1Introducción La mecánica respiratoria comprende una serie de movimientos que se producen en el tórax destinados a permitir la entrada y salida de aire de los pulmones. El proceso respiratorio pulmonar se desarrolla de manera secuencial y cíclica, mediante el llenado de aire o inspiración y su vaciado o espiración. Entonces, se pueden distinguir dos fases en la mecánica respiratoria: 1. Inspiración: Consiste en la entrada de aire cargado de O2 desde el exterior (atmósfera) hasta el interior de los pulmones. 2. Espiración: Consiste en la salida de aire cargado de CO2 desde los pulmones hacia el exterior. Se entiende por mecánica de la respiración tanto los movimientos de la caja torácica y de los pulmones, como los consecutivos cambios volumétricos y de presión producidos en éstos. Básicamente el proceso de intercambio de gases está constituido por cuatro fases (las dos primeras reciben expresamente el nombre de respiración): la ventilación, la difusión, el transporte y la respiración. La ventilación es la fase de la respiración en la cual se produce el intercambio gaseoso entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares, se producen los movimientos de inspiración (el aire penetra en los pulmones) y espiración (el aire se expulsa al exterior). Durante la inspiración se produce un movimiento de contracción, como resultado de esto se produce una reducción de la presión interna en los pulmones con respecto a la presión del aire en el exterior, y consecuentemente éste penetra hasta los pulmones a través de las vías respiratorias, por otro lado en la espiración es lo opuesto, como resultado de ello, la presión del aire en el interior aumenta y sale al exterior. La difusión es donde se produce el paso del aire por el lecho capilar pulmonar, es decir, se manifiesta un intercambio gaseoso entre los alvéolos pulmonares y la sangre. Se estima que pueden existir hasta 700 millones de alvéolos entre ambos pulmones (hasta 200 m2); el medio difusor es una película líquida de baja tensión superficial que es segregada por los propios alvéolos. El transporte es la fase de la respiración en la cual se produce la distribución de los gases (oxígeno -O2- y dióxido de carbono -CO2-) hasta las células mediante la corriente sanguínea. Existe una relación directa entre la cantidad de oxihemoglobina transportada y factores tales como la temperatura, pH y presión atmosférica, este es el motivo de que a determinadas altitudes se produzca una dificultad mayor para respirar (por ejemplo en la alta montaña). La respiración interna o celular es el proceso de la respiración en la cual se produce el intercambio de gases entre la sangre y los tejidos. MIMÍ CABEZAS 1 2 Conocimientos previos Entre ambas pleuras (parietal y visceral) se encuentra el espacio pleural, muy importante porque hay una pequeña cantidad de líquido (10-15 ml) que ayuda a lubricar, pero más importante es que existe una presión intrapleural negativa, subatmosférica. Esa presión surge de las propiedades mecánicas del pulmón y de la caja torácica. Y lo importante de esa presión intrapleural es que permite mantener a los pulmones expandidos. Los pulmones tienen una tendencia natural de oponerse a la expansión, y es por ello que la presión intrapleural es muy importante porque los mantiene expandidos. Y la presión permite que exista una sincronía entre la caja torácica y los pulmones (se mueve la caja torácica junto a los pulmones). Cuando se pierde la presión intrapleural, y la causa de eso es una comunicación del espacio pleural con la atmosfera (herida penetrante), el pulmón adquiere su forma natural de colapso, retracción, se le conoce como neumotórax. Hay una diferencia entre hipoxemia e hipoxia y es que hipoxemia es la presión parcial de oxígeno en sangre arterial inferior a la normal. Hipoxia es la deficiencia de oxígeno en los tejidos. Una hipoxemia no implica hipoxia y viceversa. Hay factores que pueden causar hipoxemia como son las grandes altitudes, hipoventilación, defectos en la difusión de los gases, diferencias entre ventilación y perfusión, derivaciones pulmonares, etc. - Hipercapnia: Aumento de la PaCO2 por encima de 46 mm Hg. - Hipocapnia: Disminución de la PaCO2 por debajo de 40 mm Hg. Músculos Inspiratorios y Espiratorios Inspiración tranquila: El único musculo que expande la caja torácica y es responsable de la inspiración es el diafragma, es por esencia el musculo inspiratorio por excelencia Inspiración forzada: Igual el diafragma, y otros músculos como los intercostales externos, escalenos, trapecio, y el esternocleidomastoideo. Espiración tranquila: No participa ningún musculo espiratorio, simplemente la relajación del diafragma. Espiración forzada: Participan los intercostales internos, recto, oblicuo, transverso del abdomen. Conceptos Básicos de Mecánica Respiratoria Presión alveolar: Es la presión en el interior de los alvéolos pulmonares. Cuando la glotis está abierta y no fluye aire ni al interior ni fuera de los pulmones, las presiones en todas las partes del árbol respiratorio hasta los alvéolos, son iguales a la presión atmosférica que se considera 0 cm de agua. La presión alveolar de O2 es de 104 mmHg. Para originar un flujo de aire hacia adentro en la inspiración, la presión en los alvéolos debe caer a un valor discretamente inferior al de la presión atmosférica. Durante la espiración la presión alveolar se eleva hasta +1cm/H2O aproximadamente; y esto hace salir el 0.5 litro de aire inspirado fuera de los pulmones durante los 2 o 3 segundos de la espiración. MIMÍ CABEZAS 2 5-8 cm de agua/L (<2. al inspirar con una fuerza plena. es una medida de las fuerzas elásticas de los pulmones que tienden a colapsar los pulmones en cada grado de expansión denominada presión de retroceso elástico (recoil pressure). y además permite el intercambio gaseoso en el alvéolo entre dos respiraciones. Este aire residual sirve para evitar el colapso de las vías aéreas.(lt/cmH2O) y cuya determinación esta dad por las presiones intrapleurales y los valores espirométricos. Volumen de reserva inspiratoria (VRI): volumen adicional máximo de aire que se puede inspirar desde un volumen corriente normal y por encima del mismo.3 Presión de retroceso elástico: Es la medida de las fuerzas elásticas de los pulmones y que tienden a colapsarlos en todos los momentos de la respiración. con valor normal.5 en pacientes enfisematosos. Su valor normal es de 1200ml – 1500ml. Su valor normal es de 500ml o 0. Su valor normal es de 3000ml o 3l. Su valor normal es de 1100ml o 1. Volumen residual (VR): volumen de aire que queda en los pulmones después de la espiración forzada máxima. este se inspira por movimientos respiratorios forzados al terminar la inspiración tranquila o encima del volumen tidal. En la adaptabilidad Intervienen fibras elásticas de los tejidos y la fuerza colapsadora de la tensión superficial en la interface aire líquido. Volumen de reserva espiratoria (VRE): volumen adicional máximo de aire que se puede expulsar mediante una espiración forzada máxima tras el final de una espiración a volumen corriente o una espiración tranquila normal. el cual en condiciones normales satisface las necesidades del organismo. expresada en litros por cm de H2O. es decir. Adaptabilidad: Es una estimación de la facilidad con que pueden expandirse loa pulmones. Y se da en dos momentos: Durante El retroceso elástico alveolar Tiende a colapsar alvéolos Aumenta a volúmenes pulmonares altos Durante Retroceso elástico de la caja torácica Tiende a expandir sus diámetros Aumenta a volúmenes pulmonares bajos. 2. esta depende del tejido pulmonar en su contenido de elastina y colágeno. Corresponde al aire que no se puede movilizar de los pulmones. Coeficiente de retracción elástica: Es un término referido al valor de capacidad pulmonar total. y >8 en pacientes restrictivo. Capacidad inspiratoria (CI): cantidad de aire que una persona puede inspirar desde una situación de espiración normal hasta la máxima capacidad de MIMÍ CABEZAS 3 . Presión transpulmonar: Es la diferencia de presión entre los alvéolos y las superficies externas de los pulmones. Volúmenes y capacidades pulmonares Volumen tidal o corriente (VT ó VC): volumen de aire que se inspira o se espira en cada respiración en cada respiración normal. que no puede ser exhalado.1l.5l. o dentro del rango 2500 a 3000ml aproximadamente. y corresponde al volumen corriente más el volumen de reserva inspiratoria. neuromusculares y estructurales del tórax. Su valor normal es 3000ml . Capacidad pulmonar total (CPT): volumen máximo al que pueden ser expandidos los pulmones con un máximo esfuerzo posible. así como la nariz. sino que simplemente llena las vías aéreas en las que no se da dicho intercambio. Corresponde al volumen tidal multiplicado por la frecuencia respiratoria por minuto (normalmente 12 a 20rpm). es decir. MIMÍ CABEZAS 4 . igual a la capacidad inspiratoria más el volumen de reserva inspiratoria. Su valor normal es de 5800ml. Capacidad residual funcional (CRF): cantidad de aire que queda en los pulmones al finalizar una espiración normal. y corresponde al volumen de reserva inspiratorio más el volumen corriente más el volumen de reserva espiratoria. Por lo cual. la faringe y tráquea. o capacidad vital más volumen residual. donde si reducen la CPT se conocen como patologías restrictivas. por lo cual se utiliza la técnica de dilución de helio. En una persona normales ambos valores resultan casi iguales. Su valor es igual al volumen minuto. máxima cantidad de aire que podemos movilizar durante la respiración. La diferencia está en que el fisiológico incluye el aire que queda en los alvéolos no funcionales. Su valor promedio es de 6000ml por minuto. *Volumen de espacio muerto (VEM): cantidad de aire que se respira y no llega a las zonas de intercambio gaseoso. y constituye casi la mitad de la CRF. puesto que el aire del VR de los pulmones no se puede espirar hacia el espirómetro. Este tiene un valor fisiológico y anatómico. y corresponde al volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. Este aire es expulsado primeramente durante la espiración. Su valor normal es de 2300ml (Guyton). o volumen total de aire que se encuentra en los pulmones después de realizar una inspiración máxima. y corresponde a la suma de los cuatro volúmenes anteriores. es la cantidad total de aire que cabe en los pulmones. CRF= [(Cihe/Cfhe) -1] Viespir Capacidad vital (CV): cantidad máxima de aire que se puede expulsar desde los pulmones después de llenarlos hasta su máxima dimensión. Esta puede verse afectada en diversas enfermedades pulmonares. en personas con alvéolos no funcionales o parcialmente funcionales en alguna porción del pulmón el fisiológico puede ser hasta 10 veces mayor. con el espirómetro de forma indirecta. Su medición en la espirometría no se puede realizar de manera directa.4 distensión de los pulmones.3500ml. *Ventilación total (VT): volumen de aire que entra y sale de los pulmones en 1 minuto. Su valor normal es de 4600ml. sin embargo. *Volumen minuto o volumen minuto respiratorio (VMR): cantidad total de aire nuevo que pasa hacia las vías respiratorias en cada minuto. se reduce el recoil elástico por la pérdida de tejido elástico. debido a la compresión dinámica del segmento downstream de la vía aérea. pues. y es la relación que existe entre el cambio de presión y el cambio. Además. deformidad de caja torácica. o disminuir en caso de: fibrosis pulmonar. La distensibilidad pulmonar (compliance pulmonar) total de los dos pulmones en conjunto resulta de aproximadamente 200ml de aire por cada cmH2O que aumente la presión. Es sinónimo de rigidez Se estudia mediante la Elastance. y es la relación que existe entre el cambio de volumen y el cambio de presion (ΔV/ΔP). Fuerzas elásticas de los pulmones se dividen en: MIMÍ CABEZAS 5 . entrenamiento (aumenta la CV y VC por el desarrollo de los músculos inspiratorios). Además. Elasticidad Es la oposición a la deformación. estiramiento. expansión. posición (posición supina genera menor CFR y CV. y mayores en personas de constitución grande y atlética. Representa. menor capacidad vital y menor elasticidad pulmonar). con una respiración reposada o lenta. esfuerzo requerido para distender los pulmones y tórax. La capacidad vital obtenida en una espirometría simple. la capacidad de expandirse que tiene el pulmón. El peso tiene efecto similar a la talla. sin embargo. se modifica en fumadores y embarazo. lo que hace aumente la distensibilidad). menor elasticidad. que reduce mucho la tensión superficial en los alvéolos. Está facilitada por la estructura elástica del pulmón y por la existencia del surfactante pulmonar. Fuerzas que intervienen en la Mecánica Respiratoria Distensibilidad (compliance pulmonar) Corresponde al volumen que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de presión transpulmonar (diferencia entre presión alveolar y presión pleural). y posición erguida mayor CV por el cambio de distensibilidad de caja torácica al cambiar posición). La distensibilidad puede ser modificada.5ml de aire por cada cmH2O. en obesos existe menor capacidad vital. se puede relacionar la distensibilidad con la elasticidad (tendencia de una cuerpo de oponerse al estiramiento): a mayor distensibilidad. atelectasia. mientras que a la segunda se la denomina capacidad vital forzada (CVF). mayor volumen residual. Se estudia mediante la compliance.5 Estos valores resultan de un 20-25% menores en mujeres. obesidad. CVF resulta menor en algunas patologías pulmonares. Por ello. a la primera se la denomina capacidad vital lenta (CVL) o simplemente capacidad vital (VC). edema pulmonar. Otros factores que modifican son: edad (a mayor edad. es decir. En el recién nacido es de 4. es ligeramente diferente de la que se obtiene en la espiración forzada. Esta puede aumentar en caso de enfisema (enfermedad caracterizada por la destrucción del parénquima pulmonar. Su indicador es el Compliance pulmonar (Cambio de volumen por unidad de cambio de presión. se incorporan las moléculas de esta sustancia en la capa líquida alternando con el H2O. debido a que la tensión superficial disminuye rápidamente dado que se van concentrando las moléculas del surfactante. Proporciona la mayor parte de la elasticidad del pulmón. Esto corresponde a dos tercios de la elasticidad pulmonar total. ya que se va diluyendo dicho agente y se va poniendo más de manifiesto dicha tensión (el pulmón se va haciendo cada vez más rígido). En los alveolos más pequeños estarían más juntas estas moléculas y se rechazarían más y reducen aún más la tensión superficial. Y es igual a dos veces la tensión superficial sobre el radio (2T/R). En los alveolos. Este diferente comportamiendo durante la inflación y suflación se denomina MIMÍ CABEZAS 6 . Para evitar el colapso del alveolo. determinadas por fibras de elastina y colágeno entrelazadas entre sí en el parénquima pulmonar. proporciona una interfase. cuando realizamos la deflación observamos que se requiere menos presión para alcanzar un mismo volumen durante la inflación. químicamente conocida como dipalmitoilfosfatidilcolina. esa capa de líquido que recubre al epitelio. pero recubre al epitelio una capa de líquido. y son fuerzas cohesivas (atracción) entre las moléculas de líquido que actúan a nivel de la interfase aire-líquido. Sin embargo. Esta fuerza de cohesión se traduce en reducir el área de interfase. se debe de aplicar una presión necesaria para evitar que ocurra. Bebes prematuros tienen deficiencia de surfactante pulmonar. Estas se ven reducidas con la presencia del surfactante (principalmente por acción del fosfolípido dipalmitoilfosfatidilcolina).6 Fuerzas elásticas del tejido pulmonar en sí mismo. A mayor tensión. El surfactante pulmonar lo producen los neumocitos tipo II. Tienden a producir el colapso del pulmón lleno de aire. una fuerza de repulsión. una fosfolipoproteina que se conoce como surfactante pulmonar. Existe una sustancia. mayor presión distendente. está cubierto por su epitelio alveolar. Agente Surfactante y Tensión Superficial Tensión superficial es el fenómeno físico que se observa cada vez que hay una interfase entre aire y líquido. observamos lo ya indicado anteriormente es decir. y corresponden a un tercio de la elasticidad pulmonar total. por lo tanto contrarrestan la fuerza de atracción de la tensión superficial. que cuando inflamos el pulmón. el aire que llega al alveolo y el líquido que recubre al epitelio. la tensión superficial va aumentando a medida que aumenta el volumen. de exposición. Debido a que el agente tensioactivo modifica la tensión superficial con el cambio de volumen. e inversamente superficial al radio. generando entre si un rechazo. y se comienza a producir en la semana número 32. Para ello se aplica la ley de Laplace. mayor presión distendente. Es decir que la presión distendente es directamente proporcional a la tensión superficial. Fuerzas elásticas producidas por la tensión superficial del líquido que tapiza las paredes internas de los alvéolos y de otros espacios aéreos pulmonares. Y a menor radio. determinando el vaciamiento de los primeros en los segundos. en la cual la tensión superficial alveolar es muy alta y aparecen la mayoría de los alvéolos colapsados (atelectasia). A mayor elasticidad mayor resistencia al flujo. SIR). El surfactante al disminuir la tensión superficial. Corresponde a la resistencia que la vía aérea opone al paso del aire. Los problemas que se generan en esta vía se le conoce como obstructivo. Para alcanzar un volumen determinado se necesita más presión durante la inflación que durante la suflación. Depende de la rigidez del pulmón. porque la tensión superficial en los alvéolos. llegándose a la situación de un único alvéolo muy grande que además tendería a cerrarse. Depende sobre todo del calibre útil de la vía aérea. gracias al surfactante pulmonar. que a su vez está condicionado fundamentalmente por el volumen de aire en la vía Las pequeñas vías aéreas en conjunto sólo aportan el 20% de la resistencia aérea. Esta se encuentre dada por dos tipos de fuerzas elásticas que se oponen a la expansión pulmonar: Fuerzas elásticas del tejido pulmonar en sí mismo. Resistencia que se opone al flujo a través de los tubos. Esto no ocurre en un pulmón sano. Resistencia es la fuerza que se opone a la ventilación. Depende del movimiento del aire. Resistencia Pulmonar. es variable. El surfactante es esencial para el primer acto respiratorio en el nacimiento pues su carencia determina la enfermedad denominada enfermedad de la membrana hialina (síndrome de insuficiencia respiratoria. la mayor resistencia al flujo de aire se da en vías aéreas de mediano MIMÍ CABEZAS 7 . El surfactante además de favorecer el inicio de la inspiración y disminuir el trabajo respiratorio.7 HISTÉRESIS. lo que permite tener alvéolos a diferentes volúmenes sin que por ello se vacíen unos en otros. Los problemas que se generan en esta vía se le conoce como restrictivo. favorece la estabilidad alveolar. Otro importante papel del surfactante es su participación en el mantenimiento de la sequedad alveolar. Se encuentran localizadas en las vías aéreas más grande (superiores) y es del 20-40%. los alvéolos más pequeños tendrían más presión que los mayores. y existen dos tipos de resistencia: Elástica: Es la resistencia del pulmón a la expansión. Si la tensión superficial es constante y los alvéolos están conectados entre sí y con diferentes volúmenes de llenado. La tensión superficial es una fuerza que favorece el paso del líquido intersticial hacia los alvéolos. disminuye este efecto. Fuerzas elásticas producidas por la tensión superficial del líquido que tapiza las paredes internas de los alvéolos y de otros espacios aéreos pulmonares. Resistencia de la vía área: Acá se incluye el paso del aire. Características geométricas de la vía área: Longitud y radio (más importante). para que el aire fluya desde el exterior hacia los alvéolos. Además. Transicional y laminar Para que el aire entre en los pulmones se debe generar dentro de éstos una presión menor que la atmosférica. Mayor resistencia Estímulo parasimpático. A mayor velocidad mayor resistencia Características físicas del gas inspirado: Densidad y viscosidad. La resistencia en las vías aéreas depende de: Tipo de flujo. es decir. Tono broncomotor: estado de contracción de bronquios o grado de contracción del músculo liso bronquial. Metacolina. Menor PO2. que plantea lo siguiente: MIMÍ CABEZAS 8 . Volemia pulmonar: a menor volumen. Histamina. la presión en las vías aéreas debe ser positiva (mayor que la atmosférica). siendo este último un factor que incide inversamente en el flujo. menor diámetro y mayor resistencia. Por otra parte. Mayor PCO2. El flujo también puede estar determinado a partir de la ley de Poiseville. ya sea laminar (menos resistencia) o turbulento (mayor resistencia) Velocidad del flujo. Menor resistencia Estímulo simpático.8 calibre. A menor radio mayor resistencia Resistencia: influenciada por el tipo de flujo. Flujos Aéreos Turbulento. El flujo generado en el alvéolo resulta directamente proporcional a la presión transpulmonar (diferencia entre presión alveolar y presión pleural). mayor resistencia. Óxido nitroso. donde a mayor tono. una presión negativa. para que el aire vaya desde los alvéolos hasta el exterior. lo que determina el diámetro. Recoil elástico pulmonar: a menor recoil. Mayor PO2. Acetilcolina. para la espiración. Serotonina. El 80% de esta resistencia se localiza en tráquea y bronquios principales y lobares. Beta 2 agonistas. el flujo está determinado por la resistencia de las vías aéreas. Número de Reynolds: caracteriza el movimiento de los fluidos. menor resistencia. Menor PCO2. Corresponde a fibrosis pulmonar y la cofoescoliosis. En obstrucción severa CVF también está reducido. CVF es normal y VEF1 está disminuida y el índice VEF1/CVF igual está disminuido. y EPOC. Disminución de CVF y VEF1 y VEF1/CVF MIMÍ CABEZAS 9 . Se caracteriza por CVF disminuido y VEF1 normal o disminuido y VEF1/CVF normal o aumentado. Laminar: en vías aéreas periféricas. Transicional: en puntos de ramificación de las vías aéreas. la densidad del gas se eleva. nos dará una ventilación pulmonar de 6 L/min. así la expansibilidad del pulmón está disminuida. Patrón restrictivo: aumento de la resistencia elástica del pulmón. Corresponde a asma bronquial. que en una respiración normal o eupnéica donde el Vc = 500 ml y la Fr=12 ciclos/min. Patrón mixto: Enfisema con fibrosis. Perfusión hace referencia al flujo de sangre venosa a través de la circulación pulmonar hasta los capilares y el retorno de sangre oxigenada al corazón izquierdo. Se calcula multiplicando el volumen corriente (Vc) por la frecuencia respiratoria (Fr). Patrones normal: CVF normal y VEF1/CVF normal (>80%) Patrón obstructivo: aumetno de la resistencia de la vía aérea. Se da en zonas de vías aéreas con radio grande. donde la velocidad es muy baja. Ventilación y Perfusión La ventilación pulmonar es el volumen de aire que se moviliza en la unidad de tiempo.9 El flujo puede ser de tres tipos diferentes: Turbulento: cuando el flujo de aire es alto. Se dice que. el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta (en Kelvin). Propiedades de los Gases. esto se debe a la poca o nula fuerza de unión entre las moléculas del gas.10 Leyes de los Gases Ley de Boyle establece que el producto presión-volumen es constante Ley de Gay Lussac postula que las presiones ejercidas por un gas sobre las paredes del recipiente que lo contienen son proporcionales a sus temperaturas absolutas cuando el volumen es constante. Difusión es la propiedad que tienen los gases de mezclarse con otro. para un gas ideal a presión constante. disminuyendo las distancias entre éstas. La presión es proporcional a la temperatura absoluta Ley de Charles o ley de los volúmenes. Ésta es conocida como fuerza de roce y depende en gran medida de la velocidad y tamaño del cuerpo en desplazamiento. Compresión es la propiedad que tienen los gases de disminuir su volumen al ser aplicado sobre éste una presión que logre acercar las moléculas entre sí. Fluidez es la propiedad que tienen los gases para ocupar todo el espacio que los contiene. MIMÍ CABEZAS 1 0 . Son mucho más fluidos que los líquidos. Resistencia es la propiedad que tienen los gases a oponerse al movimiento de los cuerpos de manera libre. solamente debido al movimiento de sus moléculas en forma totalmente desordenada. Muestra que el volumen es proporcional a temperatura absoluta Ley de Avogadro dice que en iguales condiciones de presión y temperatura las densidades relativas de los cuerpos gaseosos son proporcionales a sus pesos atómicos. 11 MIMÍ CABEZAS 1 1 . 2 %. a nivel del mar es de aproximadamente 20.9%. Presión parcial normal Sangre venosa Sangre arterial Oxígeno (O2) - Rango: 85 -100 mm Hg Valor medio: 85 Dióxido de carbono (CO2) Rango: 40-52 mm Hg Valor medio:46 Rango:36-44 mm Hg Valor medio:40 MIMÍ CABEZAS 1 2 . ¿Cuál es el porcentaje de oxígeno al nivel del mar y a 6000 metros de altitud? Así pues podemos establecer que: La concentración de oxígeno (O2) en el aire. a 6000 m esta concentración disminuye hasta un valor de 14. ¿Cuáles son las presiones parciales normales del O2 y CO2 en sangre arterial y venosa? En el siguiente cuadro se muestran los valores parciales en mujeres y hombres en óptimas condiciones fisiológicas.12 1. 2. quisimos exponer los valores los normales de PO 2 y PCO2. 3. Función 4: Regulación de la Ventilación y otras facetas de la respiración. Las cuatro principales funciones de la respiración son: Función 1: Ventilación Pulmonar Se refiere al flujo de entrada y salida de aire entre la atmosfera y los alveolos pulmonares.13 Mediante la anterior imagen y gráfico. ¿Cuáles Son Las Cuatro Funciones Principales De La Respiración? La respiración proporciona oxígeno a los tejidos y retira el dióxido de carbono. Función 3: Transporte de Gases Respiratorios Transporte de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre y los líquidos corporales hacia las células. MIMÍ CABEZAS 1 3 . Función 2: Difusión de Gases Respiratorios Difusión de oxígeno y dióxido de carbono entre los alvéolos y la sangre. donde encontramos que el los valores de sangre arterial osilan entre los 85-100 mmHG y la sangre venosa tiene un rango de 40-52 mmHg.¿Cuál es el objetivo final de la función respiratoria? El objetivo final de la función respiratoria es la arterialización de la sangre. 4. MIMÍ CABEZAS 1 4 . La tensión de esta superficie es entre un doceavo y la mitad de la tensión superficial de una superficie de agua pura. sino que parte de la molécula se disuelve. reduce la tensión superficial y lo hace porque no se disuelve completamente ni de manera uniforme en el líquido que tapiza la superficie alveolar.14 5. ¿Qué Es La Tensión Superficial Y Como Actúa El Surfactante Sobre Esta? La Dipalmitoilfosfatidilcolina componente principal del surfactante junto con otros fosfolípidos menos importantes. mientras el resto permanece sobre la superficie del agua en los alvéolos. 8 ya que la ventilación alveolar es de 4 l/min y la perfusión de 5 l/min. Pero en esta imagen se puede apreciar que en realidad es 0. pero no es así debido a la falta de homogeneidad entre ventilación y perfusión a lo largo del eje longitudinal de los pulmones en posición ortostática. 7. Este valor debería ser igual para cada una de la unidades alvéolo/capilar. pues durante la inspiración.15 6. La única zona donde es 0. De tal forma que en los vértices esta relación V/Q es muy alta próxima a 10 y en las bases es muy baja alrededor de 0. cuando el diafragma se contrae el contenido abdominal junto con el diafragma se desplazan hacia abajo.3 o menor. ¿Cuál sería la relación ventilación/perfusión (V/Q) ideal y cuál la real y por qué? La ideal sería relación ventilación/perfusión 1 donde la ventilación es igual a la perfusión. ¿Cuál es el desplazamiento típico del diafragma durante la inspiración? El desplazamiento típico del diafragma durante la inspiración es “hacia abajo”.8 o se aproxima corresponde a la región media pulmonar que corresponde al mayor porcentaje pulmonar. MIMÍ CABEZAS 1 5 . ¿Qué consecuencias mecánicas supone el aumento gradual de las ramificaciones en el árbol bronquial? Aumento gradual de las ramificaciones en el árbol bronquial Consecuencias mecánicas Disminución en la contribución a la resistencia dinámica total. Disminución de la velocidad del flujo. 12. 9. 11. 13.¿Por qué aumenta el volumen residual con la edad (entre los 20 y 70 años) (casi 1% anual)? El volumen residual con la edad aumenta (entre los 20 y 70 años)(casi 1% anual) porque el pulmón va perdiendo elasticidad. ¿Cuál es la diferencia entre espacio muerto fisiológico y anatómico? Espacio Muerto Anatómico: El espacio muerto anatómico es el volumen de aire que queda atrapado en las vías de conducción y que no participa en el intercambio.16 8.¿Cuál es el significado funcional de la CRF? MIMÍ CABEZAS 1 6 . ¿Cuál es el papel funcional del volumen residual (VR)? . Espacio muerto Fisiológico: Este espacio comprende el espacio muerto anatómico más el espacio muerto alveolar que son aquelos alveolos que se encuentran mal ventilados o perfundidos.Evitar el colapso alveolar disminuyendo así el gasto de energía necesario para reinflar los alvéolos. Cambio de flujo turbulento a flujo laminar. b) Sirve como reservorio de oxígeno. Su posición de equilibrio corresponde al nivel de final de espiración en reposo. El CRF se modifica en posición supina. que tienden a la expansión. y corresponde al volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. situación que exigiría generar grandes presiones para volver a expandirlos La capacidad residual funcional está determinada por la interacción de las fuerzas elásticas del pulmón. y las del tórax. que tienden al colapso. puesto que el aire del Volumen Residual de los pulmones no se puede espirar hacia el espirómetro. con el espirómetro de forma indirecta. con lo que el VR aumenta. representando una fracción progresivamente mayor de la capacidad pulmonar total (30% hasta los 35 años y 40% sobre los 50 años). disminuyendo su valor. Este último fenómeno se debe a que la disminución del volumen pulmonar reduce la tracción elástica que el parénquima pulmonar ejerce sobre los bronquíolos. siendo finalmente limitada por reflejos propioceptivos toracopulmonares y por el cierre de las pequeñas vías aéreas. MIMÍ CABEZAS 1 7 . Por el envejecimiento normal de los elementos elásticos del pulmón.17 Capacidad residual funcional (CRF) es la cantidad de aire que queda en los pulmones al finalizar una espiración normal. este fenómeno de cierre se acentúa con la edad. ¿Qué posición debería adoptar un sujeto para que su respiración consiga la mejor renovación del aire en sus pulmones? Razone su respuesta. 14. lo que permite que la sangre siga removiendo este gas del pulmón en forma continua durante la espiración y en períodos cortos de apnea. el CO2 de la sangre venosa al llegar al alvéolo se liberaría explosivamente en forma de burbujas y se producirían cambios bruscos y violentos en el equilibrio ácido base. ya que los 2 a 3 litros de gas que permanecen en el pulmón diluyen el aire inspirado. y constituye casi la mitad de la CRF. manteniéndolos abiertos. Si el aire alveolar se recambiara totalmente por aire atmosférico. Su valor normal es de 2300ml. Para llegar al volumen residual la espiración forzada tiene que vencer la elasticidad torácica. Sus funciones son: a) Permite que la composición del aire alveolar oscile muy levemente. c) Mantiene un volumen de aire en los alveolos que impide su colapso. por lo cual se utiliza la técnica de dilución de helio. o dentro del rango 2500 a 3000ml aproximadamente. impidiendo cambios bruscos en la composición del aire alveolar. Su medición en la espirometría no se puede realizar de manera directa. 5-8 cm H20/L Presión pleural (Ppl): es la presión en el interior del espacio intra pleural. En un sujeto en posición erguida durante una respiración eupneica y tras la espiración. Su valor normal es de 5 cm H2O . 15. Su valor es 0 cm H2O. Presión transpulmonar (Pp): es la presión en boca menos la presión pleural. Por tanto. Señale los valores de todas las presiones del aparato pulmonar y explíquelas. disminuyendo el volumen pulmonar y así su CRF. aumenta a medida que el pulmón se expande y siempre actúa a favor del colapso pulmonar. Presiones del aparato pulmonar Son las siguientes Presión alveolar (PA): la presión del aire en el interior de los alvéolos. Presión transmural de las vías aéreas (Ptva): es la diferencia de presión entre Pva y Ppl.comienn Presión barométrica (Pb): la presión atmosférica en el exterior del aparato respiratorio.18 En decúbito supino porque aumenta la presión abdominal que empuja el diafragma hacia el tórax. Presión transtorácica (Pw): diferencia entre la presión pleural y la atmosférica y define la presión elástica de la pared torácica. Presión de las vías aéreas (Pva): la presión del aire en el interior de las vías aéreas. MIMÍ CABEZAS 1 8 . Fuerza De Retracción Pulmonar La fuerza que se desarrolla en la pared pulmonar durante la inspiración. Sus valores son 2. ¿Dónde se ubicaría la CRF? En los vértices 16. Su valor es la diferencia entre la PA y Ppl. ¿Si Los Cambios De Presión Pulmonar Son Inversamente Proporcionales A Los Cambios De Volumen Pulmonar ¿Qué Relación Existirá Entre La Presión Transmural Pulmonar (Presión De Distensión) Y El Volumen Pulmonar? En el gráfico anterior se explica la relación entre el volumen pulmonar y los cambios de presión. correspondiente al volumen tidal o corriente y observamos que alcanza el punto máximo al final de la inspiración y antes del comienzo de la espiración. la línea roja que se corresponde al Volumen Pulmonar. Primero observamos el término Presión Transpulmonar. aproximadamente 500 ml de aire. en condiciones de normales. Luego observamos en la parte superior. MIMÍ CABEZAS 1 9 .19 17. La distensibilidad pulmonar total es de 200 ml de aire por cada cm H2O de presión transpulmonar. Así pues. Observamos que la presión transpulmonar es mayor en el punto medio entre la inspiración y la espiración. que es la diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural. la distensibilidad pulmonar depende de la presión transpulmonar y hace referencia al volumen que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de presión transpulmonar. Es casi exactamente la mitad que la de los pulmones solos. -0. Es cambio de volumen pulmonar por cada unidad que cambia la presión transpulmonar (Ptp).20 18. en condiciones de ausencia de flujo.27 L/mmHg para cada uno de ellos y 0. En el tórax En conjunto Se puede obtener mediante un catéter esofágico dividiendo el volumen tidal por las presiones obtenidas. 110 ml de volumen por cada cm H2O de presión para el sistema combinado. Defina que entiende por distensibilidad o compliance en el aparato pulmonar. MIMÍ CABEZAS 2 0 . 200 ml de aire por cada cm H2O de presióntranspulmonar. COMPLIANCE Se define como En el pulmón Relación entre el cambio de volumen pulmonar (ΔV) y el incremento de presión (ΔP) que produce este cambio de volumen. ¿Cuál es la del pulmón y la del tórax y la de ambos? Aprox.14 L/mmHg para el conjunto. Este tipo de trastorno espirométrico se observa en múltiples enfermedades pulmonares restrictivas que se caracterizan por disminuir el volumen pulmonar funcional o por alterar su distensibilidad. MIMÍ CABEZAS 2 1 . tórax. músculos o estructuras extra pulmonares vecinas. así como también en afecciones de la pleura. Patrones básicos Patrón Parámetros FVC Muy disminuido. <80% FEV1 Disminuido o normal FEV1/FVC >85 % FEF 25-75% Disminuido o normal Criterios de severidad Severidad Parámetros Leve CVF: 70-80% predicho Moderado CVF: 60-70 % predicho severo CVF: < 60 % predicho Menor.21 19. En una patología de tipo restrictivo como la fibrosis pulmonar ¿cómo sería la CPT (capacidad pulmonar total) con respecto a la normal. nervios. con un valor disminuido o normal del proporcional VEF1. porque tiene menor capacidad de expasión el pulmón (mayor rigidez). mayor o menor? Las patologías de tipo restrictivo se caracterizan por disminución de la CVF. lo que se evidencia en una relación VEF1/CVF normal o aumentada. La capacidad inspiratoria aumenta un 5-10 % sin cambios en la capacidad vital. h = 45 m Una persona sin previo entrenamiento. Trastorno ventilatorio restrictivos Obesidad mórbida Embarazo Resulta en una disminución de la distensibilidad toraco-pulmonar. Un sujeto se sumerge a 45 metros de profundidad. A medida que avanza la gestación el útero emerge del área pélvica penetrando en la cavidad abdominal y alterando la mecánica respiratoria. Indique al menos dos ejemplos no relacionados directamente con el aparato respiratorio que determinen un trastorno ventilatorio restrictivo. ¿cuál sería la presión a la que estaría sometido? ¿Podría sumergirse en apnea? Explique su respuesta. Datos Ecuación P = ¿? D: densidad del agua (1000 kg/m2) g = 9. El volumen minuto (VM) está incrementado aproximadamente un 50 % por un incremento del metabolismo materno. Presenta también. MIMÍ CABEZAS 2 2 .8 m/s² P=Dgh Desarrollo P= D g h P= (1000 kg/m2) (9. no es posible. como consecuencia de la restricción impuesta a la expansión de la caja torácica y del diafragma. en particular de la pared torácica. a esta profundidad presenta roturas pulmonares y compresión del volumen pulmonar además de la compresión de los gases disueltos. la caída en la distensibilidadpulmonar.000 Pa Respuesta La presión por la cual se encuentra sumergido el sujeto seria de 441.22 20. 21.000 Pa. por ende la inmersión en apnea a esta profundidad para un sujeto no entrenado.8 m/s2) (45m) P= 441. Es menos pesado que el aire. que aire al 100% de O2. pero sí lo hace el CO2. provocando como respuesta una hiperventilación. por su efecto en el centro quimio sensor central. disminuyendo el pH). Los H+ estimulan los quimiorreceptores. Por lo tanto. por su efecto en el centro quimiosensor central.no pueden pasar por la barrera hematoencefálica. MIMÍ CABEZAS 2 3 . Las moléculas de H+ y HCO3. como ácido. a mayor contenido de CO2 en la sangre. Se origina de la combustión incompleta de los combustibles orgánicos. por lo que su exposición puede pasar completamente desapercibida. El CO2 de la sangre puede encontrarse tanto en forma disuelta.23 22. por lo que se acumula en las zonas altas. lo cual favorece la ventilación y el intercambio de carboxihemoglobina (COHb) –una proteína resultante de la unión de la hemoglobina con el monóxido de carbono– por oxihemoglobina (O2 HB). sabor y no es irritante. según la reacción: . lo cual favorece la ventilación. Porque el CO2 activa la respiración. igualmente aumentará el contenido de H+en el LCR (por lo tanto. El CO2 activa la respiración. El CO es un gas que no emite olor. Explique la razón por la cual utilizar una mezcla de aire inspiratorio al 95% de O2 y 5% de CO2 es más efectivo para recuperar a un sujeto intoxicado con CO.