4 Ventilatie.pdf

# Het ademhalingsproces en de bijbehorende drukken Dit gedeelte beschrijft de mechanica van ademhaling, inclusief de wet van Boyle, de rol van het diafragma en de borstkas, en de invloed van alveolaire en intrapleurale drukken op de luchtstroom, evenals de relatie tussen volume en druk [1](#page=1). ### 1.1 Ventilatie: de mechanica van ademhaling Ventilatie is het proces van het aanvoeren van lucht van buitenaf naar de plaatsen waar zuurstof naar het bloed wordt getransporteerd. Dit houdt de verplaatsing van zuurstofrijke lucht naar de longblaasjes en zuurstofarme lucht terug naar buiten in. Dit wordt bereikt door middel van ademhalingsspieren, waaronder het diafragma, dat helpt de borstkas groter en kleiner te maken om drukverschillen te creëren [1](#page=1) [3](#page=3). #### 1.1.1 De wet van Boyle en drukverschillen De wet van Boyle stelt dat druk maal volume constant is ($P \times V = \text{cte}$). Veranderingen in het volume van de borstkas, veroorzaakt door spieren, leiden tot veranderingen in de druk binnen de longen, wat op zijn beurt luchtstromen veroorzaakt [1](#page=1). * Wanneer het volume van de borstkas toeneemt (bij inademing), neemt de druk in de longen af ($V_{\text{thorax}} \uparrow \implies P_{\text{alv}} \downarrow$). Als de alveolaire druk lager is dan de atmosferische druk ($P_{\text{alv}} < P_{\text{atm}}$), stroomt lucht naar binnen [1](#page=1) [2](#page=2). * Wanneer het volume van de borstkas afneemt (bij uitademing), neemt de druk in de longen toe ($V_{\text{thorax}} \downarrow \implies P_{\text{alv}} \uparrow$). Als de alveolaire druk hoger is dan de atmosferische druk ($P_{\text{alv}} > P_{\text{atm}}$), stroomt lucht naar buiten [1](#page=1). > **Tip:** De longen bewegen mee met de borstkas door de pleura, een dubbel vlies dat de longen omhult en aan de borstkas kleeft dankzij vocht. Dit zorgt ervoor dat de longen de bewegingen van de borstkas volgen [1](#page=1). #### 1.1.2 De rol van de diafragma en borstkas Het diafragma is een spier tussen de buik- en borstholte die bij inspanning naar beneden wordt getrokken om de borstkas zo groot mogelijk te maken. Tegelijkertijd bewegen de buikorganen naar beneden en naar voren. Samen met de ribbenkas en de tussenribspieren vormt dit de ademhalingspomp die drukverschillen creëert ten opzichte van de buitenlucht [1](#page=1) [3](#page=3). #### 1.1.3 Drukken tijdens de ademhaling Er zijn twee belangrijke drukken die een grote rol spelen in de ademhaling: * **Alveolaire druk ($P_{\text{alv}}$):** de druk in de longblaasjes [2](#page=2). * **Intrapleurale druk ($P_{\text{ip}}$):** de druk tussen de twee bladen van de pleura [2](#page=2). Bij rustige ademhaling wordt de atmosferische druk als referentiewaarde genomen [2](#page=2). * **Inademing:** De alveolaire druk is licht negatief ten opzichte van de atmosferische druk, waardoor lucht naar binnen stroomt. De intrapleurale druk is negatief en wordt nog negatiever naarmate de borstkas uitzet en de longen krachtiger naar binnen worden getrokken door hun elasticiteit. Het longvolume neemt toe [2](#page=2). * **Uitademing:** De ademhalingsspieren ontspannen, waardoor de borstkas kleiner wordt. De alveolaire druk wordt licht positief ten opzichte van de atmosferische druk, waardoor lucht naar buiten stroomt. De intrapleurale druk blijft negatief, maar wordt minder negatief omdat de inwaartse kracht van de longen op de pleura afneemt. Het longvolume daalt [2](#page=2). ### 1.2 Longvolumes en elastische eigenschappen #### 1.2.1 Onderverdeling van longvolumes Diverse longvolumes en capaciteiten kunnen worden onderscheiden [7](#page=7): * **TLC (Totale Long Capaciteit):** De maximale hoeveelheid lucht die de longen kunnen bevatten [3](#page=3) [7](#page=7). * **FRC (Functionele Residuele Capaciteit):** De hoeveelheid lucht die in de longen achterblijft na een normale uitademing. Dit volume kan actief worden veranderd [3](#page=3) [7](#page=7). * **RV (Residueel Volume):** De hoeveelheid lucht die achterblijft in de longen na maximale uitademing [7](#page=7). * **VT (Tidal Volume):** Het teugvolume, de hoeveelheid lucht die bij een normale ademhaling wordt in- en uitgeademd [7](#page=7). * **ERV (Expiratoir Reserve Volume):** Het extra volume lucht dat na een normale uitademing nog kan worden uitgeademd [7](#page=7). * **IRV (Inspiratoir Reserve Volume):** Het extra volume lucht dat na een normale inademing nog kan worden ingeademd [7](#page=7). * **IC (Inspiratoire Capaciteit):** De totale hoeveelheid lucht die na een normale uitademing nog kan worden ingeademd ($VT + IRV$) [7](#page=7). * **VC (Vitale Capaciteit):** De hoeveelheid lucht die volledig kan worden uitgeblazen vanuit de totale longcapaciteit [7](#page=7). #### 1.2.2 Elastische eigenschappen van long en borstkas Bij de Functionele Residuele Capaciteit (FRC) zijn bij gezonde personen de elastische terugslagkracht van de longen (elastic recoil) en de kracht waarmee de borstkas naar buiten trekt, in evenwicht. De kracht van de long om naar binnen te trekken is gelijk aan de kracht van de borstkas om naar buiten te trekken [7](#page=7). Wanneer de intrapleurale druk wegvalt (bijvoorbeeld door een pneumothorax, waarbij lucht in de pleuraholte komt), worden de longen ontkoppeld van de ribbenkast. De longen neigen dan tot collaps (samen trekken), terwijl de borstkas naar buiten veert [7](#page=7). #### 1.2.3 Druk-volume curven Druk-volume curven, gemeten met spirometrie en drukmeting, geven inzicht in de elastische eigenschappen van het ademhalingssysteem [8](#page=8). * Bij maximale inademing (totale longcapaciteit) wordt er veel druk gegenereerd om lucht naar buiten te persen, afkomstig van zowel de longen als de borstkas [8](#page=8). * Er is een bepaald volume waarbij de druk van de borstkas nul is; op dit volume functioneert de borstkas neutraal. Dit komt overeen met ongeveer 75% van de vitale capaciteit en 80% van de totale longcapaciteit [8](#page=8). * Bij volumes onder dit neutrale punt wordt de inademing geholpen door de uitwaartse kracht van de borstkas [8](#page=8). * Bij een volume van 35-40% van de vitale capaciteit, net onder 50% van de totale longcapaciteit, is de netto luchtdruk van de long en de borstkas nul. Op dit punt zijn de inwaartse trekkracht van de long en de uitwaartse trekkracht van de borstkas aan elkaar gelijk, en wordt er geen spierkracht gebruikt. Dit is het volume dat men bereikt bij ontspanning na uitademing (FRC) [8](#page=8). * Verder uitademen dan de FRC resulteert in een grotere weerstand van de borstkas [8](#page=8). * De long zelf oefent altijd een inwaartse kracht uit, zelfs op het residuele volume (RV) [8](#page=8). > **Tip:** De compliantie van het ademhalingssysteem kan worden berekend uit de druk-volume curve. Een hoge compliantie betekent dat er met weinig druk veel lucht kan worden ingeademd. Een niet-compliante long (bijvoorbeeld bij longfibrose) vereist meer druk voor dezelfde hoeveelheid lucht, wat resulteert in een vlakkere curve [8](#page=8). --- # Longvolumes en hun metingen Dit document behandelt de verschillende statische longvolumes en de methoden die gebruikt worden om deze te meten, inclusief de beperkingen van deze methoden. ### 2.1 Statische longvolumes Statische longvolumes verwijzen naar de hoeveelheid lucht in de longen in rust of na maximale inspanning, zonder rekening te houden met de tijdscomponent van de ademhaling. Deze volumes worden beïnvloed door de elastische eigenschappen van de longen en de borstkas, evenals de kracht van de ademhalingsspieren [3](#page=3) [7](#page=7) [9](#page=9). #### 2.1.1 Belangrijke statische longvolumes * **Functionele Residuele Capaciteit (FRC):** Dit is de hoeveelheid lucht die achterblijft in de longen na een normale uitademing in rust. Bij gezonde personen is dit het relaxatievolume waarbij de spieren ontspannen zijn, en de inwaartse elastische retractiekracht van de long gelijk is aan de uitwaartse kracht van de borstkas [3](#page=3) [7](#page=7) [9](#page=9). * **Totale Long Capaciteit (TLC):** Dit vertegenwoordigt de maximale hoeveelheid lucht die de longen kunnen bevatten na een maximale inademing. De TLC blijft redelijk constant gedurende het leven, maar kan afnemen bij ouder worden door stijvere borstkas en verminderde spierkracht, of door pathologieën zoals thoraxdeformatie, longfibrose of neuromusculaire aandoeningen [3](#page=3) [7](#page=7). * **Residueel Volume (RV):** Dit is de minimale hoeveelheid lucht die in de longen achterblijft, zelfs na maximale uitademing met behulp van de ademhalingsspieren. Het RV wordt bepaald door de elastische eigenschappen van de longen en de kracht van de uitademingsspieren. Bij longaandoeningen zoals emfyseem kan het RV stijgen omdat luchtwegen hun steun verliezen en sneller collaberen bij verhoogde druk, waardoor er meer lucht achterblijft [4](#page=4) [7](#page=7) [9](#page=9). * **Tidal Volume (VT):** Dit is het normale ademteugvolume, de hoeveelheid lucht die bij een normale in- of uitademing wordt verplaatst [4](#page=4) [7](#page=7). * **Expiratoir Reserve Volume (ERV):** Dit is de hoeveelheid lucht die nog extra kan worden uitgeademd na een normale uitademing [7](#page=7). * **Inspiratoir Reserve Volume (IRV):** Dit is de hoeveelheid lucht die nog extra kan worden ingeademd na een normale inademing [7](#page=7). * **Inspiratoire Capaciteit (IC):** Dit is de som van het Tidal Volume en het Inspiratoir Reserve Volume, oftewel de maximale hoeveelheid lucht die na een normale uitademing kan worden ingeademd [7](#page=7). * **Vitale Capaciteit (VC):** Dit is de totale hoeveelheid lucht die volledig kan worden uitgeblazen vanuit de Totale Long Capaciteit na een maximale inademing [7](#page=7). #### 2.1.2 Relaties tussen longvolumes De verschillende longvolumes zijn gerelateerd aan elkaar. Enkele belangrijke relaties zijn: * TLC = FRC + IC [7](#page=7). * TLC = RV + VC [7](#page=7). * RV = TLC – VC [7](#page=7). * RV = FRC – ERV [7](#page=7). * IC = VT + IRV [7](#page=7). #### 2.1.3 Compliantie Compliantie (C) wordt gedefinieerd als de verandering in volume (ΔV) gedeeld door de verandering in druk (ΔP) [$C = \frac{\Delta V}{\Delta P}$. Het beschrijft hoe gemakkelijk het longweefsel kan worden uitgerekt. Compliantie neemt toe met ouder worden en bij longemfyseem door verlies van elasticiteit, en neemt af bij longfibrose, alveolair oedeem of atelectase [9](#page=9). ### 2.2 Meting van longvolumes Verschillende methoden worden gebruikt om longvolumes te meten, elk met hun eigen toepassingen en beperkingen. #### 2.2.1 Spirometrie Spirometrie meet volumeverplaatsingen aan de mond. Oude methoden maakten gebruik van water en een koepel om de luchtstroom op te vangen [6](#page=6). * **Beperkingen:** Spirometrie kan de luchtvolumes die achterblijven in de longen (zoals FRC, TLC en RV) niet direct meten. Dit komt doordat het alleen de luchtverplaatsing aan de mond kan registreren [16](#page=16) [6](#page=6). #### 2.2.2 Heliumdilutiemethode Deze methode is gebaseerd op het principe van gasverdunning in een gesloten systeem. Helium wordt gebruikt omdat het een inert gas is dat zo goed als onoplosbaar is in bloed [10](#page=10) [9](#page=9). * **Werkingsprincipe:** Een bekende concentratie en volume helium wordt in een gesloten circuit gebracht, inclusief de longen van de patiënt. Het helium verdunt zich totdat de concentratie overal in het systeem stabiel is. Met de beginconcentratie en het volume van het helium (V1 en C1) en de eindconcentratie (C2), kan het totale volume in het systeem, dat overeenkomt met de FRC, berekend worden met een variant van de verdunningsformule [10](#page=10). * Om RV en TLC te bepalen na het meten van FRC, kan men eerst het ERV meten (FRC – ERV = RV) en vervolgens de VC meten (VC + RV = TLC) [10](#page=10). * **Beperkingen:** De heliumdilutiemethode is traag en vereist dat de patiënt het hele volume helium volledig uitademt voor een nieuwe meting, wat tijdrovend kan zijn. Daarnaast kan helium niet alle delen van de long bereiken als er vernauwde luchtwegen zijn, wat kan leiden tot onderschatting van de longvolumes. Lekkage in het systeem kan worden gedetecteerd als de heliumconcentratie blijft dalen en geen stabiel eindpunt wordt bereikt [10](#page=10) [16](#page=16). * **Condities:** Longvolumes moeten altijd uitgedrukt worden in BTPS condities (body temperature, pressure saturated) om rekening te houden met de lichaamstemperatuur, bevochtiging en druk in de longen [10](#page=10). #### 2.2.3 Body plethysmografie Body plethysmografie is een veelgebruikte methode die gebaseerd is op de wet van Boyle (P × V = constante onder isotherme omstandigheden) [11](#page=11). * **Werkingsprincipe:** De patiënt zit in een afgesloten cabine. De methode meet de volumeveranderingen in de longen door de drukveranderingen in de cabine te meten wanneer de patiënt probeert in te ademen tegen een gesloten klep. Tijdens een poging tot inademing neemt het longvolume toe, wat leidt tot een afname van de druk in de longen en een toename van de druk in de cabine rondom de patiënt. Door de drukveranderingen te meten tegen de gesloten klep, kan de drukverandering in de longen worden afgeleid [11](#page=11) [12](#page=12). * **FRC meting:** De FRC kan worden gemeten wanneer de klep gesloten is en de patiënt ademt. Door de drukverandering ten opzichte van de volumeverandering te meten, kan de FRC bepaald worden [12](#page=12). * **RV en TLC bepaling:** Net als bij heliumdilutie kunnen RV en TLC worden afgeleid na het meten van FRC door eerst ERV te meten (FRC – ERV = RV) en vervolgens VC te meten (VC + RV = TLC) [12](#page=12). * **Voordelen:** Deze test duurt relatief kort (ongeveer 40 seconden) en maakt het mogelijk om meerdere metingen te doen voor betrouwbaarheid. Het kan ook betrouwbaarder zijn dan heliumdilutie wanneer luchtwegen gedeeltelijk afgesloten zijn, omdat de drukmeting minder gevoelig is voor gasverspreidingsproblemen [12](#page=12). * **Beperkingen:** Deze test kan moeilijk zijn voor patiënten die de instructies niet goed kunnen begrijpen of uitvoeren. Patiënten worden gevraagd hun handen op hun wangen te houden om te voorkomen dat er druk wordt gecreëerd of verloren door de mondholte [12](#page=12). > **Tip:** Het onderscheid tussen 'capaciteit' en 'volume' is belangrijk: capaciteit is een som van volumes, terwijl een volume niet verder opgedeeld kan worden in kleinere begrippen. De volumes TLC, FRC en RV kunnen niet gemeten worden met een eenvoudige spirometer die alleen luchtverplaatsing aan de mond meet; hiervoor is body plethysmografie of heliumdilutie nodig [16](#page=16). --- # Gaswisseling en partiële drukken Dit onderdeel behandelt de rol van de longen als gaswisselingsorgaan, de structuur die diffusie bevordert, en de berekening van partiële drukken om gasuitwisseling te kwantificeren. ### 3.1 Het long als gaswisselingsorgaan De longen functioneren als een gaswisselingsorgaan met een groot oppervlak van ongeveer 75 vierkante meter. Essentieel voor efficiënte gasuitwisseling is de dunne alveolocapillaire wand, die slechts ongeveer 0,5 µm dik is. De gasuitwisseling betreft de verplaatsing van zuurstof vanuit de longblaasjes (alveoli) naar het bloed. Het totale longoppervlak, bestaande uit alle alveolen, is waar de gasuitwisseling plaatsvindt. Hoe dunner deze alveolocapillaire wand, des te beter de diffusie van gassen mogelijk is [5](#page=5). #### 3.1.1 Alveolaire ventilatie Bij een normale ademhaling is het ademminuutvolume ongeveer 7,5 liter. Een enkele inademing, het teugvolume, bedraagt circa 500 ml. Echter, niet al deze ingeademde lucht bereikt de alveoli; 150 ml blijft achter in de geleidende luchtwegen. Slechts de overige 350 ml komt daadwerkelijk in de alveoli terecht. Dit betekent dat de alveolaire ventilatie niet gelijk is aan het ademminuutvolume, maar wordt berekend als het volume dat de alveoli bereikt vermenigvuldigd met het aantal ademhalingen per minuut: 350 ml/ademhaling * 15 ademhalingen/minuut = 5,25 liter/minuut [5](#page=5). #### 3.1.2 Longvolumes en perfusie Het volume lucht dat gemiddeld in de alveoli achterblijft na een normale inademing is ongeveer 3 liter (Functionele Residuele Capaciteit - FRC). Naast de alveoli bevindt zich ook ongeveer 70 ml bloed in het capillaire netwerk van de longen. De pulmonaire bloedflow, oftewel de perfusie, bedraagt ongeveer 5 liter per minuut. Bij een gezonde persoon is de perfusie ongeveer gelijk aan de alveolaire ventilatie [5](#page=5). ### 3.2 Berekening van partiële drukken Om de hoeveelheden zuurstof en andere gassen in de longen, het bloed en de omgevingslucht weer te geven, wordt gebruik gemaakt van partiële drukken. De partiële druk van een gas in een gasmengsel kan berekend worden met behulp van de wet van Dalton [5](#page=5). #### 3.2.1 De wet van Dalton Volgens de wet van Dalton is de partiële druk van een gas X ($P_X$) in een gasmengsel gelijk aan de totale gasdruk ($P_B$) vermenigvuldigd met de volumefractie van dat gas ($F_X$) ] [5](#page=5): $$P_X = F_X \times P_B$$ Voor vochtige ingeademde lucht moet de totale gasdruk gecorrigeerd worden voor de waterdampspanning ($P_{H_2O}$) ] [5](#page=5): $$P_{I,x} = F_{I,x} \times (P_B - P_{H_2O})$$ Hierbij is: * $P_B$ de standaard barometerdruk, die op zeeniveau ongeveer 760 mmHg of 101,3 kPa bedraagt. Hogere locaties hebben een lagere atmosferische druk [5](#page=5). * $P_{H_2O}$ de waterdampspanning bij 37 °C en 100% vochtigheid, wat 47 mmHg is [5](#page=5). * $F_{I,O_2}$ de fractionele concentratie van zuurstof in ingeademde lucht, die 0,21 is [5](#page=5). #### 3.2.2 Partiële drukken van zuurstof De partiële druk van zuurstof ($P_{O_2}$) varieert op verschillende locaties in het ademhalingssysteem en bloedcirculatie [6](#page=6): * **Zuurstof in omgevingslucht:** De fractionele concentratie van zuurstof in kamerlucht is 0,21. De partiële druk van zuurstof in de ingeademde lucht, rekening houdend met de waterdampspanning, is [6](#page=6): $$P_{O_2} = 0,21 \times (760 \text{ mmHg} - 47 \text{ mmHg}) = 150 \text{ mmHg}$$ [6](#page=6). * **Alveoli (A):** De partiële druk van zuurstof in de alveoli is ongeveer 100 mmHg. Deze druk is lager dan in de buitenlucht omdat slechts een deel van de ingeademde lucht de alveoli bereikt en er ook gasuitwisseling plaatsvindt [6](#page=6). * **Arteriën (a):** Het zuurstofrijke bloed dat de longen verlaat en de arteriën instroomt, heeft een partiële druk van zuurstof die vergelijkbaar is met die in de alveoli, dus ongeveer 100 mmHg [6](#page=6). * **Venen (v):** Het zuurstofarme bloed dat terugkeert naar de longen via de venen, heeft een partiële druk van zuurstof van ongeveer 40 mmHg [6](#page=6). Het verschil in partiële druk van zuurstof tussen de alveoli (100 mmHg) en het veneuze bloed (40 mmHg) is dus 60 mmHg. Dit aanzienlijke verschil drijft de diffusie van zuurstof vanuit de alveoli naar het bloed [6](#page=6). ### 3.3 Meting van longvolume verandering Bepaalde longvolumes kunnen gemeten worden met behulp van spirometrie. Deze techniek meet volumeverplaatsingen aan de mond. Historisch werden hiervoor systemen gebruikt met een emmer water en een koepel die de uitgeademde lucht opving, waardoor de koepel steeg en een pen naar beneden bewoog. Bij inademing gebeurde het omgekeerde. Echter, spirometrie kan niet alle longvolumes meten; volumes zoals de Functionele Residuele Capaciteit (FRC), Totale Longcapaciteit (TLC) en Residuele Volume (RV) kunnen hiermee niet bepaald worden [6](#page=6). --- # Ademhalingsspieren en regionale verschillen Dit onderwerp behandelt de spieren die essentieel zijn voor in- en uitademing, de beweging van de thorax, en de variaties in ventilatie binnen de longen onder invloed van zwaartekracht en drukverschillen. ### 4.1 Ademhalingsspieren De ademhaling wordt gedreven door specifieke spiergroepen die de thoraxholte vergroten of verkleinen, waardoor lucht de longen in en uit wordt gezogen [13](#page=13). #### 4.1.1 Inspiratoire spieren (inademen) De belangrijkste spieren voor inademing zijn: * **Diafragma**: Dit is de primaire inspiratoire spier. Het is een koepelvormige spier die naar beneden trekt, waardoor het volume van de thoraxholte toeneemt [13](#page=13). * **Externe intercostale spieren**: Deze spieren trekken de ribben omhoog, wat eveneens bijdraagt aan het vergroten van de thoraxholte [13](#page=13). * **Nekmusculatuur (mm. Scaleni, m. Sternocleidomastoideus)**: Deze spieren worden voornamelijk gebruikt bij diepe of snelle inademingen om de longtoppen omhoog te trekken. Ze zijn niet actief tijdens een rustige ademhaling [13](#page=13). #### 4.1.2 Expiratoire spieren (uitademen) Uitademen is grotendeels een passief proces tijdens rustige ademhaling door de ontspanning van de inspiratoire spieren. Echter, bij geforceerde uitademing worden de volgende spieren ingezet: * **Interne intercostale spieren**: Deze spieren trekken de ribben naar beneden en naar binnen, waardoor het volume van de thoraxholte afneemt [13](#page=13). * **Abdominale musculatuur**: Bij uitblazen, hoesten of persen spannen de buikspieren zich aan. Ze duwen de buikinhoud omhoog en naar binnen, wat helpt het diafragma verder naar boven te duwen en zo de lucht uit de longen te persen [13](#page=13). * **Ontspanning van het diafragma**: Na een inademing keert het diafragma terug naar zijn rustpositie, wat bijdraagt aan de passieve uitademing [13](#page=13). ### 4.2 Beweging van de thorax tijdens de ademhaling De vergroting van de borstkast tijdens het inademen wordt veroorzaakt door de neerwaartse beweging van het diafragma en de opwaartse en zijwaartse beweging van de ribben, vergelijkbaar met de werking van een emmerhendel. Het borstbeen (sternum) beweegt naar voren, wat functioneert als een waterpomphaendel [13](#page=13). ### 4.3 Alveolaire ventilatie Alveolaire ventilatie (V’A) is het volume gas dat daadwerkelijk deelneemt aan gasuitwisseling in de alveoli, en is dus essentieel om te onderscheiden van de totale ventilatie (V’E). Niet al het ingeademde volume komt in de alveoli terecht; een deel blijft achter in de anatomische dode ruimte (de geleidende luchtwegen). De alveolaire ventilatie kan worden berekend door rekening te houden met de dode ruimte ventilatie [13](#page=13). #### 4.3.1 Fysiologische dode ruimte De fysiologische dode ruimte omvat niet alleen de anatomische dode ruimte, maar ook longvolumes die niet deelnemen aan de CO2-eliminatie. Bij gezonden is de fysiologische dode ruimte vergelijkbaar met de anatomische dode ruimte. Echter, bij longaandoeningen zoals COPD kunnen delen van de longen niet geventileerd worden, waardoor de fysiologische dode ruimte groter is dan de anatomische dode ruimte [15](#page=15). De fysiologische dode ruimte kan gemeten worden met de "methode van Bohr", die kijkt naar de verhouding tussen de hoeveelheid uitgeademde CO2 en de alveolaire CO2. Een hogere verhouding duidt op meer dode ruimte en een minder efficiënte alveolaire ventilatie [15](#page=15). > **Tip:** De normale verhouding tussen dode ruimte volume (VD) en teugvolume (VT) is ongeveer 0,3 (VD/VT = 0,3) [15](#page=15). ### 4.4 Regionale verschillen in ventilatie Bij gezonde personen is de ventilatie niet uniform verdeeld over de longen. Zwaartekracht speelt hierbij een cruciale rol [15](#page=15). * **Lagere longregio's worden beter geventileerd** dan de bovenste regio's. Dit komt doordat de alveoli in de bovenste delen van de long onder een grotere negatieve intrapleurale druk staan en dus meer opgerekt zijn bij het einde van de uitademing. Om deze reeds opgerekte alveoli verder te vergroten, is er meer intrapleurale druk nodig vergeleken met de alveoli onderin de long [15](#page=15) [16](#page=16). * **Invloed van positie**: Afhankelijk van de lichaamspositie kan de verdeling van ventilatie variëren, maar de lagere zones worden doorgaans meer geventileerd dan de hogere regionen [16](#page=16). ### 4.5 Longvolumes en capaciteiten Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen longvolumes en capaciteiten: * **Volume**: Een enkelvoudige meting van lucht, die niet verder kan worden opgedeeld [16](#page=16). * **Capaciteit**: De som van twee of meer volumes [16](#page=16). Bekende volumes en capaciteiten zijn: * TLC (Total Lung Capacity) * IRV (Inspiratoire Reserve Volume) * Vt (Teugvolume) * IC (Inspiratoire Capaciteit) * FRC (Functionele Residuele Capaciteit) * ERV (Expiratoire Reserve Volume) * VC (Vitale Capaciteit) * RV (Residuele Volume) #### 4.5.1 Meting van longvolumes Sommige longvolumes, zoals TLC, FRC en RV, kunnen niet met een eenvoudige spirometer worden gemeten die alleen de luchtverplaatsing aan de mond meet. Hiervoor zijn gespecialiseerde technieken nodig zoals [16](#page=16): * **Bodybox/Bodyplethysmografie**: Meet de luchtstroom en drukken in een afgesloten cabine om het totale longvolume te bepalen [16](#page=16). * **Heliumdilutietest**: Deze methode steunt op de verdunning van een bekend heliumvolume in de longen. Een nadeel is dat de test langer duurt, omdat het helium eerst volledig uit het lichaam moet zijn verdwenen voor een nauwkeurige tweede meting. Bovendien kan gas, zoals helium, bepaalde delen van de longen niet bereiken bij vernauwde luchtwegen, wat leidt tot onderschatting van de longvolumes [16](#page=16). > **Tip:** Begrijpen welke longvolumes gespecialiseerde apparatuur vereisen, is cruciaal voor het interpreteren van longfunctieonderzoek. --- # Dode ruimte en alveolaire ventilatie Dit hoofdstuk maakt onderscheid tussen totale ventilatie en alveolaire ventilatie, en legt de concepten van anatomische en fysiologische dode ruimte uit, inclusief meetmethoden en berekeningen voor alveolaire ventilatie. ### 5.1 Ventilatieconcepten Ventilatie omvat de uitwisseling van lucht tussen de omgeving en de longen. Hierbij is het belangrijk onderscheid te maken tussen de totale ventilatie en de alveolaire ventilatie [13](#page=13). #### 5.1.1 Totale ventilatie (V'E) Totale ventilatie, aangeduid als $V'_E$, verwijst naar het totale volume lucht dat per minuut wordt ingeademd en uitgeademd. Als een persoon bijvoorbeeld 500 ml per teug inademt en 15 keer per minuut ademt, is de totale ventilatie $500 \text{ ml/teug} \times 15 \text{ teugen/min} = 7500 \text{ ml/min}$ of 7,5 liter per minuut [13](#page=13). #### 5.1.2 Alveolaire ventilatie (V'A) Alveolaire ventilatie, aangeduid als $V'_A$, is het volume lucht dat daadwerkelijk de longblaasjes (alveoli) bereikt en daar deelneemt aan gasuitwisseling. Niet al het ingeademde luchtvolume bereikt de alveoli; een deel blijft achter in de anatomische dode ruimte. De alveolaire ventilatie is dus het volume per teug dat in de alveoli terechtkomt [13](#page=13). ### 5.2 Dode ruimte De dode ruimte is het deel van de luchtwegen waar geen gasuitwisseling plaatsvindt. Er wordt onderscheid gemaakt tussen anatomische en fysiologische dode ruimte [14](#page=14). #### 5.2.1 Anatomische dode ruimte (VD) De anatomische dode ruimte ($V_D$) is het volume gas in de geleidende luchtwegen (van neusholte tot terminale bronchiolen) waar geen gasuitwisseling met het bloed plaatsvindt. Bij gezonde personen is de anatomische dode ruimte ongeveer 150 ml en neemt deze licht toe bij diepe inspiratie door de trekkracht van het longparenchym op de luchtwegen [14](#page=14). ##### 5.2.1.1 Meting van de anatomische dode ruimte: Methode van Fowler De anatomische dode ruimte kan worden gemeten met de methode van Fowler. Bij deze methode ademt een persoon eerst één teug 100% zuurstof in. Daarna ademt de persoon uit, waarbij de concentratie stikstof in de uitgeademde lucht wordt gemeten [14](#page=14). * **Principe:** Normaal gesproken ademen we lucht in die ongeveer 80% stikstof bevat. Na het inademen van 100% zuurstof, bevinden de geleidende luchtwegen zich aanvankelijk gevuld met 100% zuurstof. De alveoli bevatten echter nog steeds stikstof uit eerdere ademhalingen. Bij het uitademen zal de eerste lucht (uit de geleidende luchtwegen) geen stikstof bevatten. Daarna, wanneer de lucht uit de alveoli wordt uitgeademd, zal de stikstofconcentratie geleidelijk toenemen tot het plateau van alveolaire lucht wordt bereikt [14](#page=14). * **Bepaling:** Het volume van de anatomische dode ruimte wordt bepaald door het volume te meten waarbij het oppervlak aan de linker kant van de stikstofconcentratie-volume curve (deels dode ruimte, deels alveolaire lucht) gelijk is aan het oppervlak aan de rechter kant (puur alveolaire lucht) [14](#page=14). #### 5.2.2 Fysiologische dode ruimte (VD) De fysiologische dode ruimte ($V_D$) is het volume gas in de longen dat niet deelneemt aan de eliminatie van kooldioxide ($CO_2$). In normale omstandigheden is dit volume vergelijkbaar met de anatomische dode ruimte. Echter, bij longziekten kan de fysiologische dode ruimte aanzienlijk groter zijn dan de anatomische dode ruimte. Dit komt doordat bepaalde delen van de longen niet geventileerd worden en dus niet deelnemen aan gasuitwisseling, zoals bij COPD waarbij longblaasjes niet deelnemen aan ventilatie [15](#page=15). ##### 5.2.2.1 Meting van de fysiologische dode ruimte: Methode van Bohr De fysiologische dode ruimte kan worden gemeten met de methode van Bohr, hoewel de berekening hiervan niet behandeld wordt. Deze methode meet niet alleen de geleidende luchtwegen, maar ook het volume in de longen dat niet deelneemt aan gaswisseling [15](#page=15). * **Principe:** De methode kijkt naar de hoeveelheid uitgeademde $CO_2$ en de alveolaire $CO_2$-concentratie. Dit helpt te bepalen welk deel van de ingenomen teug fungeert als dode ruimte [15](#page=15). * **Ratio:** Een normale verhouding van fysiologische dode ruimte tot totale teugvolume ($V_D/V_T$) is ongeveer 0,3. Een grotere ratio duidt op een grotere dode ruimte, wat leidt tot minder efficiënte alveolaire ventilatie [15](#page=15). $$ \frac{V_D}{V_T} = 0.3 \quad \text{(normale ratio)} $$ ### 5.3 Alveolaire ventilatievergelijking De alveolaire ventilatie kan worden berekend met behulp van de uitgeademde kooldioxide ($CO_2$) productie. Alle uitgeademde $CO_2$ komt namelijk uit de alveolaire zone [14](#page=14). De relatie tussen de $CO_2$-productie ($V'_{CO_2}$) en de alveolaire ventilatie ($V'_A$) is als volgt: $$ V'_{CO_2} = V'_A \times \frac{\text{%CO}_2}{100} $$ Hierin is %$CO_2$ de fractie van $CO_2$ in de uitgeademde lucht. Om te rekenen naar alveolaire ventilatie: $$ V'_A = \frac{V'_{CO_2}}{\text{%CO}_2 / 100} $$ Omdat de partiële druk van een gas evenredig is met de fractionele concentratie, kan de vergelijking ook worden geschreven in termen van partiële druk: $$ V'_A = \frac{V'_{CO_2}}{P_{CO_2}} \times K $$ Hierin is $P_{CO_2}$ de partiële druk van $CO_2$ in de alveoli en $K$ een constante [14](#page=14). * **Betekenis:** Als de $CO_2$-productie constant blijft, zal een verandering in de alveolaire ventilatie direct leiden tot een verandering in de partiële druk van $CO_2$ in de alveoli. * **Hyperventilatie:** Bij hyperventilatie is de $CO_2$-productie gelijk, maar de alveolaire ventilatie is verhoogd, wat resulteert in een lagere $P_{CO_2}$ [14](#page=14). * **Hypoventilatie:** Bij hypoventilatie is de $CO_2$-productie gelijk, maar de alveolaire ventilatie is verlaagd, wat resulteert in een hogere $P_{CO_2}$ [14](#page=14). ### 5.4 Regionale verschillen in ventilatie Bij gezonde personen is de ventilatie niet uniform verdeeld over de gehele long. Onderzoek met radioactieve gassen toont aan dat de lagere regio's van de long beter geventileerd worden dan de bovenste regio's. Dit wordt veroorzaakt door het effect van de zwaartekracht op de longen, die een grotere druk uitoefent op de onderste delen [15](#page=15). > **Tip:** Begrijpen van het verschil tussen totale en alveolaire ventilatie is cruciaal, omdat alleen de alveolaire ventilatie bijdraagt aan de gasuitwisseling. De dode ruimte vermindert de effectiviteit van de totale ventilatie. > > **Tip:** Bij longaandoeningen kan de fysiologische dode ruimte aanzienlijk toenemen, wat de gasuitwisseling ernstig kan beïnvloeden. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Ventilatie | Het proces van het aanvoeren van zuurstofrijke lucht van buitenaf naar de longen en het afvoeren van zuurstofarme lucht. Dit omvat zowel in- als uitademen, waarbij de drukverschillen tussen de longen en de omgeving cruciaal zijn. | | Wet van Boyle | Een natuurkundige wet die stelt dat bij een constante temperatuur het product van de druk (P) en het volume (V) van een gas constant is ($P \times V = cte$). Dit principe is fundamenteel voor het begrijpen van hoe drukveranderingen in de longen luchtstromen veroorzaken. | | Diafragma | Een koepelvormige spier die zich tussen de borst- en buikholte bevindt en een primaire rol speelt bij de ademhaling. Door het opspannen en naar beneden trekken van het diafragma wordt de borstkas vergroot, wat leidt tot inademing. | | Alveolaire druk | De druk binnenin de longblaasjes (alveoli). Veranderingen in deze druk ten opzichte van de atmosferische druk bepalen de richting van de luchtstroom tijdens in- en uitademing. | | Intrapleurale druk | De druk die heerst in de ruimte tussen de twee longvliezen (pleura). Deze druk is doorgaans negatief en speelt een rol bij het openhouden van de longen en het meebewegen van de longen met de borstkas. | | Ademhalingspomp | Het systeem dat verantwoordelijk is voor het creëren van drukverschillen ten opzichte van de buitenlucht, bestaande uit de ademhalingsspieren, het diafragma en de borstkas. Het vergroot en verkleint het volume van de longen om de ademhaling te faciliteren. | | Functionele Residuele Capaciteit (FRC) | De hoeveelheid lucht die na een normale, rustige uitademing in de longen achterblijft. Dit volume kan actief worden veranderd door dieper uit te ademen. | | Totale Longcapaciteit (TLC) | De maximale hoeveelheid lucht die de longen kunnen bevatten na een maximale inademing. Dit volume blijft redelijk constant gedurende het leven, hoewel het kan afnemen met ouderdom of bij bepaalde longaandoeningen. | | Residueel Volume (RV) | De minimale hoeveelheid lucht die altijd in de longen aanwezig blijft, zelfs na maximale uitademing. Om dit volume te bereiken, zijn krachtiger ademhalingsspieren nodig. | | Ademminuutvolume (AMV) | Het totale volume lucht dat per minuut wordt uitgeademd. Het wordt berekend door de ademhalingsfrequentie (bf) te vermenigvuldigen met het teugvolume (VT). | | Ademfrequentie (bf) | Het aantal ademhalingen per minuut. Bij een gezonde volwassene ligt deze frequentie rond de 15 ademhalingen per minuut. | | Teugvolume (VT) | Het volume lucht dat bij elke ademhaling wordt in- of uitgeademd. Bij rustige ademhaling bedraagt dit gemiddeld ongeveer 500 ml. | | Gaswisseling | Het proces waarbij zuurstof vanuit de longblaasjes naar het bloed wordt getransporteerd en koolstofdioxide vanuit het bloed naar de longblaasjes om uit te ademen. Dit vindt plaats over de dunne alveolocapillaire wand. | | Alveolocapillaire wand | De zeer dunne wand die de longblaasjes (alveoli) scheidt van de bloedcapillairen. De geringe dikte (ongeveer 0,5 µm) bevordert een efficiënte diffusie van gassen. | | Partiële druk | De druk die een individueel gas uitoefent in een gasmengsel. De partiële druk van een gas is evenredig met zijn fractionele concentratie en de totale gasdruk. | | Wet van Dalton | Een wet die stelt dat de totale druk van een gasmengsel gelijk is aan de som van de partiële drukken van de individuele gassen in dat mengsel. Voor partiële druk berekeningen wordt deze wet gebruikt in combinatie met de volumefractie van het gas. | | Spirometrie | Een medische test die wordt gebruikt om longvolumes en de snelheid van luchtverplaatsingen te meten door de lucht die aan de mond wordt verplaatst te registreren. Het kan echter niet alle longvolumes meten, zoals FRC, TLC en RV. | | Vitale Capaciteit (VC) | De maximale hoeveelheid lucht die een persoon na een maximale inademing volledig kan uitademen. Dit volume is een som van verschillende kleinere volumes. | | Heliumdilutietest | Een methode om de functionele residuele capaciteit (FRC) en andere longvolumes te meten door de verdunning van ingeademd helium in de longen te analyseren. Helium is een inert gas dat nauwelijks oplost in het bloed. | | Body plethysmografie | Een geavanceerde methode om longvolumes, inclusief FRC, TLC en RV, te meten door veranderingen in druk en volume in een gesloten cabine te registreren. Deze methode is gebaseerd op de wet van Boyle. | | Ademhalingsspieren | Spieren die betrokken zijn bij het ademhalingsproces, onderverdeeld in inspiratoire spieren (voor inademing) en expiratoire spieren (voor uitademing). Voorbeelden zijn het diafragma, intercostale spieren en abdominale musculatuur. | | Anatomische dode ruimte | Het volume van de luchtwegen (van de neus tot de terminale bronchiolen) dat geen deelneemt aan gaswisseling. Dit volume bedraagt normaal gesproken ongeveer 150 ml. | | Fysiologische dode ruimte | Het volume gas in de longen dat niet deelneemt aan de eliminatie van CO2. Dit kan groter zijn dan de anatomische dode ruimte bij bepaalde longaandoeningen, waarbij longblaasjes niet geventileerd worden. | | Alveolaire ventilatie (V’A) | Het volume lucht dat daadwerkelijk de longblaasjes bereikt en deelneemt aan gaswisseling. Dit is altijd lager dan de totale ventilatie door de aanwezigheid van de dode ruimte. | | Compliantie | Een maat voor hoe makkelijk de longen en/of borstkas kunnen uitrekken. Het wordt berekend als de verandering in volume gedeeld door de verandering in druk ($\Delta V/\Delta P$). Een hoge compliantie betekent dat er weinig druk nodig is om het volume te vergroten. |