Thema 7: Het ademhalingssysteem

The Developing Human - Moore, Persaud & Torchia - 10e druk

Hoe worden de lichaamsholten en diafragma gevormd bij de ontwikkeling van de mens? - Chapter 8

Wat zijn embryonale lichaamsholten?

Aan het begin van de vierde week ziet de intra-embryonale coeloomholte eruit als een hoefijzer. De bocht aan de craniale kant van het embryo wordt de toekomstige pericardholte, en de twee poten worden later de pleurale holte en de peritoneale holte. De distale delen van deze poten staan in verbinding met de extra-embryonale coeloomholte aan de laterale kant van de embryonale schijf. Tijdens de horizontale kromming van het embryo komen de twee poten ventraal samen en vormen dan één grote, peritoneale holte. Aan het einde van de vierde week is de intra-embryonale coeloomholte verdeeld in 3 holtes: de pericardiale holte, twee pericardioperitoneale kanalen en een peritoneale holte. Deze holtes hebben een pariëtale wand, bekleed met een laagje mesotheel afkomstig van somatisch mesoderm en een viscerale wand die bedekt is met mesotheel afkomstig van splanchnisch mesoderm. Tijdens de 10^e week verdwijnt de verbinding van de peritoneale holte met de chorionholte wanneer de ingewanden gevormd worden. Tijdens de craniale kromming van het embryo verplaatsen het hart en de pericardholte ventraal, anterior ten opzichte van de voordarm. Als gevolg hiervan komt de pericardholte in verbinding met de pericardioperitoneale kanalen, die dorsaal richting de voordarm lopen. Na de kromming van het embryo lopen de caudale delen van de voor-, midden- en achterdarm door de dorsale abdominale wand, via het dorsale mesenterium, in de peritoneale holte.

Een mesenterium verbindt het orgaan met de wand van het lichaam en bevat de vaten en zenuwen ernaar toe. De dorsale en ventrale mesenteria delen de peritoneale holte in een linker- en rechterhelft. De ventrale mesenterium verdwijnt later gedeeltelijk, waardoor de peritoneale holte een doorlopende ruimte wordt. De bloedvaten die de primordiale darm van bloed voorzien, gaan door de lagen van de dorsale mesenterium. De pericardioperitoneale kanalen liggen lateraal ten opzichte van het proximale deel van de voordarm (toekomstige oesophagus) en dorsaal ten opzichte van het septum transversum. Tussenschotten worden gevormd in ieder pericardioperitoneale kanaal dat de pericardruimte scheidt van de pleurale ruimtes, en de pleurale ruimtes van de peritoneale holte.

Door de groei van de bronchiale knoppen ontstaan er nokken in de laterale wand van elk kanaal:

• De craniale nokken (pleuropericardiale vouwing) zitten superior t.o.v. de longen.

• De caudale nokken (pleuroperitoneale vouwing) zitten inferior t.o.v. de longen.

De pleuropericardiale plooien groeien en vormen tussenschotten die de pericardruimte scheidt van de pleurale ruimte. Dit zijn de pleuropericardiale membranen. Ze draineren het veneuze systeem naar de sinus venosus van het hart. De primordiale pleurale ruimtes breiden zich ventraal uit rond het hart en splitsen het mesenchym in:

• Een buitenlaag, dit wordt de thoraxwand.

• Een binnenlaag (pleuropericardiale membraan), dit wordt het fibreuze pericard, de buitenste laag van het hartzakje.

Het primordiale mediastinum is mesenchym. Het is ontstaan door de fusie van de pleuropericardiale membranen en het mesenchym ventraal van de oesophagus. Het rijkt van het sternum tot de wervelkolom. De pleuroperitoneale membranen ontstaan als de longen en pleurale ruimtes groter worden. Ze zitten dorsolateraal vast aan de abdominale wand. In de zesde week fuseren de vrije einden met het dorsale mesenterium van de oesophagus en het septum transversum. Het sluiten van de pleuroperitoneale ruimten gebeurt mede door de migratie van myoblasten.

Wat is een diafragma?

Het diafragma scheidt de thorax van het abdomen. Het ontstaat uit vier embryonale componenten:

• Septum transversum

• Pleuroperitoneale membranen

• Dorsale mesenterium van de oesophagus

• Ingroei van spiercellen van de laterale lichaamswanden

Wat is een septum transversum?

Dit is een halfronde schelp die dorsaal groeit van de ventrolaterale lichaamswand. Het scheidt het hart van de lever. Het vormt de centrale pees van het diafragma. Tijdens de 4^e week maakt het diafragma een onvolledige scheiding tussen de pericardiale en abdominale holte. Het fuseert met het dorsale mesenterium van de oesophagus en de pleuroperitoneale membranen. Een groot deel van de lever ontstaat in het septum transversum.

Wat zijn pleuroperitoneale membranen?

Deze membranen fuseren met het dorsale mesenterium van de oesophagus en het septum transversum. Dit zorgt voor voltooiing van de scheiding tussen de thoracale en de abdominale ruimtes. Dit wordt het primordiale diafragma.

Wat is het dorsale mesenterium van de oesophagus?

Het dorsale mesenterium vormt het middenstuk van het diafragma en fuseert met het septum transversum en de pleuroperitoneale membranen. De crura van het diafragma (een bundel spieren die anterior van de aorta liggen) ontstaan uit myoblasten die in het dorsale mesenterium groeien.

Wat is de oorzaak van ingroei van spiercellen van de latere lichaamswanden?

Tijdens de 9e tot 12e week groeien de longen en pleurale holtes en deze graven zich in de latere wanden. De wand wordt opgedeeld in twee lagen:

• Een buitenste laag, dit wordt de abdominale wand.

• Een binnenlaag, dit worden de perifere delen van het diafragma

Er ontstaan costodiafragmatische nissen die zorgen voor de vorm van het diafragma. Gedurende de 5^e week migreren myoblasten in het ontwikkelende diafragma, samen met zenuwvezels. De nervus phrenicus zorgt voor de motorische innervatie en komt uit de 3^e, 4^e en 5^e cervicale spinale zenuwen. Ze zorgen ook voor de sensorische innervatie aan de linker- en rechterkant van het diafragma.

Hoe worden de luchtwegen gevormd bij de ontwikkeling van de mens? - Chapter 10

Wat zijn de functies van de luchtwegorganen?

De ontwikkeling van de lagere luchtwegorganen (het strottenhoofd, de luchtpijp, de bronchiën en de longen) begint in de vierde week van de ontwikkeling van het embryo. Het ademhalingsstelsel start als een uitgroei in het caudale einde van de primordiale farynx (het meest superieure deel van de slokdarm). Deze uitgroei heet de laryngotracheale gleuf. Het endoderm hiervan zal uitgroeien tot de klieren van de larynx, de trachea en bronchi. Het bindweefsel, kraakbeen en glad spierweefsel ontstaat uit het splanchnisch mesoderm van de voordarm.

De laryngotracheale gleuf groeit uit tot het zakachtige laryngotracheale diverticulum, ventraal ten opzichte van het caudale deel van de voordarm. Tegen het einde van de 5e week ontstaat het tracheoesophageale septum. Dit deelt het craniale deel van de voordarm in een ventraal deel (de laryngotracheale buis, dit wordt de larynx, trachea, bronchiën en longen) en een dorsaal deel (dit wordt de orofarynx (achterkant mondholte) en oesophagus. Het laryngotracheale diverticulum vormt de trachea en twee laterale zakjes (bronchiën). Het endoderm groeit uit tot klieren en het splanchisch mesoderm groeit uit tot het kraakbeen, bind- en spierweefsel van de laryngotracheale buis. De ademhalingsknoppen ontstaan tijdens de vierde week en delen al snel in twee uitstulpingen: de primaire bronchieknoppen, dit worden de pericardperitoneale kanalen. Samen met het splanchisch mesenchym differentiëren ze in de bronchiën en hun vertakkingen. Aan de rechterkant ontstaan drie lobben en aan de linkerkant twee. In de 24e week zijn de meeste takken en de bronchiolen gevormd. Uit het mesenchym ontstaat kraakbeen, spierweefsel en capillairen. Ook de viscerale pleura komt uit het mesenchym. Het somatische mesoderm zorgt voor de pariëtale pleura. De ruimte tussen de viscerale en de pariëtale pleura is de pleuraholte. In de vierde week ontstaat het laryngotracheale diverticulum. Het diverticulum wordt gescheiden van de voordarm door tracheoesophageale vouwen die het tracheoesophageale septum vormen. Het endoderm van de laryngotracheale buis wordt het epitheel van de ademhalingsorganen en de klieren. Het splanchisch mesenchym wordt het bindweefsel, het kraakbeen, het spierweefsel en de lymfe- en bloedvaten van deze organen. Het einde van de laryngotracheale buis vormt een ademhalingsknop, die deelt in de bronchieknoppen. Deze groeien uit tot de hoofdbronchiën, die vervolgens weer delen in lobben, segmenten, en subsegmenten. Elke knop met het omringende mesenchym is het begin van een longsegment. Dit gaat door tot er 17 takken zijn ontstaan, na de geboorte komen er nog 7 bij.

Clinically Oriented Anatomy - Moore, Dalley & Agur - 7e druk

Wat is de anatomie van de borstkas (thorax)? - Chapter 1

Thorax (borstkas)

De thorax, ook vaak de borst genoemd, is het gedeelte tussen de nek en de buik. De borst is echter uitgebreider dan de thorax, de thorax is de borstkas en de holte met de organen. De thoraxholte en –wand hebben de vorm van een kegel, met het smalste gedeelte bovenaan en het breedste gedeelte ter hoogte van de overgang met het abdomen. De thoraxwand is net zo dik als de ribbenkast, echter bestaat de ribbenkast enkel uit bot en kraakbeen en de thoraxwand tevens uit spieren. Het sternum is één aanhechtingsplaats voor de ribben, posterior zitten ze vast aan de wervels. Het diafragma is de onderkant van de thorax en wordt diep geïnvagineerd (terug geduwd) door de buikorganen. In de thoraxholte liggen de primaire organen voor ademhaling en circulatie, namelijk het hart en de longen. De oesophagus (slokdarm) loopt dwars door de thorax om voedsel van de mond naar de maag te transporteren. De thoraxwand bestaat uit de ribbenkast, de spieren daartussen, de huid, subcutaan weefsel, spieren en fasciae. De functies zijn:

• Beschermen van de vitale organen in de thoraxholte.

• Weerstand tegen de negatieve interne druk door de elastische retractie kracht van de longen.

• Aanhechting en support voor de bovenste ledematen.

• Aanhechting voor veel spieren, bijvoorbeeld voor de buik, nek, rug en armen en de ademhalingsspieren.

Door de vorm is de thoraxwand erg stevig, maar omdat de ribben flexibel zijn en door het kraakbeen kunnen grote krachten worden opgevangen, zonder dat er breuken optreden. Door de organen die constant in beweging zijn, is de thorax een van de meest dynamische structuren van het lichaam. Het skelet van de thorax vormt de osteocartilagineuze borstkas. Het skelet van de thorax bestaat uit 12 ribben en de bijbehorende costale kraakbeendelen, 12 thoracale wervels en de bijbehorende tussenwervelschijven, en het sternum.

Spieren van de thoraxwand

Axioappendiculaire spieren hechten aan de thorax (m. pectoralis major/minor, m. subclavius, m. serratus anterior en m. latissimus dorsi), net als de anterolaterale buikspieren en een paar rug- en nekspieren. Daarnaast helpen de m. pectoralis major en minor en de m. serratus anterior inferior bij respiratie door ribben te liften bij krachtige inademing. De m. scalenus helpt hierbij ook door het fixeren van de eerste twee ribben. De m. serratus posterior superior lift de bovenste vier ribben, waardoor de thorax breder wordt en het borstbeen omhoog komt. De serratus posterior inferior houdt de onderste ribben op zijn plaats en heeft voornamelijk een proprioceptieve functie.

De mm. levatores costarum lopen van de wervelkolom naar de ribben. Ze liften de ribben, maar hun functie is verder onduidelijk. De intercostale ruimtes bevatten van buiten naar binnen:

• mm. intercostales externi (liften de ribben bij inspiratie)

• mm. intercostales interni (behouden tonus bij expiratie)

• mm. intercostales intimi (ondersteunen de mm. intercostales interni)

Subcostale spieren variëren in vorm en grootte en dienen voornamelijk als ondersteuning van de mm. intercostales interni en om de ribben omlaag te duwen. De m. transversus thoracalis heeft een zwakke functie bij de expiratie. Deze loopt met meerdere delen van de posterieure zijde van het borstbeen naar het ribkraakbeen. Hij loopt hierbij gelijk met de m. abdominalis transversus. De intercostale spieren werken voornamelijk isometrisch en zijn nuttig bij geforceerde ademhaling. Het diafragma is de belangrijkste spier wat betreft de inspiratie. Bij inspiratie zijn veel spieren betrokken en het is een actief proces. Expiratie is een passief proces, omdat er minder weerstand is.

Fascie van de thoraxwand

Elke fascie draagt de naam van de onderliggende spier. Dit betekent dat het grootste deel van de voorkant van de thorax bedekt wordt door de fascia pectoralis. Onder de m. pectoralis minor bevindt zich nog een diepere fascie; fascia clavipectoralis. Het membraan dat de longen bedekt, heet fascia endothoracica.

Zenuwen van de thoraxwand

De thoraxwand wordt geïnnerveerd door de twaalf posterior gelegen thoracale spinaalzenuwen. De anterieure rami van zenuwen T1 tot en met T11 vormen de intercostale zenuwen. De anterieure ramus van T12 vormt de subcostale zenuw. Typische intercostale zenuwen zijn de derde tot en met de zesde nervus intercostalis. Deze lopen initieel door de fascia endothoracica in de intercostale ruimte tussen de intercostaalspieren en gaan in de bocht van de rib in de sulcus costae liggen. Ze geven vervolgens bij het borstbeen tussen het costale kraakbeen vertakkingen af om de huid te innerveren. Naast vertakkingen voor de huid bestaan er ook:

• rami communicantes; vertakkingen voor communicatie tussen het sympathische zenuwstelsel en doelorganen

• collaterale vertakkingen; ter ondersteuning van de intercostaalspieren en pariëtale pleura

• musculeuse vertakkingen; om de ademhalingsspieren te innerveren

Atypische kenmerken van intercostale zenuwen zijn als volgt:

• De eerste nervus thoracicus vertakt naar voren in twee delen. De ene vertakking vormt, zoals de typische costale zenuwen, een intercostale zenuw en de andere vertakking sluit aan bij de plexus bracchialis die het bovenste lidmaat innerveert.

• De eerste en tweede nervus intercostalis lopen over de ribben in plaats van in de sulcus costae.

• De eerste nervus intercostalis heeft geen vertakkingen naar de huid

• De tweede nervus intercostalis sluit aan bij een grote zenuw voor de huid, de nervus intercostobrachialis

• De zevende tot en met de elfde nervus costalis geven een vertakking af naar de huid en innerveren verder de huid en spieren van de buik, waar geen ribben meer zijn.

Vasculatuur van de thoraxwand

De aanvoer van bloed voor de thoraxwand komt voornamelijk van de aorta thoracica, arteria subclavia en arteria axillaris. De intercostale ruimtes bevatten elk een grote arteria intercostalis posterior en twee kleine arteriae intercostales anterior. Daarnaast lopen er nog twee arteriae thoracicae internae. De eerste en tweede arteria intercostalis posterior komen uit arteriae intercostales superiores. De derde tot en met de elfde daarentegen komen uit de aorta thoracica. Posterieure vertakkingen voeden het ruggenmerg, de wervelkolom, rugspieren en huid. Anterieur vormen deze arteriën anastomosen met de arteriae intercostales anterior. De arteriae thoracicae internae ontspringen uit de arteria subclavia. Deze werden vroeger de arteriae mammariae genoemd. De arteriën lopen naar caudaal, waar ze eindigen in vertakkingen naar de arteria epigastricus superior en arteriae musculophrenicae. Ook ontspringen hieruit de arteriae intercostales anteriores. De arteriae intercostales anteriores voeden de anterieure delen van de intercostale ruimtes, musculi pectorales, borsten en huid. De eerste twee arteriae ontspringen uit de arteria axillaris en de derde tot en met de negende arterie uit de arteriae musculophrenicae.

De afvoer van bloed gaat via de intercostale venen, die net als de arteriën en zenuwen in de sulcus costae liggen. Aan beide kanten bevinden zich elf venae intercostales posteriores en één vena subcostalis. De posterieure venen komen uit in anastomosen met de anterieure venen. Deze lopen aan de rechterkant van het lichaam vervolgens via de vena azygos naar de vena cava superior. Echter aan de linkerkant eindigen de venen in de vena brachiocephalicus. Allebei de pulmonaire holtes zijn omgeven door viscerale pleura. De thoracale wand is bekleed met de pariëtale pleura. Tussen deze pleura zit de pleuraholte, gevuld met een dun laagje sereuze pleuravocht. Dit zorgt ervoor dat de lagen pleura makkelijk over elkaar kunnen bewegen tijdens respiratie. De viscerale pleura zit vastgeplakt aan de oppervlakte van de long en de hilus (de ‘poort’ naar de longen). Zo kan de long vrij bewegen tegen de pariëtale pleura aan. Pariëtale pleura bestaat uit een costaal, mediastinaal en diafragmatisch deel. De apex van de long wordt bedekt door de cervicale pleura, cupula pleurae genoemd en is versterkt met een fibreuze verlenging van de fascia endothoracica (suprapleuraal membraan). Afhankelijk van de plaats omvat de recessus costodiaphragmaticus of de recessus costomediastinalis de potentiële ruimte voor een long die niet is uitgezet.

De longen zijn de vitale organen van de respiratie en de oxygenatie van het bloed. Longen zijn licht, zacht en sponzig en nemen de volledige pulmonaalholte in beslag. Ze zijn elastisch en zijn van elkaar gescheiden door het mediastinum. Beide longen hebben een apex, basis, drie oppervlaktes (costaal, mediastinaal en diafragmatisch) en drie afgrenzingen (anterior, inferior en posterior). De rechterlong heeft drie lobben die zijn afgebakend door een fissura major en fissura minor. Het diafragma ligt hier hoger dan bij de linkerlong. De linkerlong heeft een fissura obliqua die onderscheid maakt tussen de twee lobben. Ook heeft deze long een instulping waar het hart ligt. Hierdoor vormt zich vaak een uitstulping die lingula wordt genoemd. De costale oppervlakte van de long is groot en convex. De diafragmatische oppervlakte is concaaf en vormt de basis van de long. De mediastinale oppervlakte is ook concaaf, omdat het grenst aan het mediastinum met het pericardium en het hart. Hier bevindt zich ook de hilus van de long. De hilus bevat de bronchi, arteriën, venen, zenuwen en lymfevaten. Om de gehele hilus zit het pulmonaire ligament. De trachea wordt verstevigd met open ringen van hyalien kraakbeen. Deze loopt door in de tracheobracheale boom die uiteenloopt in een bifurcatie. Deze hoofdbronchiën vertakken verder in lobaire bronchiën tot segmentale bronchiën die weer uitlopen in bronchopulmonaire segmenten. Zo’n segment is de verste vertakking van de bronchiën. Er zijn er een stuk of 18 tot 20, ze zijn piramidaal van vorm en worden afgescheiden door bindweefsel. De segmenten bevatten 20 tot 25 generaties van geleidende bronchioli die uiteindelijk terminaal eindigen. Deze bevatten geen kraakbeen of klieren. Hierna komen een aantal generaties respiratoire bronchioli, die zich karakteriseren door de aanwezigheid van alveoli. In de alveoli vindt gasuitwisseling plaats.

De longen

Vasculatuur van de longen

Elke long heeft een pulmonaalarterie en een pulmonaalvene. De pulmonaalarteriën ontspringen uit de truncus pulmonalis ter hoogte van de angulus sterni. Deze bevatten zuurstofarm bloed. Elke arterie vertakt zich verder naar lobaire en segmentale arteries. Deze lopen parallel aan de bijbehorende bronchus. Vanuit de capillairen komen steeds meer zuurstofrijke venen samen in de pulmonaal venen. De venen van de viscerale pleura en de bronchiale veneuze circulatie draineren ook in de pulmonaal venen. Twee superior en twee inferior pulmonaal venen draineren het zuurstofrijke bloed in de linker atrium van het hart. De arteriae brochiales voeren voedingsstoffen aan naar het ondersteunende weefsel van de longen. De twee linker arteriën komen altijd uit de aorta descendens thoracica. De rechterarterie komt soms ook uit de aorta, maar komt meestal indirect van intercostale arteriën of vanuit een gemeenschappelijke stam met de rechter bronchiaalarterie. Bronchiale venen draineren alleen de delen die zijn voorzien van bloed door bronchiale arteriën. De rechter bronchiale vene draineert in de azygos vene en de linker in de hemi-azygos vene.

Zenuwen van de longen

Parasympatische vezels van de nervus vagus (CN X), sympathische vezels en visceraal afferente vezels bevinden zich in plexussen bij de wortels van de longen. De parasympatische vezels verrichten bronchoconstrictie in glad spierweefsel van bronchiën, vasodilatatie in pulmonaal vaten en uitscheiding door alveolaire klieren in de bronchiën. De sympatische vezels verrichten het tegengestelde. Het spierige gedeelte van het diafragma wordt geïnnerveerd door de intercostale zenuwen. Het midden wordt daarentegen geïnnerveerd door de nervus phrenicus.

Het hart

Het hart is een cardiovasculaire pomp, bestaande uit twee atria (kamers) en twee ventrikels (boezems). De rechterharthelft ontvangt zuurstofarmbloed via de superior en inferior vena cava en pompt het bloed naar de longen voor de zuurstofvoorziening. Het zuurstofrijke bloed stroomt via de longvenen de linkerharthelft in en wordt met een hoge druk door de aorta en vervolgens door het hele lichaam gepompt. De hartcyclus bestaat uit diastole (vulling van de ventrikels) en systole (het ‘leegknijpen’ van de ventrikels). De hartslag die je hoort, ontstaat door het dichtslaan van eerst de atrioventriculaire kleppen en vervolgens de arteriële kleppen, die voorkomen dat het bloed terugstroomt tijdens de contractie van het hart. De wand bestaat uit drie lagen. Van binnen naar buiten: endocardium (endotheel en bindweefsel), myocardium (spierweefsel), epicardium (mesotheel/ viscerale blad van het pericard). Het grootste gedeelte bestaat uit spierweefsel, waarbij de spiervezels vastzitten aan het fibreuze hartskelet. De ventrikels contraheren in een wringende beweging, door de dubbele spiraalvormige richting van de cardiale spiervezels.

Het hartskelet heeft meerdere functies:

• Voorkomt te grote zwelling bij een volumetoename van bloed

• Verzorgt een aanknopingspunt voor de hartkleppen en het myocard

• Vormt een isolator waar impulsen niet doorheen kunnen (behalve ter hoogte van de AV-knoop)

De atria zijn gescheiden van de ventrikels door de sulcus atrioventricularis (atrioventriculaire groeve) met daarin de arteria coronaria dextra. De linker- en rechterventrikel zijn van elkaar gescheiden door de sulcus interventricularis anterior/posterior (de interventriculaire groeves). De apex (punt) van het hart ligt in de 5e intercostaalruimte, hier kun je de mitraalklep horen. Daar tegenover ligt de basis van het hart, posterior gelegen ter hoogte van T6-T9.

De zijdes en randen van het hart:

• Anterieure/sternocostale zijde (voornamelijk gevormd door het rechterventrikel)

• Posterieure/diafragmatische zijde (door linkerventrikel en deels rechterventrikel)

• Rechter longzijde (door rechteratrium)

• Linker longzijde (door linkeratrium)

• Rechtergrens (door rechteratrium, loopt door tussen vena cava superior en inferior)

• Inferieure grens (door rechterventrikel en deels linkerventrikel)

• Linker grens (door linkerventrikel en deels linkerhartoortje)

• Superieure grens (door rechter- en linkeratria en rechter- en linkerhartoortjes)

Hartkamers

Het rechteratrium ontvangt bloed van de vena cava superior (ter hoogte van T3), vena cava inferior (ter hoogte van T5) en de sinus coronarius. Het rechterhartoortje heeft een ruw oppervlakte en vergroot deels de capaciteit van het rechteratrium. De gladde en ruwe atriale wand zijn gescheiden door de sulcus terminalis aan de buitenkant en crista terminalis aan de binnenkant. De opening van de coronaire sinus zit vlakbij de ingang van vena cava inferior. Het rechterventrikel is bekleed met trabeculae carneae en ontvangt tijdens de diastole bloed via de drie-slippige tricuspidalisklep. Kleine chordae tendineae bevestigen de leaflets (‘blaadjes’) van deze klep met papillairspieren, waardoor de klep niet kan doorslaan. Het bloed gaat vervolgens door samentrekking bij de systole door de pulmonalisklep ter hoogte van T3. De scheiding tussen het linker- en rechterventrikel bestaat uit spierweefsel en membraneus weefsel en wordt het septum interventricularis genoemd. Het spiergedeelte in het linkerventrikel is groter, omdat dit ventrikel een grotere kracht moet geven. Aan de rechterkant zit meer membraneus weefsel, waar de tricuspidalisklep aan vastzit. In het septum interventricularis bevat zich de trabecula septomarginalis (moderator band). Deze maakt deel uit van de rechtertak van de AV-bundel (Hisbundel). In het linkeratrium monden vier venae pulmonalis uit met zuurstofrijk bloed. De wand is een klein beetje dikker en gladder dan het rechteratrium. Het ligt helemaal tegen de achterkant, waardoor via de oesophagus goed de linkerboezem te bestuderen valt. Het kleinere trabeculaire hartoortje bestaat uit musculi pectinati (evenals het rechterhartoortje). Linkerventrikel: heeft een hele dikke spierwand, doordat er in de aorta een hogere druk is. Ook zijn de papillairspieren langer. Het bloed komt naar binnen door de twee-slippige mitralisklep ter hoogte van T4. Hier ondergaat het bloed een totale hoek van 180° om via de halvemaanvormige aortaklep ter hoogte van T3 vervolgens het hart te verlaten.

De drie halvemaanvormige leaflets bij de pulmonalisklep en aortaklep hebben geen chordae. Ze hoeven ook maar minder dan de helft van de kracht op te vangen ten opzichte van de andere kleppen. De leaflets worden naar de wanden gedrukt als bloed de ventrikels verlaat. Als bij diastole dan het bloed weer terugstroomt, komen de leaflets weer tegen elkaar aan en vangen het bloed op als een soort zakjes. Je onderscheidt het linker- en rechterventrikel niet door de dikke wand maar je let op:

• RV: tricuspidalisklep is spierig verbonden met de pulmonalisklep

• LV: mitralisklep en aortaklep zijn fibreus verbonden; er zit geen spier tussen. Dit is goed te zien op echo en MRI.

Belangrijke bloedvaten van anterior naar posterior: truncus pulmonalis, aorta, vena cava superior. Let op: de aorta buigt over de aftakking (dus niet de stam) van de truncus pulmonalis heen. De truncus pulmonalis ligt heel dicht achter het sternum.

Coronairarteriën

Het endocardium krijgt voedingsstoffen door diffusie vanuit de kamers. Het myocardium en epicardium krijgen voedingsstoffen van de arteria coronaria dextra en sinistra. Deze arteriën ontspringen uit de sinus boven de aortaklep. Beide takken hebben twee belangrijke afsplitsingen: de arteria marginalis en arteria interventricularis (‘tussen de ventrikels’, bij de sulcus interventricularis anterior/posterior).

De arteria coronaria dextra innerveert de:

• SA-knoop via sinoatriale tak (60% van de bevolking)

• AV-knoop (80% van de bevolking)

• Posterior interventricular branch

• Rechter arteria marginalis

• rechter ventrikel, rechter atrium, deel van het linkerventrikel en deel van het septum

De arteria coronaria sinistra innerveert de:

• Anterior interventricular branch

• ramus circumflexus arteriae coronariae sinistrae

  • Linker arteria marginalis

  • Innerveert SA-knoop (40% van de bevolking)

• linkeratrium, linkerventrikel, deel van het rechterventrikel en het septum

Bij 67% van de bevolking is de arteria coronaria dextra dominant. De veneuze drainage van het hart gebeurt via de sinus coronarius, die uitkomt in het rechteratrium. De grote en middelgrote venen geven het zuurstofarme bloed van het hart door aan de sinus coronarius. Kleine venen daarentegen eindigen meteen in het rechteratrium.

Geleidingssysteem

De SA-knoop is de pacemaker van het hart en ligt anterolateraal waar de superior vena cava en rechter atrium samenkomen. Deze knoop initieert zo’n 70 keer per minuut een contractie, die zich verspreid door beide atria. Het signaal wordt doorgegeven via de AV-knoop; de enige plaats tussen atria en ventrikels waar het fibreuze skelet niet voor isolatie zorgt. De AV-knoop ligt bij 60% van de bevolking in de rechter atrium. Via de Hisbundel, die zich splitst in een linker- en rechterbundel aan beide zijden van het interventriculaire septum, komt het signaal in de Purkinjevezels terecht. Van hieruit worden de gehele ventrikels gestimuleerd. Het hart wordt sympathisch én parasympatisch geïnnerveerd door autonome zenuwen vanuit de plexus cardiacus (welke vóór de bifurcatie van de trachea ligt). Sympathische activiteit vindt plaats door middel van directe adrenerge of indirecte supra-renale (adrenaline) hormoonstimulatie. Parasympatische toevoer via de nervus vagus (CN X) gaat via het vrijgeven van acetylcholine.

Superieur mediastinum

De thymus, een lymfoïd orgaan, wordt in de puberteit grotendeels vervangen door vet. De brachiocephalische venen beginnen bij het sternoclaviculaire gewricht door bijeenkomst van de vv. jugularis interna en de vv. subclavia. De linker brachiocephalica, die van links naar rechts over de hoofdvaten loopt, is twee keer zo lang als de rechter. De vena cava superior draineert van alle organen boven het diafragma, behalve de longen en het hart, in het rechter atrium. De aortaboog begint posterieur van het 2^de rechter sternoclaviculaire gewricht en buigt dan superoposterieur naar links. De boog gaat dalen bij Th4 en gaat over in de aorta thoracale. De takken die de aorta boog van rechts naar links ontspringen zijn:

• truncus brachiocephalica: verdeelt superolateraal in de a. carotis communis dextra en aa. subclavia dextrae

• arteria carotis communis sinistra: verloopt naar de nek

• arteria subclavia sinistra

De nn. vagi komen bilateraal uit de medulla en zakken in de nek af langs de aa. carotis communis. De rechter n. vagus komt in de thorax anterieur van de rechter a. subclavia, en takt de n. laryngeus recurrens dextra af. Deze buigt naar boven, tussen de trachea en de oesophagus en innerveert de larynx. De n. vagus geeft nog een pulmonaire plexus, oesofagale plexus en een cardiale plexus af. De nn. phrenici is de enige motorische innervatie van het diafragma. 1/3^de van de vezels is sensorisch voor het diafragma. De nn. phrenici komen het superieure mediastinum binnen tussen de a. subclavia en de v. brachiocephalica. De rechter n. phrenicus komt bij het foramen cavale in het mediastinum, de linker komt links van het pericard het diafragma binnen. De trachea ligt anterieur van de oesophagus. Het posterieure oppervlak is plat waar de kraakbeen ringen niet compleet zijn. Op het punt van de sternale hoek, splitst de trachea in 2 hoofdbronchi. De oesophagus is het deel tussen de pharynx en de maag. Het is een fibromusculaire buis posterieur van de trachea, anterieur van de wervelkolom (Th1-Th4). De oesophagus buigt naar links als het door de hiatus in het diafragma gaat.

Posterieur mediastinum

De thoracale aorta is omgeven door de thoracale aorta plexus. Wanneer de aorta ter hoogte van Th12 de hiatus in het diafragma doorboort, verandert zijn naam in aorta abdominales. De aftakkingen zijn achtereenvolgens:

• bronchiaal (2 links, 1 rechts)

• mediastinaal

• oesofageaal (2)

• pericardiaal

• superieur phrenisch (anastomoseren met de musculophrenische en pericardiophrenische takken)

• posterieur intercostaal (9 paar, vanaf de 3^de tot de 11^de IC-ruimte)

• subcostaal

De thoracale oesophagus heeft in gevulde toestand 3 compressies: aortaboog, linker hoofdbronchus en diafragma. De ductus thoracicus ligt op de 7 onderste thoracale wervels. De ductus vervoert de lymfe van de onderste ledematen, de heup, het abdomen, linker thorax, - hoofd, -nek, en - bovenste ledemaat. De oorsprong is de cisterna chyli in het abdomen, daarna stijgt de ductus op door de aorta hiatus. De ductus is dun en wit, maar heeft veel kleppen. Aangezien de ductus niet goed te zien is, is hij erg kwetsbaar bij operaties. Bij perforatie kan chylus lekken, dit noem je chylothorax. Ter hoogte van wervels Th4-Th6, kruist de ductus naar links. Het venae azygossysteem draineert de rug, de thoraco-abdominale wanden en de viscera. De posterieure intercostale venen, die de ruggenwervels draineren, communiceren met de v. azygos. Ook ontvangt de v. azygos mediastinale, oesofagale en bronchiale venen. De v. azygos en de hemi-azygos lopen parallel tot Th9, waar de hemi-azygos naar rechts kruist en met de azygos mengt. De v. hemi-azygos accesorius daalt af van Th5 tot Th8 en voegt zich bij de v. azygos. Het azygossysteem kan functie hebben wanneer de vena cava inferior of vena cava superior dicht zit.

Aangezien de ascenderende aorta niet versterkt is met fibreus pericard en er wel veel bloed doorheen stroomt, kan zich hier een aneurysma (gedilateerd stuk) ontwikkelen. Dit kan drukken op delen in de thorax en geeft pijn op de borst die uitstraalt naar de rug. De nervus laryngeus recurrens maakt een bocht om de aorta en stijgt op tussen de trachea en oesofagus. Deze zenuw kan beïnvloed worden door een carcinoom in de bronchiën of de oesofagus. Vergroting van de mediastinale lymfeknopen of een aneurysma kan ook beklemming opleveren, wat de stem kan veranderen. Bij coarctatio aortae is er een stenose in de aorta boog ter hoogte van het ligamentum arteriosum. Er kan een goede collaterale circulatie ontstaan tussen de proximale en distale aorta door intercostale en interne thoracale arteriën.

Lichamelijk onderzoek en kliniek van het hart

Percussie van het hart vindt plaats in de 3^de, 4^de en 5^de IC-ruimte, links en rechts in de anterieure axillaire lijn. Atriumseptum defecten worden vaak veroorzaakt door het incompleet sluiten van het foramen ovale. Dit komt bij 15-25% van de mensen voor, niet altijd met klinische gevolgen. Bij een groot defect zorgt dit voor bloedstuwing in het rechter atrium, een vergroot atrium en ventrikel en dilatatie van de truncus pulmonales. Ventrikelseptum defecten komen voor in het musculaire deel. Dit kan zorgen voor pulmonaire hypertensie. Er kunnen zich thrombi (bloedklontjes) vormen in het linker atrium. Wanneer deze afbreken of losschieten kan dit een perifere arterie afsluiten. In de hersenen noem je dit een CVA (cerebrovasculair accident).

Hartklepdefecten

Hartklepdefecten zijn óf stenoses (vernauwingen) of insufficiëntie (niet kunnen sluiten). Beiden vragen meer werk van het hart. Een stenose zorgt voor turbulentie, dit kun je horen (murmur) of voelen. De kleppen kunnen worden vervangen (valvuloplasty) door synthetische kleppen, of die van dieren. Een aortaklepstenose komt vaak voor, meestal door aderverkalking. Dit gaat gepaard met linker ventrikel hypertrofie.

Wanneer de linkerventrikel contraheert, botst deze tegen de thoracale wand. Hierbij hoor je het apexritme. Bloed neemt het geluid mee in de richting waarin het vloeit. Auscultatie van het hart vindt plaats op de volgende plekken:

• Aortaklep: 2^de IC- ruimte, rechts van het sternum

• Pulmonairklep: 2^de IC-ruimte, links van het sternum

• Tricuspidaalklep: 5/6^de IC-ruimte, links van het sternum

• Mitraalklep(apex): 5^de IC-ruimte, midclaviculairlijn

Embolieën

Door een embolie kan een belangrijk hartvat geoccludeerd raken. Hierdoor infarceert het vat en ondergaat het necrose. De meest voorkomende geoccludeerde kransslagaders zijn:

• anterieure interventriculaire tak van de linker coronair arterie (LAD) (40-50%)

• de rechter coronairarterie (30-40%)

• circumflexe tak van de linker coronair arterie (15-20%)

Artherosclerose (vetafzetting in de intima van o.a. coronaire arteriën) begint al in de kindertijd en kan leiden tot een hartinfarct.

Bypass

Bij coronaire obstructie kan een bypass (omleiding) worden gemaakt. Een deel van een arterie of vene wordt dan bevestigd aan het begin van de aorta en aan de andere kant distaal van de obstructie. Hier wordt de vena saphena magna vaak voor gebruikt vanwege:

1. grote diameter

2. makkelijk te verwijderen worden uit het bovenbeen

3. grote lengte zonder kleppen of aftakkingen

Wanneer er wel venekleppen in voorkomen, wordt de vene andersom gebruikt. De arteria radialis wordt steeds meer toegepast. Je kunt ook een anastomose met een thoracale arterie maken. Percutane transluminale coronaire angioplastiek (PTCA) wordt toegepast door een katheter in een geobstrueerd vat te brengen en hier een ballonnetje op te blazen. Deze drukt de atherosclerotische plaque tegen de wand en verwijdt het lumen. Soms wordt er trombokinase ingebracht om een bloedprop te laten oplossen. Een stent kan worden geplaatst om het vat blijvend te laten dilateren. Er bestaan variaties in het vertakkingspatroon van de coronairarteriën. Echocardiografie maakt het mogelijk om de positie en de beweging van het hart te bepalen. Ook kan een pericardeffusie worden opgespoord. Door Doppler kun je de snelheid van de bloedstroom bepalen. Hiermee zijn stenosen en septale defecten aan te tonen. Het hart is ongevoelig voor druk, kou, hitte en zelfs snijden. Maar ischemie en opeenhopingen van metabole stoffen worden direct op de borst gevoeld als een drukkend gevoel maar kunnen ook als referred pain gevoeld worden: de uitstralende pijn naar linker kaak, of arm. Door uitval van de AV-knoop (bijvoorbeeld door afsluiting van een kransslagader) treedt er een ‘heart block’ op. Atrium excitatie kan de ventrikels niet bereiken. De ventrikels gaan contraheren op hun langzamere eigen tempo (25-30 keer per minuut). Bij een ‘bundle branch block’ contraheren de ventrikels asynchroon.

Ribben

Ribben (in het Latijn: costae) zijn kromme, platte botten. Ze zijn wonderbaarlijk licht en toch veerkrachtig. Ze bevatten een sponzig binnenste deel. Dit bestaat uit beenmerg en maakt bloedcellen aan. Er zijn 3 verschillende soorten ribben:

• Echte (vertebrocostale) ribben: #1-7. Deze ribben zitten vast aan het sternum.

• Valse (vertebrochondrale) ribben: #8-10. Deze ribben zitten vast aan het kraakbeen van de rib boven hen in plaats van direct aan het sternum.

• Zwevende (vertebrale) ribben: #11-12. Het kraakbeen van deze ribben zit niet vast aan het sternum (direct of indirect). In plaats daarvan eindigen ze in de spieren van de buik.

Daarnaast kunnen de ribben ook verdeeld worden in typische ribben en atypische ribben. Kenmerken van typische ribben zijn:

• De kop van de rib is wigvormig en heeft twee facetten, welke gescheiden zijn door een kruin. Eén facet sluit aan op de bijbehorende wervel, het andere facet sluit aan op de wervel erboven.

• De nek van de rib verbindt de kop met het lichaam.

• De tuberkel ligt tussen nek en lichaam in. Het gladde, articulaire deel sluit aan op de processus transversus van de wervel, en op het ruwe, non/articulaire deel hecht het costotransversale ligament aan.

• Het lichaam van de ribben is dun, plat en krom. Waar de kromming van de ribben het grootst is en de ribben naar anterolateraal draaien, heet de costale hoek. Dit is ook het verste punt waar de rugspieren kunnen aanhechten. De binnenkant van de rib op deze plek heet de costale groeve.

Atypische ribben bevatten niet al deze kenmerken:

• De 1^e rib is het breedst, kortst en meest gekromd van alle zeven echte ribben. Hij heeft maar een facet omdat de kop niet aansluit op de wervel erboven. Daarnaast heeft de 1^e rib twee groeven voor de subclaviale vaten, en een tuberkel waar de musculus scalenus anterior aanhecht.

• De 2^e rib bezit een extra tuberkel aan de bovenkant, waar de musculus serratus anterior aanhecht.

• De 10^e, 11^e en 12^e rib hebben net als de 1^e rib maar één facet, daarnaast zijn de 11^e en 12^e rib heel kort en hebben nauwelijks een nek of tuberkel.

Het costale kraakbeen is een anteriore verlenging van de ribben, draagt bij aan de elasticiteit van de thoraxwand en zorgt voor een flexibele aanhechting van de ribben aan de anteriore zijde. Het kraakbeen van de 1^e tot 7^e rib wordt steeds meer, vanaf de 8^e tot de 12^e verminderd het weer. Het kraakbeen van de 8^e, 9^e en 10^e rib vormt samen de ribbenboog. Het kraakbeen van de 11^e en 12^e ribben vormen een kap op de anteriore eindes van de ribben en reiken niet naar een ander bot of kraakbeen.

De intercostaalruimtes bevinden zich tussen de ribben. Ze zijn genummerd naar de rib die de superieure rand vormt (dus de ruimte onder rib 1 en boven rib 2 is intercostaalruimte 1). In de intercostaalruimtes liggen de intercostaalspieren, en twee sets (hoofd- en collaterale-) bloedvaten en zenuwen. De ruimte onder de 12^e rib heet de subcostale ruimte.

Wervels

Thoracale wervels T2 tot T9 zijn typische thoracale wervels: ze zijn onafhankelijk, hebben een lichaam, wervelboog, en zeven processen voor spier- en gewrichtsaanhechtingen. De karakteristieken van typische thoracale wervels zijn:

• Bilaterale costale facetten op het lichaam van de wervel (demifacetten) waarop de koppen van de ribben aansluiten.

• Costale facetten op de processus transversus waarop de tuberkels van de ribben aansluiten.

• Lange, inferieur hellende processus spinosus.

De lokalisatie van de facetten: de bilaterale (superieure en inferieure) costale facetten (demifacetten) zijn bilateraal gepaard, en zijn geplaatst op de superieure en inferieure posterolaterale randen van de lichamen van de thoracale wervels. De facetten zijn gerangschikt in duo’s, op twee wervels, aan weerszijde van een tussenwervelschijf. Zo’n duo van facetten vormt samen een houder voor de kop van één rib: de rib die correspondeert met de onderste wervel van het duo. Er zijn 4 atypische costale wervels: T1, T10, T11 en T12. Deze wervels hebben geen demifacetten (en vormen dus geen duo voor de kop van één wervel) maar maken in hun eentje een houder voor de kop van een wervel. NB: T1 heeft superieur een heel facet, en inferieur een demifacet welke een duo vormt met het superieure facet van T2. T10, T11 en T12 hebben maar 2 facetten (hele facetten) in plaats van vier demifacetten (superior en inferior). Bij T10 zijn deze facetten half op het lichaam geplaatst, en half op het pedikel van de wervelboog. Bij T11 en T12 zijn ze geheel geplaatst op het pedikel. De processus spinosus van de typische thoracale wervels zijn lang, en inferieur geheld zodat ze over de wervels eronder hellen. Ze beschermen de intervallen tussen de lamina van de wervels zodat scherpe objecten niet tussen de wervels kunnen schuiven en het ruggenmergkanaal niet kunnen binnendringen. Door de plaatsing van de facetten tussen de wervels kan de wervelkolom roteren.

Sternum

Het sternum is het platte bot dat het midden van de anteriore borstkas vormt. Het ligt direct boven de viscera van het mediastinum en dient tot bescherming van vooral het hart. Het sternum bestaat uit 3 delen, het manubrium, het lichaam en het processus xiphoidus. De drie delen zijn gekoppeld door kraakbeengewrichten die ontstaan in midden- tot late volwassenheid. Het manubrium is trapeziumvormig en is het breedst en dikst van de 3 botten van het sternum. De top van het manubrium kan gevoeld worden en heet de jugularisinkeping. Links en rechts naast de jugularisinkeping zitten de inkepingen voor de claviculae, de sternoclaviculaire gewrichten. Links en rechts (inferiolateraal) naast de sternoclaviculaire gewrichten zitten de inkepingen voor de 1^e ribben; de synchondrosen. In Figuur 1.6 B op pagina 78 is te zien dat het manubrium en het lichaam van het sternum niet geheel in hetzelfde vlak liggen. Het manubriosternale gewricht vormt daardoor de zogenoemde sternale hoek. Het lichaam van het sternum is dunner, langer en minder breed dan het manubrium. Het lichaam van het sternum ligt op de hoogte van de 5^e tot 9^e thoracale wervel. Langs de laterale kant van het lichaam liggen de inkepingen voor de 2^e tot 6^e rib. De inkeping voor de 7^e rib bevindt zich op het processus xiphoidus. In jonge kinderen bestaat het lichaam van het sternum uit 4 sternebrae die aan elkaar groeien tot het 25^e jaar. De lijnen waar de vier delen gefuseerd zijn, zijn te zien bij volwassenen. De processus xiphoidus is het kleinste deel van het sternum. Het is dun en lang, en het inferieure eind ligt op de hoogte van wervel T10. De vorm van het processus xiphoidus verschilt per persoon. Het is een belangrijk herkenningspunt omdat het sternoxiphoidale gewricht de inferieure begrenzing van de borstholte aantoont, en omdat het een marker is voor de superieure begrenzing van de lever, het diafragma, en de inferieure grens van het hart.

Gewrichten

De reeks bewegingen die de gewrichten van de thoraxwand kunnen maken is maar gering. Toch kan elke verstoring van de normale beweging van de borstkas voor problemen bij het ademhalen zorgen. Figuur 1.8 op pagina 80 toont de verschillende gewrichten van de borstkas. Typische ribben articuleren posterieur met de wervelkolom op twee gewrichten; het gewricht van de kop van de rib, en het costotransversale gewricht. De gewrichten van de koppen van de ribben worden gevormd door de koppen van de ribben, de superieure costale facetten van de bijbehorende wervels, de inferieure facetten van de wervels erboven, en de tussenwervelschijven tussen deze twee wervels in. De kop van de rib zit vast aan de tussenwervelschijf met behulp van een intra-articulair ligament van de kop van de rib. Hierdoor wordt de ruimte in het gewricht verdeeld in twee synoviale ruimtes. De gewrichtskapsels van de kopgewrichten zijn anterieur het sterkst waar ze het ligamentum capitis costae radiatum vormen. Sternocostale gewrichten hebben dunne gewrichtskapsels. De bewegingen van deze gewrichten worden gelimiteerd door laterale en posterieure ligamenten, maar deze ligamenten zorgen ook voor bescherming van het gewricht. De anterieure en posterieure delen van het gewricht worden beschermd door het costotransversale gewricht en het laterale costotransversale gewricht respectievelijk. Een superieur costotransversaal ligament verenigt de nek van de rib en de processus transversus dat erboven ligt. Dit ligament kan verdeeld worden in een sterk, anterieur costotransversaal ligament, en een zwak, posterieur costotransversaal ligament. Tussen dit ligament en de bijbehorende wervel passeert de nervus spinalis en de posterieure tak van de intercostaal arterie. De bewegingen van de thoraxwand zijn verantwoordelijk voor in- en expiratie. Tijdens passieve expiratie relaxeren het diafragma, de intercostaalspieren en de secundaire ademhalingspieren waardoor de interthoracale druk wordt verhoogd. Daarnaast wordt de intra-abdominale druk verlaagd en worden de abdominale organen gedecomprimeerd. Hierdoor wordt het grootste deel van de lucht in de longen geëxpireerd.

Tijdens inspiratie neemt de hoogte van het centrale deel van de borstkas toe doordat het diafragma contraheert. Hierdoor woorden de abdominale organen gecomprimeerd. Daarnaast vergroot de anteroposteriore dimensie van de borstkas als de intercostaal spieren contraheren. Als de ribben bewegen bij de costotransversaal gewrichten worden de anterieure einden van de ribben omhoog bewogen. De transverse dimensie van de borstkas wordt ook vergroot als de intercostaalspieren contraheren.

De thoraxholte is dus onderverdeeld in drie ruimtes.

• Rechter en linker pulmonairholten: hierin bevinden zich de longen en de pleura. Deze holten beslaan het grootste gedeelte van de thoraxholte.

• Het centrale mediastinum: dit compartiment ligt tussen de pulmonairholten en scheidt deze volledig van elkaar. Hierin bevinden zich het hart, de thoracale delen van grote vaten, het thoracale deel van de trachea, oesophagus, thymus en lymfeknopen.

Histology: A Text and Atlas van Ross & Pawlina - 6e druk

Wat is de histologie van de luchtwegen? - Chapter 19

Keelholte (pharynx)

De pharynx verbindt de neus- en de keelholtes met elkaar en ligt posterior van de neus- en keelholtes. Het is onderverdeeld in een nasopharynx en oropharynx. De buis van Eustachius verbindt het nasopharynx met elk middenoor. De concentratie van lymfatische knopen op de verbinding tussen de superiore en posteriore wand van het pharynx wordt het pharyngeale tonsil. De larynx is de luchtweg tussen het oropharynx en de trachea en produceert geluid. Het is gevormd door hyaline en elastische kraakbeen. De farynx verbindt de neus- en mondholtes met de larynx en oesophagus. Het is verdeeld in de naso- en oropharynx. De nasopharynx staat via de buizen van Eustachius in verbinding met de oren. Er komt lucht en voedsel doorheen. De wanden van de pharynx bevatten veel lymfeknopen, de grootste concentratie bevindt zich in de pharyngeale amandel. Tussen de oropharynx en de trachea zit de larynx. Deze bestaat uit hyaliene- en elastische kraakbeenplaten. De larynx laat lucht door en zorgt voor de productie van geluid. De stembanden zijn twee vouwen van mucosa (slijmvlies). Ze geven de opening van de larynx aan, de rima glottidis, en worden door ligament en spier, de musculus vocalis, versterkt. Wanneer er lucht langs de rima glottidis stroomt, vibreren de ware stembanden en ontstaat er geluid. De mate waarin deze vouwen geopend worden heeft invloed op het geluid dat geproduceerd wordt en zo wordt de fonatie geregeld. Intrinsieke larynxspieren zorgen voor spanning en het openen en sluiten van de glottidis. De extrinsieke spieren zorgen voor de bewegingen in de larynx bij het slikken. Boven de stembanden ligt een ventrikel, hierin liggen de ventrikelvouwen of valse stembanden. Zij zijn niet belangrijk voor het creëren van geluid, maar wel voor de resonantie. De stembanden zijn bedekt met meerlagig plaveiselepitheel, net als het grootste gedeelte van de epiglottis. Dit beschermt het slijmvlies tegen de luchtstroom. Het grootste deel van het ademhalingsstelsel, waaronder de rest van de larynx, is bedekt met pseudomeerlagig cilinderepitheel.

De trachea heeft een diameter van 2,5 cm en een lengte van 10 cm. Het geleidt de lucht van de larynx naar de twee hoofdbronchi. De trachea wordt door kraakbeenringen opengehouden. De wand van de trachea bestaat uit mucosa (pseudomeerlagig cilinderepitheel en een elastische, vezelrijke lamina propria), submucosa (bindweefsel), kraakbeen en adventitia (bindweefsel). De C-vormige kraakbeenringen zijn kenmerkend voor de trachea. In de openingen, die zich aan de kant van de oesophagus bevinden, zit elastisch en glad spierweefsel.

Epitheel van de trachea

Het epitheel van de trachea bestaat vooral uit cilindrisch epitheel, maar er bevinden zich ook goblet-, basaal-, borstelcellen en granulocyten. De cilindercellen hebben cilia, die een zwiepende beweging maken. Gobletcellen maken slijm en hebben geen cilia. Borstelcellen zijn cilindercellen die in verbinding staan met een zenuw en dienen vaak als receptor. De granulocyten bevinden zich in de long omdat de long uit de darm ontstaat. Ze zijn moeilijk te herkennen, soms zijn de granules zichtbaar. Sommige granulocyten maken hormonen. Basaalcellen zorgen voor de productie van nieuwe cellen en liggen in een rij op de lamina propria. Het epitheel van de trachea wordt gekenmerkt door een dik (25 tot 40 micrometer) basaalmembraan. Deze laag, bestaande uit collageenvezels, ligt direct onder de basale lamina. Bij chronische beschadiging, zoals bij chronische bronchitis en roken, is dit vaak dikker. Ook vindt er dan metaplasie plaats: het cilinderepitheel verandert in plaveiselepitheel. Hierdoor maken de cilia geen synchrone beweging meer. Om dit te compenseren gaat de patiënt hoesten, waardoor er nog meer cilindercellen kapot gaan. Veel soorten kanker worden door metaplasie veroorzaakt. De lamina propria bestaat uit losmazig bindweefsel en bevat veel lymfocyten. Het lymfeweefsel in het ademhalingsstelsel heet BALT (bronchus-associated lymphatic tissue). Tussen de collageenvezels liggen veel elastische vezels. Een elastisch membraan vormt de grens tussen de lamina propria (van de mucosa) en de submucosa. De submucosa bestaat uit losmazig bindweefsel, het lijkt hierin op de lamina propria. Het bevat veel lymfecellen en de bloed- en lymfevaten van de trachea. Ook bevinden zich slijmklieren in de submucosa, deze hebben enkellagig kubusepitheel. In de opening van de kraakbeenring bevinden zich de meeste slijmklieren, deze liggen daar ook in de adventitia. De kraakbeenringen scheiden de submucosa van de adventitia. Ze zorgen voor flexibiliteit en zorgen dat de trachea niet inklapt. Het hyaliene kraakbeen wordt op den duur vervangen door bot, waardoor de trachea minder flexibel wordt. De adventitia ligt perifeer van de spieren en kraakbeenringen. Het verbindt de trachea met de omliggende structuren in de nek en het mediastinum. De grootste zenuwen en bloed- en lymfevaten van de trachea liggen in de adventitia.

De trachea splitst in de twee hoofdbronchi. De rechter is korter en breder dan de linker. De hoofdbronchi splitsen beide in lobaire bronchi. De linkerlong heeft twee lobaire bronchi en de rechterlong heeft er drie. Er ontspringen acht of negen segmentale bronchi uit de linker lobaire bronchi, en tien segmentale bronchi uit de rechter lobaire bronchi. De segmenten zijn gescheiden door bindweefsel septa en hebben ieder een eigen bloedvoorzieining. De bronchi hebben dezelfde histologische opbouw als de trachea, alleen zijn de kraakbeenringen intrapulmonair minder regelmatig. Intrapulmonair is er ook meer glad spierweefsel, dit vormt nu een complete ring.

Bronchus

De wand van een bronchus bestaat dus uit mucosa (vergelijkbaar met dat van de trachea), muscularis (een laag glad spierweefsel), submucosa (losmazig bindweefsel met klieren en vetcellen), kraakbeen en adventitia (straf bindweefsel met onder andere bloedvaten en parenchym van de long). Door de splitsingen worden de bronchi steeds kleiner. De kraakbeenplaten verdwijnen wanneer er een diameter van 1 mm wordt bereikt, een bronchiole. De segmenten zijn verdeeld in lobules, elke lobule heeft zijn eigen bronchiolus. Deze hebben pseudomeerlaging cilinder epitheel dat bij de dunnere bronchioli enkellagig kubisch wordt. In de grote bronchioli bevinden zich gobletcellen, in de terminale niet meer. De terminale brionchioli zijn de kleinste geleidende eenheden. Ze bevatten claracellen, borstelcellen en granulocyten. Om het epitheel bevindt zich een laagje bindweefsel met daaromheen een dunne laag glad spierweesel. Claracellen zijn ronde cellen die eiwitten secreteren. Deze eiwitten voorkomen dat het lumen dichtklapt en dichtblijft. Bij COPD zijn onder andere de claracellen aangetast. De respiratoire bronchioli zijn de eerste onderdelen van het ademhalingsstelsel waar gaswisseling plaatsvindt. Het epitheel bestaat uit kubische cellen en claracellen. De gaswisseling vindt plaats in uitstulpingen van het lumen: de alveoli.

Alveoli

Alveoli zijn de kleinste eenheden van de long. Ze zijn omgeven door een netwerk van capillairen. Elke long bevat 150-250 miljoen alveoli, de totale oppervlakte is ongeveer 75 m². De diameter is ongeveer 0,2 millimeter. Alveolaire kanalen hebben alveoli als wanden, met glad spierweefsel tussen de alveoli in. Alveolaire zakjes zijn ruimtes met alveoli eromheen, de alveoli monden in de ruimte uit. Het plaveisel epitheel van de alveoli met het dunne, tussenliggende laagje bindweefsel heet het alveolaire septum. Het epitheel bestaat uit type I en II alveolaire cellen en borstelcellen. Type I cellen (type I pneumocyten) beslaan 95% van de oppervlakte van de alveolus, en 40% van de gehele alveolus. Ze staan via junctions in verbinding en dragen daarmee bij aan de lucht-bloedbarrière. Type I cellen kunnen niet delen. Type II cellen zijn secretoir. Ze beslaan 60% van de alveoli, maar door hun vorm slechts 5% van het oppervlak. Ze bevatten lamelaire lichaampjes. Type II cellen produceren surfactant en vormen nieuwe type I cellen. Bij longaandoeningen zorgen type II cellen voor het herstel. De alveolaire wand bevat ook nog een klein aantal borstelcellen, die als receptor dienen voor de luchtkwaliteit in de long.

Surfactant vormt een laag om de alveoli die de oppervlaktespanning vermindert. Hierbij is de phospholipide DPPC betrokken. Pas vanaf de 35e week van de zwangerschap wordt surfactant in grote hoeveelheden aangemaakt. Zonder surfactant klappen de alveoli dicht, dit is het geval bij RDS (Respiratory Distress Syndrome). Surfactant zorgt voor de aanleg van de surfactantlaag en zorgt voor de immuunreacties van de alveoli. Voor de werking van surfactans zijn naast phospholipiden ook hydrofobische eiwitten nodig. Dit zijn surfactant A, B, C en D. Surfactant-A zorgt voor homeostase en de immuunreacties. Surfactant-B zorgt voor de organisatie van de lamellaire lichaampjes en de surfactantlaag. Hierdoor is adsorptie en spreiding op het oppervlak mogelijk. Surfactant-C komt weinig voor en helpt bij de organisatie van de laag. Surfactant-D helpt bij het afweersysteem d.m.v. ontstekingsreacties. Het alveolaire septum vormt de lucht-bloedbarrière. Dit is de laag waar de gassen doorheen diffusseren. Bindweefsel en vezels zorgen dat er dikke en dunne gedeeltes van de barrière zijn. Het dunste deel van de barrière bestaat uit een type I epitheelcel, gefuseerde lamina van een alveolus en een capillair en een endotheelcel. In het dikke deel bevindt zich soms weefselvloeistof, daar is diffussie moeilijker dan in het dunne deel. Alveolaire macrofagen zitten zowel in het bindweefsel als in het gedeelte van de alveolus waar lucht zit. Ze verwijderen stof en verkeerde rode bloedcellen. Zij verlaten het lichaam via de farynx of blijven in het bindweefsel zitten. In de interalveolaire septa zitten gaten, de alveolaire poriën, die luchtstroom tussen de alveoli mogelijk maken. Deze zorgen voor een goede ventilatie bij obstructies.

Cystic fibrosis (CF) is een autosomale recessieve ziekte door een mutatie op het CFTR gen. Hierbij wordt een Cl^--kanaal aangetast waardoor Cl^- de cel niet uitkan en de viscositeit van de producten van de exocriene cellen hoger wordt. Er worden namelijk meer watermoleculen en Na⁺-ionen geresorbeerd, vanwege een verandering in osmolariteit. Door de verhoogde viscositeit werkt de zwiepende beweging naar boven minder goed en komen er obstructies in de bronchioli. Daarbij zorgt het vocht in de longen voor vele infecties. Bij longemfyseem zijn de wanden van de alveoli aangetast door chronische obstructies. Hierdoor zijn de alveoli met elkaar verbonden en is er een vergroting van de luchtgevulde ruimtes, gepaard met een verminderd diffusieoppervlak. Hierdoor is het moeilijker om uit te ademen. De meest voorkomende oorzaak is roken. Door α1-antitrypsine deficiëntie worden de wanden van alveoli ook aangetast, wat tot longemfyseem en/of COPD lijdt.

Bloedvoorziening van de longen

In de longen bevindt zich de pulmonaire en de bronchiale circulatie. De pulmonaire circulatie komt van het rechterventrikel en voorziet de capillairen van het alveolaire septum van zuurstof. Het komt terug in het linkeratrium via de vier pulmonaire venen. De bronchiale circulatie komt van bronchiale arteriën die aftakken van de aorta en voorziet al het longweefsel behalve de alveoli van zuurstof. Het grootste gedeelte van de bronchiale arteriën mondt uit in de pulmonaire capillairen en draineren via de pulmonaal venen. Alleen de hylus wordt gedraineerd door de bronchiale venen. Naast de bloedvaten lopen de lymfevaten. Het parenchym en de luchtwegen tot de hylus hebben een eigen lymfevatensysteem. Een ander systeem zorgt voor de drainage van de viscerale pleura. Sympatische en parasympatische zenuwen in de longen zorgen voor de vernauwing/verwijding door gladde spiercellen in de luchtwegen en bloedvaten. In de longen bevindt zich de pulmonaire en de bronchiale circulatie. De pulmonaire circulatie komt van het rechterventrikel en voorziet de capillairen van het alveolaire septum van zuurstof. Het komt terug in het linkeratrium via de vier pulmonaire venen. De bronchiale circulatie komt van bronchiale arteriën die aftakken van de aorta en voorziet al het longweefsel behalve de alveoli van zuurstof. Het grootste gedeelte van de bronchiale arteriën mondt uit in de pulmonaire capillairen en draineren via de pulmonaal venen. Alleen de hylus wordt gedraineerd door de bronchiale venen. Naast de bloedvaten lopen de lymfevaten. Het parenchym en de luchtwegen tot de hylus hebben een eigen lymfevatensysteem. Een ander systeem zorgt voor de drainage van de viscerale pleura. Sympatische en parasympatische zenuwen in de longen zorgen voor de vernauwing/verwijding door gladde spiercellen in de luchtwegen en bloedvaten.

Gasuitwisseling in de longen

De longen hebben twee hoofddoelen: de diffusie van O2 van de alveoli in de pulmonale capillairen en de diffusie van CO2 in omgekeerde richting. Bij diffusie verplaatst een gas van een hogere concentratie en druk naar een lagere concentratie en druk. De grootte van deze stroom is afhankelijk van de diffusiecapaciteit (DL) en de concentratiegradiënt. Voor de diffusie zelf is geen energie nodig, voor de ventilatie en circulatie wel. De grootte van diffusie is de partiële druk in het ene compartiment min de partiële druk in het andere compartiment, dus P1-P2. Voor de flow geldt de versimpelde wet van Fick, Vnetto = DL * (P1-P2). De flow geeft de netto gasstroom weer in mol/seconde. De flux betrekt hier ook de oppervlakte bij: mol/(cm2*s). De DL is afhankelijk van twee eigenschappen van het gas: het moleculaire gewicht en de oplosbaarheid in water. Als het gewicht toeneemt, neemt de beweeglijkheid af.

Volgens de wet van Graham is de diffusie omgekeerd evenredig met de wortel van het moleculaire gewicht (MW). Volgens de wet van Henry is de concentratiegradiënt voor oplosbaarheid in water (s) evenredig met de diffusie. DL is evenredig met het oppervlak (A) en omgekeerd evenredig met de dikte van de barrière (a). Bij de dikte wordt de waterlaag meegerekend. Een constante, k, geeft de interactie tussen de barrière en het gas weer. Er zijn verschillende oorzaken waardoor de diffusie niet overal en altijd hetzelfde is. In de longen neemt het oppervlak bij inspiratie toe, dit heet een temporeel verschil. De dikte verschilt in verschillende delen van de long, dit heet een ruimtelijk verschil. Aan het eind van de inspiratie is bij een alveoli de PO2 en het diffusieoppervlak voor O2 maximaal, en de PCO2 en de dikte van de wand minimaal. Aan het einde van een expiratie zijn deze waarden omgekeerd. Door de zwaartekracht is PaO2 groter in de apex van de long en de diffusie daar dus minder. Dit is een ruimtelijk verschil, net als onderlinge verschillen in vaatvernauwing. In het capillair zelf zitten ook verschillen: aan het begin is er meer diffusie van zowel CO2 als O2 dan aan het eind. De capillaire PO2 bereikt gedurende pulmonaire capillairafstand een equilibrium. Door deze verschillen kunnen we de wet van Fick niet op de gehele longen toepassen, maar op een stukje alveolaire wand op een gegeven tijdstip. Door dit voor alle stukken alveolaire wand en alle tijdstippen uit te rekenen, is de totale flow te berekenen. Wel moet rekening gehouden worden met het feit dat het bloed dat naar de longen gaat nog zuurstof bevat. De flow is dus de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt opgenomen min de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt afgestaan. Dus, de totale VO2 = Q. Dit laatste heet het principe van Fick, zowel deze als de wet van Fick zijn geschikt om de flow uit te rekenen. De barrière bestaat echter niet uit 1 laag, maar bestaat uit drie structuren: alveolaire wand, capillaire wand en tussenliggend bindweefsel. Het heeft een groot oppervlak, is erg dun en erg sterk. Dit laatste komt doordat het bindweefsel veel type-IV collageen bevat.

Van alveolaire lucht naar hemoglobine in een erytrocyt worden 12 discrete mini-barrières gepasseerd, elk met een eigen diffusiecapaciteit. Deze dragen bij aan de gezamenlijke diffusiecapaciteit (DM). De weerstand hierbij bereken je als bij een parallelschakeling. De ratio in hoeverre O2 door hemoglobine wordt opgenomen is (ϴ*VC)PO2. ϴ is een constante die zegt hoeveel ml O2 per minuut en per mmHg aan hemoglobine bindt in 1 ml bloed. CO2 bindt beter aan hemoglobine maar langzamer, daarbij speelt ϴ*VC dus een grotere rol. De oplosbaarheid van CO2 in water is veel hoger (23 keer) dan die van O2, maar de diffusie is slechts 3 tot 5 keer zo snel. Dit komt door de hechte binding tussen Hb en CO2. Naast diffusie is de interactie met Hb dus ook belangrijk voor de afgifte van CO2. Wanneer een individu rookt of leeft in een vervuilde omgeving, zal er CO aanwezig zijn in de alveoli en capillairen. Een hoge mate van CO kan fataal zijn, want CO heeft een 200 tot 300 hogere affiniteit voor hemoglobine dan O2 en werkt competitief. Doordat de flow van CO traag is en de affiniteit hoog, wordt bijna alle CO gehecht aan hemoglobine en is er nauwelijks vrije CO. Wanneer het bloed het einde van de capillair bereikt is de capillaire PCCO nog niet gelijk aan de alveolaire PACO, dus bereikt CO geen diffusie equilibrium. De opname van CO is diffusie-gelimiteerd.

Flow

De totale flow bereken je door de cardiac output (Q) te vermenigvuldigen met CO-inhoud van bloed van het begin tot aan het eind van de capillairen, oftewel VCO = Q * (CCCO – CVCO). Ook dit is ook uit te rekenen met de wet van Fick, waarbij we de uitwisseling voor elk stukje alveolaire wand apart bekijken op verschillende tijden in de ademhaling. De diffusiecapaciteit is evenredig met de flow van CO in het bloed. Wordt deze echter te groot, dan wordt uiteindelijk de PCO van het bloed hoger dan die van de alveoli en kan de diffusie de andere kant op gaan. De flow van het bloed loopt omgekeerd evenredig met flow van CO, hoe langzamer het bloed stroomt, hoe meer tijd voor diffusie. Wanneer de perfusie (Q) wordt gehalveerd, wordt de contacttijd van het bloed verdubbeld. Hierbij zal de VCO dus gelijk blijven. De opname van CO is dus onafhankelijk van de bloed flow. Omdat de opname van CO alleen van de DL afhankelijk is, noemen we dit diffusie-gelimiteerd. Deze gassen zijn te herkennen aan een nauwelijks toegenomen partiële druk aan het einde van de pulmonale capillairen. Gassen als N2O, die niet aan hemoglobine binden, hebben al snel na het begin van de pulmonale capillair dezelfde druk in de capillair en in de alveolus. Er wordt dan een diffusie equilibrium bereikt, oftewel een evenwicht in de diffusie die plaats vindt. Als we de diffusiecapaciteit vergroten, zal de diffusiesnelheid toenemen. Omdat het equilibrium al bereikt werd bij een lagere diffusiecapaciteit, zal er niet meer diffusie plaatsvinden. De enige verandering is dat het equilibrium eerder bereikt wordt. Als de flow afneemt, zal het equilibrium ook eerder bereikt worden. Maar omdat het volume ook van de flow afhankelijk is, zal dit afnemen. Daarom zijn gassen die niet aan hemoglobine binden perfusie-gelimiteerd.

Perfusie

Diffusie-gelimiteerde gassen kunnen perfusie-gelimiteerd worden en andersom, door veranderingen in bepaalde parameters. Als een diffusie-gelimiteerd gas een DL heeft die hoog genoeg is, wordt het toch afhankelijk van de perfusie, omdat er anders niet genoeg hemoglobine is om het gas in op te slaan. En als een perfusie-gelimiteerd gas een hoge flow heeft maar niet genoeg diffusie, dan wordt het bloed niet genoeg gevuld. De ideale situatie is dus wanneer de diffusie en perfusie in evenwicht zijn. Zowel O2 als CO2 zijn onder normale omstandigheden perfusie gelimiteerd. Na ongeveer 1/3 van een pulmonale capillair bereikt O2 het diffusie equilibrium. De opname van O2 door hemoglobine verandert in drie opzichten met de opname van CO. Ten eerste is veel van het hemoglobine in het veneuze bloed nog gebonden aan O2, waardoor de beschikbare O2-bindingscapaciteit relatief laag is vergeleken met CO. Ten tweede is de PO2-gradiënt veel hoger dan de PCO-gradiënt in de alveolus en wordt hierdoor het equilibrium van O2 al bij een lagere druk bereikt. Ten derde is de DL van O2 groter dan die van CO waardoor de diffusie moeilijker gaat. Omdat O2 zo snel het equilibrium bereikt, kan de DL vele waarden aannemen zonder dat de pO2 van het bloed daalt. Dit noemen we een DL-reserve. Deze is erg belangrijk tijdens inspanning. De flow kan met een factor 3 toenemen, waarbij de contacttijd vermindert. Als de flow meer toeneemt of door ziekte de DL afneemt, wordt de O2 diffusie-gelimiteerd. Grote hoogte doet de PO2 afnemen. Dit zorgt ervoor dat het absolute O2 transport afneemt, de PO2 van de lucht in de alveoli is immers lager. Daarnaast is ook de PO2 van het bloed lager, waardoor het Hb minder O2 opneemt. De DL van CO2 is 3 tot 5 keer hoger dan die van O2. Twee factoren vertragen de diffusie van CO2. Zo is de diffusiegradiënt in het begin van een pulmonale capillair slechts 10% van de initiële gradiënt. Daarnaast is de grafiek van PCO2 en CO2 veel steiler, waardoor een afname van CO2 een relatief kleine afname van de PCO2 veroorzaakt. Hierdoor is het equilibrium van CO2 even snel of zelfs langzamer bereikt dan dat van O2. Door verschillende ziektes neemt de DL van CO2 af en wordt dit gas diffusie gelimiteerd.

Fibrose

Bij pulmonale fibrose worden de wanden tussen de alveoli en capillairen dikker en raken delen van capillairen beschadigd, waardoor de DL van gassen afneemt. Bij COPD wordt de weerstand van de geleidende luchtwegen groter waardoor de vaatbedden beschadigd kunnen raken. Hierdoor nemen zowel het diffusieoppervlak als het totale aantal Hb af, waarbij DL dus ook afneemt. Hetzelfde gebeurt als er (door een operatie) longoppervlak verloren gaat.

Anemie

Bij anemie neemt de hoeveelheid Hb af, waardoor θ*VC afneemt en daarmee de DL. Niet altijd wordt hypoxemie door een afname in de DL veroorzaakt, dit kan ook door verstoring van ventilatie en/of perfusie komen. Door de DL reserve zou de DL tot een derde moeten afnemen om een verschil in O2 transport te lijden, maar een afgenomen DL in combinatie met andere oorzaken kan wel tot hypoxemie lijden, de echte oorzaak is vaak moeilijk te vinden.

Ventilatie en perfusie van de longen

Ventilatie

Ventilatie is de beweging van de lucht tussen de atmosfeer en de alveoli. Perfusie is de beweging van het bloed van en naar de longen. De totale ventilatie (VT) is het volume dat de longen per tijdseenheid uitstoten. Het is de lucht die de longen verlaat na een serie van uitademingen. Het is dus het resultaat van het ademvolume en de ademfrequentie. We drukken dit uit in liter per minuut: de minuutventilatie. Ongeveer 30% van de ventilatie gaat naar anatomische 'dode ruimte', de geleidende luchtwegen, hier is geen perfusie en vindt dus geen gaswisseling plaats. Dit komt doordat van de 500 ml lucht die wordt ingeademd, slechts 350 ml de alveoli bereikt. Omdat ook bij uitademing niet alle lucht uit de alveoli verdwijnt, blijft hier ook 150 ml achter. Er is dus 150 ml frisse lucht tussen de atmosfeer en de luchtwegen die telkens heen en weer gaat. Dit noemen we het doderuimtevolume. De alveolaire ventilatie is de frisse lucht die in de alveoli komt, of de muffe lucht die in de atmosfeer komt. Bij elke inademing mengt er verse lucht met de lucht die nog in de longen zit. Door het ademvolume min de dode ruimte te doen, weten we het alveolaire volume. We kunnen dit ook uitrekenen met behulp van de PCO2. De productie van CO2 en de uitstoot moet gelijk zijn. Als we de partiële druk en het volume van de CO2 weten, weten we ook de gehele alveolaire ventilatie. Hierbij hoort de alveolaire ventilatie vergelijking, VA = 0,863 * (VCO2 / PACO2). Hierbij moet wel rekening worden gehouden met de lichaamstemperatuur en -druk (BTPS) en de standaard temperatuur en druk (ATPS). De gemiddelde VA is circa 4,2 L/min. De alveolaire PCO2 is omgekeerd evenredig met de alveolaire ventilatie. Immers, hoe groter het ingeademde volume, hoe meer verse lucht en hoe minder CO2 in de alveoli. Omdat alveolaire en arteriële PCO2 virtueel gelijk zijn, heeft VA ook invloed op de arteriële PCO2. De alveolaire PCO2 bereken je door de geproduceerde lucht van een tijdseenheid te delen door de ingeademde lucht in een tijdseenheid.

Hyperventilatie

Hyperventilatie ontstaat doordat er meer CO2 het lichaam uitgaat dan dat er aangemaakt wordt, hierbij daalt het CO2 niveau van het bloed. Doordat de alveolaire PCO2 aan die van het bloed gekoppeld is, daalt deze ook en ontstaat er respiratoire alkalose gepaard met duizeligheid. Hypoventilatie is het omgekeerde van hyperventilatie, nu wordt er meer CO2 geproduceerd per tijdseenheid dan dat er uitgestoten wordt. Dit lijdt tot een respiratoire acidose. De alveolaire PO2 is afhankelijk van VA, hoe meer lucht wordt ingeademd, hoe hoger de PO2 is. De PO2 is ook afhankelijk van andere partiële drukken, waaronder die van H2O, N2 en CO2. Samen vormen deze de barometrische druk (PB). N2 wordt niet gemetaboliseerd en dient om de barometrische druk op 760 mmHg te houden, meestal is het 78% van de druk zonder H2O. De PH2O is 47, waardoor O2 en CO2 als variabelen overblijven. De CO2 die het lichaam produceert is afhankelijk van de hoeveelheid verbranding, maar ook van de brandstof die verbrand wordt. Elke brandstof heeft een respiratoire quotiënt, RQ = Vco2/Vo2. Dit zegt hoeveel CO2 geproduceerd wordt bij de verbranding van 1 O2. Bij een stabiele status is de RQ 1, de capillair neemt evenveel O2 op als het CO2 afstaat. Vet heeft een quotiënt van 0,8 waardoor het totale alveolaire volume van de lucht afneemt en de hoeveelheid O2 wordt verdund. De ventilatie in de apex (boven) van de long is bij een rechtopstaand persoon minder dan die in de basis (onder). De intrapleurale druk bij de apex is negatiever dan die bij de basis. Hierdoor zijn de alveoli in de apex al meer uitgerekt dan die in de basis, en is er dus meer statische compliantie in de basis. Hierdoor kan er bij inspiratie meer verse lucht in de alveoli van de basis. En juist deze volumeverandering bepaalt de ventilatie. Dit komt door de zwaartekracht, dus als een persoon op de kop hangt of op de zij ligt, geldt hetzelfde: de zijde van de long die het dichtst bij de grond is, heeft de meeste ventilatie. Ook zonder zwaartekracht is de ventilatie in de long niet uniform. Dit komt door kleine verschillen in compliantie en luchtwegweerstand, dit heeft grotere invloed op de verschillen dan de zwaartekracht. Restrictieve en obstructieve aandoeningen beïnvloeden respectievelijk de compliantie en de luchtwegweerstand. Een grotere weerstand zorgt voor een verminderde ventilatie.

Perfusie

De pulmonale circulatie heeft dezelfde output als de systematische circulatie, maar heeft een veel minder hoge druk. Dit komt doordat de systematische circulatie een grote afstand met veel weerstand moet overbruggen, terwijl de longcirculatie een veel kleinere afstand aflegt en een hoge druk hier voor longoedeem zou zorgen. De weerstand is aan te geven als ΔP/Q, in de eenheid PRU's (perifere weerstand units) gelijk aan mmHg/(mL/s). De systematische circulatie heeft een PRU van 1,1 en de pulmonale van 0,08. De weerstand in de longen is dus veel lager, waardoor een lage druk voldoende is. In de systemische circulatie daalt de druk het meest in de arteriolen, terwijl in de longen de bloeddruk het meest daalt in de arteriën en de eindes van de capillairen. Er zijn 280 miljard capillairen voor 300 miljoen alveoli, waardoor het vaatbed rond de alveoli continu in beweging is. Daarnaast zijn de pulmonale vaten wijder en korter dan de systemische. Ook zijn de wanden erg dun, waardoor ze een grote compliantie hebben. Hierdoor veroorzaken grote volumeverschillen, zoals wanneer een staand persoon gaat liggen, geen grote toename in weerstand. Bovendien is er hierdoor een lage polsdruk. De compliantie brengt wel met zich mee dat de vaten extreem beïnvloedbaar zijn door de omgeving. Alveolaire vaten hebben een transmurale druk die veroorzaakt wordt door het verschil in druk tussen het lumen van het vat en de omringende alveoli. Het eerste is afhankelijk van de hartcyclus, het tweede van de positie van de alveolus in de long en de respiratoire cyclus. Als VL toeneemt, worden de alveolaire vaten uitgerekt en samengedrukt. Beide verhogen de weerstand. De extra-alveolaire vaten zijn niet omringd door alveoli en dus afhankelijk van de interpleurale druk. Voor een hoger VL neemt ook de PIP toe, waardoor de transmurale druk toeneemt en de extra-alveolaire vaten groter worden. Een toename in VL zorgt voor een verlaagde weerstand in de extra-alveolaire vaten. Het netto effect is bifasisch, de totale weerstandcurve (alveolaire + extra-alveolaire vaten) is dalend van RV tot FRC en weer stijgend van FRC tot TLC.

Inspanning

Tijdens inspanning wordt de pulmonale weerstand nog lager, waardoor de vergrote cardiac output de druk nauwelijks doet toenemen. Dit komt door passieve mechanismes. In rust hebben sommige openstaande capillairen geen perfusie. Dit komt door kleine verschillen in druk en weerstand, die bij een lage druk al snel zorgen dat sommige vaten nauwelijks gebruikt worden. Openstaande capillairen met een lagere weerstand krijgen eerder perfusie dan met een hoge weerstand. Sommige capillairen zijn in rust gesloten, dit kan bijvoorbeeld doordat alveoli het vat dichtdrukken. Als de bloedflow toeneemt, gaan sommige gesloten capillairen open, doordat de critical closing pressure wordt overwonnen en krijgen de niet gebruikte capillairen ook stroom. Doordat er nu meer wegen zijn, blijft de weerstand laag. Als de druk van het bloed toeneemt, verhoogt de PTM en dilateert het vat, waardoor de weerstand lager wordt en de druk ook.

Veranderingen in de PO2, PCO2 en pH veroorzaken in de pulmonale circulatie het omgekeerde als in de systemische circulatie. Hypoxemie rond het vat veroorzaakt bijvoorbeeld vasoconstrictie, zodat daar minder bloed naartoe gaat en er meer perfusie in goed geventileerde delen van de long plaatsvindt. Een hoge PCO2 en een lage pH rond het vat zorgen om dezelfde reden ook voor vasoconstrictie. De invloed van het zenuwstelsel op de pulmonale circulatie is veel kleiner dan op de systematische circulatie. De sympathicus zorgt voor meer stijfheid van de arteriën zonder toename van weerstand en de parasympaticus zorgt voor een milde vasodilatatie. De pulmonale circulatie wordt niet beïnvloed door hormonen. Ook bij perfusie geldt dat er verschillen tussen de alveoli zijn. Dit komt door kleine verschillen in de compliantie en weerstand, maar ook door de zwaartekracht. Dit werkt hetzelfde als bij de ventilatie: de perfusie in de basis van de long is groter dan die in de apex bij een rechtopstaand persoon. Verandering van houding levert ook verandering van perfusie. Bij inspanning wordt het verschil kleiner.

Er zijn vier verschillende drukverhoudingen in de long:

• Zone 1: PA>PPA>PPV. Dit kan in de apex voorkomen. De druk in de vaten daalt bij de toename in hoogte, waardoor de druk in de alveoli groot genoeg is om de vaten te verdrukken en voor een grote afname in flow zorgt. Bij gezonde personen komt dit niet voor.

• Zone 2: PPA> PA >PPV. Dit komt normaal gesproken van de apex tot in het midden van de long voor. Deze vaten zijn geschikt voor de vergroting van het stroomoppervlak bij toenemende inspanning, ze zijn in rust niet allemaal open omdat de alveolaire druk de capillairen aan het veneuze eind samendrukt.

• Zone 3: PPA>PPV> PA. Dit komt voor vanaf het midden tot lager in de long. Hier is de transmurale druk groot genoeg om het vat open te houden. Hoe lager in de long, hoe meer de vaten gedilateerd zijn. In hoeverre de transmurale druk de flow beïnvloedt is een Starling weerstand.

• Zone 4: PPA>PPV> PA. Onderin de base zijn de alveolaire vaten hetzelfde als in zone 3, maar zijn de extra-alveolaire vaten anders. Onderin is de interpleurale druk lager, waardoor de weerstand van de extra-alveolaire vaten toeneemt. Hierdoor neemt de flow af aan de uiterste onderkant van de long.

De grenzen van deze zones zijn fysiologisch, ze zijn niet gefixeerd. Positieve drukventilatie (waardoor PA omhoog gaat) laat de grenzen naar beneden zakken, inspanning verhoogt PPA en laat de grenzen omhoog gaan. Daarbij veranderen de drukken gedurende de circulaire en pulmonale cyclus. Hoe groter de ventilatie, hoe meer de PAO2 en PACO2 op de waardes in de lucht lijken. Dit gaat om de gehele long, want zoals gezegd verschillen de alveoli onderling. Hoe groter de ventilatie in een groep alveoli, hoe meer de alveolaire lucht op de atmosferische lucht lijkt, en hoe groter de perfusie in een groep alveoli, hoe meer de compositie van de alveolaire lucht op die van het gemixte veneuze bloed lijkt. De ventilatie/perfusie verhouding (V/Q) bepaalt dus de lokale PAO2 en PACO2. Door de zwaartekracht is deze verhouding in de apex groter dan in de base. Dit komt doordat de perfusie sneller afneemt naarmate de hoogte toeneemt dan de ventilatie. Ter hoogte van de derde rib is de V/Q verhouding 1 en dus ideaal. Omdat O2 en CO2 perfusieafhankelijk zijn, zullen deze drukken dezelfde waarde als in de ingeademde lucht bereiken. Dit lijdt tot een respiratoire alkalose in de apex. In de base is dit omgekeerd, door de lagere verhouding neigen de alveolaire PO2 en PCO2 meer naar de waardes in het bloed. Omdat er meer perfusie in de base is, is de bijdrage aan de bloedcompositie van de base groter dan die van de apex. De V/Q verhouding van ingeademde lucht is oneindig, omdat het nog geen perfusie heeft gehad. De V/Q verhouding van gemixt veneus bloed is 0 omdat het nog niet in contact is geweest met lucht.

V/P-ratio

Door de zwaartekracht zijn er grote verschillen in de V/Q verhouding in een gezonde long. Als de verhouding niet ideaal, dus niet 1 is, noemen we het een V/Q-mismatch. In een extreem geval is er totaal geen perfusie, V/Q is dan oneindig. Dit noemen we dode ruimte ventilatie, dit maakt deel uit van de fysiologische dode ruimte. Een oorzaak hiervan kan longembolie zijn, waarbij er een obstructie in een longvat zit. De lucht bij dode ruimte ventilatie gaat naarmate de tijd toeneemt op atmosferische lucht lijken. De lage PCO2 die hierbij ontstaat, zorgt voor bronchiale constrictie, waardoor er meer lucht naar andere gebieden gaat, waar wel perfusie is. Als een hele long geen bloed krijgt, dan is de helft van het ventilatieoppervlak dode-ruimte-ventilatie. De andere long kan nog steeds alle CO2 uitstoten, maar de PCO2 is wel verdubbeld, waardoor respiratoire acidose ontstaat. Ook kan de long genoeg O2 opnemen, maar is de PO2 wel gehalveerd. Het lichaam heeft allerlei manieren om deze problemen op te lossen en te zorgen dat de drukken in het bloed weer normaal worden. Het probleem met longembolie is dan ook niet per se dat er niet genoeg gaswisseling is, maar dat er hartfalen optreedt doordat de vaatweerstand omhoog schiet.

Shunt

Een shunt is het omgekeerde van dode ruimte ventilatie: er is wel perfusie maar geen ventilatie. Dit kan door een obstructie van de luchtweg, bijvoorbeeld een door een “vreemd” object of een tumor. Het dichtklappen van alveoli (atelectase) veroorzaakt ook een shunt. Hierdoor blijft de PO2 van het bloed laag en ontstaat hypoxemie. Door de obstructie wordt de lucht naar andere gebieden van de long geleid, waardoor het verschil in V/Q nog groter wordt. Een voorbeeld van een shunt is astma, hierbij is de weerstand in de luchtwegen vergroot waardoor ventilatie lastiger plaatsvindt. In het geval van een shunt neemt het vat waar dat de PO2 en pH van de omgeving dalen en de PCO2 stijgt, waardoor hypoxische pulmonale vasoconstrictie optreedt. Hierdoor gaat er meer flow naar andere bloedvaten en wordt de V/Q verhouding op zowel de plaats van de shunt als in andere gebieden van de long verbeterd. De vaatvernauwing kan in extreme gevallen tot verhoging van de algehele longweerstand leiden. Als een hele long geen lucht krijgt, heeft de andere long wel normale gaswisseling, maar vindt slechts bij de helft van het bloed gaswisseling plaats. Het mengen van geventileerd en niet geventileerd bloed heet veneuze bijmenging. Dit is ook bij een gezond persoon het geval via de anatomische shunts. De long kan dus zijn werk goed uitvoeren maar de PCO2 neemt toe. Hetzelfde geldt voor de O2, slechts de helft van het bloed krijgt genoeg O2 en dus neemt de PO2 af, terwijl er wel genoeg O2 voor het lichaam is. Het lichaam kan de hoge PCO2 verhelpen met vasoconstrictie in de niet geperfuseerde long, maar doordat de HbO2 dissociatie curve slechts weinig toename in PO2 toelaat bij verhoging van de hoeveelheid O2, kan de hypoxemie niet worden voorkomen. De anatomische shunts zijn de venen (van sommige hartspieren en de helft van de bronchiale) die op de pulmonale venen uitkomen en dus zuurstofarm bloed aan de zuurstofrijke pulmonale venen toevoegen. Pathologische shunts ontstaan als bij de geboorte de luchtweg inklapt, de foramen ovale of ductus arteriosus blijft dan open. Door de V/Q-mismatches en de veneuze bijmenging krijgt het linker ventrikel een mix van bloed, de V/Q verhouding in de longen is nooit ideaal. Als dit niet gecompenseerd wordt, ontstaat altijd acidose en hypoxemie. Non-uniformiteit is te diagnosticeren door andere mogelijkheden uit te sluiten. Dit kan door de waardes van het bloed en de functie van de ademhaling te testen. Karakteristiek voor V/Q-mismatches is een vergrote alveolaire-arteriële (A-a) gradiënt voor PO2. Deze gradiënt is een mate van ernst van de V/Q-mismatch. Hierbij worden de drukken in het bloed gemeten en de drukken voor de alveoli hiermee uitgerekend. Het nadeel is dat V/Q-mismatch ook tot een A-a verschil in PCO2 geeft en je er bij de berekeningen vanuit gaat dat deze bij A en a gelijk is. Met het geven van zuurstof kan gekeken worden of de longen elkaar in balans houden (één gehyperventileerd, de ander gehypoventileerd) of dat een long in het geheel niet wordt geventileerd. In het eerste geval zal de zuurstofsaturatie bij het geven van pure zuurstof hoog zijn, in het tweede geval niet omdat één hele long niet geventileerd wordt en dus een grote veneuze bijmenging geeft.

Pulmonale druk

De normale gemiddelde pulmonale arteriële druk (mPAP) is bij rust ~ 14 mmHg. De afname in druk in de longcirculatie wordt de transpulmonale gradiënt genoemd, die in rust ~ 6 mmHg is. De normale pulmonale vasculaire weerstand is ~ 1,5 mmHg/L per minuut en is levert een relatief lage weerstand aan de bloedstroom. Bij afwijkingen kunnen er pulmonale-hartziekten ontstaan. Er wordt gesproken van pulmonale hypertensie wanneer de mPAP in rust boven de 25 mmHg ligt. Hierbij kan hypertrofie, proliferatie en fibreuze veranderingen van pulmonale vaten optreden. Pulmonale hypertensie kan veroorzaakt worden door afwijkingen aan de linker harthelft of longen. Patiënten met langdurige pulmonale hypertensie ontwikkelen rechterventrikel hypertrofie, dilatatie, hartfalen en mortaliteit. Behandeling is mogelijk met β-adrenerge agonisten.

Mitralisinsufficiëntie

Mitrale insufficiëntie kan optreden bij afwijkingen aan de atrioventriculaire kleppen, de annulus, de chordae tendinae, de papillaire spieren of de linkerventrikel. De meest voorkomende oorzaken zijn degeneratieve aandoeningen, ischemische hartziekten, reumatische hartproblemen en infectieuze endocarditis. Bij acute mitrale insufficiëntie laat de compliantie van de linkeratrium geen dilatatie toe, waardoor de arteriële druk stijgt. Dit leidt tot een stijging van de pulmonale veneuze druk wat resulteert in pulmonaal oedeem. Het strookvolume stijgt, waarmee de cardiac output ook stijgt en daarbij kan vergroting van de linkerventrikel optreden.

Medical Physiology: A Cellular And Molecular Approach - Boron, Boulpaep - 2e druk

Medische Fysiologie - Ventilatiemogelijkheden - BulletPoints - Chapter 27

• Watermoleculen in een vloeistof ondervinden evenveel kracht in iedere richting, omdat er in iedere richting evenveel watermoleculen zijn. De nettokracht is daarom 0. Watermoleculen aan de oppervlakte ondervinden ook krachten van andere watermoleculen, behalve in de richting van de lucht. Daardoor is er een nettokracht richting de andere watermoleculen. Dit veroorzaakt de oppervlaktespanning.

• Om de oppervlakte te vergroten, moeten moleculen uit het cluster verspreid worden over het oppervlak. Dit kost kracht, hoe groter de radius hoe minder kracht er nodig is, volgens de wet van Laplace. Als er twee waterbellen zijn waarvan de één een grotere radius heeft, zal de inhoud van de kleinere bel in de grotere bel vloeien, omdat een kleinere radius resulteert in een grotere oppervlaktespanning. Hoe meer er uit de kleine vloeit, hoe kleiner de bel wordt en dus hoe groter de oppervlaktespanning. Dit gebeurt ook in de longen, maar gehele implosie wordt voorkomen doordat de alveoli elkaar openhouden.

• Surfactant is ook betrokken bij het voorkomen van een implosie. Surfactant heeft hydrofiele en hydrofobe regio's, waardoor het de watermoleculen over het oppervlak kan verdelen en clustering kan voorkomen. Surfactant bestaat uit vetten en eiwitten en wordt geproduceerd door type II cellen. Claracellen produceren enkele componenten van surfactant. De meest voorkomende component van surfactant is de fosfolipide DPPC. 10% van surfactant wordt gevormd door proteïnes. SP-A (surfactant proteïne A) en SP-D zijn wateroplosbaar, zij dragen ook bij aan het afweersysteem. SP-B en SP-C zijn hydrofoob en zorgen voor de organisatie van watermoleculen op het oppervlak. In de waterige laag die surfactant creëert neemt surfactant de vorm van een tubulaire myeline aan.

• Secretie van surfactant gaat via exocytose en komt pas vlak voor de geboorte op gang. Surfactant heeft drie hoofdeffecten:

1. Door de oppervlaktespanning te verminderen verhoogt surfactant de compliantie. Hierdoor is het makkelijker om de longen te vullen.

2. Door vermindering van oppervlaktespanning, minimaliseert de vloeistofophoping in de alveoli. Hierdoor wordt het samenvallen van de alveolus voorkomen.

3. Door surfactant blijven alle alveoli ongeveer even groot, zodat ze niet in elkaar leeglopen en de diffusie overal even groot is. Als het vloeistofgehalte teveel toeneemt, helpt ook surfactant niet meer en neemt de oppervlaktespanning toe. Surfactant zorgt er dan voor dat de toe- en afname in volume geleidelijk gaat, waardoor de oppervlaktespanning minder snel toeneemt en het evenwicht snel hersteld kan worden.

• Luchtstroom is evenredig met het verschil tussen de alveolaire en atmosferische druk, en omgekeerd evenredig met de luchtwegweerstand. Het volume van de long is te berekenen door het drukverschil te delen door de totale luchtwegweerstand. Het drukverschil is het verschil tussen alveolaire druk en barometrische druk. Als luchtstroom laminair is, is de wet van Poiseuille redelijk toepasbaar. De luchtstroom is dus erg afhankelijk van de radius, als deze een klein beetje afneemt, neemt de weerstand al flink toe. Om de weerstand te berekenen deel je het drukverschil door het volume. Het volume bereken je met een flowmeter, het drukverschil met de wet van Boyle en een plethysmograaf.

• Er ontstaat ook weerstand doordat de weefsels van de longen langs elkaar schuiven bij expansie. Dit veroorzaakt 20% van de longweerstand. De luchtstroom wordt turbulent boven een bepaalde snelheid, er ontstaan dan meerdere stromen. Een stroom is laminair als het getal van Reynolds (Re) kleiner dan 2000 is. Boven de 3000 is de stroom turbulent. De luchtwegen zijn niet perfect geschikt om het getal van Reynolds te berekenen, ze zijn kort, gekromd, ruw en vertakt. Door de vertakkingen is de luchtstroom transitioneel. De gemiddelde luchtwegweerstand is 1,5 cm H2O. Slechts 0,3 cm H2O komt door de kleine luchtwegen. Dit komt doordat deze parallel liggen.

• Noradrenaline van het sympathische zenuwstelsel verlaagt de weerstand. Epinefrine uit de medulla doet dit ook. Het parasympatische zenuwstelsel verhoogt de weerstand met acetylcholine. Histamine doet dit ook door de bronchioli te vernauwen.

• De weerstand is ook afhankelijk van het volume, hoe groter het volume, hoe kleiner de weerstand. Dit komt doordat de radii van de luchtwegen groter worden. Bij COPD is de weerstand verhoogd, vooral in de kleine luchtwegen. Ziektes van de luchtwegen zijn restrictief (heeft invloed op de ventilatie) of obstructief (heeft invloed op de weerstand). De ziekte kan acuut zijn (obstructie in de longen, slijmophoping, astma-aanval) of chronisch. COPD is de stijging van de weerstand door chronische bronchitis en/of longemfyseem. Astma is voornamelijk een ontsteking met spasmes als resultaat. De behandeling is met een inhaler waardoor bepaalde receptoren worden geblokkeerd. Als er veel aanvallen zijn, is een behandeling met corticosteroïden aangeraden.

• Intrapleurale druk (PIP) heeft een statische component die het longvolume bepaald (PTP) en een dynamische component die de luchtstroom bepaald (PA). Deze twee optellen geeft de PIP. PTP is de kracht die nodig is om de elastische terugslag tegen te gaan. Een daling in de compliantie kan tot restrictieve longziektes leiden. Dit is voornamelijk in de geleidende delen van het ademhalingsstelsel. Een toename in de weerstand kan tot obstructieve longziektes leiden. In een rustige ademhalingscyclus wordt de PA eerst negatief en dan positief. Als het volume van de long toeneemt, neemt ook de PTP toe. Voor de in- en uitademing is PIP gelijk aan PTP, tijdens de inademing is hij negatiever en tijdens de uitademing positiever. Bij inademing daalt PA snel, tijdens uitademing stijgt deze juist. Eerst gaat er veel energie naar het negatief maken van de PA zodat er veel volume bij kan, daarna gaat de energie naar de PTP zodat het volume tijdelijk vastgehouden wordt. De volumevergroting neemt exponentieel af, na 0,2 seconde is al 63% bereikt, na 0,4 seconden 86% en na 0,6 seconden 95%. Dit interval van 0,2 noemen we de tijdsconstante.

• Hoe sneller de ademhaling, hoe minder het volume per ademhaling. Omdat dit exponentieel afneemt, zijn er veel frequenties waarbij deze volumeverandering nauwelijks merkbaar is. Als de weerstand toeneemt, neemt de tijdsconstante met dezelfde grootte toe. Sommige alveoli hebben een langere tijdsconstante dan andere. De volumeverandering in de cyclus is aan te duiden met de cyclische compliantie.

• Het zenuwstelsel, de hormonen en het volume hebben invloed op de weerstand in de luchtwegen. Luchtstroom zorgt voor verandering in de transmurale druk (PTM), waardoor de luchtweg uitzet of inklapt. Als er geen luchtstroom is, is de druk in de luchtwegen 0. In dit geval zorgt de transmurale druk ervoor dat de thoracale luchtwegen uitzetten voor zover hun compliantie dit toelaat (want PIP is negatief). Bij inademing is de PTM groter hoe verder het van de alveoli afzit, waardoor hier veel neiging tot uitzetten is. Dit wordt in de hoofdbronchi en trachea tegengegaan door het kraakbeen. Omdat de PIP bij uitademing lager blijft dan de PA klappen de alveoli niet in. PTM gaat van positief (inflatie) naar negatief (deflatie) waardoor de weerstand toeneemt. Gelukkig hebben de delen van de luchtweg waar de PTM zo negatief is dat deze in een zouden klappen, kraakbeenringen.

• Bij longemfyseem zijn de longen meer compliant waardoor uitademing moeilijker gaat. Dit wordt makkelijker door langzamer uit te ademen, met een hoger volume te ademen en door met getuite lippen uit te ademen. Dit laatste zorgt voor meer weerstand en dus een hogere druk.

Medische Fysiologie - Bloedtransport van koolstofdioxide en zuurstof - BulletPoints - Chapter 29

• De hoeveelheid zuurstof, die opgelost is in het bloed is veel te klein om te voldoen aan de metabole behoefte van het lichaam. Hemoglobine bestaat uit twee alfa en twee bèta subunits, die allen bestaan uit ijzer-bevattend hemoglobine en een polypeptide globine.

• De Hb-O₂ dissociatie curve is sigmoïdaal vormig door de coöperativiteit van de vier subunits van het hemoglobine molecuul. Verhoging van de temperatuur, koolstofdioxide concentratie en waterstofconcentratie, wat allen karakteristieken zijn van metabool actieve weefsels, zorgen voor het loslaten van zuurstof door hemoglobine.

• 2,3-difosfoglyceraat vermindert de affiniteit van volwassen maar niet van foetaal hemoglobine.

• CO₂ in het bloed wordt meestal getransporteerd als HCO₃. CO₂ transport is afhankelijk van de koolzuuranhydraseremmer, de Cl-HCO₃ verwisselaar en hemoglobine. Een hoge P_O2 in de longen zorgt ervoor dat CO₂ uitgescheiden wordt. Het O₂-CO₂ diagram beschrijft de interactie van de P_O2 en P_CO2 in het bloed.

Medische Fysiologie - Gasuitwisseling in de longen - BulletPoints - Chapter 30

• De longen hebben twee hoofddoelen: O2 van de alveoli in de pulmonale capillairen laten stromen en CO2 in omgekeerde richting laten diffunderen. De grootte van deze stroom is afhankelijk van de diffusiecapaciteit (DL) en de concentratiegradiënt. Voor de diffusie zelf is geen energie nodig, voor de ventilatie en circulatie wel. De grootte van diffusie is de partiële druk in het ene compartiment min de partiële druk in het andere compartiment, dus P1-P2. De flow geeft de gasstroom weer in mol/seconde. De flux betrekt hier ook de oppervlakte bij: mol/(cm2*s).

• De DL is afhankelijk van twee eigenschappen van het gas: het moleculaire gewicht en de oplosbaarheid in water. Als het gewicht toeneemt, neemt de beweeglijkheid af. Volgens de wet van Graham is de diffusie omgekeerd evenredig met de wortel van het moleculaire gewicht (MW). Volgens de wet van Henry is de concentratiegradiënt voor oplosbaarheid in water (s) evenredig met de diffusie. DL is evenredig met het oppervlak (A) en omgekeerd evenredig met de dikte van de barrière (a). Bij de dikte wordt de waterlaag meegerekend. Een constante, k, geeft de interactie tussen de barrière en het gas weer.

• Er zijn verschillende oorzaken waardoor de diffusie niet overal en altijd hetzelfde is. In de longen neemt het oppervlak bij inspiratie toe, waardoor DLO2 maximaal is aan het eind van de inspiratie. Dit heet een temporeel verschil. De dikte is verschillend in verschillende delen van de long, dit heet een ruimtelijk verschil. Door de zwaartekracht is PaO2 groter in de apex en de diffusie daar dus minder. Dit is een ruimtelijk verschil, net als onderlinge verschillen in vaatvernauwing. In het capillair zelf zitten ook verschillen: aan het begin is er meer diffusie van zowel CO2 als O2 dan aan het eind. Door deze verschillen kunnen we de wet van Fick niet op de gehele longen toepassen, maar op een stukje alveolaire wand op een gegeven tijdstip. Door dit voor alle stukken alveolaire wand en alle tijdstippen uit te rekenen, is de totale flow te berekenen. Wel moet rekening gehouden worden met het feit dat het bloed dat naar de longen gaat nog zuurstof bevat. De flow is dus de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt opgenomen min de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt afgestaan. Dus, de totale VO2 = Q. Dit laatste heet het principe van Fick, zowel deze als de wet van Fick zijn geschikt om de flow uit te rekenen.

• De barrière bestaat echter niet uit 1 laag, maar bestaat uit drie structuren: alveolaire wand, capillaire wand en tussenliggend bindweefsel. Het heeft een groot oppervlak, is erg dun en erg sterk. Dit laatste komt doordat het bindweefsel veel type-IV collageen bevat. Van alveolaire lucht naar hemoglobine in een erytrocyt worden 12 membranen gepasseerd, elk met een eigen diffusiecapaciteit. Deze dragen bij aan de gezamenlijke diffusiecapaciteit (DM). De weerstand hierbij bereken je als bij een parallelschakeling. De ratio in hoeverre O2 door hemoglobine wordt opgenomen is (θ*VC)PO2. Θ is een constante die zegt hoeveel ml O2 per minuut en per mm Hg aan Hb bindt in 1 ml bloed. CO2 bindt beter aan Hb maar langzamer, daarbij speelt θ*VC dus een grotere rol. De oplosbaarheid van CO2 in water is veel hoger (23 keer) dan die van O2, maar de diffusie is slechts 3 tot 5 keer zo snel. Dit komt door de hechte binding tussen Hb en CO2. Naast diffusie is de interactie met Hb dus ook belangrijk voor de afgifte van CO2.

• De opname van CO is diffusie-gelimiteerd. Dit komt doordat CO erg sterk hecht aan hemoglobine en het vrije CO in het bloed nauwelijks toeneemt, waardoor het verschil in pCO2 tussen de alveoli en het bloed altijd groot blijft. Doordat er weinig CO in de lucht zit, is PCCO laag en daardoor de flux ook.

• De totale flow bereken je door de CO te vermenigvuldigen met CO-inhoud van bloed aan het eind van de capillairen min de CO-inhoud van het bloed aan het begin van de capillairen, oftewel Flow=Q * (CCCO – CVCO). Ook dit is ook uit te rekenen met de wet van Fick, waarbij we de uitwisseling voor elk stukje alveolaire wand apart bekijken op verschillende tijden in de ademhaling. De diffusiecapaciteit is evenredig met de flow van CO in het bloed. Echter, wordt de pCO van het bloed hoger dan die van de alveoli, dan zal de diffusie de andere kant op gaan. De flow van het bloed loopt omgekeerd evenredig met flow van CO, hoe langzamer het bloed stroomt, hoe meer tijd voor diffusie. Maar, omdat het volume afneemt, zal VCO gelijk blijven. De opname van CO is dus onafhankelijk van de bloed flow. Omdat de opname van CO alleen van de DL afhankelijk is, noemen we dit diffusie-gelimiteerd. Deze gassen zijn te herkennen aan een nauwelijks toegenomen partiële druk aan het einde van de pulmonale capillairen.

• Gassen die niet aan Hb binden, hebben al snel na het begin van de pulmonale capillair dezelfde druk in de capillair en in de alveolus. Dit noemen we een diffusie equilibrium, oftewel een evenwicht in de diffusie die plaats vindt. Als we de diffusiecapaciteit vergroten, zal de diffusiesnelheid toenemen. Omdat het equilibrium al bereikt werd bij een lagere diffusiecapaciteit, zal er niet meer diffusie plaatsvinden. De enige verandering is dat het equilibrium eerder bereikt wordt. Als de flow afneemt, zal het equilibrium ook eerder bereikt worden. Maar omdat het volume ook van de flow afhankelijk is, zal dit afnemen. Daarom zijn gassen die niet aan Hb binden perfusie-gelimiteerd.

• Diffusie-gelimiteerde gassen kunnen perfusie-gelimiteerd worden en andersom. Als een diffusie-gelimiteerd gas een DL heeft die hoog genoeg is, wordt het toch afhankelijk van de perfusie, omdat er anders niet genoeg Hb is om het gas in op te slaan. En als een perfusie-gelimiteerd gas een hoge flow heeft maar niet genoeg diffusie, dan wordt het bloed niet genoeg gevuld.

• Zowel O2 als CO2 zijn onder normale omstandigheden perfusie gelimiteerd. Na ongeveer 1/3 van een pulmonale capillair bereikt O2 het diffusie equilibrium. Dit is later dan CO, hiervoor zijn drie redenen. Ten eerste is veel van het Hb in het veneuze bloed nog gebonden aan O2, waardoor CO beter bindt. Ten tweede is de partiële druk van CO in de alveolus veel kleiner en wordt hierdoor het equilibrium al bij een lagere druk bereikt. Ten derde is de DL van O2 groter dan die van CO waardoor de diffusie moeilijker gaat. Omdat O2 zo snel het equilibrium bereikt, kan de DL vele waarden aannemen zonder dat de pO2 van het bloed daalt. Dit noemen we een DL-reserve. Deze is erg belangrijk tijdens inspanning. De flow kan met een factor 3 toenemen. Als de flow meer toeneemt of door ziekte de DL afneemt, wordt de O2 diffusie-gelimiteerd.

• Grote hoogte doet de pO2 afnemen. Dit zorgt ervoor dat het absolute O2 transport afneemt, de pO2 van de lucht in de alveoli is immers lager. Daarnaast is ook de pO2 van het bloed lager, waardoor het Hb minder O2 opneemt.

• De DL van CO2 is 3 tot 5 keer hoger dan die van O2. Twee factoren vertragen de diffusie van CO2. Zo is de diffusiegradiënt in het begin van een pulmonale capillair slechts 10% van de initiële gradiënt. Daarnaast is de grafiek van pCO2 en CO2 veel steiler, waardoor een afname van CO2 een relatief kleine afname van de pCO2 veroorzaakt. Hierdoor is het equilibrium van CO2 even snel of zelfs langzamer bereikt dan dat van O2. Door verschillende ziektes neemt de DL van CO2 af en wordt dit gas diffusie gelimiteerd.

• Bij pulmonale fibrose worden de wanden tussen de alveoli en capillairen dikker en raken delen van capillairen beschadigd, waardoor de DL van gassen toeneemt. Bij COPD wordt de weerstand van de geleidende luchtwegen groter waardoor de vaatbedden beschadigd kunnen raken. Hierdoor nemen zowel het diffusieoppervlak als het totale aantal Hb af (DL neemt dus ook af). Hetzelfde gebeurt als er (door een operatie) longoppervlak verloren gaat. Bij anemie neemt de hoeveelheid Hb af, waardoor θ*VC afneemt en daarmee de DL.

• Niet altijd wordt hypoxemie door een afname in de DL veroorzaakt, dit kan ook door verstoring van ventilatie en/of perfusie komen. Door de DL reserve zou de DL tot een derde moeten afnemen om een verschil in O2 transport te leiden, maar een afgenomen DL in combinatie met andere oorzaken kan wel tot hypoxemie leiden, de echte oorzaak is vaak moeilijk te vinden.

Medische Fysiologie - Ventilatie en perfusie in de longen - BulletPoints - Chapter 31

• Ventilatie is de beweging van lucht tussen de atmosfeer en de alveoli. Perfusie is de beweging van het bloed. De totale ventilatie is het volume dat de longen per tijdseenheid uitstoten. Het is de lucht die de longen verlaat na een serie van uitademingen. Het is dus het resultaat van het ademvolume en de ademfrequentie. We drukken dit uit in liter per minuut: de minuutventilatie. Ongeveer 30% van de ventilatie gaat naar anatomische 'dode ruimte', hier is geen perfusie en vindt dus geen gaswisseling plaats. Dit komt doordat van de 500 ml lucht die wordt ingeademd, slechts 350 ml de alveoli bereikt. Omdat ook bij uitademing niet alle lucht uit de alveoli verdwijnt, blijft hier ook 150 ml achter. Er is dus 150 ml frisse lucht tussen de atmosfeer en de luchtwegen die telkens heen en weer gaat, en 150 ml “muffe” lucht tussen de luchtwegen en alveoli. Dit noemen we het doderuimtevolume. De alveolaire ventilatie is de frisse lucht die in de alveoli komt, of de muffe lucht die in de atmosfeer komt. Bij elke inademing mengt er verse lucht met de lucht die nog in de longen zit.

• Door het ademvolume min de dode ruimte te doen, weten we het alveolaire volume. We kunnen dit ook uitrekenen met behulp van de pCO2. De productie van CO2 en de uitstoot moet gelijk zijn. Als we de partiële druk en het volume van de CO2 weten, weten we ook de gehele alveolaire ventilatie. Hierbij moet wel rekening worden gehouden met de lichaamstemperatuur en -druk (BTPS) en de standaard temperatuur en druk (ATPS).

• De alveolaire pCO2 is omgekeerd evenredig met de alveolaire ventilatie. Immers, hoe groter het ingeademde volume, hoe meer verse lucht en hoe minder CO2 in de alveoli. Omdat alveolaire en arteriële pCO2 virtueel gelijk zijn, heeft VA ook invloed op de arteriële pCO2. De alveolaire pCO2 bereken je door de geproduceerde lucht van een tijdseenheid te delen door de ingeademde lucht in een tijdseenheid. Dit doe je maal 0,863 door het temperatuur verschil binnen en buiten het lichaam.

• Hyperventilatie ontstaat doordat er meer CO2 het lichaam uitgaat dan dat er aangemaakt wordt, hierbij daalt het CO2 niveau van het bloed. Doordat de alveolaire pCO2 aan die van het bloed gekoppeld is, daalt deze ook en ontstaat er respiratoire alkalose. Hypoventilatie is het omgekeerde van hyperventilatie, nu wordt er meer geproduceerd per tijdseenheid dan dat er uitgestoten wordt. Dit lijdt tot een respiratoire acidose.

• De alveolaire pO2 is afhankelijk van VA, hoe meer lucht wordt ingeademd, hoe hoger de pO2 is. De pO2 is ook afhankelijk van andere partiële drukken, waaronder die van H2O, N2 en CO2. Samen vormen deze de barometrische druk (PB). N2 wordt niet gemetaboliseerd en dient om de barometrische druk op 760 mm Hg te houden, meestal is het 78% van de druk zonder H2O. De pH2O is 47, waardoor O2 en CO2 als variabelen overblijven. De CO2 die het lichaam produceert is afhankelijk van de hoeveelheid verbranding, maar ook van de brandstof die verbrand wordt. Elke brandstof heeft een respiratoire quotiënt, Vco2/Vo2. Dit zegt hoeveel CO2 geproduceerd wordt bij de verbranding van 1 O2. Als deze 1 is, bereken je de PAO2 door de PIO2 min de PACO2 te doen. Vet heeft een quotiënt van 0,8 waardoor het totale volume van de lucht afneemt en de hoeveelheid O2 wordt verdund.

• De ventilatie in de apex van de long is bij een rechtopstaand persoon minder dan die in de basis. De intrapleurale druk bij de apex is groter dan die bij de basis. Hierdoor zijn de alveoli in de apex al meer uitgerekt dan die in de basis, en is er dus meer statische compliantie in de basis. Hierdoor kan er bij inspiratie meer verse lucht in de alveoli van de basis en deze volumeverandering bepaalt de ventilatie. Dit komt door de zwaartekracht, dus als een persoon op de kop hangt of op de zij ligt, geldt hetzelfde: de zijde van de long die het dichtst bij de grond is, heeft de meeste ventilatie.

• Ook zonder zwaartekracht is de ventilatie in de long niet uniform. Dit komt door kleine verschillen in compliantie en luchtwegweerstand, dit heeft grotere invloed op de verschillen dan de zwaartekracht. Restrictieve en obstructieve aandoeningen beïnvloeden respectievelijk de compliantie en de luchtwegweerstand.

• De pulmonale circulatie heeft dezelfde output als de systematische circulatie, maar heeft een veel minder hoge druk. Dit komt doordat de systematische circulatie een grote afstand met veel weerstand moet overbruggen, terwijl de longcirculatie een veel kleinere afstand aflegt en een hoge druk hier voor longoedeem zou zorgen. De weerstand is aan te geven als ΔP/Q, dit geeft PRU's (perifere weerstand units). De systematische circulatie heeft een PRU van 1,1 en de pulmonale van 0,08. De weerstand in de longen is dus veel lager, waardoor een lage druk voldoende is. In de longen daalt de lucht het meest in de arteriën en de uiteindes van de capillairen. Er zijn 280 miljard capillairen voor 300 miljoen alveoli, waardoor het vaatbed rond de alveoli continu in beweging is. Daarnaast zijn de pulmonale vaten wijder en korter dan de systemische. Ook zijn de wanden erg dun, waardoor ze een grote compliantie hebben. Hierdoor veroorzaken grote volumeverschillen, zoals wanneer een staand persoon gaat liggen, geen grote toename in weerstand. Bovendien is er hierdoor een lage pulse pressure.

• De compliantie brengt wel met zich mee dat de vaten extreem beïnvloedbaar zijn door de omgeving. Alveolaire vaten hebben een transmurale druk die veroorzaakt wordt door het verschil in druk tussen het lumen van het vat en de omringende alveoli. Het eerste is afhankelijk van de hartcyclus, het tweede van de positie van de alveolus in de long en de respiratoire cyclus. Als VL toeneemt, worden de alveolaire vaten uitgerekt en samengedrukt. Beide verhogen de weerstand.

• De extra-alveolaire vaten zijn niet omringd door alveoli en dus afhankelijk van de interpleurale druk. Voor een hoger VL neemt ook de PIP toe, waardoor de transmurale druk toeneemt en de extra-alveolaire vaten groter worden. Doordat toename in VL de weerstand in de alveolaire vaten doet toenemen maar in de extra-alveolaire vaten doet toenemen, en afname in VL het omgekeerde doet, is het netto effect bifasisch.

• Tijdens inspanning wordt de pulmonale weerstand nog lager, waardoor de vergrote CO de druk nauwelijks doet toenemen. Dit komt door passieve mechanismes. In rust hebben sommige openstaande capillairen geen perfusie, dit komt door kleine verschillen in druk en weerstand, die bij een lage druk al snel zorgen dat sommige vaten nauwelijks gebruikt worden. Sommige capillairen zijn in rust gesloten. Als de bloedflow toeneemt, gaan sommige gesloten capillairen open en krijgen de niet gebruikte capillairen ook stroom. Doordat er nu meer wegen zijn, blijft de weerstand laag. Als de druk van het bloed toeneemt, verhoogt de PTM en dilateert het vat, waardoor de weerstand lager wordt en de druk ook. Veranderingen in de pO2, pCO2 en pH veroorzaken in de pulmonale circulatie het omgekeerde als in de systemische circulatie.

• De invloed van het zenuwstelsel op de pulmonale circulatie is veel kleiner dan op de systematische circulatie. Sympathisch zorgt voor meer stijfheid van de arteriën zonder toename van weerstand, parasympatische voor vasodilatatie. Ook bij perfusie geldt dat er verschillen tussen de alveoli zijn. Dit komt door kleine verschillen in de compliantie en weerstand, maar ook door de zwaartekracht. Dit werkt hetzelfde als bij de ventilatie: de perfusie in de basis van de long is groter dan die in de apex bij een rechtopstaand persoon. Verandering van houding levert ook verandering van perfusie. Bij inspanning wordt het verschil kleiner.

• Er zijn vier verschillende drukverhoudingen in de long:

• Zone 1: PA>PPA>PPV. Dit kan in de apex voorkomen. De druk in de vaten daalt bij de toename in hoogte, waardoor de druk in de alveoli groot genoeg is om de vaten te verdrukken en voor een grote afname in flow zorgt. Bij gezonde personen komt dit niet voor.

• Zone 2: PPA>PA>PPV. Dit komt normaal gesproken van de apex tot in het midden van de long voor. Deze vaten zijn geschikt voor de vergroting van het stroomoppervlak bij toenemende inspanning, ze zijn in rust niet allemaal open omdat de alveolaire druk de capillairen aan het veneuze eind samendrukt.

• Zone 3: PPA>PPV>PA. Dit komt voor vanaf het midden tot lager in de long. Hier is de transmurale druk groot genoeg om het vat open te houden. Hoe lager in de long, hoe meer de vaten gedilateerd zijn. In hoeverre de transmurale druk de flow beïnvloedt is een Starling weerstand.

• Zone 4: PPA>PPV>PA. Onderin de base zijn de alveolaire vaten hetzelfde als in zone 3, maar zijn de extra-alveolaire vaten anders. Onderin is de interpleurale druk lager, waardoor de weerstand van de extra-alveolaire vaten toeneemt. Hierdoor neemt de flow af aan de uiterste onderkant van de long.

• De grenzen van deze zones zijn fysiologisch, ze zijn niet gefixeerd. Positieve drukventilatie (waardoor PA omhoog gaat) laat de grenzen naar beneden zakken, inspanning verhoogt PPA en laat de grenzen omhoog gaan. Daarbij veranderen de drukken gedurende de circulaire en pulmonale cyclus.

• Hoe groter de ventilatie, hoe meer de PAO2 en PACO2 op de waardes in de lucht lijken. Dit gaat om de gehele long, want zoals gezegd verschillen de alveoli onderling. Hoe groter de ventilatie in een groep alveoli, hoe meer de alveolaire lucht op de atmosferische lucht lijkt, en hoe groter de perfusie in een groep alveoli, hoe meer de compositie van de alveolaire lucht op die van het gemixte veneuze bloed lijkt. De ventilatie/perfusie verhouding (V/Q) bepaalt dus de lokale PAO2 en PACO2. Door de zwaartekracht is deze verhouding in de apex groter dan in de base. Dit komt doordat de perfusie sneller afneemt naarmate de hoogte toeneemt dan de ventilatie. Ter hoogte van de derde rib is de V/Q verhouding 1 en dus ideaal. Omdat O2 en CO2 perfusieafhankelijk zijn, zullen deze drukken dezelfde waarde als in de ingeademde lucht bereiken. Dit lijdt tot een respiratoire alkalose in de apex. In de base is dit omgekeerd, door de lagere verhouding neigen de alveolaire pO2 en pCO2 meer naar de waardes in het bloed. Omdat er meer perfusie in de base is, is de bijdrage aan de bloedcompositie van de base groter dan die van de apex. De V/Q verhouding van ingeademde lucht is oneindig, omdat het nog geen perfusie heeft gehad. De V/Q verhouding van gemixt veneus bloed is 0 omdat het nog niet in contact is geweest met lucht.

• Door de zwaartekracht zijn er grote verschillen in de V/Q verhouding in een gezonde long. Als de verhouding niet ideaal, dus niet 1 is, noemen we het een V/Q-mismatch. In een extreem geval is er totaal geen perfusie, V/Q is dan oneindig. Dit noemen we dode ruimte ventilatie, dit maakt deel uit van de fysiologische dode ruimte. De lucht bij dode ruimte ventilatie gaat naarmate de tijd toeneemt op atmosferische lucht lijken. De lage pCO2 die hierbij ontstaat, zorgt voor bronchiale constrictie, waardoor er meer lucht naar andere gebieden gaat, waar wel perfusie is.

• Als een hele long geen bloed krijgt, dan is de helft van het ventilatieoppervlak dode-ruimte-ventilatie. De andere long kan nog steeds alle CO2 uitstoten, maar de pCO2 is wel verdubbeld, waardoor respiratoire acidose ontstaat. Ook kan de long genoeg O2 opnemen, maar is de pO2 wel gehalveerd. Het lichaam heeft allerlei manieren om deze problemen op te lossen en te zorgen dat de druk in het bloed weer normaal worden.

• Een shunt is het omgekeerde van dode ruimte ventilatie: er is wel perfusie maar geen ventilatie. Dit kan door een obstructie van de luchtweg of door het dichtklappen van de alveoli (atelectase). Hierdoor blijft de pO2 van het bloed laag en ontstaat hypoxemie. Door de obstructie wordt de lucht naar andere gebieden van de long geleid, waardoor het verschil in V/Q nog groter wordt. In het geval van een shunt neemt het vat waar, dat de pO2 en pH van de omgeving dalen en de pCO2 stijgt, waardoor hypoxische pulmonale vasoconstrictie optreedt. Hierdoor gaat er meer flow naar andere bloedvaten en wordt de V/Q verhouding op zowel de plaats van de shunt als in andere gebieden van de long verbeterd. De vaatvernauwing kan in extreme gevallen tot verhoging van de algehele longweerstand leiden.

• Als een hele long geen lucht krijgt, heeft de andere long wel normale gaswisseling, maar vindt slechts bij de helft van het bloed gaswisseling plaats. Het mengen van geventileerd en niet geventileerd bloed heet veneuze bijmenging. Dit is ook bij een gezond persoon het geval via de anatomische shunts. De long kan dus zijn werk goed uitvoeren maar de pCO2 neemt toe. Hetzelfde geldt voor de O2, slechts de helft van het bloed krijgt genoeg O2 en dus neemt de pO2 af, terwijl er wel genoeg O2 voor het lichaam is. Het lichaam kan de hoge pCO2 verhelpen met vasoconstrictie in de niet geperfuseerde long, maar doordat de HbO2 dissociatie curve slechts weinig toename in pO2 toelaat bij verhoging van de hoeveelheid O2, kan de hypoxemie niet worden voorkomen.

• De anatomische shunts zijn de venen (van sommige hartspieren en de helft van de bronchiale) die op de pulmonale venen uitkomen en dus zuurstofarm bloed aan de pulmonale venen toevoegen. Pathologische shunts ontstaan als bij de geboorte de luchtweg inklapt, de foramen ovale of ductus arteriosus blijft dan open.

• Door de V/Q-mismatches en de veneuze bijmenging krijgt het linker ventrikel een mix van bloed, de V/Q verhouding in de longen is nooit ideaal. Als dit niet gecompenseerd wordt, ontstaat altijd acidose en hypoxemie. Non-uniformiteit is te diagnosticeren door andere mogelijkheden uit te sluiten. Dit kan door de waardes van het bloed en de functie van de ademhaling te testen. Karakteristiek voor V/Q-mismatches is een vergrote alveolaire-arteriële (A-a) gradiënt voor pO2. Deze gradiënt is een mate van ernst van de V/Q-mismatch. Hierbij wordt de druk in het bloed gemeten en hiermee wordt de druk voor de alveoli uitgerekend. Het nadeel is dat V/Q-mismatch ook tot een A-a verschil in pCO2 geeft en je er bij de berekeningen vanuit gaat dat deze bij A en a gelijk is. Met het geven van zuurstof kan gekeken worden of de longen elkaar in balans houden (één gehyperventileerd, de ander gehypoventileerd) of dat een long in het geheel niet wordt geventileerd. In het eerste geval zal de zuurstofsaturatie bij het geven van pure zuurstof hoog zijn, in het tweede geval niet omdat één hele long niet geventileerd wordt en dus een grote veneuze bijmenging geeft.

Medische Fysiologie - Ventilatoire controle - BulletPoints - Chapter 32

• Automatische centra in de hersenstam activeren de ademhalingsspieren ritmisch en onbewust. Hierbij zijn vooral perifere en centrale chemoreceptoren belangrijk die de P_O2, P_co2 en pH registreren. Daarnaast zijn er ook andere receptoren en hogere hersen centra betrokken bij het controleren van de ventilatie.

• Neuronen in de medulla genereren het ademritme. De pons moduleert de respiratoire output, maar dit kan ook plaatsvinden zonder de pons. De dorsale en ventrale respiratoire groepen bevatten veel neuronen die gelijktijdig vuren met de respiratoire motor output. De dorsale respiratoire groep verwerkt sensore input en bevat vooral inspiratoire neuronen, terwijl de ventrale respiratoire groep de motor is en zowel inspiratoire als expiratoire neuronen bevat.

• Verschillende RRNs vuren op verschillende tijdstippen tijdens in- en uitademing, dit is afhankelijk van de ionkanalen in hun membranen en de synaptische input. Daarnaast zijn pacemaker eigenschappen en synaptische interacties betrokken bij de generatie van het respiratoire ritme.

• Perifere chemoreceptoren (carotide en aortische lichamen) reageren op hypoxie, hypercapnie en acidose. De glomus cel is de chemosensor in de carotide en aortische lichamen. Hypoxie, hypercapnie en acidose remmen kalium kanalen, verhogen de intracellulaire calciumconcentratie in glomus cellen en maken neurotransmitters vrij. De bloed-hersenbarrière scheidt de centrale chemoreceptoren in de medulla van het arteriële bloed. Centrale chemoreceptoren zitten in de ventrolaterale medulla en andere hersenstam kernen of gebieden. Sommige neuronen van de medulla zijn pH gevoelig.

• De acute respons van respiratoire acidose wordt gekenmerkt door hypoxie. De acute respons van hypoxie wordt gekenmerkt door respiratoire acidose.

• Stretch en chemische receptoren in de luchtwaren en longparenchym bevatten feedbackmechanismen over het longvolume en de aanwezigheid van prikkelende stoffen.

• Hogere hersengebieden coördineren ventilatie met andere mechanismen en kunnen met hun eigen respons, de respons van de hersenstam ongedaan maken.

Pathophysiology of Disease - McPhee - 7e druk

Pathofysiologie van longziekten - Chapter 9

Bij obstructieve longziekten is er een toename van weerstand van de luchtflow als resultaat van vernauwing van het kaliber van de luchtwegen. De toegenomen weerstand kan veroorzaakt worden door processen in het lumen, de luchtwegwand en in structuren rondom de luchtwegen. Luminale obstructieve ziekte zijn bijvoorbeeld astma en chronische bronchitis, deze kunnen ook verdikking van de wand van de luchtwegen geven. Emfyseem is het klassieke voorbeeld van een obstructie veroorzaakt door verlies van omliggende ondersteunde structuren van de luchtwegen.

Astma

Astma is een ziekte waarbij een ontstekingsproces optreedt in de luchtwegen. Symptomen die vaak aanwezig zijn, zijn: piepende ademhaling, kortademigheid, dyspneu en hoesten. Dit wordt veroorzaakt door bronchiale hyperreactiviteit. Blootstelling aan bekende allergenen of niet-specifieke stimuli initieert een cascade van cellulaire activatie welke zowel tot acute als chronische ontstekingsprocessen kunnen leiden, gemediteerd door lokale cytokines. De secretie van deze ontstekingsmediatoren leiden tot gladde spiercel contractie, hypersecretie van mucus en schade van het luchtwegepitheel. Astma is de meest voorkomende chronische pulmonale ziekte en komt veel voor bij kinderen. Atopie, of the productie van immunoglobuline E (IgE), in respons op een allergeen komt vaak voor. Grofweg is astma in te delen in twee groepen. Intrinsieke astma wordt gekarakteriseerd door een begin op oudere leeftijd, extrinsieke astma wordt vaak op jongere leeftijd al ontdekt. De fundamentele abnormaliteit bij astma is een toegenomen reactie van de luchtwegen op een stimuli. Er zijn bepaalde factoren die voor provocatie kunnen zorgen zoals: histamine, adenosine trifosfaat, inspanning, pollen, virale luchtweginfecties, propranolol, aspirine, NSAID’s en allergenen.

Deze provocatiefactoren zijn eigenlijk in te delen in drie groepen:

• Fysiologische of farmacologische mediatoren

• Allergenen

• Exogene fysio-farmacologische stoffen

Mensen met astma krijgen tijdens een aanval over het algemeen een vroege en late responsfase. In de vroege responsfase is er een episode van luchtwegvernauwing binnen 10-15 minuten na blootstelling. Dit verbeterd na 60 minuten. De late respons treedt 4-8 uur na een stimulus op. Het eerste wat gebeurt bij een astma aanval is de activatie van lokale ontstekingscellen, voornamelijk de mestcellen en eosinofiele granulocyten. Acute mediatoren die hierdoor geactiveerd worden zijn leukotrieën, prostaglandines en histamine welke aanleiding geven tot gladde spiercelcontractie, hypersecretie van mucus, vasodilatatie met endotheliale lekkage en lokale oedeemvorming. Ook epitheelcellen zijn betrokken en secreteren leukotrieën, cytokines en prostaglandines.' Histopathologisch is er bij astma een verdikte luchtwegmucosa te zien, met hierin oedeem, ontstekingscellen, lymfocyten, eosinofiele en mestcellen. Deze lokale cellulaire gebeurtenissen hebben belangrijke effecten op de longfunctie. Als een consequentie van luchtwegontstekingen en gladde spiercel hyperreactiviteit versmallen de luchtwegen waardoor de weerstand in de luchtwegen exponentieel toeneemt. Normaal hebben de perifere luchtwegen een verwaarloosbare weerstand, maar bij astma neemt deze dus significant toe. Als reactie hierop gaat een astmapatiënt hoesten en treedt er bronchoconstrictie op. Ook het vrijkomen van de stof VIP (vasoactieve intestinale peptide) leidt tot bronchoconstrictie. Als gevolg op de astma reactie treedt er een discrepantie op in de ventilatie-perfusie ratio.

Astma kan zich klinisch manifesteren in de volgende symptomen:

• Hoesten > combinatie van luchtwegvernauwing, mucus hypersecretie en de neurale afferente hyperreactiviteit die optreedt bij een luchtwegontsteking.

• Piepende ademhaling > gladde spiercelcontractie, in combinatie met mucus hypersecretie en retentie resulteert in kaliber vernauwing, waardoor er een piepende ademhaling ontstaat. De intensiteit van het piepen zegt niets over de ernst van de luchtwegvernauwing.

• Kortademigheid

• Tachypneu en tachycardie > komen eigenlijk alleen voor bij ernstige exacerbaties.

• Pulsus paradoxus: een afname van meer dan 10 mm Hg in de systolische bloeddruk tijdens inademing.

• Hypoxemie > ontstaat door toename van V/Q mismatch.

• Hypercapnie en respiratoire acidose > bij ernstige aanvallen

• Obstructieve defecten bij longfunctieonderzoek > tijdens een astma aanval reduceren het FEV1, FEV1/FVC en de piek expiratoire flow. FVC is ook vaak afgenomen.

• Bronchiale hyperreactiviteit > een afname van 20% van het FEV. Als respons op een provocerende factor met dezelfde intensiteit waarmee in een gezond persoon het FEV1 minder dan 5% zou afnemen.

COPD: chronische bronchitis en emfyseem

COPD kan worden onderverdeeld in twee soorten ziekten, namelijk chronische bronchitis en longemfyseem. Beide ziekten kunnen leiden tot luchtwegobstructie.

In tegenstelling tot astma zijn deze aandoeningen niet altijd reversibel. Chronische bronchitis wordt gedefinieerd als een klinische voorgeschiedenis van een productieve hoest, langer dan drie maanden per jaar, minstens twee jaar lang. Dyspneu en luchtwegobstructie zijn aanwezig. Sigarettenrook is bij uitstek de meest voorkomende oorzaak van chronische bronchitis maar ook andere inhalatie-stoffen kunnen leiden tot chronische bronchitis. Pathologisch is er een ontstekingsproces in de luchtwegen, waardoor er verdikking van de mucosa optreedt evenals hypersecretie van mucus. Dit resulteert in een diffuse luchtwegobstructie. Chronische bronchitis kan nog deels reversibel zijn. Emfyseem is niet reversibel. Het is een ziekte waarbij de luchtruimtes distaal van de terminale bronchiolen zijn toegenomen. Dit komt door destructie van de wanden van deze ruimte, door verlies van elastisch weefsel. Er is een progressieve dyspneu en toenemende hypoxie door verlies van alveolair oppervlak en een niet reversibele obstructie met een niet-productieve hoest. Meer dan 10 miljoen mensen in de verenigde staten lijden aan COPD. Hiervan heeft 75% van de patiënten een COPD in de vorm van chronische bronchitis. In 90% van de gevallen is de oorzaak van COPD sigarettenrook. Toch ontwikkelt maar 15% van de rokers COPD. Naast roken is deficiëntie van alpha-1-protease-inhibitor de belangrijkste risicofactor voor het ontwikkelen van COPD.

Chronische bronchitis heeft de volgende klinische manifestaties:

• Productieve hoest > deze hoest wordt veroorzaakt door purulent sputum welke ontstaat door een ontstekingsproces. De sputum viscositeit is toegenomen door de aanwezigheid van vrij DNA van gelyseerde cellen. Door de toenemende ontsteking en door mucosale hypersecretie kan hemoptoë ontstaan. Hoesten, wat normaal erg effectief is voor het schoonmaken van de luchtwegen is bij chronisch bronchitis veel minder effectief. Dit komt doordat de luchtwegen vernauwd zijn, er meer secretie is en de viscositeit van de secretie groter is.

• Piepende ademhaling > ontstaat door luchtwegvernauwing en mucusobstructie. Soms kan een bronchodilatator de piepende ademhaling opheffen. Er is dan sprake van reversibiliteit.

• Inspiratoire en expiratoire crepitaties > door toegenomen mucusproductie zijn er grote hoeveelheden secreet die achterblijven in de luchtwegen. Dit veroorzaakt een krakend geluid en is te horen met hoesten en ademhalen in de grotere luchtwegen

• Onderzoek van het hart > tachycardie komt veel voor bij exacerbaties van bronchitis. Hypoxemie, welke kan ontstaan door bronchitis kan leiden tot chronische pulmonale hypertensie. Dit wordt bij onderzoek van het hart gehoord als prominente pulmonaalklep sluiting, een verhoogde venus jugularis druk of perifeer oedeem als gevolg van rechterharthelft falen.

• Beeldvorming > hierop is een toegenomen longvolume te zien met laagstand van het diafragma als gevolg van hyperinflatie. Ook zijn er ‘tram track lines’ te zien welke ontstaan door verdikking van de bronchiale wanden. Als de hartgrootte is toegenomen kan dit duiden op een overload van de rechterharthelft.

• Longfunctie onderzoek > er is een diffuse luchtwegobstructie te zien. FEV1, FVC en FEV1/FVC zijn gereduceerd. Door de luchtwegobstructie is het RV en FRC toegenomen. Dit fenomeen wordt air trapping genoemd.

• Arterieel bloedgas > een ventilatie/perfusie mismatch komt vaak voor bij chronische bronchitis. Er is een toegenomen hypoxemie.

• Polycythaemia > door de chronische hypoxemie neemt de hematocriet-waarde van het lichaam toe.

Emfyseem kent de volgende klinische manifestaties:

• Geluiden bij het ademhalen > verminderde intensiteit (door afgenomen luchtflow), langere expiratoire fase, hyperinflatie van de longen. Geluiden als crepitaties en ronchi worden meestal niet gehoord, deze passen meer bij het beeld van een ontstekingsproces en dat is longemfyseem niet.

• Onderzoek van het hart > tachycardie, pulmonale hypertensie, harde geluiden bij sluiten pulmonalisklep, verhoogde venus jugularis druk en perifeer oedeem.

• Beeldvorming > hierop is hyperinflatie zichtbaar. Ook destructie van het parenchym is een teken van longemfyseem.

• Longfunctie onderzoek > de parenchymale destructie en het verlies van elastische terugvering van de longen leidt tot een afwijkend longfunctie onderzoek. Vooral tijdens uitademing is de luchtflow verminderd. FEV1, FVC en FEV1/FVC zijn verminderd. RC, FRC en TLC zijn toegenomen door air trapping.

• Arteriële bloedgassen >patiënten met emfyseem hebben een hoge V/Q ratio. Hypercapnie, respiratoir acidose en compensatoire metabole acidose komen vaak voor bij een ernstig stadium van emfyseem.

• Polycythaemia > door de chronische hypoxemie neemt de hematocriet-waarde van het lichaam toe.

Restrictieve longziekten: idiopatische pulmonale fibrose

De term ‘diffuse parenchymale longziekte’ beschrijft een verzameling van pulmonale processen met een onbekende oorzaak waarbij de gemeenschappelijke factor de infiltratie van inflammatoire cellen, vloeistoffen en verlittekening van het longparenchym is. Meestal noemt men dit longfibrose. Idiopatische pulmonale fibrose (ook wel interstitieel fibrose of cryptogene alveolitis). Kenmerkend zijn de chronische ontstekingen van de alveolaire wanden. Dit heeft als resultaat een progressieve fibrose en destructie van de normale long architectuur. Patiënten presenteren zich met progressieve dyspneu, met een droge persisterende hoest. Er is meestal geen koorts of pijn. De ziekte is progressief.

Idiopatische pulmonale fibrose is een ouderdomsziekte en komt meer voor bij mannen. Er is geen oorzaak bekend. Er is een serie van cellulaire gebeurtenissen waarna uiteindelijk idiopatische pulmonale fibrose ontstaat:

• Weefsel beschadiging

• Vasculaire schade en activatie, toename vaatwandpermeabiliteit, trombose en trombolyse.

• Epitheelbeschadiging en activatie > loslating van pro-inflammatoire mediatoren

• Toegenomen leukocyten en adhesie aan geactiveerd endotheel.

• Doorgaande schade- en reparatie processen

Idiopatische pulmonale fibrose uit zich als volgt:

• Droge hoest

• Dyspneu en tachypneu > door fibrose van het longparenchym neemt de effectiviteit van surfactans af. Hierdoor is er meer druk nodig om de luchtwegen te openen bij inademen.

• Inspiratoire crepitaties > diffuse, fijne en droge inspiratoire crepitaties komt veel voor. Het is het geluid van het openen van de ingeklapte luchtwegen bij inademing. Deze luchtwegen klappen in door fibrotisering en surfactansverlies.

• Onderzoek van het hart: > tachycardie komt veel voor bij idiopatische fibrose. Hypoxemie, welke kan ontstaan door bronchitis kan leiden tot chronische pulmonale hypertensie. Dit wordt bij onderzoek van het hart gehoord als prominente pulmonaalklep sluiting, een verhoogde venus jugularis druk of perifeer oedeem als gevolg van rechterharthelft falen.

• Beeldvorming > kleine longvolumes zijn zichtbaar, met toegenomen densiteit van de longperiferie. Fibrotisering rond de uitgezette klein luchtruimtes kan gezien worden als honingraten.

• Longfunctie onderzoek > geeft een restrictief patroon. Dit houdt in reductie van TLC en FEV1, FEV1/FVC. De toegenomen elasticiteit van de long zorgen voor een normale expiratoire flow.

• Arteriële bloedgassen > hypoxemie komt veel voor. Ook is er V/Q mismatching. Hypercapnie is een teken dat de fibrotisering vergevorderd is.

Pulmonaal oedeem

Pulmonaal oedeem is de aanwezigheid van vloeistof in de extravasculaire ruimte van de longen. Pulmonaal oedeem uit zich vaak als dyspneu. Pulmonaal oedeem kan meerdere medische condities ten grondslag hebben liggen, maar kan over het algemeen worden ingedeeld in vier groepen:

1. Toegenomen transmurale druk in de pulmonaal capillairen.

   • Toegenomen druk van het linker atrium

   • Veneuze pulmonale hypertensie

   • Toegenomen capillair bloedvolume

   • Reductie van interstitiële druk

   • Verlaging van plasma colloïd osmotische druk

2. Toegenomen endotheliale permeabiliteit van de pulmonale capillairen.

   • Circulerende toxines: bacteriëmie, acute pancreatitis

   • Infectieuze pneumonie

   • Verstoorde intravasculaire coagulatie

   • Hypotensie

   • Cardiopulmonale bypass

3. Toegenomen alveolaire epitheliale permeabiliteit.

   • Geïnhaleerde toxines

   • Aspiratie van maagzuur

4. Gereduceerde lymfatische klaring

   • Longresectie waarbij ook de lymfeknopen verwijderd zijn

   • Lymfatische verspreiding van een carcinoom

   • longtransplantatie

5. Onbekend mechanisme

   • Neurogeen pulmonaal oedeem

   • Overdosis van een narcose

   • Veel transfusies

Pulmonaal oedeem kan grof gezegd worden ingedeeld in cardiogeen oedeem en oedeem met een niet cardiogene oorzaak. Beide groepen hebben een andere klinische manifestatie van pulmonaal oedeem. Pulmonaal oedeem als gevolg van toegenomen transmurale druk (cardiogeen oedeem): in het begin zijn de patiënten asymptomatisch. Orthopneu (kortademigheid bij liggen) en paradoxale nocturnale kortademigheid ( ’s nachts) treedt op wanneer het interstitiële vocht zich begint op te stapelen. Er is een derde harttoon te horen. Beeldvorming laat een toegenomen kaliber van de longvaten in de bovenste longtop zien (pulmonale vasculaire redistributie). Ook is er op de beeldvorming vloeistofopstapeling te zien in perivasculaire en peribronchiale ruimtes, met Kerley B lijnen. Kerley B lijnen duiden op vloeistof in de interlobulaire septa. De pulmonale compliantie neemt af en de patiënt gaat sneller ademen. Als er ook vloeistof in de alveoli terecht komt is er een verdere afname van longvolume en pulmonale compliantie. Er treedt hypoxemie op. Zuurstof kan deze hypoxemie in het begin corrigeren. In een nog later stadium begint de patiënt te zweten en wordt cyanotisch. Het sputum kan roze zijn, als gevolg van capillaire hemorrage en schuimig door eiwitten. Er zijn inspiratoire crepitaties te horen, voornamelijk aan de longbasis waar de hydrostatische druk het hoogst is. Ronchi en een piepende ademhaling kunnen optreden. Pulmonaal oedeem als gevolg van toegenomen permeabiliteit (niet-cardiogeen oedeem): ARDS is de meest voorkomende reden van een toegenomen permeabiliteit van de longen. Het komt voor bij een opeenstapeling van meerdere aandoening en verloopt over het algemeen als volgt. Na een initieel insult, bijvoorbeeld een periode van bacteriëmie volgt er een gestabiliseerde periode waarna immunologische mediatoren de pulmonale capillairen ernstig beschadigen. Surfactans is minder effectief, de longcompliantie neemt af. De eerste 24-48 uur na een insult manifesteert zich bij de patiënt in tachypneu en dyspneu. Zonder afwijkingen op de beeldvorming. Later zijn wel afwijkingen zichtbaar, evenals hypoxemie en hypercapnie. Slecht 60% overleeft dit ziektebeeld. Toch is de prognose, indien de patiënt overleeft, goed. De longfunctie herstelt zich in 6 tot 12 maanden.

Longembolie

Er zijn meerdere vormen van trombussen die kunnen neerslaan in de longen. De meest voorkomende is een pulmonaal trombo-embolie, welke ontstaat wanneer een veneuze trombus (meestal uit de onderste extremiteiten) migreert naar de pulmonale circulatie. Andere soorten embolieën die in de longen kunnen vastlopen zijn gemaakt van: lucht, amnion vloeistof, vet, corpus alienum, olie, parasitaire eitjes, septische embolieën en tumoren. Meer dan 95% van de trombo-embolieën komen uit de onderste extremiteiten. Risicofactoren voor een longembolie zijn volgens Rudolf Virchow in te delen in drie groepen (driehoek van Virchow):

• Veneuze stase

• Schade aan de vasculaire wand

• Toegenomen activatie van het stollingssysteem

De meest voorkomende risicofactor voor een embolie is stase door immobilisatie, voornamelijk bij patiënten in ziekenhuizen met bedrust. Deze patiënten zouden eigenlijk altijd heparine als profylaxe moeten krijgen, maar dit gebeurt lang niet altijd. Het krijgen van een longembolie leidt tot hemodynamische veranderingen. De pulmonale arteriële druk neemt toe, waarop de pulmonale circulatie gaat reageren. Dit kan door het gebruik van capillairen die normaal geen perfusie hebben of de relaxatie van de centrale vaten. Op de plaats waar een longembolie aanwezig is neemt de V/Q ratio toe. Als er een complete obstructie van de bloedflow is reikt de V/Q ratio naar oneindig (veel ventilatie, geen perfusie). Dit wordt ook wel dode ruimte ventilatie genoemd en wordt meestal gecompenseerd door hyperventilatie. Na een paar uur van hypoperfusie neemt de productie van surfactans door alveolaire cellen type II af. Dit leidt tot atelectase. Ook hypoxemie met een lage PaCO2 is een bevinding die kan passen bij een longembolie. Onderstaand de klinische manifestaties die passen bij een longembolie:

• De klassieke driehoek van dyspneu, pleuritis pijn op de borst en hemoptoë. Atelectase kan bij auscultatie inspiratoire crepitaties geven. Dit is echter niet specifiek voor een longembolie.

• ECG > hierop is vaak een sinustachycardie te zien met T-golf inversie en niet-specifieke ST- en T-golf veranderingen.

• Laboratorium > D-dimeer heeft een sensitiviteit van 90% en een specificiteit van 40-90%. Het wijst op bloedstolling.

• Beeldvorming > op de beeldvorming is vaak atelectase, parenchymale infiltratie en pleurale effusie zichtbaar.

• Ventilatie/perfusie scan > heeft een hoge specificiteit (97%)

• CT pulmonaal angiografie > dit is de beste test om een longembolie te diagnosticeren dan wel uit te sluiten. Het heeft zowel een hoge sensitiviteit als specificiteit.

• Resolutie > niet erg betrouwbaar omdat de variatie tussen patiënten erg groot is.