fisiologia respiratoria medicina cuartro curso
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RECUERDO DE FISIOLOGÍA. MECANICA.
Propiedades estáticas del aparato respiratorio.
La elasticidad es una de las propiedades de la materia, en virtud de la cual un cuerpo tiende a
recobrar su forma primitiva una vez cesa la fuerza que lo estaba deformando. Cuando un cuerpo
elástico perfecto es sometido a la unidad de fuerza, se estira una unidad de longitud y cuando es
sometido a 2 unidades de fuerza, se estira dos unidades de longitud (ley de Hook) y así hasta que
exceda su límite y se rompa.
LEY DE HOOK
El pulmón y la caja torácica también son cuerpos elásticos, pero no perfectos. Si los
sometemos a una fuerza se producirá un cambio de longitud en sus fibras y globalmente en
volumen. Esta relación: de fuerza o presión/ volumen, nos informará de sus propiedades de
distensibilidad.
Supongamos un pulmón de separado del tórax, intubado y colocado en un frasco en el cual
estamos aplicando diferentes presiones negativas con una bomba El plumón se insuflará y variará el
volumen (lo medimos con un espirómetro) según las propiedades elásticas del pulmón y la presión
que apliquemos. Se obtiene así la curva presión /volumen que mide las propiedades elásticas del
pulmón.
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Curvas presión/volumen de un pulmón aislado
En el hombre la presión que envuelve al pulmón, que lo mantiene distendido y que lo insufla,
es la presión pleural. Esta presión se determina en clínica midiendo la presión esofágica con un
balón unido a un catéter y un transductor de presión. Así pues con la medición de la presión en
esófago (caja torácica o pleural) y el volumen (espirómetro) obtenemos las curvas de compliance o
de presión/volumen, En el enfisema estará aumentada la compliance (V / P) y en la fibrosis
disminuida.
Curvas de compliance de pulmón normal, fibroso y enfisematoso
El pulmón esta rodeado de la caja torácica, que también tiene sus propiedades elásticas
distintas de las del pulmón y que solo se pueden medir cuando se separa de él. El punto de reposo de
ambos se observa al abrir el tórax: el pulmón se colapsa (volumen casi 0) y la caja torácica se
expande hasta aproximadamente el 60% de la CV. Cuando se ponen juntos y se hace el vacío entre
ellos, la fuerza expansiva de la caja torácica se opone a la fuerza de retracción pulmonar, hasta
alcanzar un punto de equilibrio entre los dos que es el punto de capacidad residual funcional (CRF).
Este punto se alcanza pues cuando no hay contracción muscular y la glotis abierta. Dependerá de la
compliance del pulmón y de la caja torácica .
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Representación de los volúmenes de pulmón y caja torácica separados y unidos
Relación P/V de caja torácica, pulmón y la suma de las dos (línea continua). Obsérvese que el punto
de reposo (presión 0) es el de capacidad residual funcional (FRC).
Factors determining FRC in adults
FRC (P L = - Pw)
Modified from Knowles et al. J.A.P. 14: 525-530, 1959
PL = PALV - PPL
PW = PPL - PATM
PRS = PALV - PATM
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Las mismas curvas, con representación de los volúmenes y fuerza del pulmón y de caja
torácica
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Los volúmenes pulmonares vendrán determinados por el juego de fuerzas entre los mm
inspiratorios, espiratorios y las retracciones elásticas del pulmón y de la caja torácica, según la
lung elasticity
chest wall elasticity
muscluar action
upper lobe
lower lobe
fl uid
elastic f orces
chest wall is springing aside
Juego de fuerza que determinan los volúmenes pulmonares: elasticidad y fuerza muscular. A
derecha, lo que sucede en un neumotorax y de separa pulmón y caja torácica.
Juego de fuerza se elasticidad de caja y pulmón en los diferentes niveles de capacidad vital
Los volúmenes pulmonares se determinan con un espirómetro o un neumotacometro que
además nos van a permitir medir flujos directamente (neumotacometro) o si relacionamos los
volúmenes con el tiempo (espirómetros).
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Figura 7.
Static lung volumesDefinition: Volumes measured with no flow in the airways
From Pappenheimer et al .Fed Proc 9: 602-615,1950 5
Espirómetro de campana y volúmenes pulmonares.
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volume
time
diaphragm
elasticity
abdominal muscles
diaphragm
neck muscles
elasticityelasticity
abdominal muscles&
Volúmenes estáticos y dinámicos y las fuerza que los determinan
Fig 8
Esquema de neumotacómetro. Se mide la caída de presión (P1-P2) al pasar un flujo a través de una
rejilla con una resistencia conocida. El volumen será el sumatorio de flujos.
A partir de la influencia que tiene la relación retracción elástica de la caja torácica y pulmón
y la fuerza muscular, se pueden deducir los volúmenes pulmonares en las diferentes patologías
respiratorias
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Propiedades dinámicas. Hasta ahora hemos estudiado el pulmón en condiciones
estáticas, es decir sin movimiento de aire. Para que entre el aire en el pulmón se deben vencer la
resistencia elástica (ya comentada) y la friccional al pasar el aire por la vía aérea. Esta resistencia se
expresará por: R = P1-P2 / flujo, en el pulmón: Raw = Pboca- P alv /flujo.
En un sujeto normal, el principal componente de resistencia del sistema es la
nariz y las vías aéreas altas. Las dístales (de menos de 2 mm) suponen únicamente el
20% de la resistencia total.
La resistencia depende fundamentalmente de la superficie trasversal de la vía
aérea y de la densidad y viscosidad del gas inspirado. La superficie transversal de la vía
aérea depende en gran medida del soporte elástico de la misma, de tal manera que un
pulmón enfisematoso con soporte elástico disminuido tendrá mayor resistencia que un
pulmón normal.
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airflow
PAtmPAlv
RP
V
VPAlv V
4rπ
lη8PΔ=R Poiseuille’s law
alveolar pressure muscular strength
elasticity
airflow is dependent on:
resistance airway collapse
airway obstruction
Determinantes del flujo aéreo.
Variaciones de resistencia dependiendo de la elasticidad pulmonar
La resistencia dependerá también del volumen pulmonar al cual se mida ya que la retracción
elástica pulmonar varía con el volumen. Por ello, si se hace una espiración forzada y se mide el flujo
a diferentes niveles de la capacidad vital, el flujo cae a medida que el volumen pulmonar disminuye.
Con ello se obtiene la curva flujo/volumen . En ella la primera parte y sobretodo el flujo pico,
depende del esfuerzo y la parte final es esfuerzo independiente y es índice de la elasticidad
pulmonar.
Variaciones de la resistencia según el volumen pulmonar a la que se mide.
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Variaciones de flujo según el volumen pulmonar al que se mide…curva flujo/volumen
En una espiración forzada, al final de la misma se produce compresión dinámica de vías
aéreas por el siguiente mecanismo: La presión intraalveolar en la espiración es la suma de la Ppl y
la debida a la retracción elástica pulmonar (Pstl). En el caso de la figura será 10 + 10 = 20. Esta
presión va cayendo a lo largo de la vía respiratoria hasta igualarse con la atmosférica (0), lo cual
produce el flujo. Habrá un punto en que la presión intrabronquial y la que rodea el bronquio se
equilibran. Este es el punto de igual presión, a partir del cual la presión es mayor fuera que dentro
del bronquio. A niveles alto de la capacidad vital el punto de igual presión está en las vías aéreas
no compresibles, pero a medida que disminuye el volumen pulmonar, y con el Pstl, se desplaza a
zonas compresibles. A partir de ese momento la presión que conduce el flujo será: Palv (Ppl +Pstl)
– Ppl (ya que esta actuando fuera del bronquio), es decir Pstl. Asi pues la parte final de la curva
flujo/volumen es independiente del esfuerzo y nos informa de las características elásticas del
pulmón .
0
Fenómeno de compresión dinámica de vías aéreas
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Curvas flujo volumen con diferentes niveles de esfuerzo. Obsérvese que hay una parte
esfuerzo independiente (zona con compresión dinámica de vías aéreas y en la que el flujo esta
producido por la retracción elástica pulmonar.
alveolar and intrathoracic pressure
PAlv
Palv =Pint.th =
Pcw
Pcw
+ Plung+ Pmusc
+ Pmusc
alveolus mouth
pressure
Pmusc
Pcw
Plung
PAlv
expiratory airway collaps
airway
PAtm
Equal Pressure Pointintra-thoracic pressure
transmural pressure
Presiones en la vía aérea y compresión dinámica de vías aéreas en una espiración forzada
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F-V curve in lung emphysema
flow
volume
airway mechanics in lung emphysema
alveolus airway mouth
P
Pmusc
Pcw
Plung
Plung
+
+expiration
-
-inspiration
Compresión dinámica de vías aereas en el enfisema y consiguientes curvas flujo/volumen
En el enfisema, dado que la PSTl es baja, Pal en la espiración será menor y con ello la
caída de presión será más rápida, produciéndose compresión dinámica de vías aéreas incluso a
volumen corriente
Supuesto caso de enfisema con las presiones de la luz bronquial alteradas y producción
de compresión dinámica de vías aéreas.
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Otras manera de estudiar de estudiar los flujos es con la espirometría forzada en la que se
obtiene el volumen de aire espirado máximo por segundo (FEV1). Este volumen puede estar
disminuido porque esta disminuida la TLC (patrón restrictivo) o porque aunque el volumen sea
normal, haya dificultad para expulsar el aire (patrón obstructivo). El índice de Tiffenau: FEV1/VC,
normal en el primer caso y disminuido en el segundo nos lo indica
maximal deep inspiration
sternocleidomastoideusscalenis
Técnica de espirometría FORZADA.
Espirometría forzada. FEV1.
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