U N I V E R S I D A D * P R I V A D A * F R A N Z * T A M A Y O

DOCENTE: DRA. JENNY MAGNE ANZOLEAGA

MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN PULMONAR

Los objetivos de la respiración son proporcionar oxígeno a los tejidos yretirar el dióxido de carbono. Músculos elevadores de la caja torácicaDiafragma, Intercostales Externos, Esternocleidomastoideos, Serratos

Anteriores y los Escalenos.

Músculos que descienden la caja torácicaRectos del abdomen y Intercostales Internos.

Movimiento de entrada y salida de aire de los pulmones y presiones

El pulmón es una estructura elástica que se colapsa como un globo y expulsa el aire a través de la tráquea siempre que no haya ninguna fuerza que lo mantenga insuflado.

Presión pleural

Es la presión del líquido que está en el delgado espacio que hay entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torácica (-5 a -7,5 cm H2O).

Presión alveolar

Es la presión de aire que hay en el interior de los alveolos pulmonares (-1 a +1 cm H2O).

Presión transpulmonar

Es la diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural.

Presión de retroceso

Fuerzas elásticas de los pulmones que tienden a colapsarlos en todos los momentos de la respiración.

Las fuerzas elásticas de los pulmones se dividen en:

1 - Fuerzas elásticas del tejido pulmonar en sí mismo.2 - Fuerzas elásticas producidas por la tensión superficial del líquido que

tapiza las paredes internas de los alveolos y de otros espacios aéreos pulmonares.

Surfactante

Es un agente tensioactivo de superficie en agua, que reduce mucho la tensión superficial de agua en los alveolos.

Es secretado por las células epiteliales alveolares de tipo II (neumocitos II). Siendo una mezcla de varios fosfolipidos (dipalmitoilfosfatidilcolina), proteínas e iones calcio.

El surfactante es secretado normalmente entre sexto y séptimo mes de gestación, si no hay Surfactante los alveolos tienden una tendencia extrema a colapsarse, que da lugar a una enfermedad que es la Síndrome de Dificultad Respiratoria.

Tensión superficial en lo radio alveolar

Es decir que cuanto menor sea el alveolo, mayor es la presión alveolar que produce la tensión superficial.

EFECTO DE LA CAJA TORÁCICA SOBRE LA EXPANSIBILIDAD PULMONAR

Distensibilidad del Tórax y de los Pulmones en Conjunto

La Distensibilidad del sistema pulmon-torax combinado es casi exactamente la mitad que de los pulmones solo, siendo:

•110 ml por cada cm H2O en conjunto;

•200 ml/cm H2O de manera aislada.

Trabajo de La Respiracion

Inspiracion: todos los musculos inspiratorios contraenEspiracion: es casi proceso pasivo debido al proceso elastico

Se divide em três partes:

•Trabajo de Distensibilidad o Elástico (expande los pulmones contra las fuerzas elásticas del pulmón y del tórax)

•Trabajo de Resistencia Tisular (supera la viscosidad de las estructuras del pulmón)

•Trabajo de Resistencia de las Vías Aéreas (supera la resistencia de las vías aéreas)

Energía Necesaria para la Respiración

Durante la respiración normal para la ventilación pulmonar solo es necesario entre 3% y 5% de la energía que consume el cuerpo. Pero durante el ejercicio intenso la cantidad de energía puede aumentar 50 veces.

VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES

Registro de las variaciones del volumenPara estudiar la ventilación pulmonar se registra el movimiento de

volumen del aire que entra y sale de los pulmones, utilizando el espirómetro.

Volúmenes Pulmonares

1.Volumen Corriente (VC): volumen de aire inspirado e espirado en una respiración normal (500 ml)

2. Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI): volumen adicional máximo de aire que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal (3000 ml)

3. Volumen de Reserva Espiratoria (VRE): volumen adicional máximo de aire que se puede espirar mediante espiración forzada después de una espiración corriente (1100 ml)

4. Volumen Residual (VR): volumen de aire que queda en los pulmones tras la espiración forzada (1200 ml)

Capacidades Pulmonares

1.Capacidad Inspiratoria: cantidad de aire que una persona puede inspirar VC más el VRI – (3500 ml)

2. Capacidad Residual Funcional: cantidad de aire que queda después de una espiración normal. VRE mas el VR – (2300 ml)

3. Capacidad Vital: es la cantidad máxima de aire que puede expulsar una persona.VRI mas el VC mas el VRE – (4600 ml)

4. Capacidad Pul. Total: es el vol. máx. al que se pueden expandir los pulmones con máx. esfuerzo posible, es igual a la CV mas el VR

Todos los volúmenes y capacidades son 20% a un 25% menores en mujeres que en varones.

El volumen minuto equivale a la frecuencia respiratoria multiplicada por el volumen corriente

El volumen minuto es la cantidad total de aire nuevo que pasa hacia las vías respiratorias en cada minuto.

El volumen corriente normal = 500 ml y la frecuencia respiratoria normal es aprox. 12 respiraciones p/min.•VC x FR

Ventilación alveolar

La función de la ventilación pulmonar es renovar el aire de las zonas de intercambio gaseoso de los pulmones.

-Alvéolos -Sacos alveolares-Conductos alveolares -Bronquiolos respiratorios

Espacio muerto y su efecto sobre la ventilación alveolar

Parte del aire que respira una persona que nunca llega a las zonas de intercambio gaseoso; es un aire que no es útil.

•Nariz, Faringe y Laringe (150 ml)

Frecuencia de la ventilación alveolar

Es el volumen total de aire nuevo que entra en los alveolos y zonas adyacentes de intercambio gaseoso por minuto.•VA= Frec · (VC – VM)•VA = 12. (500-150)•VA = 4200 ml

Funciones de las vías respiratorias

El aire se distribuye a los pulmones por medio de la tráquea, los bronquios y bronquiolos.

Pared muscular de los bronquios y bronquiolos •Las paredes están formadas por musculo liso•El bronquiolo respiratorio solo tiene algunas fibras de musculo liso

Resistencia al flujo aéreo en el árbol bronquial

Los bronquiolos más pequeños con frecuencia participan mucho mas en la determinación de la resistencia al flujo aéreo debido a su pequeño tamaño y porque se ocluyen con facilidad por:

1) La contracción del musculo de sus paredes; 2) la aparición de edema en las paredes; 3) la acumulación de moco en la luz de los bronquiolos.

Control nervioso y local de la musculatura bronquiolar

•El control de los bronquiolos por las fibras nerviosas simpáticos es débil.

•El árbol bronquial está muy expuesto a la noradrenalina y adrenalina (receptores beta-adrenérgicos), producen dilatación del árbol bronquial.

Constricción parasimpática de los bronquiolos

Fibras nerviosas parasimpáticos secretan acetilcolina, que producen una constricción leve e moderada de los bronquiolos.

Ej: Pcte con asma; con la aplicación de fármacos que bloquean los efectos de la acetilcolina, como atropina, a veces puede relajar las vías respiratorias lo suficiente para aliviar la obstrucción.

Moco

Desde la nariz a los bronquiolos terminales están humedecidas por una capa de moco que recubre toda la superficie.

El moco atrapa partículas pequeñas que están en el aire inspirado , que impide que la mayoría llegue a los alveolos

Reflejo Tusigeno

•Los bronquios y la tráquea son tan sensibles al contacto ligero que cantidades excesivas de sustancias extrañas u otra causa de irritación inician el reflejo de la tos.

•Inspiran hasta 2,5litros de aire ;

•Cierra la epiglotis y las cuerdas vocales se cierran para atrapar el aire que esta en los pulmones

•Los musc.abdominales se contraen con fuerza, comprimiendo el diafragma e intercostales internos (la presión se eleva 100mmHg)

•Las cuerdas vocales y la epiglotis se abren y el aire explora hacia fuera.

Reflejo del Estornudo

•Es la irritación de las vías aéreas nasales•Es similar al reflejo tusigeno •La úvula desciende, de modo que grandes cant. de aire pasan rápidamente a través de la nariz, ayuda a eliminar sust. extrañas de las vías nasales.

Funciones Respiratorias normales de la nariz:

Possui 3 funciones respiratórias normales:

•El aire es calientado; •El aire es humidificado casi completamente•El aire es filtrado parcialmente

Función de filtro de la Nariz

•Son importantes para filtrar las partículas grandes. (filtracion parcial)•Las partículas que llegan a los alveolos son eliminadas por Macrofagos•A través de la nariz no penetran partículas mayores de 6µm de diámetro.

Vocalización

El hablar implica no solo en el aparato respiratorio si no también:

•Centros de control nervioso del hablar de la corteza cerebral•Centros de control del encéfalo •Estructuras de articulación y resonancia de las cavidades oral y nasal•El hablar está formada por 2 funciones mecánicas:•Fonacion: que se realiza em la laringe•Articulación: que se realiza en las estructuras de la boca

Fonación

De las cuerdas se juntan entre si de modo que el paso de aire entre ellas produce su vibración.

Articulación y resonancia

Los órganos principales de la articulación son: labios, lengua y paladar blando.

Los resonadores incluye la boca, nariz y senos nasales asociados la

faringe incluso la cavidad torácica.

RESPIRACIÓN

• CONJUNTO DE FUNCIONES CON LA FINALIDAD ÚTIMA DE SUMINISTRAR OXÍGENO A LAS CÉLULAS

• Externa– VENTILACIÓN– INTERCAMBIO DE GASES (O2 / CO2)– TRANSPORTE DE GASES

• Interna– TRANSPOTE DE ELECTRONES

La respiración y sus órganos participan además en otras funciones:

• Habla, olfato.• Regulación ácido/base• Regulación de la temperatura corporal• Excreción de compuestos (por ejemplo, cuerpos

cetónicos)• Actividad hormonal: angiotensina.

RECUERDO ANATÓMICO

CIRCULACIÓN PULMONAR • Circulación pulmonar:

relacionada con el sistema de intercambio gaseoso

• Circulación bronquial: abastece de sangre arterial al pulmón para las necesidades de sus células

• Ambos sistemas producen uniones (anastomosis), lo que hace que la sangre de la vena pulmonar, es decir la que se ha oxigenado, no esté oxigenada al 100%.

VENTILACIÓN

VALORES EN REPOSO

• 12-15 respiraciones minuto• 500 cc aire inspirado/espirado en cada

ciclo • VE (volumen minuto) 6-7,5 L/min (250

mL 02 y 250 mL CO2)

Movimiento pulmonar

• Respiración• Tos• Suspiros• Bostezos• Estornudo

ÓRGANOS RESPIRATORIOSVías respiratorias altas:

•Transporte aire

•Calentamiento

•Humidificación

•Filtración

ÓRGANOS RESPIRATORIOS

ÓRGANOS RESPIRATORIOS

ÓRGANOS RESPIRATORIOS

ÓRGANOS RESPIRATORIOS

23 Generaciones bronquiales:0.Traquea1. Bronquios principales2 y 3.B. lobulares4 B. segmentales5-11 :12- 19 bronquiolos 17-19 bronquiolos

respiratorios .. Conductos alveloares… sacos alveolares – alveolos.Estructura Traquea y Bronquios: cartílago Estructura Traquea y Bronquios: cartílago

Bronquiolos : no cartílago Bronquiolos : no cartílago Todos: músculo liso Todos: músculo liso

Epitelio ciliado : mocoEpitelio ciliado : moco

ÓRGANOS RESPIRATORIOS

ÓRGANOS RESPIRATO- RIOS

•300 millones de alvéolos

•60-80 m2 de superficie de intercambio

DINÁMICA DE LA VENTILACIÓN

• La finalidad de los movimientos respiratorios es incrementar el flujo aéreo en los pulmones.

• El principal músculo inspiratorio es el diafragma, siguiendo los intercostales externos, pectorales y ECM. Los músculos espiratorios son: intercostales internos y rectos abdominales

• La espiración normal es resultado de la distensibilidad pulmonar

Maquinaria motoraCaja torácica ósea:• Costillas• EsternónPleuraMúsculos•Inspiratorios

•Diafragma•Intercostales externos•Pectoral menor•ECM, escalenos

•Espiratorios•Intercostales internos•Rectos abdominales

INSPIRACION

ESPIRACIÓN

Espirometría

Medida de los volúmenes y flujos respiratorios:

• Estática (no forzada): medida de volumenes• Forzada: medida de flujos (volumen/tiempo)

Espirometría no forzada

• Volumen corriente (VC): Volumen de gas inspirado o espirado durante cada ciclo ventilatorio normal (no forzado)

• Volumen de reserva inspiratoria, (VRI): Máximo volumen de gas que puede ser inspirado durante una inspiración forzada más allá del volumen corriente inspirado.

• Volumen de reserva espiratoria, (VRE):Máximo volumen de gas que puede ser espirado en una espiración forzada más allá del volumen corriente espirado

• Volumen residual, (VR) :Volumen de gas que permanece en los pulmones tras una espiración máxima

• Capacidad vital, (CV) :Máxima cantidad de gas que puede ser exhalada tras una inspiración máxima, es decir, es VC + VRI + VRE

• Capacidad pulmonar total (CTP) :Cantidad total de gas en los pulmones al final de una inspiración máxima, es decir, VR+ CV

Espirometría forzada

• VEMs (Volumen Espiratorio Máximo por seg.).Tras una inspiración máxima, el flujo espiratorio es mayor al inicio de la espiración y es ahí donde se pone de manifiesto el estado de resistencia de las vías aéreas. Por eso es útil medir el volumen de gas exhalado en el primer segundo de la espiración

• Relacionando el VEMs con la Capacidad Vital, se obtiene el Indice de Tiffenau o Capacidad Espiratoria en el primer segundo que en individuos normales tiene un valor de entre 70 y 80 % de la Capacidad Vital.

• Tiffenau (CES) = VEMs /CV x 100= 70 – 80%

VRI

VC

CVCI

CFR

CPT

VR

VRE

Espacios pulmonares

• Espacio muerto fisiológico– Espacio muerto anatómico (VD

zona de conducción) = 150 ml +– Espacio muerto alvelolar (<10

ml)

El espacio muerto aumenta al aumentar el volumen corriente por dilatación de las vías, pero la proporción de este aumento es menor que el del volumen corriente.

D i nám i c a

AUMENTO DE LA CAVIDAD TORACICA

Intercostales externos Diafragma

DISMINUCION DE LA CAVIDADTORACICA

Intercostales internos

Cambios en la presión intrapleural y alveolar en el ciclo respiratorio

• ¿Qué pasa si establecemos una comunicación entre el espacio pleural y la atmósfera?

Resistencias no elásticas

•Resistencia de las vías aéreas: disminuye respirando por la boca

•Fuerzas de fricción pulmón/pared torácica

•Inercia del aire y de los tejidos

Dinámica

Dinámica: Resistencias elásticas

Tensión superficial de los alveolos

Distensibilidad del tejido pulmonar

pared torácica rígida

Presión intrapleural 757

mm Hg

La elasticidad del tejido pulmonar y la tensión superficial del líquido de los alveolos se oponen a la distensión del pulmón por la pleura. Esto hace que en reposo la presión intrapleural sea negativa

Regulación de las resistencias elásticas

• La capacidad de distensión del tejido pulmonar está aumentada en el alveolo por la secreción de un factor surfactante que disminuye la tensión superficial. Este factor de naturaleza lipídica se produce en las células epiteliales de tipo II de los alveolos,

Trabajo respiratorio

• Los cambios de volumen y presión en la caja torácica pueden medirse en términos de trabajo

• Presión (P) x Volumen (L) = g/cm2 x cm3 =g x cm (fuerza x distancia= trabajo)

Este trabajo representa el 4 % de la energía que se consume, pero aumenta en enfermedades respiratorias.

Unidades de presión• La atmósfera tiene una presión media de 1013

milibares (o hectopascales) al nivel del mar. La medida de presión atmosférica del Sistema Internacional de Unidades (S.I.) es el newton por metro cuadrado (N/m2) o pascal (Pa). La presión atmosférica a nivel del mar en unidades internacionales es 101325 N/m2 o Pa.

• 1 mm de mercurio (a 0°C) = 1.332 hPa1 hPa = 1 milibar (mb)1 atmósfera estándar = 1013.25 hPa = 760 mm de mercurio

• El volumen de un gas depende de la presión y la temperatura

• La solubilidad de un gas depende de la presión y la temperatura

Ley de Boyle

El volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión:

P α 1/V.

Las variaciones del volumen de la caja torácica hacen que las presiones cambien permitiendo la entrada o salida de aire

Ley de Charles:

El volumen ocupado por un gas es proporcional a la temperatura absoluta (V α T): en la inspiración se expande el volumen del aire por calentamiento al paso por las mucosas

Ley de Avogadro de los gases ideales

PV = nRTn = número de moles del gas.

1 mol ocupa 22,4 L a T estándar = 0º C (273º K).

R = constante de los gases (8,31 J. K-1.mol-1 )T= Temperatura absoluta

Ley de Dalton

La presión ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones ejercidas por cada uno de los componentes.

Para el aire Pt = PN2 + PO2 + PCO2 + P H2O =

=% gas x Pt = (0,79 x 760) + (21 x760)+……

Ley de Henry

La concentración de un gas en solución depende de la presión y de su solubilidad

Ventilación alveolar

• La ventilación del pulmón es su variación de volumen inspiración/reposo.

• Depende de :– Postura– Cantidad de aire inspirado

• Bipedestación y respiración normal : bases 50% > vértices. Respiración forzada 66%

• Decúbito: las diferencias disminuyen.

Circulación pulmonar

• En reposo en 1 minuto pasa aproximada-mente toda la sangre por el pulmón

• La regulación del flujo sanguíneo pulmonar es local, no autonómica. La hipoxia e hipercapnia local producen vasoconstricción arteriolar para derivar la sangre a un área mejor ventilada.

CIRCULACIÓN PULMONAR

• Circulación pulmonar: relacionada con el sistema de intercambio gaseoso

• Circulación bronquial: abastece de sangre arterial al pulmón para las necesidades de sus células

• Ambos sistemas producen uniones (anastomosis), lo que hace que la sangre de la vena pulmonar, es decir la que se ha oxigenado, no esté oxigenada al 100%.

Circulación pulmonarLa resistencia de los vasos pulmonares disminuye cuando

aumenta el CG: El flujo sanguíneo depende de la presión y de la resistencia:

f= P/r ; r = P/fPero f = Gasto cardiaco (5 L/min)P = P media Arterial – P venosa (15-8)= 7

r = 7/5= 1,4 mmHg/L/minPara aumentar el flujo (ejercicio p.ej.) aumenta la PA

ligeramente y disminuye la resistencia por vasodilatación.

El flujo sanguíneo pulmonar depende de: presión A. pulmonares, presión V. pulmonares, presión en el alveolo

– Presión de las arterias pulmonares (Sistólica = 25 mm Hg, diastólica = 8) .Una columna de sangre de 10 cm ejerce una presión de 7,5 mm HG, por lo cual, cuando se está en bipedestación, el flujo sanguíneo pulmonar se verá muy afectado, siendo menor en los vértices que en las bases. En los vértices (15 cm de altura sobre el corazón) en la diástole se interrumpe el flujo.

Relación ventilación-perfusión• La ventilación alveolar (V) y

la cantidad de sangre que recibe el pulmón (perfusión, Q) guardan una correlación

• Reposo : – V= 4,2L/min – Q = 5L/min – V/Q=0,8

• En las bases es de 0,6 y asciende a medida que subimos siendo de aproximadamente 3 en los vértices

Q

V

Ajuste optimo