Meetup 4: Pulmonaire structuur en functie

Question 1

Welk molecuul is het belangrijkst voor het aanleveren van energie in weefsels?

Answer 1

ATP

Question 2

Waardoor wordt het aerobe systeem gekarakteriseerd?

Answer 2

Het aerobe systeem wordt gekarakteriseerd door de capaciteit van systemen om zuurstof aan te leveren en door de capaciteit van spieren om ATP te maken.

Question 3

Wat is het doel van het pulmonaire systeem?

Answer 3

Gasuitwisseling, waar CO2 als afvalstof vanuit het bloed aan de longen wordt geleverd en O2 vanuit de longen aan het bloed wordt geleverd.

Question 4

Gasuitwisseling in de longen gebeurd a.d.h.v. passieve diffusie. Waar vind de diffusie van stoffen plaats in de longen?

Answer 4

In de alveoli

Question 5

Hoeveel L O2 en CO2 wordt er tijdens rust uitgewisseld in de alveoli?

Hoeveel L O2 en CO2 wordt er tijdens maximale inspanning uitgewisseld in de alveoli?

Answer 5

• 0.3L O2 en 0.2L CO2
• 5L O2 en 6 L CO2

Question 6

Beschrijf hoe en welke anatomische structuren worden gebruikt tijdens de in- en uitademing.

Answer 6

Tijdens inademing:
- Het diafragma spant aan waardoor het zakt en de externe intercostale spieren spannen aan waardoor de ribben omhoog bewegen. Hierdoor wordt de luchtdruk binnen de longen lager dan de lucht buiten de longen waardoor lucht de longen in kan stromen.

Tijdens uitademing:
- Het diafragma ontspant waardoor het zich naar boven beweegt en ook de externe intercostale spieren ontspannen. Hierdoor neemt de luchtdruk binnenin weer toe, waardoor de luchtdruk hoger is dan die van buiten. Hierdoor stroomt lucht weer uit de longen.

Question 7

In- en uitademing is een passief proces. Er kan wel sprake zijn van een actieve uitademing, wat wordt hiermee bedoeld?

Answer 7

Hierbij spannen de interne intercostale spieren en buikspieren zich aan. Hierdoor wordt de thoracale ruimte naar beneden gedrukt, wat voor ‘geforceerde uitademing’ zorgt.

Question 8

Wat is oppervlaktespanning en de invloed van surfactant hierop?

Answer 8

De binnenkant van alveoli wordt bekleed met een laagje vloeistof. De watermoleculen in deze vloeistof trekken elkaar aan, waardoor er een spanningsveld over de vloeistof ontstaat. Wanneer lucht uit de alveoli gaat tijdens uitademing, krimpen de alveoli door de oppervlaktespanning van het water. Enkel een hoge oppervlaktespanning zou het lastig maken om de alveoli weer groter te maken. Hierom bevat de vloeistof van de alveoli surfactant, die de oppervlaktespanning van de vloeistof verlaagd. Hierdoor kunnen alveoli weer groter worden en kan lucht de alveoli weer vullen.

Question 9

Wat gebeurd er als de oppervlaktespanning uit balans is (bijv. door dysfunctie van surfactant)?

Answer 9

Bij dysfunctie van surfactant, kan surfactant de oppervlaktespanning niet voldoende meer verlagen. Hierdoor kunnen de alveoli niet/minder goed weer groter worden en kan lucht de alveoli niet (goed) vullen. Dit resulteert in dysfunctionele stofwisseling van gassen zoals O2 en CO2.

Question 10

Wat gebeurd er met de luchtdruk binnen alveoli (Palv) tijdens ademhaling?

Answer 10

Voor inademing:
- Palv = 00 mm Hg

Tijdens inademing:
- Palv = -1 mm Hg

Voor uitademing:
- Palv = 0 mm Hg

Tijdens uitademing:
- Palv = +1 mm Hg

Na uitademing:
- Palv = 00 mm Hg

Question 11

Wat is de anatomische dode ruimte van de longen?

Answer 11

De bronchiolen, in dit stuk van de longen vind er geen diffusie plaats.

Question 12

Beschrijf de verschillen in luchtsnelheid wanneer lucht in de verschillende delen van de longen terecht komt.

Answer 12

Het bovenste deel van de longen (trachea en de bronchie met zijn aftakkingen) wordt de ‘conducting zone’ genoemd en het onderste deel van de longen (de respiratoire bronchiolen en alveoli) wordt de ‘respiratory zone’ genoemd. Van de conducting zone naar de respiratory zone wordt de oppervlakte groter en de snelheid waarmee lucht zich verplaatst kleiner.

Question 13

Wat is het teugvolume (tidal volume; TV)?

Answer 13

Hoeveel lucht zich door de longen verplaatst tijdens in- of uitademing.

Question 14

Wat wordt er bedoeld met de alveolaire dode ruimte?

Answer 14

Het deel van de alveoli dat wel geventileerd maar niet doorbloed wordt. Hier vindt dus geen gasuitwisseling plaats, waardoor er altijd een restant lucht achterblijft in dit deel van de alveoli.

Question 15

Wat houdt de wet van Fick in?

Answer 15

Met de wet van Fick kan bepaald worden wat de snelheid van gasuitwisseling is voor een bepaalde stof. De snelheid waarmee stoffen worden uitgewisseld is afhankelijk van een aantal factoren, waaronder het oppervlak, diffusieconstante (van een bepaalde stof), drukverschil en de dikte van het membraan.

Question 16

Met de wet van Fick kan bepaald worden wat de snelheid van gasuitwisseling is voor een bepaalde stof. De snelheid waarmee stoffen worden uitgewisseld is afhankelijk van een aantal factoren, waaronder het oppervlak, diffusieconstante (van een bepaalde stof), drukverschil en de dikte van het membraan.

Wat is de relatie tussen de diffusiesnelheid van een gas en het oppervlak? En wat is de relatie tussen de diffusiesnelheid van een gas en de dikte van het membraan?

Answer 16

• De diffusiesnelheid is direct proportioneel met het oppervlak. Dus hoe groter het oppervlak, hoe groter de diffusiesnelheid.
• De diffusiesnelheid is invers proportioneel met de dikte van het membraan. Dus hoe dikker het membraan, hoe lager de diffusiesnelheid.

Question 17

Wat kan ervoor zorgen dat de diffusiesnelheid (bepaald door de Wet van Fick) verminderd is?

Answer 17

Roken. Door de afzetting van teer aan de binnenkant van de longen, wordt het membraan dikker. Aangezien de diffusiesnelheid invers proportioneel is met de dikte van het membraan, wordt hiermee de diffusiesnelheid verlaagd.

Question 18

De wet van Fick maakt o.a. gebruik van de diffusieconstante (D). Waar hangt deze constante van af?

Answer 18

Deze hangt af van de oplosbaarheid van gas en van het molecuulgewicht van het gas.

Question 19

Bij hyperventilatie is er sprake van een dysfunctionele ademhaling, waardoor je meer CO2 uitademt dan nodig is. Dit proces wordt versterkt door factoren die verklaard kunnen worden aan de hand van de wet van Fick. Leg dit uit.

Answer 19

De wet van Fick stelt o.a. dat de diffusiesnelheid afhankelijk is van de diffusieconstante D. Deze constante wordt bepaald aan de hand van de oplosbaarheid van het gas en het molecuulgewicht. CO2 is beter oplosbaar dan O2 en ook ligt het molecuulgewicht van CO2 hoger dan die van O2. Hierdoor is de diffusieconstante van CO2 20x zo hoog als die van O2. Hierdoor is de diffusiesnelheid van CO2 veel hoger dan die van O2. Deze factor versterkt dus het verlaten van CO2 uit het lichaam tijdens hyperventilatie.

Question 20

Beschrijf de definities van de volgende parameters van de long:

• Teugvolume (TV)
• Inspiratoire Reserve Volume (IRV)
• Expiratoire Reserve Volume (ERV)
• Totale Long Capaciteit (TLC)
• Residuele Long Volume (RLV)
• Geforceerde Vitale Capaciteit (FVC)
• Inspiratoire Capaciteit (IC)
• Functionele Residuele Capaciteit (FRC)

Answer 20

• Teugvolume (TV): in- of uitgeademd volume lucht per ademhaling
• Inspiratoire Reserve Volume (IRV): het maximale luchtvolume dat (extra) ingeademd kan worden na normale inademing.
• Expiratoire Reserve Volume (ERV): het maximale luchtvolume dat extra uitgeademd kan worden na normale uitademing.
• Totale Long Capaciteit (TLC): het totale luchtvolume dat zich in de longen kan bevinden (incl. alveolaire dode ruimte).
• Residuele Long Volume (RLV): het luchtvolume in de longen na maximale uitademing (oftewel de alveolaire dode ruimte).
• Geforceerde Vitale Capaciteit (FVC): het maximale volume lucht dat je kan uitademen na inademing.
• Inspiratoire Capaciteit (IC): het maximale volume lucht dat je kan inademen na een normale uitademing.
• Functionele Residuele Capaciteit (FRC): het luchtvolume dat achterblijft in de longen na een normale uitademing.

Question 21

De minuutventilatie (Ve) is de hoeveelheid lucht dat per minuut wordt in- en uitgeademd. Hoe kan Ve berekend worden?

Answer 21

Door het teugvolume te vermenigvuldigen met de ademhalingsfrequentie per minuut.

Question 22

Hoe veel is de minuutventilatie ongeveer in rust en hoe hoog kan het minuutventilatie zijn voor topatleten?

Answer 22

• In rust: 6 L/min
• Topatleten: >180 L/min

Question 23

Beschrijf wat er met de volgende long parameters gebeurd als de minuut ventilatie verhoogd wordt:

• Inspiratoire reserve volume (IRV)
• Teugvolume (TV)
• Expiratoire reserve volume (ERV)

Answer 23

• Inspiratoire reserve volume (IRV): verlaagd
• Teugvolume (TV): verhoogd
• Expiratoire reserve volume (ERV): verlaagd

Question 24

De FEV1/FVC ratio is de verhouding ‘forced expiratory volume’ in de eerste seconde tot de ‘forced vital capacity’.

Een gezond individu heeft een FEV van 4L en een FVC van 5L en dus een FEV1/FVC van 0.8 (80%).

Wat gebeurd er met deze ratio voor patiënten met een obstructieve longziekte (zoals bronchiale astma) en met een restrictieve longziekte (zoals pulmonaire fibrose)?

Answer 24

• Obstructieve longziekte: hierbij heeft de patiënt moeite met snelle uitademing door de verhoogde luchtweerstand in de longen. Hierdoor is de FEV1 veel lager (bijv. 1.3L) en de FVC lager (bijv. 3.1L), waardoor de FEV1/FVC ratio rond de 0.42 (42%) valt.
• Restrictieve longziekte: hierbij kan de patiënt nog met enig gemak uitademen. De fibrose/stijfheid van de longen zorgen ervoor dat er grotere moeite is met inademen. De FEV1 en FVC zijn hierom lager dan bij een gezond individu, maar zijn meer gelijk aan elkaar waardoor de FEV1/FVC ratio alsnog rond de 0.9 (90%) ligt.

Question 25

De ventilatie en perfusie ratio is enorm belangrijk voor goede gasuitwisseling. De ratio wordt aangeduid als de V/Q ratio, waarbij de V staat voor alveolaire ventilatie in L/min en de Q voor de perfusie in L/min staat.

Hoe verhoudt de V/Q ratio zich in de verschillende delen van de longen?

Wat is de gemiddelde V/Q ratio tijdens rust en inspanning?

Answer 25

• De ventilatie en perfusie nemen toe naarmate de lucht zich dieper in de longen bevindt. Hiermee neemt de V/Q ratio af naarmate de lucht zich dieper in de longen bevindt. In zone 1 is V>Q, in zone 2 is V=Q en in zone 3 is Q>V.
• In rust: rond de 0.8 (idealiter 1:1)
• Inspanning: bijv. rond de 5

Question 26

Leg uit wat er gebeurd bij het uitvoeren van de Vasalva maneuver.

Answer 26

Het vasthouden van je adem en het daarmee sluiten van de glottis in combinatie met het gelijktijdig aanspannen van de interne intercostale spieren en buikspieren (uitademingsspieren voor actieve uitademing), zorgen ervoor dat de druk op de borstkas toeneemt (150 mm Hg boven buitendruk). Hierdoor klappen ook de aders rondom het hart in (vanwege de lage druk van deze aders), waardoor de bloedtoevoer naar het hart wordt verminderd. Als gevolg neemt het slagvolume van het hart af, waardoor de bloeddruk ook daalt. Normaliter wordt een daling in bloeddruk geassocieerd met duizeligheid en flauwvallen. Maar bij het heropenen van de glottis en het normaliseren van de druk op de borstkas, normaliseert ook de bloedtoevoer naar het hart zich wat resulteert in een ‘overshoot’ in bloeddruk.