Wanneer we het hebben over gasuitwisseling in de longen, spelen drie belangrijke processen een rol: ventilatie, perfusie en diffusie. De samenwerking tussen deze processen wordt beschreven door de wet van Fick, die uitlegt hoe de snelheid van diffusie afhankelijk is van factoren zoals het oppervlak, de drukverschillen en de afstand waarover diffusie plaatsvindt. Laten we deze processen bekijken en hoe ze samen de gasuitwisseling in de longen optimaliseren.
Ventilatie
Ventilatie verwijst naar het in- en uitademen van lucht. Dit proces zorgt ervoor dat er voortdurend verse lucht in de alveolen komt, zodat zuurstof (O₂) beschikbaar is en koolstofdioxide (CO₂) kan worden afgevoerd. De ventilatie bepaalt de partiële druk van zuurstof en koolstofdioxide in de alveolen, wat essentieel is voor het creëren van een concentratieverschil dat diffusie mogelijk maakt.
Perfusie
Perfusie verwijst naar de bloedstroom door de capillairen rondom de alveolen. Zonder goede perfusie zou het zuurstofrijke bloed niet efficiënt naar de rest van het lichaam worden getransporteerd en zouden afvalgassen zoals CO₂ niet worden afgevoerd. De perfusie moet goed zijn afgestemd op de ventilatie om de maximale gasuitwisseling te realiseren. Dit wordt vaak uitgedrukt als de ventilatie-perfusie-ratio (V/Q-ratio).
Diffusie en de Wet van Fick
Diffusie is het proces waarbij gassen zich verplaatsen van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie. De wet van Fick beschrijft hoe deze diffusie afhankelijk is van:
- Het diffusieoppervlak: In de longen is het oppervlak van de alveolen groot, ongeveer 200 m², wat de diffusie bevordert.
- Het concentratieverschil: Het drukverschil van gassen (zoals zuurstof en koolstofdioxide) tussen de alveolaire lucht en het bloed drijft de diffusie. Hoe groter het verschil, hoe sneller de diffusie.
- De dikte van de barrière: De alveocapillaire membraan is zeer dun (0,2 tot 0,6 µm), wat een snelle diffusie mogelijk maakt.
Normale Berekening voor de zuurstof transport capaciteit
Bij een gezonde volwassene bedraagt de diffusiecapaciteit voor koolstofmonoxide (DLCO) in rust ongeveer 10 mmol/min/kPa. Om de zuurstoftransportcapaciteit te berekenen, nemen we het verschil in zuurstofdruk tussen de alveolaire ruimte en het bloed, dat ongeveer 6 kPa bedraagt. In rust resulteert dit in een zuurstoftransport van 1,653 liter per minuut (L/min).
De berekening verloopt als volgt:
- DLCO: 10 mmol/min/kPa
- O₂-drukverschil: 6 kPa
- Omrekenfactor voor verschil in fysische eigenschappen: 1,23 (voor de verschillen in oplosbaarheid en moleculair gewicht tussen CO en O₂)
- Omrekening naar liters door te vermenigvuldigen met 22,4 (liters per mol)
De berekening wordt dan:
O2−transport=10×6×1,23=73,8 mmol/minO2−transport=10×6×1,23=73,8 mmol/min
Omgezet naar liters:
73,8×22,4=1,653 L/min73,8×22,4=1,653 L/min
Dit geeft aan hoeveel zuurstof per minuut wordt getransporteerd in rust, een cruciale maatstaf voor de longfunctie.
Samenvattend
Ventilatie, perfusie en diffusie werken samen om een efficiënte gasuitwisseling in de longen mogelijk te maken. De wet van Fick biedt een duidelijk model om te begrijpen hoe deze processen samenkomen om de diffusiecapaciteit te maximaliseren. Metingen zoals DLCO geven ons waardevolle informatie over de longgezondheid en helpen bij het diagnosticeren van longziekten zoals emfyseem en longfibrose.
Geef een reactie