). De pco 2 loopt van 40 naar 46 mmhg in de weefsels: deze druk is belangrijk voor de regulatie van de ademhaling (via de ph). In rust kan 5 ml O 2 per dl worden afgegeven aan de weefsels, wat gelijk is aan de O 2 behoefte in rust. Bij daling van de po 2 kan zeer snel meer O 2 per dl worden afgegeven. Dit doet zich voor bij inspanning. Hemoglobine In bloed is relatief weinig O 2 opgelost, slechts zo n 5% van de totale hoeveelheid opgenomen O 2. Daarentegen is de overige 95% gebonden aan Hemoglobine (Hb). Hb bestaat uit vier subunits: twee α-globuline en twee β-globuline (die elk bestaan uit een heemgroep met Fe 2+ ferro-ion), en vormt dus een tetrameer. Elke subunit bevat een heemgroep met in het centrum een atoom Fe 2+. Per Hb molecuul kunnen dus vier O 2 moleculen binden. Er zijn drie soorten hemoglobine: normaal HbA1 (97%), HbA2 (2%) en foetaal HbF (1%). Hemoglobine is vergelijkbaar met myoglobine, een molecuul dat zich in de spiercellen bevindt als zuurstofbuffer. Myoglobine (voornamelijk voorkomend in de skeletspieren en hartspier) bevat echter maar één subunit (welke lijkt op β-globuline) en dat maakt dat het een grotere affiniteit voor zuurstof heeft (want om zuurstof te binden is een vormverandering nodig die meer moeite kost als er drie andere groepen mee moeten veranderen). Hemoglobine staat dus bij een hogere zuurstofdruk al zuurstof af, in tegenstelling tot myoglobine, wat pas een zuurstof gaat afgeven indien de po 2 daalt tot onder 20 mm Hg. Myoglobine bevat dus een reserveopslag zuurstof indien er sprake is van extreme po 2 daling. Hemoglobine kent ook twee vormen: oxyhemoglobine (met zuurstof, dat een rode kleur geeft) en deoxyhemoglobine (zonder zuurstof, zodat het molecuul blauw wordt). Met name de heemgroep geeft de rode kleur. Heem is een plat molecuul met aan de ene kant een binding aan een aminogroep van globine en aan de andere kant een bindingsplek voor zuurstof. Deze plek wordt een beetje gehinderd door een eiwitgroep die ook aan de globine vast zit, om te voorkomen dat er vergiftiging plaatsvindt met CO. In het centrum van de Hb (waar een soort holte is) kan 2,3-BPG binden (een stof, afkomstig uit de glycolyse). Deze stof leidt tot een voorkeur voor de zuurstofarme vorm van hemoglobine (deoxyhemoglobine), en zorgt dus voor het loslaten van het O 2 molecuul. Dit is een evenwichtsreactie: Hb(O 2 ) + 2,3-BPG deoxyhb BPG + 4O 2 (dus 2,3-BPG kan verdreven worden door grote hoeveelheden O 2 ). Hoe lager de po 2, hoe meer O 2 wordt afgegeven vanuit Hb(O 2 ), zodat de weefsels voldoende zuurstof krijgen.

9 ph en CO 2 De ph heeft invloed op de O 2 -afgifte (het Bohr-effect): bij een lagere ph (dus meer CO 2 ) is er meer afgifte van O 2. De ph en pco 2 zorgen namelijk voor een lagere affiniteit tussen O 2 en Hb, door aan Hb te binden. Het merendeel van de geproduceerde hoeveelheid CO 2 wordt vooral als bicarbonaat vervoerd (H + +HCO 3 - ). De stof wordt in de erytrocyt omgezet en die reactie leidt rechtstreeks tot afgifte van O 2 uit de erytrocyt. In de longen vindt dit proces omgekeerd plaats. Dus meer energiebehoefte betekent dat er meer CO 2 wordt geproduceerd. Het CO 2 komt vanuit de weefsels de erytrocyt in, wat leidt tot meer bicarbonaat, meer carbamino Hb en meer H +. Hierdoor gaat het oxyhb over in deoxyhb en wordt er dus extra zuurstof afgegeven. Stoornissen in de zuurstoftransportcapaciteit Stoornissen in de zuurstoftransportcapaciteit kunnen verworven zijn of aangeboren. Verworven aandoeningen zijn: - Anemie is een ziekte waarbij er minder Hb of erytrocyten aanwezig zijn, maar de Hb is wel normaal. De O 2-afgifte wordt door verzuring extra gestimuleerd. Zolang er echter geen arbeid wordt verricht zal er geen probleem zijn. In de druk-volumegrafiek van anemie is net als in normale toestand een sigmoïdaal verband te zien. Deze ligt echter lager dan de normale lijn. - Carboxy Hb is een CO-vergiftiging. Ook als Hb 1 CO-molecuul bevat en 3 zuurstofmoleculen gaat het mis, omdat de ene CO ervoor zorgt dat de andere zuurstofmoleculen loslaten. Hierdoor is er ook een afwijkende vorm te zien op de drukvolumegrafiek. - MetHb bevat een geoxideerde heemgroep: Fe 2+ Fe 3+. Fe 3+ kan geen zuurstof binden, zodat er MetHb-reductase toegevoegd moet worden om de reactie te doen omkeren. Bij een vergiftiging met een stof die de oxidatie van hemoglobine stimuleert, is MetHbreductase echter niet snel genoeg. Aangeboren afwijkingen: - Afwijkende β-globine: β thalassaemia, sikkelcelanemie: Foetaal Hb heeft γ-subunits in plaats van β-subunits. HbF heeft een sterkere affiniteit met zuurstof dan normaal Hb. Dat heeft een functie in de baarmoeder (zo wordt de zuurstof automatisch van de moeder naar de foetus getransporteerd). α-globine heeft twee genen, β-globine heeft er maar één. Afwijkingen in β-globine komen dus veel vaker voor. Een bijkomend probleem is dat een teveel aan α-globines voor de afbraak van erytrocyten zorgen. Om dit te voorkomen wordt het γ-gen gestimuleerd, zodat α-globine met γ-globine HbF kan vormen. - Ontbrekende β-globine of α-globine. Synthese van bijv. teveel alfa en te weinig betaglobuline, wat beta-thalassaemia heet. Bij te weinig β-globine kan het voorkomen dat het hemoglobine uit enkel twee α-globines bestaat. Hierdoor wordt de vorm van erytrocyten afwijkend en worden ze sneller afgebroken. Regulatie Regulatie van de ademhaling gaat vooral via de chemoreceptoren. Perifeer zitten deze receptoren in de aortaboog en in de a. carotis communis (op andere locaties dan waar de baroreceptoren zitten). De sensorische zenuwcellen meten de bloedgaswaarden en de ph (met name de po 2). Lage po 2 of ph, of hoge pco 2 zorgen voor sluiting van kaliumkanalen, zodat er depolarisatie optreedt.

10 Centrale chemoreceptoren meten vooral de pco 2. Respiratoire stoornissen (stoornissen in de ventilatie) zorgen voor veranderende chemische omstandigheden en dus metingen van de centrale chemoreceptoren: - Hypoventilatie zorgt voor acidose (verhoging van pco 2 ) - Hyperventilatie zorgt voor alkalose. Afwijkingen als deze zijn in de eerste instantie niet terug te zien als een verandering in de po 2. College 7: Respiratoire zuur-base regulatie Ademhaling is een regelmatig patroon van in en uitademen (eupneu), aangepast aan de zuurstofbehoefte. Het is een automatisch systeem, maar wel vrijwillige componenten. Verstoringen zijn o.a.: dyspneu (ademnood), apnea (ademstilstand), apneusis (lange diepe inademing, korte uitademing), Cheyne Stokes (snelle in- en uitademing achter elkaar), hyperventilatie etc. De functie van de ademhaling is om de O 2, CO 2 en ph optimaal te regelen. Om de ademhaling in frequentie en diepte bij te sturen zijn er perifere en centrale sensoren. De centrale chemosensoren bevinden zich in de hersenstam. In de hersenstam zitten ook een soort oscillatoren die voor het ritme van de ademhaling zorgen. Regulatie gebeurt dus gedeeltelijk reflexmatig en gedeeltelijk willekeurig. Bijsturing kan nodig zijn bij plotselinge inspanning of bij verstoring van de gaswisseling (hypoxy, acidose, alkalose) [voor een overzicht van verschillende soorten ademhaling: B&B 716,717]. Beide receptoren hebben vervolgens effect op de centrale patroon generator in de medulla, die het cyclische proces van in- en uitademen aanstuurt. Deze generator stuurt zijn commando naar het ruggenmerg, wat op zijn beurt weer de ademhalingsspieren in de borstkas en het diafragma aanstuurt. De sensoren die problemen of veranderingen in de gaswisseling opmerken zijn: thermosensoren, perifere chemosensoren (aortaboog, met efferenten via de n. vagus; a. carotis communis, met afferenten van de n. vagus en efferenten van de n. glossopharyngeus), centrale chemosensoren, mechanoreceptoren (in longen en luchtwegen) en spierspoeltjes in de tussenribspieren. Chemosensoren Van de perifere chemosensoren (meer specifiek: vanuit de glomuscellen) gaan er afferente zenuwbanen van de aortaboog via de nervus vagus naar het CZS. De afferente zenuwbanen vanuit de a. carotis communis gaan via de n. glossopharyngeus naar het CZS. Deze glomuscellen kunnen vanuit het CZS (parasympathisch) weer op gevoeligheid geregeld worden. Perifere chemosensoren hebben een grote gevoeligheid voor veranderingen in O 2, maar zijn ook deels gevoelig voor veranderingen in CO 2 en ph. Als er meer CO 2 in het bloed zit, wordt het systeem gevoeliger. Dit is erg handig, omdat hierdoor snel actie mogelijk is. De gehele hersenstam reageert op de ph en op de pco 2. Met name de raphe-kern en de ventrolaterale medulla zijn gevoelig voor veranderingen daarin. Het feit dat ze ook op een strategische plek liggen (dicht bij de basilair arterie), maakt dat deze twee plekken vaak worden gezien als de centrale chemosensoren. De neuronen in dergelijke kernen zijn

11 serotinerg. Er zijn twee soorten neuronen: de ene soort gaat meer actiepotentialen sturen bij een stijging van de pco 2 en een daling van de ph. De andere soort is een ingebouwde rem: deze gaat minder vuren bij dergelijke veranderingen, zodat je ademhaling niet op hol slaat. Bij ziektes als longemfyseem, ALS of andere myopathieen gaat de pco 2 omhoog, zodat er acidose komt in het CSF. De shift van HCO 3 - zorgt voor vermindering daarvan. De perifere chemosensoren merken hypoxy: er moet dan geen zuurstof gegeven worden, omdat de signalen voor de ademhaling vermindert (de ademhaling zou geheel kunnen stoppen!). De glomuscellen van de perifere chemosensoren zijn namelijk vooral gevoelig voor de po 2: de gevoeligheid daarvan hangt echter wel af van de pco 2 en de ph (bij stijging van pco 2 en daling van de ph worden de sensoren gevoeliger). Overige receptoren Naast de perifere en de centrale chemosensoren zijn er andere sensoren met wiens informatie beslissingen met betrekking tot de ademhaling kunnen worden genomen. De belangrijkste zijn de mechanosensoren in de longen en luchtwegen en spierspoeltjes in de tussenribspieren. De mechanoreceptoren zitten in de luchtwegen en reageren op uitrekking. Spierspoeltjes kunnen een reflexreactie doorgeven aan de n. phrenicus, die het diafragma innerveert. De efferenten van de spierspoeltjes komen in het ruggenmerg uit, onder de uittreding van de n. phrenicus. Een laesie tussen die twee plekken (die dus de n. phrenicus niet beschadigt) veroorzaakt dus toch ademhalingsproblemen. Centrale verwerking Er zijn twee plekken waar de gegevens van de sensoren worden verwerkt: in de pontine centra en in de medullaire centra. De medulla bevat een dorsale groep, die vooral zorgt voor sensorische informatie van de inspiratie (DRG) en een ventrale groep, die zowel de inspiratie als expiratie sensorisch en motorisch verzorgt (VRG). Deze twee groepen hebben ritmogenese: een wisselwerking, die ervoor zorgt dat de ademhaling blijft doorgaan. Bij een laesie onder de pontine centra kunnen de medullaire centra nog wel de ademhaling regelen. De pons verzorgt de diepte van de ademhaling. Bij een laesie van de pons ter hoogte van het bovenste een derde deel samen met de n. vagi treedt een diepe inspiratie op die geheel niet meer of slechts af en toe door een expiratie wordt onderbroken. College 8: Ventilatie-perfusie verhoudingen Dode ruimte Van de luchtwegen wordt het geleidende gedeelte gezien als dode ruimte, omdat daar geen gasuitwisseling plaatsvindt. Onder dode ruimte wordt verstaan de ruimte zonder alveoli, en dus tot in de 16 e graad vertakking. Het teugvolume (Vt) wordt dan ook onderverdeeld in het volume van de anatomische dode ruimte (Vd) en het alveolaire volume (Va). De dode ruimte heeft een gemiddelde inhoud van ongeveer 180 ml (Gasvolume wordt weergegeven met V, bloedvolume met Q). Hoe sneller iemand ademt, hoe minder effectief: sneller ademen betekent namelijk ook oppervlakkiger ademen, zodat het teugvolume lager wordt. Zo vindt bij een stijging van de ademfrequentie van 10 naar 15 een stijging van de nutteloze ventilatie plaats van 33% naar 50%. (De dode ruimte blijft constant, zodat het percentage dat in de gaswisseling gebruikt wordt kleiner is (dat heet dode ruimte of nutteloze ventilatie)). Ander soort dode ruimte is alveolaire dode ruimte, wanneer een capillair afgesloten is (bijvoorbeeld door longembolie)

12 en er in de alveolus dus geen gasuitwisseling plaatsvindt. Samen met de anatomische dode ruimte vormt dat de fysiologische dode ruimte. Overigens ontstaat niet bij iedereen de dode ruimte in de alveoli. Ventilatie-perfusie verhouding Er is een verband tussen het gasvolume per tijdseenheid (V ) en het bloedvolume per tijdseenheid (Q ). Dit wordt de ventilatie-perfusieverhouding genoemd. In normale toestand is de ventilatie gelijk aan de perfusie: V /Q = 1. Bij capillaire obstructie ontstaat er dode ruimte en gaat de verhouding naar: V /Q (=0) =. Als de alveolus afgesloten is (een shunt), gaat de verhouding naar: V (=0)/Q = 0. Bij 100% O 2 ademen blijft alleen het effect van de anatomische shunt over. Normaal stijgt de arteriële po 2 dan tot ongeveer 600 mmhg. Oorzaken van hypoxemie: anatomische shunt, pulm. Shunteffect door gestoorde V /Q verhoudingen, diffusieproblematiek (oppervlakteverlies of verdikking membraan) en hypoventilatie. Ten gevolge van de zwaartekracht zijn de longblaasjes aan de basis kleiner dan aan de top van de long, maar bij TLC zijn alle alveoli even groot. Dat betekent dat de ventilatie in de basis groter is dan aan de top. Door de zwaartekracht is aan de basis van de longen ook de grootste perfusie (bloed zakt naar beneden). Aan de basis is de perfusie groter dan de ventilatie (te weinig zuurstofaanvoer: de zuurstofsaturatie is niet maximaal): V /Q < 1, een shunt-achtig verschijnsel. Aan de top is de ventilatie groter dan de perfusie (te weinig zuurstofafvoer, maar de saturatie is wel 100%): V /Q > 1, een dode ruimte - achtig verschijnsel. Een fysiologische shunt wordt omschreven als een alveolaire shunt en een anatomische shunt (bij de doorbloeding van de geleidende zone van de luchtweg). Diafragma Het diafragma is de belangrijkste ademhalingsspier. In liggende houding liggen de organen in de rug en duwen ze onder tegen het diafragma aan. Bij spontane ademhaling vindt daar dan ook de grootste beweging van het diafragma plaats, zodat de ventilatie daar het grootst is. Ook de perfusie is in de rug groter vanwege de zwaartekracht, zodat de verhouding V /Q weer 1 wordt, ook boven (in de buik), waar ventilatie en perfusie beiden kleiner zijn. Wanneer een patiënt beademd wordt, ondervindt de lucht de minste weerstand aan de buikzijde, dus is de ventilatie daar groter. Maar de perfusie is nog steeds aan de rugzijde groter door de zwaartekracht. Dat veroorzaakt een verstoorde verhouding: V /Q. College 9: Ademmechanica Inspiratie-expiratie Inspiratie is een actief proces, met behulp van 3 groepen spieren: het diafragma, dat naar beneden beweegt en zo de longinhoud vergroot; de externe intercostaalspieren, die de ribben omhoog duwen; en de hulpademhalingsspieren in de hals, die alleen bij arbeid, geforceerde ademhaling en benauwdheid gebruikt worden. Expiratie is een passief proces (een beweging terug naar de evenwichtsstand/frc evenwicht). De spieren: expiratiespieren

13 (normaal niet gebruikt, alleen bij arbeid, geforceerde ademhaling en beden FRC), spieren buikwand en interne intercostaalspieren. De oriëntatie van de interne intercostaalspieren is tegengesteld aan die van de externe intercostaalspieren. Bij volledige uitademing is er nog steeds rek in de longen, dus deze rek is altijd aanwezig. De evenwichtstoestand wordt veroorzaakt door twee krachten. Als de longen los zouden raken van de borstkas (bij een gaatje in de pleuraholte: een klaplong), zouden ze krimpen tot ongeveer vuistgrootte (het evenwichtsniveau van de longen). Het evenwichtsniveau van de thorax ligt rond 80% van het TLC. Het gezamenlijke evenwichtsniveau (waarbij de longen even hard naar binnen trekken, als de thorax naar buiten) ligt rond het FRC-niveau. Expiratiespieren hoeven dan ook alleen gebruikt te worden bij inspanning en heel diep uitademen. Deze spieren zijn de spieren van de buikwand en de interne intercostaalspieren, die de ribben naar beneden duwen. Elastantie-compliantie De elastantie is de druk die nodig is om één volume eenheid de longen in te krijgen. In de longfysiologie wordt meestal het begrip compliantie gebruikt. Dit is het omgekeerde van de elastantie en is de volumeverandering per drukeenheid. Dus E=1/C De elastantie van de longen (E) wordt berekend door ΔP/ΔV (de druk die nodig is om 1 liter de longen in te duwen). Zoals gezegd wordt er echter vaker gerekend met de compliantie (de meegaandheid van de longen: C = ΔV/ΔP, de volumeverandering per drukeenheid). De curve van de compliantie is S-vormig. De druk die in de pleuraholte heerst is vergelijkbaar met de druk in de oesophagus: daar worden dan ook de metingen in gedaan. Bij deze meting moet men langzaam uitademen (zodat de stromingsdruk gelijk blijft). De helling van de druk-volumecurve is de compliantie. Bij fibrose is de compliantie erg klein, terwijl hij bij longemfyseem erg groot is. P(mond) P(pleura) = ΔPtp (transpulmonale druk) ΔP(stroming) = P(mond) P(alv) ΔP(elast) = P(alv) P(pleura) ΔPtp = ΔP(stroming) (is ongeveer 0 bij langzame uitademing) + ΔP(elast) Ook de arbeid valt te berekenen met de oppervlakte van de curve (want arbeid = P x V). Bij inspiratie is de gebruikte arbeid gelijk aan de elastische arbeid en de stromingsarbeid. Bij expiratie is de vrijgekomen arbeid gelijk aan de elastische arbeid plus de stromingsarbeid. De geleverde arbeid bij ademhaling is dus de stromingsarbeid. Elastische eigenschappen van de longen De longen bevat drie componenten die het een elastisch geheel maken: de elastine vezels (rekbaar), de collagene vezels (strekbaar) en de oppervlaktespanning. Gestrekte collagene vezels, die niet meer rekbaar zijn, zijn bepalend voor de dimensies van de long. De oppervlaktespanning wordt berekend door de wet van LaPlace:* *geldt alleen voor een bol met aan de binnen- of buitenzijde lucht. PπR 2 = 4πRγ (oppervlaktespanning) P = 4γ/R. Dat betekent dat de druk in de kleine longblaasjes groter is dan in de grote longblaasjes. Dat de lucht daardoor van de kleine naar de grote longblaasjes stroomt, wordt voorkomen door surfactant (een stof die de oppervlaktespanning verlaagt). Deze stof is effectiever bij een kleiner oppervlak, dus in de kleinere longblaasjes wordt de oppervlaktespanning meer verlaagd dan in de grotere

14 longblaasjes. Vaardigheidsonderwijs VO1: Microscopische anatomie en pathologie van longen en luchtwegen De trachea bestaat uit 3 lagen, van buiten naar binnen (lumen): Adventitia: bindweefsel met o.a. grote bloedvaten Submucosa: losmazig bindweefsel en klieren Mucosa: epitheel, basale membraan en de lamina propria Adventitia (1) en kraakbeen (2) 1. Zit helemaal aan de buitenkant en bevat losmazig en meer vezelig bindweefsel met bloed en lymfevaten, zenuwvezels en vetweefsel. De achterwand van de trachea bestaat uit glad spierweefsel en collagene vezels. 2. De kraakbeenringen zijn hoefijzervormig bestaande uit hyalien (=glasachtig) kraakbeen. De chondrocyten (kraakbeencellen) liggen in groepjes in de extracellulaire matrix. De extracellulaire matrix bestaat uit collagene vezels en proteoglycanen. In de achterwand van de trachea ontbreekt het kraakbeen, hier zit glad spierweefsel en collagene vezels. Submucosa De submucosa is losmazig bindweefsel met dikke collagene vezels en veel klieren. Klieren zijn eigenlijk instulpingen van epitheelbekleding, waarin de epitheelcellen een gespecialiseerde secreetfunctie hebben. De trachea bevat alle drie de typen klieren: - Sereuze klieren: scheiden eiwitrijk secreet (mucus) af en hebben ronde kernen middenin de epitheelcellen. - Mukeuze klieren: scheiden glycoproteïnen af en bestaan uit lange cellen met kernen die tegen de buitenkant aangedrukt zijn. - Seromukeuze klieren: gemengde klieren De opslagvesikels zitten in het apicale deel van de cellen en zijn gerangschikt in acini (eenheden) rondom afvoergangetjes Mucosa Het epitheel in de trachea is pseudogelaagd(meerrijig) trilhaarepitheel. De cellen zijn langgerekt en hebben cilia (trilharen) aan de apicale zijde. Tussen de trilhaarcellen zitten slijmbekercellen en basale cellen. De basale cellen zijn erg klein en dienen als een soort stamcellen: bij schade kunnen ze opnieuw epitheel aanmaken. Het epitheel noemen we ook wel respiratorisch epitheel, ook al vindt hier geen gaswisseling over plaats. De basale membraan in de trachea is heel dik en is nog erger verdikt bij astmapatiënten en rokers. De lamina propria is celrijk, losmazig bindweefsel met veel elastische vezels, lymfocyten en bloedvaten. Trilhaarcellen op het epitheel zorgen voor slijmtransport. Basale cellen (ongedifferentieerde stamcellen) vervangen slijmbeker en / of trilhaarcellen bij beschadiging.

15 Bronchi versus trachea Bronchi Trachea Rondlopend spierweefsel Alleen dorsaal spierweefsel Minder klieren Meer klieren Dunne lamina propria Dikkere lamina propria Stukjes kraakbeen C-vormige kraakbeenringen Let op: een bloedvat heeft endotheel en een bronchus epitheel en trilhaarcellen! Bronchioli Bevat geen kraakbeen of klieren en bijna geen slijmbekercellen (behalve bij roken). In het bindweefsel van bronchioli zitten elastische vezels en bundels glad spierweefsel. Klieren en kraakbeen ontbreken. Het epitheel gaat langzaam over naar eenlagig, kubisch epitheel. Terminale bronchioli bevatten Clara-cellen, die uitstulpen in het lumen. Clara cellen produceren surfactant, dat de oppervlaktespanning in de alveoli verlaagd. Alveoli Het respiratorische deel van het ademhalingsstelsel bestaat uit bronchioli respiratorii, ductuli alveolares en sacculi alveolares. De overgang van bronchiolair epitheel naar alveolair epitheel is zeer abrupt. Alveoli hebben plaveisel epitheel. Interalveolaire septa bestaan uit capillairen, pneumocyten I, pneumocyten II, fibroblasten en alveolaire - of longmacrofagen. Pneumocyten I vormen 97% van het epitheel van de alveoli, zijn zeer plat en zorgen voor de gasuitwisseling. Ze zijn vaak moeilijk te onderscheiden van de endotheelcellen van de capillairen. Pneumocyten II zijn afgeronde, uitpuilende cellen die vaak op de hoek tussen twee septa liggen. Ze produceren surfactant en kunnen nog delen, waardoor ze na schade van de alveolaire wand de pneumocyten I kunnen vervangen. Ze zijn talrijker dan type I pneumocyten, hoewel ze minder oppervlak bedekken. Zuurstof moet achtereenvolgens het alveolaire epitheel, de gefuseerde basale lamina (van capillair en alveoli) en endotheel passeren en dan pas is het in het bloed. Deze weg is heel dun voor goede gasuitwisseling. Pathologie Als de linker harthelft niet goed functioneert, ontstaat er stuwing op de longvaten. Hierdoor ontstaan kleine bloedingen in de alveoli en treden de erythrocyten naar buiten, de alveolaire ruimte in. Macrofagen ruimen de erythrocyten weer op. We zeggen dat er hartgebrekcellen zijn gevormd: macrofagen die ijzer gefagocyteerd hebben. Het longweefsel zal stug worden (door littekenweefsel van bindweefsel) en na verloop van tijd bruin kleuren (door oxidatie van ijzer; roest). Bij het acute respiratory distress syndrome (ARDS) ontstaat diffuse alveolaire schade. We noemen het ook wel shocklong, maar het kan vele diverse oorzaken hebben. Door hele lage bloeddruk treden beschadiging op aan het epitheel en endotheel, waardoor het septum gaat lekken en bestandsdelen uit het bloed in de alveolaire ruimte komen. Als gevolg daarvan ontstaan ontstekingsreacties en longoedeem. Het dode materiaal slaat neer op de wanden van de longblaasjes. Zo vormen zich glasachtige hyaliene membranen. Hierdoor, en door het ontstekingsvocht, wordt diffusie bemoeilijkt. Dit probleem ontstaat acuut en de macrofagen hebben dus niet zoals eerder beschreven de tijd om de rotzooi op te ruimen. Pneumocyten II

16 gaan minder snel kapot dan de pneumocyten I. Longfibrose is overmatige afzetting van bindweefsel in de alveolaire septa en is irreversibel. Hierdoor treedt verbreding op van de alveolaire septa. Soms is de oorzaak van longfibrose bekend, maar veel vaker niet (idiopathische longfibrose. Het proces is irreversibel en progressief. De bindweefseltoename veroorzaakt ook vervorming van de normale architectuur van het longweefsel met abnormale luchtruimten. Sommige gebieden zijn wel aangetast en andere niet, en er zijn veel ontstekingscellen aanwezig. De gaswisseling en maximale capaciteit van de long nemen af. De FEV1 waarde zal bij longfibrose normaal tot licht verlaagd zijn. VO2: Longmechanica Als de longen uit de thoraxkooi genomen zouden worden, dan zouden ze krimpen tot vuistformaat. Van nature wil longweefsel dus kleiner worden. De thoraxkooi heeft echter de neiging om groter te worden. Doordat ze verbonden zijn via de pleura en ze een tegengestelde kracht leveren op de pleuraholte, heerst er een onderdruk in de pleuraholte (P PL ). Luchtstroom in de longen ontstaat door het drukverschil tussen longen en buitenlucht. De longen bevinden zich continu in opgerekte toestand in de thoraxkooi, omdat er in de pleuraholte een onderdruk heerst (Ppl) die gelijk is aan de trekkracht van het opgerekte longweefsel (Pl). Er moet gelden: P L = - P PL P L is de druk over de wand van de longen en P PL is de onderdruk in de pleuraholte. De thoraxkooi biedt bescherming aan de organen die er in zitten en zorgt voor volumeveranderingen in de borstholte. De rusttoestand van de longen en de thoraxkooi samen is als er een evenwicht heerst tussen de trekkracht van het longweefsel naar binnen en de trekkracht van de thoraxkooi naar buiten. Dit evenwicht heerst aan het eind van rustig uitademen, wanneer alle spieren ontspannen zijn. Als tijdens het uitademen de thoraxkooi uitzet, wordt P pl meer negatief. Bij de quasi-statische methode om de elasticiteit van het longweefsel te bepalen zijn de mond en keelholte geopend en wordt er heel langzaam geademd. P a (die in de longen heerst) is hierbij vrijwel gelijk aan nul (de atmosferische druk). Je verwaarloost hierbij de drukverliezen over de trachea en de drukverschillen door stroming moeten klein blijven. Je krijgt nu een grafiek met op de x-as de drukken P PL links en P L rechts en op de y-as het volume V. Er geldt P L = P A P PL. De P PL is negatief tijdens rustig uitademen, omdat de druk in de longen 0 is en de thoraxkooi een tegengestelde kracht levert met de longen. Omdat P L de negatieve P PL is, moet P L dus positief zijn bij een rustige ademhaling. Pl is altijd positief, want het is de trekkracht en de longen zitten altijd in uitgerekte toestand. Pa is ongeveer gelijk aan nul. Ppl is altijd tegengesteld aan Pl en dus negatief.

17 De helling van de lijn is de compliantie = dv / dp. In de grafiek zie je twee lijnen bij 45% en bij 55%. Hiertussen zit het tidal volume. De 45% van de TLC (totale long capaciteit op de y- as) geeft het FRC (functionele residu capaciteit) aan. Deze percentages verschillen per individu en leeftijd; dit kan zo n 5% afwijken. In de kliniek bepaalt men de P PL via een ballonkatheter in de oesophagus en het volume V met een spirometer. Als het longvolume toeneemt en dus heel groot wordt, dan neemt de compliantie af. De long wordt iets stugger, doordat de elastische vezels niet verder willen uitrekken, doordat de collagene vezels worden uitgestrekt en niet verder kunnen uitrekken. Maar wat nu als er operatief één longkwab is verwijderd? Dan zal de volumeverandering per drukverandering afnemen en de compliantie dus ook. Het volume wordt immers gehalveerd. Dit zou betekenen dat de compliantie ook gehalveerd zou moeten zijn. Dit zou raar zijn, want het weefsel van de overgebleven long is niets veranderd. In dit geval is de compliantie dan geen betrouwbare maat voor de soepelheid van het weefsel. Dit geldt ook bij verschillende longgroottes. De compliantie is volgens de formule sterk afhankelijk van het longvolume. Het longvolume verschilt per individu. De algemene compliantie is dus geen goede maat voor de compliantie. Er wordt daarom gecorrigeerd voor grootte van de long door te delen TLC of FRC, zodat je de specifieke compliantie krijgt: We moeten dus een grootheid hebben die onafhankelijk is van de grootte van de long. Hiervoor moeten we de compliantie beschouwen per longvolume. De specifieke compliantie = compliantie / TLC of FRC. Bij de dynamische methode mag de patiënt normaal ademhalen en zal de P A ongelijk zijn aan nul tijdens de ademhalingscyclus. Er geldt: P PL = P A P L. Tijdens het inademen is P A negatief. Tijdens het uitademen is P A positief. De V,p grafiek is nu geen rechte lijn meer, maar een ellips. Tijdens de inademing is P PL meer negatief en tijdens de uitademing iets positiever (dit volgt uit de formule). De omkeerpunten in de grafiek geven einde inademen (bovenin = TLC) en einde uitademen (onderin = FRC) aan. Hier is de helling nul. Bij grote in- en uitademing zal de P A meer van grote veranderen. Bij een grote inademing zal de thoraxkooi sneller vergroot worden, hierdoor zal de P A dus negatiever worden; er stroomt hierdoor met een hogere snelheid meer lucht naar binnen. Het drukverschil tussen de atmosferische druk en de P A is immers groter. Bij een grote uitademing kan de P PL zelfs een beetje positief worden, hierdoor wordt de P A dus ook wat positiever; resultaat: een grotere uitademing. Op de grafiek is deze grotere in- en uitademing te zien aan een verbreding van de curve. De dynamische compliantie bepaal je door een rechte lijn te trekken tussen beide omkeerpunten en hiervan de helling (compliantie) te bepalen. Deze dynamische compliantie is gelijk aan de compliantie die bepaald is met de quasi-statische methode en daarom gebruiken longartsen deze methode. Bij een pathologisch probleem in de long ontstaat er wel een afwijking in de dynamische compliantie bij sneller of langzamer ademen en zo kun je dus een ziekte opsporen. Arbeid = kracht x afstand = druk x volume, met als eenheid J = Nm. De spieren verrichten tijdens het inademen arbeid als je met onderdruk de longen oprekken. Bekijk figuur 6 op bladzijde 13 van dit VO. Tijdens het quasi-statisch inademen (de rechte lijn) wordt arbeid verricht: oppervlakken A 2 en A 3.