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O2 CO2
VENTILACIÓN PULMONAR Y MECÁNICA RESPIRATORIA
Las funciones del sistema respiratorio son captar O2 y eliminar
CO2 en un proceso de intercambio desde el
aire a la mitocondria
Organización del sistema
respiratorio
1)Una bomba para captar aire
2) Una superficie para intercambiar
gases con la sangre (respiración
externa)
3)Un mecanismo para transportar
los gases respiratorios
4)Una bomba para distribuir el flujo
hacia los tejidos
5)Un área de intercambio con los
tejidos (respiración interna)
6)Un sistema de regulación y control
de la función respiratoria
O2
CO2
La respiración es un proceso automático,
rítmico, pero regulado central y periféricamente,
se puede cuantificar a través de sus dos
parámetros fundamentales:
frecuencia respiratoria y volumen corriente
cuyo producto determina la ventilación
pulmonar minuto
Ventilación pulmonar minuto =
(frecuencia respiratoria x volumen corriente)
El intercambio periférico en los tejidos se puede
medir con ergo espirómetros que tienen sensores
para registrar el consumo de O2 y la producción
de CO2
O2
CO2
El intercambio de gases también
está ocurriendo simultáneamente a
nivel de la respiración celular con
la trascendencia que en aquellas
áreas donde hay déficit en el aporte
de oxígeno ocurrirá muerte celular
Esto ocurre con las células de la piel en una
quemadura que afecte a la circulación del
plexo dérmico o en la célula miocárdica por
obstrucción del flujo coronario
TRACTO RESPIRATORIO SUPERIOR E INFERIOR
Vía aérea superior o
central:
nariz, nasofaringe,
orofaringe, laringofaringe
y laringe; ubicados fuera
de la caja torácica
Vía aérea inferior o
periférica:
tráquea, bronquios,
bronquíolos, alvéolos y
parénquima pulmonar,
ubicados dentro de la
caja torácica
• Calentamiento del aire: Ya que el proceso
de intercambio en la superficie alveolar debe
realizarse a Tº corporal para evitar el enfriamiento
de la sangre del capilar pulmonar ; para ello la
mucosa respiratoria está ricamente irrigada, que
le permite calentar y humedecer el aire
• Humidificación del aire: previene el desecamiento
de la vía aérea y específicamente del espacio
alveolar
• Filtración de partículas: A nivel de las vibrisas
nasales se filtran las partículas mayores a 15 um.
La irregularidad del pasaje nasal (cornetes) y la
nasofaringe hace que partículas alrededor de
10 um impacten y sedimenten en el mucus que
cubre el epitelio nasal
Las partículas entre 5-10 um pueden sedimentar en el
mucus al pasar por bronquios y bronquíolos.
Las partículas por debajo de 5 um llegan al alvéolo como
aerosol, las que serán fagocitas por macrófagos o
drenadas a través del sistema linfático
Funciones de la nariz
Senos Paranasales
Son espacios que contienen aire y que
comunican con la cavidad nasal, por lo
que hay continuidad de la mucosa
respiratoria las secreciones para-nasales
son drenadas hacia la cavidad nasal
Los procesos alérgicos, inflamatorios o
infecciosos que afectan a la mucosa
respiratoria nasal afectarán a los senos
paranasales
La percusión directa dolorosa en el área
de los senos frontal o maxilar es uno de
los signos clínicos de la sinusitis
Funciones de la faringe
Se extiende de la base del cráneo
hasta el esófago (12.5 cm.)
Es un enclave fisiológico como vía común para el
sistema respiratorio y digestivo y
formar parte del sistema de fonación
En la pared posterior de la nasofaringe
está la amígdala faringea (adenoides)
Que cuando crece obstruye el paso del
Aire y lleva a la respiración bucal que se asocia a
patología respiratoria frecuente
y alteraciones posturales
epiglotis
tráquea
orofaringe
Laringe
Se extiende entre la 3°-6° cervical, entre la base de
la lengua y la tráquea, a partir de la
laringe se establece la vía final del sistema
respiratorio
Protege a la vía aérea del paso de cuerpos
extraños líquidos o sólidos durante la deglución;
su obstrucción puede llevar a la muerte
El espacio que queda entre las dos cuerdas
vocales verdaderas, la glotis, es el punto
más estrecho de la laringe
El edema de la mucosa que reviste el espacio de la
glotis puede ser letal, por obstrucción y asfixia
respiratoria (laringitis aguda)
Es afectada por procesos alérgicos, infecciosos,
tumorales que pueden llevar a la afonía total
Funciones de la traquea
Se extiende desde la laringe a los
Bronquios principales, (11 x 2,5 cm.)
es la generación cero que da inicio
al árbol pulmonar
Como toda la vía aérea (hasta las
Bronquíolos terminales) está cubierta
de epitelio cilíndrico seudo – estratificado
ciliado con glándulas mucosas que
producen el mucus necesario para
Constituir la barrera o escalera mucociliar
que traslada las partículas extrañas o
nocivas hacia fuera del árbol pulmonar
Velocidad 1000 veces/min.
Las sustancias tóxicas del humo del
cigarrillo paraliza el movimiento ciliar y
aumenta la producción de mucus,
incrementando el riesgo de infecciones,
(aparte del riesgo cancerígeno)
Funciones de los bronquios, bronquíolos y
alvéolos
Los bronquios principales derecho e izquierdo se
continúan desde la tráquea hacia los bronquios
secundarios o lobares
El derecho tiene mayor diámetro, es más corto
y es más vertical, la aspiración de cuerpos
extraños tienden a ir a ese lado
Ya en el pulmón los anillos cartilaginosos de
los bronquios son completos y comienza la
división que da originen al árbol bronquial,
dando origen a los bronquios segmentarios
y luego a la generación de bronquíolos
A nivel de bronquiolos respiratorio ya no hay
anillos cartilaginosos
A nivel de conductos alveolares y alvéolos solo
queda el epitelio respiratorio que es un epitelio
escamoso simple para el intercambio gaseoso
A medida que el nº de generaciones se incrementa,
disminuye la cantidad de cilios y el nº de glándulas que
secretan mucus,, por lo que disminuye el barrido muco-
ciliar que traslada los cuerpos extraños desde el interior de
la vía aérea hacia la tráquea
A partir de la 10ª generación hay más posibilidades de
colapso de la vía aérea debido a la ausencia de cartílago
(bronquíolos) durante la espiración
Entre la generación 0 -16 no ocurre intercambio gaseoso y
se le denomina vía aérea de conducción
(funcionalmente corresponde al espacio muerto anatómico;
en promedio 150 ml en hombre y algo más de 100 en
mujer)
A partir de la generación 17 se constituye la zona
respiratoria (bronquíolo respiratorio, ducto alveolar,
saco alveolar, alvéolos, vasos sanguíneos y linfáticos
asociados)
El alvéolo es la unidad de intercambio fundamental,
hay 300 millones de alvéolos con un diámetro de 75-300
um
Zona respiratoria: Alveolos
Saco
alveolar
Capilares
Bronquiolo
respiratorio
Célula tipo II
Célula tipo I
Capilares Fibras elásticas
Macrófago
Funciones de la caja torácica
Protege los órganos torácicos y grandes vasos;
permite una mecánica respiratoria normal ya
que en ella se insertan todos
los músculos de la respiración
Los pulmones están contenidos en la cavidad
pleural; cada pulmón está encerrado en una
cavidad pleural independiente del otro la pleura
parietal tapiza la pared torácica adosada a las
costillas y a la cara superior del diafragma;
mientras la pleura visceral tapiza la cara
externa de los pulmones
El esófago, tráquea, grandes vasos y corazón
están contenidos en el mediastino
El líquido pleural es un transudado plasmático de fluido intersticial que
ocupa el espacio pleural, con un componente proteico que le da las
características mucoides que permite el deslizamiento suave de las
pleuras en cada movimiento respiratorio.
Normalmente el espacio pleural es una cavidad virtual y la cantidad total
del líquido en cada cavidad pleural es tan solo de unos pocos ml
(alrededor de 10 ml); debido a que es permanentemente drenado por el
sistema linfático, esto contribuye a mantener la presión negativa de este
espacio que es alrededor de – 5 cm H2O (por debajo de la presión
atmosférica)
Espacio pleural, líquido pleural
Anatomía macroscópica del pulmón
El pulmón derecho tiene tres lóbulos: superior, medio e inferior
y constituye alrededor del 55%
del volumen pulmonar total:
El pulmón izquierdo está constituido por dos lóbulos, superior e
inferior y debido a la presencia del corazón que interfiere en su
espacio, constituye
alrededor del 45% del volumen pulmonar total
Pulmón
de no
fumador
Pulmón
de
fumador
Relación entre área de sección transversal y velocidad
del flujo aéreo; en función de las generaciones de la vía
aérea
La velocidad del flujo aéreo aumenta hasta la 4ª
generación bronquial. A partir de la 4ª generación se
incrementa progresivamente el área de sección
transversal total que a nivel de la zona respiratoria es
exponencial, lo que permite que la velocidad caiga y el
flujo se haga laminar para un adecuado intercambio
gaseoso por difusión 50 a 100 m2
El pulmón recibe el suministro sanguíneo de:
a)La arteria pulmonar: que se encarga de
llevar la sangre des oxigenada al pulmón
se ramifica con el árbol pulmonar hasta
originar el capilar pulmonar, cada capilar
está rodeado de alvéolos (en sándwich)
b)Arteria bronquial: es una rama de la aorta y
lleva la sangre oxigenada para la vía aérea de
conducción;, parte de la sangre venosa de la
circulación bronquial drena directamente a
las venas pulmonares (con sangre oxigenada)
y contribuye al shunt fisiológico que hace caer
la saturación de oxigeno en la sangre arterial
Otras funciones pulmonares:
Filtro de émbolos (partículas de grasas, coágulos
sanguíneos, burbujas de aire, para evitar que
lleguen a tejidos donde causarían gran daño
Endotelio pulmonar convierte angiotensina I
a angiotensina II, reacción catalizada por la
enzima convertidora de angiotensina (ECA)
Espirometría
Volúmenes y Capacidades
Pulmonares
VOLÚMENES PULMONARES
•Volumen corriente (VC): Volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración
normal
• Volumen de reserva inspiratorio (VRI): Es el volumen adicional de aire que se
puede inspirar en una inspiración forzada sobre el volumen corriente
• Volumen de reserva espiratorio (VRE): Es el volumen adicional de aire que se
puede espirar en una espiración forzada, después de espirar el volumen corriente
• Volumen residual (VR): Es el volumen de aire que queda en los pulmones después de
una espiración forzada, evita el colapso alveolar y permite el intercambio gaseoso continuo
durante la fase espiratoria
Volumen espiratorio forzado del 1º segundo (VEF1): Es el volumen expulsado
en el 1º segundo en la prueba de capacidad vital forzada (80% CVF)
CAPACIDADES PULMONARES
•Capacidad inspiratoria (CI): Es la cantidad máxima de aire que se puede
inspirar a partir de una espiración normal (volumen corriente + volumen
de reserva inspiratoria)
• Capacidad residual funcional (CRF): Es la cantidad de aire que queda en
el pulmón después de una espiración normal (volumen de reserva espiratorio
+ volumen residual)
• Capacidad vital forzada (CVF): Es la máxima cantidad de aire que se
puede expulsar en una espiración forzada, después de una inspiración máxima
(volumen de reserva inspiratorio + volumen corriente + volumen de reserva
espiratorio)
• Capacidad pulmonar total (CPT): Es la cantidad total de aire con que
se pueden llenar los pulmones en una inspiración máxima (capacidad vital +
volumen residual)
Prueba de espiración forzada
Tras una inspiración máxima se pide al
paciente que realice una espiración máxima en
el menor tiempo posible.
VENTILACIÓN PULMONAR Y VENTILACIÓN
ALVEOLA R
Ventilación pulmonar minuto (VT): Volumen
total de aire que entra al pulmón cada minuto,
se obtiene multiplicando el volumen corriente
por la frecuencia respiratoria: (FR x VC)
Espacio Muerto anatómico (VD): Volumen de
aire que ocupa las vías aéreas de conducción y
que no participa en el intercambio gaseoso
(alrededor de 150 ml en cada respiración)
Ventilación Alveolar minuto: Volumen de aire
fresco que efectivamente llega al alvéolo cada
minuto y se obtiene según la expresión
siguiente:
FR x [VC - Espacio muerto anatómico]
1)VENTILACIÓN PULMONAR MINUTO
FR X VC = 12 x 500 ml = 6.000
ml/min.
2) VENTILACIÓN ALVEOLAR MINUTO
FR x [VC - Espacio muerto anatómico]
= 12 x (500 – 150) = 4.200 ml/minuto
Volumen
corriente
(ml)
Frecuencia
respiratoria
(resp/min.)
Ventilación
minuto
(litros/min.)
Ventilación
espacio muerto
(litros/min.)
Ventilación
alveolar
(litros/min.)
Condición
500 12 6000 1800 4.200 A
1000 6 6000 900 5.100 B
150 40 6000 6000 0 C
HIPOVENTILACIÓN / HIPERVENTILACIÓN ALVEOLAR
A: Ventilación alveolar normal
B: Hiperventilación alveolar
C: Hipoventilación alveolar
Composición del aire atmosférico
Ley de Dalton
“La presión total ejercida por una mezcla de gases es la suma
de las presiones parciales de cada gas por separado”
La FIO2 es 21%
PO2 = PB x FIO2 = 760 X 0,21 = 159 mmHg
En el aire inspirado
PO2 = ( PB – 47 ) x FIO2 = (760 – 47) X 0,21= 149 mmHg
En el aire
En el alvéolo
PO2 = [ ( PB – 47 ) ] x FIO2 - PCO2 = [ (760 – 47) X 0,21 ] – 40 = 100 mmHg
-------- ----
0.8 (CR) 0,8
Existen dos movimientos respiratorios: inspiración y espiración
- 1 a -2 cm. H20. - 1 a -2 cm. H20.
Presión intrapleural al final de una espiración normal = - 5 cm. H2O
Presión intrapleural al final de una inspiración normal = -7 cm. H2O
Intrapleural = - 5 cm. H2O
Intrapleural = - 7 cm. H2O
= 0 cm de H20.
-2 cm de H20.-2 cm de H20.
Intrapleural = - 5 cm. H2O
Intrapleural = - 7 cm. H2O
+2 cmH2O+2 cmH2O
Recobro elástico
pulmonar
Presión pleural – Presión alveolar – Presión trans pulmonar
Presión(cmH2O)Volumen(Litros)
P transp = P alv – P pl
-5
-7
-5
0
-1
+1
0
+500 cc
-500 cc
2´´ 3´´
PRESIONES EN EL PULMÓN
Presión pleural: Es la presión en el espacio
pleural, habitualmente menor que la presión
atmosférica
Presión en la Vía Aérea: Es la presión que
hay dentro de la vía aérea de conducción,
que se hace menor que la atmosférica en
inspiración y mayor durante la espiración
Presión alveolar: Es la presión que hay
dentro de los alvéolos y que se hace menor
que la atmosférica en inspiración y mayor
durante la espiración
PRESIONES EN EL PULMÓN
Presión transmural: (Pva - P pl)
Es el gradiente de presión a través de la
pared de la vía aérea, de gran importancia
para mantener la vía aérea abierta en una
espiración forzada
Presión Transpulmonar: (P alv – P pl)
Es el gradiente de presión a través de la
pared del pulmón, es siempre positiva e
impide que los pulmones se colapsen en
espiración y aumenta para que los pulmones
se expandan en la inspiración
Génesis de la Presión Pleural
Al final de la espiración el pulmón y la pared torácica están
expandidos con igual fuerza pero en sentido contrario, en ese
momento de equilibrio la presión pleural está 5 cm H2O por
debajo de la atmósférica
Si se produce un rotura de la pared torácica entra aire que
lleva a 0 el gradiente de presión; el pulmón se colapsa y la
caja torácica se expande, cuadro que se llama neumotórax
Es la presión que se encuentra en el espacio entre la pleura
parietal y visceral.
Normalmente es una presión ligeramente negativa, alrededor
de -5 cm H20 al final de la espiración y antes del comienzo de
la inspiración
Mantiene la apertura alveolar en reposo a nivel de capacidad
residual funcional, que es cuando se logra por el equilibrio
entre las fuerzas elásticas de la caja torácica que se expande
y el tejido pulmonar que es retrae
PRESIÓN INTRAPLEURAL
Inspiración normal:
Habitualmente basta la contracción y descenso del
diafragma para aumentar el diámetro longitudinal
y transversal del tórax, provocar el cambio en la
presión pleural hacia un valor más negativo que se
transmite al espacio alveolar, al caer la presión
alveolar por debajo de la presión atmosférica permite
la entrada de aire.
La acción de los intercostales externos horizontalizan
y elevan las costillas aumentando el diámetro antero
posterior del tórax
Inspiración
durante el esfuerzo:
10 cm.
Contracción de
escalenos
Movimiento en
asa de balde
Ventilación x
min.
(FR x VC)
Repos
o
Ejercici
o
Litros/minuto 6 120 -
200
Durante ejercicio intenso la ventilación pulmonar puede aumentar hasta
150 – 200 litros por minuto, reclutando toda la musculatura accesoria y
consumiendo hasta un 15% del consumo máximo de O2
Excursión
diafragmática
Espiración: En condiciones normales para la espiración basta con la relajación
del diafragma y la retracción elástica de los pulmones para generar una presión
positiva en el espacio alveolar
Ejercicio, para la espiración forzada se suma la acción de los intercostales internos
que deprimen las costillas y reducen el diámetro del tórax y la musculatura abdominal
que aumenta la presión intraabdominal y empujan la base del tórax aumentando
la presión pleural y alveolar aumentando la salida del aire
NEUMOTÓRAX
Si se produce una rotura de la pared torácica, la
entrada de aire lleva a 0 la presión pleural (igual a
la presión atmosférica); el pulmón se colapsa hasta
un volumen mínimo y la caja torácica se expande,
cuadro que se llama neumotórax
ATELECTASIA
El colapso alveolar, condiciona un cuadro que se
denomina atelectasia. El colapso alveolar
disminuye el volumen del pulmón a un volumen
mínimo de alrededor de 500 ml, sin que ocurra un
colapso total, pues la vía aérea se colapsa antes y
deja aire atrapado a distal)
Adaptabilidad Pulmonar
Depende de:
A) DISTENSIBILIDAD o COMPLIANZA:
B) ELASTANZA (ELASTICIDAD)
Se refiere al cambio de volumen pulmonar por
unidad de cambio de presión, es la facilidad con
que el pulmón puede ser distendido
La inclinación de la pendiente de la curva
presión / volumen refleja la distensibilidad del
pulmón; a mayor pendiente mayor distensibilidad
C = ∆V / ∆P
C = 0.5 L / 2.5 cm H2O
C = 0.2 L / cm H2O
En el enfisema de los fumadores crónicos se destruye
tejido pulmonar, matriz extracelular, elastina, esto
genera mayor compliance; esto implica pulmones fáciles
de llenar pero con escaso recobro elástico y debido a la
pérdida de la estructura del parénquima, la vía aérea se
colapsa con mayor facilidad y deja atrapado mucho aire
en el pulmón; estos son pulmones hiperinsuflados, pero
difíciles de vaciar.
En la fibrosis pulmonar, en que ocurren depósitos de
tejido fibroso en el intersticio, hace que un pulmón sea
más rígido, con baja compliance, difíciles de insuflar.
COMPLIANCE O DISTENSIBILIDAD PULMONAR
Propiedades elásticas del pulmon.
LA ELASTICIDAD PULMONAR
DEPENDE:
 ELASTICIDAD TISULAR: 1/3
 TENSION SUPERFICIAL: 2/3
 Las fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar:
fibras de elastina y colágeno del parénquima
pulmonar.
 Las fuerzas elásticas causadas por la tensión
superficial del líquido que reviste las paredes
interiores de los alvéolos y otros espacios aéreos
pulmonares. Es diferente según los pulmones estén
llenos o no de aire. Si no están llenos de aire las
únicas fuerzas que influyen son las elásticas del
tejido mientras que si están llenos se crean fuerzas
de cohesión en el líquido que producen una fuerza
de contracción.
 Agente tensioactivo o surfactante,
Tensión superficial: En una interface aire-
líquido entre las moléculas de H2O de la superficie
ocurren fuerzas intermoleculares que las empujan
hacia el medio acuoso (estado de menor energía)
y fuerzas opuestas entre sí paralelas a la
superficie (un estado de mayor energía)
denominada tensión superficial, que se opone al
“estiramiento de la superficie”
En una burbuja de aire las fuerzas no balanceadas
del H2O tienden a formar una menor área de
superficie, generando tensión en la interface aire-
agua; la tensión superficial actúa “como un
cinturón” que reduce el volumen de una burbuja de
aire, incrementando su presión interna
El balance entre la presión interna para expandir
y la tensión superficial para colapsar se expresa
en la ecuación de Laplace
P = 2T / r
Mientras más pequeño es el r mayor es la presión
que hay que hacer para mantener expandida la
burbuja
En una burbuja de jabón las moléculas de
detergente disminuyen la tensión superficial de la
película líquida y permite hacer burbujas de
mayor tamaño y mayor duración
En este caso el jabón es un surfactante sintético
y mientras más moléculas de detergente hay
menor la tensión superficial, mayor es la burbuja
que se puede formar (vuela por más tiempo)
Hipotéticamente si la ley de Laplace
ocurriera en el pulmón, los alvéolos
más pequeños se vaciarían en los
más grandes
Este fenómeno es reducido por dos
factores:
1) La interdependencia alveolar desde
el punto de vista estructural, de tal
manera que cada alvéolo está “anclado”
a las paredes de los vecinos y soporta
las variaciones de volumen sin colapso,
permitiendo la co existencia y estabilidad
entre alvéolos de distinto tamaño
2) Al surfactante pulmonar que reduce la
tensión superficial
Ley de LAPLACE
P=2T/r para una esfera con una interfase
líquido/gas, como en el alveolo: P=presión,
T=tensión superficial, y r=radio
Secretado por células epiteliales
alveolares de tipo II
Los componentes mas importantes
son el fosfolípido dipalmitoilfosfa-
tidilcolina (DPPC), las apoproteinas
y los iones de calcio
DPPC forma superficie hidrófoba
expuesta al aire que tiene una
tensión superficial 1/12 a 1/2 de la
tensión superficial del agua pura
Surfactante pulmonar
Localizado en la superficie alveolar en la interface
aire-agua, tiene una región hidrofílica fuertemente
atraída por el agua y una región hidrófoba que se
orienta hacia el aire
agua/aire Superficie
alveolar
sin/
surfactante
Superficie
alveolar
con/
surfactante
Tensión
superfic
ial
dinas/c
m.
70 50 5 - 30
VENTAJAS FISIOLÓGICAS DEL SURFACTANTE PULMONAR
 Reduce el trabajo muscular para expandir los pulmones
 Disminuye la fuerza de retracción elástica al final de la
espiración, previniendo el colapso alveolar
 Estabiliza los alvéolos más pequeños, generando una más baja
tensión superficial , contribuyendo a la coexistencia alveolar
El trabajo de respirar
En condiciones normales se usa solo para
inspirar ya que la espiración es un proceso
pasivo.
Tiene varios componentes:
Trabajo de distensibilidad o trabajo elástico,
requerido para expandir los pulmones en
contra de las fuerzas elásticas de los
pulmones
Trabajo de resistencia tisular, para vencer la
viscosidad de los pulmones
Trabajo de resistencia de las vías
respiratorias, para vencer la resistencia
de las vías respiratorias al flujo del aire.
En los cuadros obstructivos aumenta el trabajo
para vencer la resistencia de la vía aérea; en
cuadros restrictivos el trabajo para vencer las
fuerzas elásticas (baja compliance) que se
oponen al inflado del pulmón
(Kinesiterapia respiratoria, una técnica que
optimiza
Unidad de Quemados Hospital del Trabajador, Santiago 1987

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Fisiología respiratoria

  • 1. O2 CO2 VENTILACIÓN PULMONAR Y MECÁNICA RESPIRATORIA Las funciones del sistema respiratorio son captar O2 y eliminar CO2 en un proceso de intercambio desde el aire a la mitocondria
  • 2. Organización del sistema respiratorio 1)Una bomba para captar aire 2) Una superficie para intercambiar gases con la sangre (respiración externa) 3)Un mecanismo para transportar los gases respiratorios 4)Una bomba para distribuir el flujo hacia los tejidos 5)Un área de intercambio con los tejidos (respiración interna) 6)Un sistema de regulación y control de la función respiratoria
  • 3. O2 CO2 La respiración es un proceso automático, rítmico, pero regulado central y periféricamente, se puede cuantificar a través de sus dos parámetros fundamentales: frecuencia respiratoria y volumen corriente cuyo producto determina la ventilación pulmonar minuto Ventilación pulmonar minuto = (frecuencia respiratoria x volumen corriente) El intercambio periférico en los tejidos se puede medir con ergo espirómetros que tienen sensores para registrar el consumo de O2 y la producción de CO2
  • 4. O2 CO2 El intercambio de gases también está ocurriendo simultáneamente a nivel de la respiración celular con la trascendencia que en aquellas áreas donde hay déficit en el aporte de oxígeno ocurrirá muerte celular Esto ocurre con las células de la piel en una quemadura que afecte a la circulación del plexo dérmico o en la célula miocárdica por obstrucción del flujo coronario
  • 5. TRACTO RESPIRATORIO SUPERIOR E INFERIOR Vía aérea superior o central: nariz, nasofaringe, orofaringe, laringofaringe y laringe; ubicados fuera de la caja torácica Vía aérea inferior o periférica: tráquea, bronquios, bronquíolos, alvéolos y parénquima pulmonar, ubicados dentro de la caja torácica
  • 6. • Calentamiento del aire: Ya que el proceso de intercambio en la superficie alveolar debe realizarse a Tº corporal para evitar el enfriamiento de la sangre del capilar pulmonar ; para ello la mucosa respiratoria está ricamente irrigada, que le permite calentar y humedecer el aire • Humidificación del aire: previene el desecamiento de la vía aérea y específicamente del espacio alveolar • Filtración de partículas: A nivel de las vibrisas nasales se filtran las partículas mayores a 15 um. La irregularidad del pasaje nasal (cornetes) y la nasofaringe hace que partículas alrededor de 10 um impacten y sedimenten en el mucus que cubre el epitelio nasal Las partículas entre 5-10 um pueden sedimentar en el mucus al pasar por bronquios y bronquíolos. Las partículas por debajo de 5 um llegan al alvéolo como aerosol, las que serán fagocitas por macrófagos o drenadas a través del sistema linfático Funciones de la nariz
  • 7. Senos Paranasales Son espacios que contienen aire y que comunican con la cavidad nasal, por lo que hay continuidad de la mucosa respiratoria las secreciones para-nasales son drenadas hacia la cavidad nasal Los procesos alérgicos, inflamatorios o infecciosos que afectan a la mucosa respiratoria nasal afectarán a los senos paranasales La percusión directa dolorosa en el área de los senos frontal o maxilar es uno de los signos clínicos de la sinusitis
  • 8. Funciones de la faringe Se extiende de la base del cráneo hasta el esófago (12.5 cm.) Es un enclave fisiológico como vía común para el sistema respiratorio y digestivo y formar parte del sistema de fonación En la pared posterior de la nasofaringe está la amígdala faringea (adenoides) Que cuando crece obstruye el paso del Aire y lleva a la respiración bucal que se asocia a patología respiratoria frecuente y alteraciones posturales epiglotis tráquea orofaringe
  • 9. Laringe Se extiende entre la 3°-6° cervical, entre la base de la lengua y la tráquea, a partir de la laringe se establece la vía final del sistema respiratorio Protege a la vía aérea del paso de cuerpos extraños líquidos o sólidos durante la deglución; su obstrucción puede llevar a la muerte El espacio que queda entre las dos cuerdas vocales verdaderas, la glotis, es el punto más estrecho de la laringe El edema de la mucosa que reviste el espacio de la glotis puede ser letal, por obstrucción y asfixia respiratoria (laringitis aguda) Es afectada por procesos alérgicos, infecciosos, tumorales que pueden llevar a la afonía total
  • 10. Funciones de la traquea Se extiende desde la laringe a los Bronquios principales, (11 x 2,5 cm.) es la generación cero que da inicio al árbol pulmonar Como toda la vía aérea (hasta las Bronquíolos terminales) está cubierta de epitelio cilíndrico seudo – estratificado ciliado con glándulas mucosas que producen el mucus necesario para Constituir la barrera o escalera mucociliar que traslada las partículas extrañas o nocivas hacia fuera del árbol pulmonar Velocidad 1000 veces/min. Las sustancias tóxicas del humo del cigarrillo paraliza el movimiento ciliar y aumenta la producción de mucus, incrementando el riesgo de infecciones, (aparte del riesgo cancerígeno)
  • 11. Funciones de los bronquios, bronquíolos y alvéolos Los bronquios principales derecho e izquierdo se continúan desde la tráquea hacia los bronquios secundarios o lobares El derecho tiene mayor diámetro, es más corto y es más vertical, la aspiración de cuerpos extraños tienden a ir a ese lado Ya en el pulmón los anillos cartilaginosos de los bronquios son completos y comienza la división que da originen al árbol bronquial, dando origen a los bronquios segmentarios y luego a la generación de bronquíolos A nivel de bronquiolos respiratorio ya no hay anillos cartilaginosos A nivel de conductos alveolares y alvéolos solo queda el epitelio respiratorio que es un epitelio escamoso simple para el intercambio gaseoso
  • 12. A medida que el nº de generaciones se incrementa, disminuye la cantidad de cilios y el nº de glándulas que secretan mucus,, por lo que disminuye el barrido muco- ciliar que traslada los cuerpos extraños desde el interior de la vía aérea hacia la tráquea A partir de la 10ª generación hay más posibilidades de colapso de la vía aérea debido a la ausencia de cartílago (bronquíolos) durante la espiración Entre la generación 0 -16 no ocurre intercambio gaseoso y se le denomina vía aérea de conducción (funcionalmente corresponde al espacio muerto anatómico; en promedio 150 ml en hombre y algo más de 100 en mujer) A partir de la generación 17 se constituye la zona respiratoria (bronquíolo respiratorio, ducto alveolar, saco alveolar, alvéolos, vasos sanguíneos y linfáticos asociados) El alvéolo es la unidad de intercambio fundamental, hay 300 millones de alvéolos con un diámetro de 75-300 um
  • 13. Zona respiratoria: Alveolos Saco alveolar Capilares Bronquiolo respiratorio Célula tipo II Célula tipo I Capilares Fibras elásticas Macrófago
  • 14. Funciones de la caja torácica Protege los órganos torácicos y grandes vasos; permite una mecánica respiratoria normal ya que en ella se insertan todos los músculos de la respiración Los pulmones están contenidos en la cavidad pleural; cada pulmón está encerrado en una cavidad pleural independiente del otro la pleura parietal tapiza la pared torácica adosada a las costillas y a la cara superior del diafragma; mientras la pleura visceral tapiza la cara externa de los pulmones El esófago, tráquea, grandes vasos y corazón están contenidos en el mediastino
  • 15. El líquido pleural es un transudado plasmático de fluido intersticial que ocupa el espacio pleural, con un componente proteico que le da las características mucoides que permite el deslizamiento suave de las pleuras en cada movimiento respiratorio. Normalmente el espacio pleural es una cavidad virtual y la cantidad total del líquido en cada cavidad pleural es tan solo de unos pocos ml (alrededor de 10 ml); debido a que es permanentemente drenado por el sistema linfático, esto contribuye a mantener la presión negativa de este espacio que es alrededor de – 5 cm H2O (por debajo de la presión atmosférica) Espacio pleural, líquido pleural
  • 16. Anatomía macroscópica del pulmón El pulmón derecho tiene tres lóbulos: superior, medio e inferior y constituye alrededor del 55% del volumen pulmonar total: El pulmón izquierdo está constituido por dos lóbulos, superior e inferior y debido a la presencia del corazón que interfiere en su espacio, constituye alrededor del 45% del volumen pulmonar total
  • 18. Relación entre área de sección transversal y velocidad del flujo aéreo; en función de las generaciones de la vía aérea La velocidad del flujo aéreo aumenta hasta la 4ª generación bronquial. A partir de la 4ª generación se incrementa progresivamente el área de sección transversal total que a nivel de la zona respiratoria es exponencial, lo que permite que la velocidad caiga y el flujo se haga laminar para un adecuado intercambio gaseoso por difusión 50 a 100 m2
  • 19. El pulmón recibe el suministro sanguíneo de: a)La arteria pulmonar: que se encarga de llevar la sangre des oxigenada al pulmón se ramifica con el árbol pulmonar hasta originar el capilar pulmonar, cada capilar está rodeado de alvéolos (en sándwich) b)Arteria bronquial: es una rama de la aorta y lleva la sangre oxigenada para la vía aérea de conducción;, parte de la sangre venosa de la circulación bronquial drena directamente a las venas pulmonares (con sangre oxigenada) y contribuye al shunt fisiológico que hace caer la saturación de oxigeno en la sangre arterial Otras funciones pulmonares: Filtro de émbolos (partículas de grasas, coágulos sanguíneos, burbujas de aire, para evitar que lleguen a tejidos donde causarían gran daño Endotelio pulmonar convierte angiotensina I a angiotensina II, reacción catalizada por la enzima convertidora de angiotensina (ECA)
  • 21. VOLÚMENES PULMONARES •Volumen corriente (VC): Volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal • Volumen de reserva inspiratorio (VRI): Es el volumen adicional de aire que se puede inspirar en una inspiración forzada sobre el volumen corriente • Volumen de reserva espiratorio (VRE): Es el volumen adicional de aire que se puede espirar en una espiración forzada, después de espirar el volumen corriente • Volumen residual (VR): Es el volumen de aire que queda en los pulmones después de una espiración forzada, evita el colapso alveolar y permite el intercambio gaseoso continuo durante la fase espiratoria Volumen espiratorio forzado del 1º segundo (VEF1): Es el volumen expulsado en el 1º segundo en la prueba de capacidad vital forzada (80% CVF)
  • 22. CAPACIDADES PULMONARES •Capacidad inspiratoria (CI): Es la cantidad máxima de aire que se puede inspirar a partir de una espiración normal (volumen corriente + volumen de reserva inspiratoria) • Capacidad residual funcional (CRF): Es la cantidad de aire que queda en el pulmón después de una espiración normal (volumen de reserva espiratorio + volumen residual) • Capacidad vital forzada (CVF): Es la máxima cantidad de aire que se puede expulsar en una espiración forzada, después de una inspiración máxima (volumen de reserva inspiratorio + volumen corriente + volumen de reserva espiratorio) • Capacidad pulmonar total (CPT): Es la cantidad total de aire con que se pueden llenar los pulmones en una inspiración máxima (capacidad vital + volumen residual)
  • 23. Prueba de espiración forzada Tras una inspiración máxima se pide al paciente que realice una espiración máxima en el menor tiempo posible.
  • 24. VENTILACIÓN PULMONAR Y VENTILACIÓN ALVEOLA R Ventilación pulmonar minuto (VT): Volumen total de aire que entra al pulmón cada minuto, se obtiene multiplicando el volumen corriente por la frecuencia respiratoria: (FR x VC) Espacio Muerto anatómico (VD): Volumen de aire que ocupa las vías aéreas de conducción y que no participa en el intercambio gaseoso (alrededor de 150 ml en cada respiración) Ventilación Alveolar minuto: Volumen de aire fresco que efectivamente llega al alvéolo cada minuto y se obtiene según la expresión siguiente: FR x [VC - Espacio muerto anatómico] 1)VENTILACIÓN PULMONAR MINUTO FR X VC = 12 x 500 ml = 6.000 ml/min. 2) VENTILACIÓN ALVEOLAR MINUTO FR x [VC - Espacio muerto anatómico] = 12 x (500 – 150) = 4.200 ml/minuto
  • 25. Volumen corriente (ml) Frecuencia respiratoria (resp/min.) Ventilación minuto (litros/min.) Ventilación espacio muerto (litros/min.) Ventilación alveolar (litros/min.) Condición 500 12 6000 1800 4.200 A 1000 6 6000 900 5.100 B 150 40 6000 6000 0 C HIPOVENTILACIÓN / HIPERVENTILACIÓN ALVEOLAR A: Ventilación alveolar normal B: Hiperventilación alveolar C: Hipoventilación alveolar
  • 26. Composición del aire atmosférico
  • 27. Ley de Dalton “La presión total ejercida por una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de cada gas por separado” La FIO2 es 21% PO2 = PB x FIO2 = 760 X 0,21 = 159 mmHg En el aire inspirado PO2 = ( PB – 47 ) x FIO2 = (760 – 47) X 0,21= 149 mmHg En el aire En el alvéolo PO2 = [ ( PB – 47 ) ] x FIO2 - PCO2 = [ (760 – 47) X 0,21 ] – 40 = 100 mmHg -------- ---- 0.8 (CR) 0,8
  • 28. Existen dos movimientos respiratorios: inspiración y espiración
  • 29. - 1 a -2 cm. H20. - 1 a -2 cm. H20. Presión intrapleural al final de una espiración normal = - 5 cm. H2O Presión intrapleural al final de una inspiración normal = -7 cm. H2O Intrapleural = - 5 cm. H2O Intrapleural = - 7 cm. H2O = 0 cm de H20. -2 cm de H20.-2 cm de H20.
  • 30. Intrapleural = - 5 cm. H2O Intrapleural = - 7 cm. H2O +2 cmH2O+2 cmH2O Recobro elástico pulmonar
  • 31. Presión pleural – Presión alveolar – Presión trans pulmonar Presión(cmH2O)Volumen(Litros) P transp = P alv – P pl -5 -7 -5 0 -1 +1 0 +500 cc -500 cc 2´´ 3´´
  • 32. PRESIONES EN EL PULMÓN Presión pleural: Es la presión en el espacio pleural, habitualmente menor que la presión atmosférica Presión en la Vía Aérea: Es la presión que hay dentro de la vía aérea de conducción, que se hace menor que la atmosférica en inspiración y mayor durante la espiración Presión alveolar: Es la presión que hay dentro de los alvéolos y que se hace menor que la atmosférica en inspiración y mayor durante la espiración
  • 33. PRESIONES EN EL PULMÓN Presión transmural: (Pva - P pl) Es el gradiente de presión a través de la pared de la vía aérea, de gran importancia para mantener la vía aérea abierta en una espiración forzada Presión Transpulmonar: (P alv – P pl) Es el gradiente de presión a través de la pared del pulmón, es siempre positiva e impide que los pulmones se colapsen en espiración y aumenta para que los pulmones se expandan en la inspiración
  • 34. Génesis de la Presión Pleural Al final de la espiración el pulmón y la pared torácica están expandidos con igual fuerza pero en sentido contrario, en ese momento de equilibrio la presión pleural está 5 cm H2O por debajo de la atmósférica Si se produce un rotura de la pared torácica entra aire que lleva a 0 el gradiente de presión; el pulmón se colapsa y la caja torácica se expande, cuadro que se llama neumotórax
  • 35. Es la presión que se encuentra en el espacio entre la pleura parietal y visceral. Normalmente es una presión ligeramente negativa, alrededor de -5 cm H20 al final de la espiración y antes del comienzo de la inspiración Mantiene la apertura alveolar en reposo a nivel de capacidad residual funcional, que es cuando se logra por el equilibrio entre las fuerzas elásticas de la caja torácica que se expande y el tejido pulmonar que es retrae PRESIÓN INTRAPLEURAL
  • 36. Inspiración normal: Habitualmente basta la contracción y descenso del diafragma para aumentar el diámetro longitudinal y transversal del tórax, provocar el cambio en la presión pleural hacia un valor más negativo que se transmite al espacio alveolar, al caer la presión alveolar por debajo de la presión atmosférica permite la entrada de aire. La acción de los intercostales externos horizontalizan y elevan las costillas aumentando el diámetro antero posterior del tórax
  • 37. Inspiración durante el esfuerzo: 10 cm. Contracción de escalenos Movimiento en asa de balde Ventilación x min. (FR x VC) Repos o Ejercici o Litros/minuto 6 120 - 200 Durante ejercicio intenso la ventilación pulmonar puede aumentar hasta 150 – 200 litros por minuto, reclutando toda la musculatura accesoria y consumiendo hasta un 15% del consumo máximo de O2 Excursión diafragmática
  • 38. Espiración: En condiciones normales para la espiración basta con la relajación del diafragma y la retracción elástica de los pulmones para generar una presión positiva en el espacio alveolar Ejercicio, para la espiración forzada se suma la acción de los intercostales internos que deprimen las costillas y reducen el diámetro del tórax y la musculatura abdominal que aumenta la presión intraabdominal y empujan la base del tórax aumentando la presión pleural y alveolar aumentando la salida del aire
  • 39. NEUMOTÓRAX Si se produce una rotura de la pared torácica, la entrada de aire lleva a 0 la presión pleural (igual a la presión atmosférica); el pulmón se colapsa hasta un volumen mínimo y la caja torácica se expande, cuadro que se llama neumotórax ATELECTASIA El colapso alveolar, condiciona un cuadro que se denomina atelectasia. El colapso alveolar disminuye el volumen del pulmón a un volumen mínimo de alrededor de 500 ml, sin que ocurra un colapso total, pues la vía aérea se colapsa antes y deja aire atrapado a distal)
  • 40. Adaptabilidad Pulmonar Depende de: A) DISTENSIBILIDAD o COMPLIANZA: B) ELASTANZA (ELASTICIDAD)
  • 41. Se refiere al cambio de volumen pulmonar por unidad de cambio de presión, es la facilidad con que el pulmón puede ser distendido La inclinación de la pendiente de la curva presión / volumen refleja la distensibilidad del pulmón; a mayor pendiente mayor distensibilidad C = ∆V / ∆P C = 0.5 L / 2.5 cm H2O C = 0.2 L / cm H2O En el enfisema de los fumadores crónicos se destruye tejido pulmonar, matriz extracelular, elastina, esto genera mayor compliance; esto implica pulmones fáciles de llenar pero con escaso recobro elástico y debido a la pérdida de la estructura del parénquima, la vía aérea se colapsa con mayor facilidad y deja atrapado mucho aire en el pulmón; estos son pulmones hiperinsuflados, pero difíciles de vaciar. En la fibrosis pulmonar, en que ocurren depósitos de tejido fibroso en el intersticio, hace que un pulmón sea más rígido, con baja compliance, difíciles de insuflar. COMPLIANCE O DISTENSIBILIDAD PULMONAR
  • 42. Propiedades elásticas del pulmon. LA ELASTICIDAD PULMONAR DEPENDE:  ELASTICIDAD TISULAR: 1/3  TENSION SUPERFICIAL: 2/3
  • 43.  Las fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar: fibras de elastina y colágeno del parénquima pulmonar.  Las fuerzas elásticas causadas por la tensión superficial del líquido que reviste las paredes interiores de los alvéolos y otros espacios aéreos pulmonares. Es diferente según los pulmones estén llenos o no de aire. Si no están llenos de aire las únicas fuerzas que influyen son las elásticas del tejido mientras que si están llenos se crean fuerzas de cohesión en el líquido que producen una fuerza de contracción.  Agente tensioactivo o surfactante,
  • 44.
  • 45. Tensión superficial: En una interface aire- líquido entre las moléculas de H2O de la superficie ocurren fuerzas intermoleculares que las empujan hacia el medio acuoso (estado de menor energía) y fuerzas opuestas entre sí paralelas a la superficie (un estado de mayor energía) denominada tensión superficial, que se opone al “estiramiento de la superficie” En una burbuja de aire las fuerzas no balanceadas del H2O tienden a formar una menor área de superficie, generando tensión en la interface aire- agua; la tensión superficial actúa “como un cinturón” que reduce el volumen de una burbuja de aire, incrementando su presión interna El balance entre la presión interna para expandir y la tensión superficial para colapsar se expresa en la ecuación de Laplace P = 2T / r Mientras más pequeño es el r mayor es la presión que hay que hacer para mantener expandida la burbuja
  • 46. En una burbuja de jabón las moléculas de detergente disminuyen la tensión superficial de la película líquida y permite hacer burbujas de mayor tamaño y mayor duración En este caso el jabón es un surfactante sintético y mientras más moléculas de detergente hay menor la tensión superficial, mayor es la burbuja que se puede formar (vuela por más tiempo)
  • 47. Hipotéticamente si la ley de Laplace ocurriera en el pulmón, los alvéolos más pequeños se vaciarían en los más grandes Este fenómeno es reducido por dos factores: 1) La interdependencia alveolar desde el punto de vista estructural, de tal manera que cada alvéolo está “anclado” a las paredes de los vecinos y soporta las variaciones de volumen sin colapso, permitiendo la co existencia y estabilidad entre alvéolos de distinto tamaño 2) Al surfactante pulmonar que reduce la tensión superficial Ley de LAPLACE P=2T/r para una esfera con una interfase líquido/gas, como en el alveolo: P=presión, T=tensión superficial, y r=radio
  • 48. Secretado por células epiteliales alveolares de tipo II Los componentes mas importantes son el fosfolípido dipalmitoilfosfa- tidilcolina (DPPC), las apoproteinas y los iones de calcio DPPC forma superficie hidrófoba expuesta al aire que tiene una tensión superficial 1/12 a 1/2 de la tensión superficial del agua pura Surfactante pulmonar
  • 49. Localizado en la superficie alveolar en la interface aire-agua, tiene una región hidrofílica fuertemente atraída por el agua y una región hidrófoba que se orienta hacia el aire agua/aire Superficie alveolar sin/ surfactante Superficie alveolar con/ surfactante Tensión superfic ial dinas/c m. 70 50 5 - 30
  • 50. VENTAJAS FISIOLÓGICAS DEL SURFACTANTE PULMONAR  Reduce el trabajo muscular para expandir los pulmones  Disminuye la fuerza de retracción elástica al final de la espiración, previniendo el colapso alveolar  Estabiliza los alvéolos más pequeños, generando una más baja tensión superficial , contribuyendo a la coexistencia alveolar
  • 51. El trabajo de respirar En condiciones normales se usa solo para inspirar ya que la espiración es un proceso pasivo. Tiene varios componentes: Trabajo de distensibilidad o trabajo elástico, requerido para expandir los pulmones en contra de las fuerzas elásticas de los pulmones Trabajo de resistencia tisular, para vencer la viscosidad de los pulmones Trabajo de resistencia de las vías respiratorias, para vencer la resistencia de las vías respiratorias al flujo del aire. En los cuadros obstructivos aumenta el trabajo para vencer la resistencia de la vía aérea; en cuadros restrictivos el trabajo para vencer las fuerzas elásticas (baja compliance) que se oponen al inflado del pulmón (Kinesiterapia respiratoria, una técnica que optimiza Unidad de Quemados Hospital del Trabajador, Santiago 1987