9. Ademhalingsstelsel

 

9.1 Luchtwegen

De organen van het ademhalingsstelsel waardoorheen de lucht stroomt worden de luchtwegen genoemd. Deze bestaan uit: neus- en mondholte, keelholte, strottenhoofd, luchtpijp, bronchiën en longblaasjes. 

 

Neusholte

De neusholte wordt begrensd door sfenoïd (os sphenoidale), etmoïd (os ethmoidale), voorhoofdsbeen (os frontale), neusbeen (os nasale) en bovenkaak (maxilla). Het neustussenschot (septum nasi) verdeelt de neusholte in tweeën.

De neusschelpen (conchae) zijn in de neusholte uitstekende botranden; ze vergroten het oppervlak van de neusholte. Bovenin de neusholte bevindt zich reukepitheel.

De neusbijholten (sinus paranasales):

  • zijn holten in de aangrenzende schedelbeenderen;
  • maken geen deel uit van de neusholte, maar staan er wel mee in verbinding;
  • zijn met slijmvlies bedekt;
  • bestaan uit: sinus maxillaris, sinus sphenoidalis, sinus ethmoidales en sinus frontalis;
  • komen gepaard voor.

Bij de neusademhaling via de neusholten wordt de ingeademde lucht:

  • gezuiverd van stofjes en micro-organismen, door de neusharen en neusslijmvlies;
  • verwarmd, zodat de longen niet blootstaan aan te koude lucht;
  • bevochtigd, wat uitdroging van het longweefsel helpt tegengaan;
  • gekeurd, door middel van het reukepitheel.

 

Mondholte, keelholte en strottenhoofd

Zie 7.2 voor de anatomie van de mondholte.

De mondholte (cavum oris) ondersteunt de in- en uitademing (bij een verstopte neus of bij hijgen) zorgt voor klankvorming bij spreken, zingen en fluiten. Klankvorming treedt op tijdens de uitademing.

De keelholte (pharynx) is de ruimte achter de mond- en neusholte en hier passeren zowel voedsel als lucht. Lucht gaat het ventraal gelegen strottenhoofd binnen, voedsel gaat naar de dorsaal gelegen slokdarm.

Het strottenhoofd (larynx) ligt ventraal van de slokdarm en is met een bindweefselplaat met het erboven liggende tongbeen bevestigd. Het strottenhoofd is een stevige koker, opgebouwd uit kraakbeen, ligamenten en dwarsgestreepte spieren.

De delen van het strottenhoofd zijn:

  • schildkraakbeen (cartilago thyroidea), waarvan de bovenrand naar voren uitsteekt (adamsappel)
  • strotklepje (epiglottis), een kraakbeenplaat dat boven het schildkraakbeen uitsteekt en bij het slikken de luchtpijp afsluit;
  • ringkraakbeen (cartilago cricoidea);
  • stelkraakbeentjes (cartilagines arytenoideae) waaraan de stembanden zijn bevestigd.

De ruimte tussen de stembanden is de stemspleet. Stemvorming komt tot stand door de stemspleet te vernauwen, waardoor uitgeademde lucht de stembanden in trilling brengt. De toonhoogte wordt bepaald door spanning, lengte, elasticiteit en massa van de stembanden.

 

Luchtpijp, bronchiën, bronchiolen en longblaasjes

De luchtpijp (trachea) sluit aan op het ringkraakbeen van het strottenhoofd en splitst boven het hart in linker- en rechterhoofdbronchus. In de wanden van luchtpijp en hoofdbronchiën zitten hoefijzervormige kraakbeenstukken die het lumen openhouden.

De linkerlong bestaat uit twee longkwabben en de rechterlong uit drie. De rechterhoofdbronchus splitst dan ook in drie grote bronchiën, de linker in twee. In de wand van de grote bronchiën zitten onregelmatig gevormde kraakbeenstukken.

De grote bronchiën vertakken steeds verder tot uiteindelijk de bronchiolen, de allerfijnste vertakkingen met een doorsnede van 1 mm.

De bronchiolen monden uit in longtrechtertjes. Elk longtrechtertje heeft tientallen trosvormige uitstulpingen, de longblaasjes (alveoli pulmonales). Een longblaasje heeft een wand van plaatepitheel (eenlagig plaveiselepitheel) op een basaalmembraan en wordt bedekt door een dicht capillairnetwerk.

In de ongeveer 900 miljoen longblaasjes (= het longweefsel) vindt gaswisseling plaats.

Het ademhalingsoppervlak is in rust ongeveer 70 m2 (bij inspanning tot boven de 100 m2).

Vaarvoorziening:

  • arteriae bronchiales, zijtakken van de aorta descendens, verzorgen luchtpijp, bronchiën en longweefsel;
  • venae bronchiales, voeren veneus bloed naar de bovenste holle ader;
  • longslagaders (arteriae pulmonales), maken deel uit van de longcirculatie van het circulatiestelsel, voeren zuurstofarm bloed vanuit het hart naar de longen;
  • longaders (venae pulmonales), maken deel uit van de longcirculatie van het circulatiestelsel, voeren zuurstofrijk bloed terug naar het hart.

 

Longvlies

Elke long is omgeven door de dubbele pleura (longvlies), een weivlies. De pleura visceralis (longvlies, viscerale blad) is vergroeid met de longen en de pleura parietalis (borstvlies, pariëtale blad) met de borstwand, het middenrif en de structuren in het mediastinum. De pleuraholte is luchtdicht, is gevuld met pleuravocht en er heerst een vacuüm. Daardoor schuiven de bladen wrijvingloos ten opzichte van elkaar, maar kunnen ze niet van elkaar getrokken worden.

 

9.2 Gaswisseling

Lucht bevat stikstof (79%), zuurstof (21%), koolstofdioxide (0,04%) en waterdamp (0,5%). De zuurstofspanning (PO2) in lucht is 160 mmHg en de koolstofdioxidespanning (PCO2) is 0,2 mmHg.

Gaswisseling in de longen (hoge PO2 en lage PCO2):

  • O2 diffundeert vanuit de alveolaire lucht naar het bloed en wordt grotendeels aan hemoglobine gebonden. Hierbij komt waterstof vrij, dat gebruikt wordt bij het vrijmaken van CO2 uit bicarbonaat;
  • CO2 diffundeert vanuit het bloed naar de alveolaire lucht;
  • Reacties:
    • HHb + O2 → HbO2- + H+

(hemoglobine + zuurstof → oxyhemoglobine + waterstofion)

  • HCO3- + H+ → H2CO3 → CO2 + H2O

(bicarbonaat + waterstof à koolzuur à koolstofdioxide en water)

Gaswisseling in de weefsels (lage PO2 en hoge PCO2):

  • CO2 diffundeert vanuit de interstitiële vloeistof naar het bloed; 10% lost op in het bloed, 70% wordt gebonden in HCO3 (bicarbonaat) en 20% wordt gebonden aan hemoglobine.
  • O2 laat los van de hemoglobine en diffundeert naar de interstitiële vloeistof;
  • Reacties:
    • CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3-
    • H+ + HbO2 → HHb + O2

 

9.3 Ademhalingsbewegingen

Bij de inademing (inspiratie) wordt het middenrif (diafragma) door middenrifspieren afgeplat en trekken de buitenste tussenribspieren (musculi intercostales externi) de ribben omhoog. Hierdoor wordt het volume van de borstholte vergroot. Borst- en longvlies worden meegetrokken en in de longen ontstaat een onderdruk ten opzichte van de atmosferische druk: lucht stroomt de luchtwegen in.

Bij extra diep inademen trekken hulpademhalingsspieren in de hals en de schoudergordel de ribben verder omhoog.

Bij de uitademing (expiratie) ontspannen de spieren die bij de inademing zijn aangespannen. Het middenrif veert terug en de ribben vallen naar beneden (geholpen door de zwaartekracht). Door de volumeverkleining wordt lucht uit de longen geperst en stroomt deze uit de luchtwegen. Uitademing wordt ondersteund door de elasticiteit van de longblaasjes.

Geforceerde uitademing (fluiten, blazen, zingen, hijgen) komt tot stand door aanspannen van buikspieren (middenrif komt verder omhoog) en van de binnenste tussenribspieren (musculi intercostales interni) (extra daling van de ribben).

Het ademautomatisme is een reflexmatig proces dat ademfrequentie en diepte van de ademhalingen bepaalt. Het ademhalingscentrum in verlengde merg en pons reguleren de reflex. De prikkels voor het ademautomatisme:

  • rekkingstoestand van de bronchiën, waargenomen door mechanosensoren in de wand van de bronchiën (hering-breuerreflex);
  • PCO 2, de pH en de PO 2 van het bloed, waargenomen door chemosensoren in de wand van bepaalde bloedvaten;

Onderbrekingen van het ademritme gebeurt door zuchten, gapen, slikken, niezen, hikken, braken en persen.

 

9.4 Longfunctie

Belangrijke longfunctiegrootheden zijn:

  • ademvolume (0,5 liter): de hoeveelheid lucht die in rust in één ademteug ingeademd wordt;
  • inspiratoir reservevolume (3 liter bij mannen, 2 liter bij vrouwen): de hoeveelheid lucht die na een normale inademing nog extra ingeademd kan worden;
  • expiratoir reservevolume (1 liter) de hoeveelheid lucht die na een gewone uitademing nog extra uitgeademd kan worden;
  • vitale capaciteit (4,5 liter bij mannen, 3,5 liter bij vrouwen): de hoeveelheid lucht die na een maximale uitademing maximaal kan worden;
  • éénsecondelongcapaciteit: de hoeveelheid lucht die in één seconde uitgeademd kan worden;
  • residuvolume (1,5 liter bij mannen, 1 liter bij vrouwen): de hoeveelheid lucht die na maximale uitademing in de longen achterblijft;
  • totale longcapaciteit (6 liter bij mannen, 4,5 liter bij vrouwen): de hoeveelheid lucht die de longen bevatten na maximale inademing;
  • functionele residulongcapaciteit (3 liter): de hoeveelheid lucht die na een rustige uitademing nog in de longen aanwezig is. De ingeademde ‘verse’ lucht wordt steeds gemengd met de 3 liter ‘oude’ lucht. Bij een rustige ademhaling dringt maar 0,35 liter verse lucht door tot de alveolaire lucht (= 10% van de totale hoeveelheid lucht in de luchtwegen). Dit is voldoende om de gaswisseling in de longen op peil te houden.
  • ademhalingsfrequentie: het aantal ademhalingen per minuut (15 in rust, tot 30 bij hijgen).
  • ademminuutvolume: de hoeveelheid lucht die in één minuut wordt in- of uitgeademd.

Fysiologische dode ruimte is de ruimte binnen de luchtwegen waar geen gaswisseling plaatsvindt. Deze bestaat uit:

  • anatomische dode ruimte in luchtpijp, bronchiën en bronchiolen, hier ontbreekt plaatepitheel;
  • alveolaire dode ruimte in de longen, hier zijn de capillairnetwerken (tijdelijk) niet doorbloed (als bijvoorbeeld de longtoppen niet zijn ontplooid).

Relatieve samenstelling van inademingslucht, alveolaire lucht en uitademingslucht:

 

inademingslucht

alveolaire lucht

uitademingslucht

stikstof

78,6%

74%

74%

zuurstof

20,9%

15%

16%

koolstofdioxide

0,04%

5%

4%

waterdamp

0,5%

6%

6%