Anatomy & Physiology of Pleura

Eyad Attoun

Pleura A thin serous membrane that envelops each lung and folds back to make a lining for the chest cavity.

 It consists of two connected layers visceral and parietal layer.

Parietal LayerIt lines the thoracic wall (costal pleura), covers the thoracic surface of the diaphragm (diaphragmatic pleura) and the lateral aspect of the mediastinum (mediastinal pleura), and extends into the neck (cervical pleura). 

The Parietal pleura is sensitive to pressure, pain, and temperature. It produces a well localized pain, and is innervated by the phrenic and intercostal nerves.

The blood supply is derived from the intercostal arteries.

Visceral Layer

It completely covers the outer surfaces of the lungs and extends into the interlobar fissures.The visceral pleura is not sensitive to pain, temperature or touch. Its sensory fibers only detect stretch. It also receives autonomic innervation from the pulmonary plexus.Arterial supply is via the bronchial circulation (internal thoracic arteries).The visceral layer of each pleura becomes continuous with the parietal layer by the means of the pleural cuff.The pleural cuff surrounds the structures entering and leaving the lung at the hilum of each lung. The pleural cuff hangs down as a loose fold called the pulmonary ligament.

Pleural Fluid

The pleural space is a potential space normally contains 5 to 10 ml of clear fluid.It lubricates the opposing surfaces of the visceral and parietal pleurae during respiration.The formation of the fluid results from hydrostatic and osmotic pressures between the capillaries of the Parietal pleura.The pleural fluid is normally absorbed into the capillaries of the visceral pleura.Any condition that increases the production of the fluid or impairs the drainage of the fluid results in the abnormal accumulation of fluid.

Pulmonary Pressures 

There are four primary pressures associated with ventilation:1- Atmospheric Pressure.2- Intrapleural pressure.3- Intra-Alveolar Pressure.4- Transpulmonary pressure.

Atmospheric pressure: At sea level is 760 mm Hg. The lung pressures are expressed relative to this pressure.

Intrapleural Pressure:

At rest its -4 mmHg, it varies during ventilation but it is always less than intra-alveolar pressure.Intrapleural pressure is always negative during normal breathing.The negative intrapleural pressure is due to three main factors:a. The elasticity of the lungs.The abundant elastic tissue in the lungs tends to recoil and pulls the lung inward.  

b. The elasticity of the thoracic wall.The elastic thoracic wall tends to pull away from the lung, further enlarging the pleural cavity and creating this negative pressure.c. The surface tension of the alveolar fluid. The surface tension of the alveolar fluid tends to pull each of the alveoli inward and therefore pulls the entire lung inward.

Intra-Alveolar Pressure

Varies with ventilation, during inspiration it is less than atmospheric pressure, during expiration it is greater than atmospheric pressure. At rest it is equal to atmospheric pressure.When it is equal to atmospheric pressure it is considered to be at 0 mmHg.Transpulmonary pressure is the difference between the alveolar pressure and the   intrapleural pressure in the lungs.

Pleural effusion and Empyema

YAZAN ABUHIJLEH

Pleural effusion-Is the abnormal accumulation of fluid in the pleural space.

-results from increased drainage into the cavity, increased production, or decreased absorption.

-there are many types of effusion depending on the nature of fluid.

-causes limited expansion of the lungs

Types1-serous fluid (hydrothorax)

2- pus (empyema)

3-blood (hemothorax)

4- chyle (chylothorax)

5- urine (urinothorax)

Causes1-transudate :

-heart failure

-liver cirrhosis

 -Nephrotic syndrome

-myxedema 

Causes2- Exudate:

-pneumonia-malignancy-tuberculosis-pulmonary embolism-fungal infection-myxedema

3-others:

-blood: trauma, aortic dissection, aneurysms -chyle: fistula 

Symptoms1-shortness of breath 

2-cough

3-chest pain

4- others: specific to the underlying cause

-orthopnea and PND: with HF

-night sweats, fever, hemoptysis, weight loss: TB

Signs1- dullnes on percussion

2- decreased tactile vocal fremitus

3-decreased breath sounds

4- asymmetrical expansion of chest

5- tracheal deviation away from effusion (in severe cases)

Diagnosis1- chest X-ray: 

-loss of costophrenic angle- atleast 250 ml must accumulate to be seen 

2- CT scan

3-thoracocentesis 

Empyema (pyothorax)

- Is the accumulation of pus in the pleural cavity.

- Mostly the cause is pneumonia. 

-Most common types of bacteria are:

-streptococcus pneumonia-Staphylococcus aureus   

Symptoms1- cough

2-chest pain

3-shortness of breath

4- fever

5-chills

6-fatigue, loss of apetite, and headache

Diagnosis

1- chest X ray 

2- CT scan

3-thoracocentisis

4-culture

5-PCR

6-wbc count

Treatment

1- Antibiotics:

-empiric: penicillin, clindamycin  -for S.aureus and streptococcus pneumonia 

2-Drainage of the fluid   

THANK YOU

Pneumothorax

Mamoon Saleh

Definition: • Presence of air or gas in the pleural cavity, which can impair ventilation.

A. Spontaneous Pneumothorax

1. Primary Pneumothorax:  Occurs without any lung disease  healthy persons.  Caused by rupture of blebs. Common in tall, lean, young men.

2. Secondary Pneumothorax:

Occurs as a complication of underlying lung disease.

Most commonly COPD.

May occur with Asthma, ILD, TB etc.. 

Life threatening.

Primary Pneumothorax

Secondary Pneumothorax

        Healthy person         In diseased person

      Caused by rupture of                   blebs

     Complication of underlying                    lung disease

                 Less         Life threatening

                   Life threatening

B. Traumatic Pneumothorax: Blunt chest wound.

Rib fracture.

Iatrogenic.

Clinical features:

• Symptoms: Ipsilateral chest pain (sudden in onset). Dyspnea, Cough.

• Signs: Hyperresonance over the chest. Decreased breath sound over affected side. Decreased or absent tactile fremitus.Mediastinal shift toward side of Pneumothorax.

Treatment:1. Primary Pneumothorax:

Small : Observation  normally resolved in 10  days. Small chest tube.

Large: Supplement O2. Chest tube insertion.

2. Secondary Pneumothorax: Chest tube insertion.

Tension Pneumothorax:

• Trapped air in the pleural cavity under positive pressure  collapses ipsilateral lung and shifts mediastinum away.

• Causes:Mechanical ventilation.CPR.Trauma. 

Clinical features:Hypotension.Distended neck veins.Hyperresonance to percussion.Decreased breath sound on affected side.

Treatment:Chest decompression with large-bore needle, followed by chest tube placement.

Hemothorax

Definition:

• Presence of blood in the pleural space.• The source of blood may be the chest wall, lung parenchyma, heart, or great vessels.

• Causes:Traumatic hemothorax.Spontaneous hemothorax. Iatrogenic  hemothorax.

Pathophysiology:

• The physiologic response to the development of a hemothorax is manifested in two major areas:

1. Hemodynamic response2. Respiratory response

Clinical features:

Signs & symptoms: 

      1- Blunt or penetrating chest trauma.

      2- Shock: (Dyspnea, Tachycardia, Tachypnea, Hypotension).

      3- Dull to percussion over injured side.

Diagnosis:

• Chest X-ray  upright.• CT scan.• Pleural fluid hematocrit.

Treatment:• Tube Thoracostomy.• Thoracotomy  massive bleeding.• Intrapleural Fibrinolysis  streptokinase or urokinase.

Resources:• STEP-UP to MEDICINE 4th  EDITION.

• OXFORD HANDBOOK OF CLINICAL MEDICINE.

• www.medscape.com

Chylothorax & Mesothelioma

Hani Bashir

Chylothorax

Chylothorax• accumulation of lymph in the pleural space”.• Usually resulting from leakage from thoracic duct following trauma or infiltration by carcinoma .

• Triglycerides > 110 mg/dl and the fluid is cloudy.

Etiology Of Chylothorax

Trauma: Surgical Nonsurgical Tumours : Lymphoma Metastatic Malignancies esophageal cancer

infections : Tuberculosis lymphadenitis , mediastinitis . Idiopathic

Clinical Presentation

Insidious onset

Dyspnea

Fatigue

Heaviness in chest

No fever or chest pain

Diagnosis

Gross: Milky/Bloody/Yellow

Centifuge : Fluid does not clear

Triglycerides : >110mg/dl

Lipoproteins : Chylomicrons

TreatmentGeneral measures    :  Maintain nutrition Treatment of primary disease

Specific measures   :  Repeated thorecentesis Low fat diet                          Total parenteral nutrition                             Radiotherapy chemotherapy          chemical pleurodesis  Pleuroperitoneal shunt Surgical ligation

Pleural tumors

Pleural tumors

Primary

Mesothelioma

Pleural Fibroma

Pleural Fibrosarcoma

Pleural Liposarcoma

Primary Pleural Lymphoma

Pleural Synovial Sarcoma

Secondary

Metastasis

Thymoma with pleural invasion

Invasive chest wall tumors

Ewing Sarcoma of chest wall with pleural invasion

Pericardial Tumors with pleural invasion

Mesothelioma

• ** Mesothelioma :: is an aggressive primary malignant tumor of the mesothelium. The overwhelming majority arise from the Pleura ..

• -Given the presence of the mesothelium in different parts of the body, mesothelioma can arise in various locations :

• 1) peritoneal mesothelioma• 2) pericardial mesothelioma (heart linning) • 3) cystic/multicystic mesothelioma• 4) tunica vaginalis testis mesothelioma

Mesothelioma

Epidemiology• -Mesothelioma is an uncommon entity and accounts for 5-28% of all malignancies that involve the pleura..

• - There is a strong association with exposure to Asbestos , but unlike other asbestos-related lung diseases, it doesn't appear to be dose dependent..

• -There has been no convincing evidence for an association with smoking..

• -The annual death rate from mesothelioma has decreased in the last thirty years. Part of this decrease in the reported rate may be due to better diagnostic techniques..

Possible risk factors

1) Personal history of asbestos exposure2)  Living with someone who works with asbestos 3) Radiation4)  Viruses  - simian virus 40 (SV40)5)  Chronic inflammation 6)  Heavy metals - nickel and beryllium7) Chemical agents - Diethylstilbestrol.

Clinical presentation• -Typically patients present with dyspnoea and low back non-pleuritic chest pain.

Other Signs & Symptoms

• persistent cough• wight loss in peritoneal mesothelioma• abdominal edema due to ascites• obstructed bowel• anemia• pyrexia• difficulty in swallowing• swelling in neck and face• difficulty in breathing• malaise• hoarseness of voice• hemoptysis(blood in sputum)• pneumothorax

• **In severe cases :• Blood clots in the vein• Jaundice• Low blood Sugar level• Severe ascites • Pulmonary Embolism

• ** Mostly affects people between the ages of 40 – 70

Diagnosis• -Diagnosis is difficult to make as it shows similar symptoms of other medical conditions 

• -A chest x-ray or CT scan is the necessary first step in identifying mesothelioma, which is followed up with a bronchoscopy. 

• -The diagnosis itself requires a biopsy (Histological diagnosis is difficult and generous (often surgical) pleural biopsies are needed)  although tumour may invade along the surgical track following biopsy 

• -Mesotheliomas have a predilection for a direct invasion of adjacent structures (chest wall, diaphragm and Mediastinal content) but also frequently metastasize to the contralateral lung and local nodes

Prognosis• -The prognosis is poor for all tumor types with a median overall survival without treatment of 4-12 months, although small survival advantages have been reported following the use of chemotherapy.

• -In favourable patient subgroups up to 45% 5-year survival may be achievable , however even with aggressive multi-modality therapy overall 5-year survival remains poor (3-18%)  with a median survival time of approximately 18 months .

Treatment

**Treatment includes:1. Extrapleural pneumonectomy (Surgery)2. Adjuvant chemotherapy3. Radiotherapy  may be helpful in preventing tumour growth through

previous chest drain or biopsy sites.

Pleurisy & Asbestosis

Mahmoud Diab

 Definition 

 Pleurisy : also known as pleuritis is an inflammation of the pleura. There are many possible causes of pleurisy but viral infections spreading from the lungs to pleural cavity are the most common. The inflamed pleural layers rub against each other every time the lungs expand to breathe in air. This can cause sharp pain when breathing, also called pleuritic chest pain.

symptoms:

• Chest pain that worsens when you breathe, cough or sneeze• Shortness of breath — because you are trying to minimize breathing in and out• A cough — only in some cases• A fever — only in some cases• pain also might affect your shoulder or back

Causes :#infection#autoimmunedisease#Certain medications such as(hydralizine,isoniazid)#Lung tumor near the pleural surface

Diagnosis  diagnosis of pleurisy or another pleural condition is based on a medical history, physical examinations, and diagnostic tests. The goals are to rule out other sources of the symptoms and to find the cause of the pleurisy so that the underlying disorder can be treated.

On examination ;          1- reduce movement of chest on effected side 

               2- breath sound maybe reduce in effected side                3- pleural rub which is a crackling sound at the end of                 inspiration and beginning of expiration localized in small area of the chest 

Diagnostic tests

1- chest X-ray. 2- Blood Test.3- ECG .4- Ultrasound.5- CT scan. 6- Biopsy.

Traetment and mangement:•  Antibiotics for an infection• Codeine  will be prescribed to control a  cough that can exacerbate pain

• Sometimes, if the pleural fluid is infected or the amount is excessive, the doctor may drain it through a tube inserted in your chest, a procedure that requires hospitalization.

• paracitamol

• is a group of minerals with thin microscopic fibers. Because these fibers are resistant to heat, fire, and chemicals and do not conduct electricity, asbestos has been and used widely in the construction, automotive, and other industries.

• Asbestosis, an inflammatory condition of lungs that can cause shortness of breath, and eventually scarring of the lungs that makes it hard to breathe.

Aspestosis

Benign pleural plaques• Common• Usually symmetrical• Pain during breathig• Suspect mesothelioma in the future.• With time it become calcify making them more obvious on X-ray

Mesotheliomaprimary malignant tumour of the pleura,.arise from the mesothelial cells that line the pleural cavities.

Clinical manifestation:1-the ages of 65 – 70 years, 2-chest pain, blood coughing, 3-weght loss,4-Pain in the lower back or rib area ,Painful breathing .

5-lumps under skin.Management: surgical, chemotherapy and radiotherapy.

Benign pleural effusions• Early manifestation of pleural disease• Usually small and unilateral• Resolve spontaneously• Blood stained exudate• Must exclude mesothelioma• Present with feature of pleurisy ( pleural pain , fever , leukocytosis ) 

Diffuse pleural thickening• Extensive fibrosis of visceral pleura with adhesion to parietal pleura

• if sufficiently extensive it may restrict chest expansion and cause breathlessness

• On X-ray show thickening of the pleura along chest wall with obliteration of costophrenic angle 

• On CT occasion shrinkage of the pleura cavity result in rounded atelectasis which has appearance of a mass near the pleura , this may confuse with a tumour .