marco teórico
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Introducción
La respiración es un mecanismo complejo y bien estructurado usado por el
organismo para facilitar la entrada de O2 y de esta forma llevar a cabo los
diferentes procesos mediante los cuales las células producen energía para seguir
funcionando. Esta se lleva a cabo mediante los pulmones, dos estructuras que
junto con la tráquea y las cavidades nasales forman la vía aérea. Los alveolos
presentes en los pulmones se encargan de mediar el intercambio gaseoso
facilitando la entrada de O2 a la circulación y la salida de CO2 hacia la luz alveolar
para posteriormente ser extraídas por la espiración. Sin embargo, en este proceso
también participan un juego de presiones tanto internas como externas que
median la entrada y salida de aire del organismo. En este informe se evalúan dos
experimentos que ponen al descubierto el funcionamiento de la mecánica
respiratoria y de los volúmenes manejados por el pulmon.
Objetivos
Conocer e identificar las diferentes partes que componen el espirómetro
tradicional y el funcionamiento del mismo para relacionarlo con la
elaboración del examen de espirometria.
Analizar la prueba realizada al compañero para comparar con los
parámetros de referencia y así observar las condiciones en las que este se
encuentra y ubicarlo en un rango normal o anormal según corresponda.
Identificar en un registro de espirometría los diferentes flujos, capacidades y
volúmenes pulmonares que se pueden medir en él, identificándolos e
interpretándolos para un supuesto diagnostico de su condición pulmonar.
Conocer la relación entre los diferentes volúmenes y capacidades
pulmonares y calcularlos con base en los datos disponibles que fueron
obtenidos en la elaboración del examen.
Marco teórico
La ventilación pulmonar se refiere al conjunto de procesos que permiten que el
aire fluya a través de los pulmones; esta se puede resumir en dos mecanismos: la
inspiración y la espiración. La primera consiste en la entrada de aire oxigenado a
los pulmones permitiendo de esta forma el intercambio gaseoso y la segunda
consiste en la salida del aire rico en CO2 desde el interior del pulmón al medio
externo, tras ser realizado el intercambio de gases.
La inspiración y espiración se lleva a cabo mediante dos mecanismos:
1. Por medio de la contracción del musculo diafragma:
Durante la inspiración, el diafragma se contrae tirando hacia abajo los
bordes inferiores de los pulmones y disminuyendo la presión transpulmonar
lo que permite la entrada de aire desde el exterior. Por el contrario, durante
la espiración, este musculo se relaja disminuyendo el espacio de la cavidad
torácica y aumentando la presión interna en esta lo que fomenta la salida
de aire hacia el exterior.
2. Elevación o descenso de las cotillas:
El ascenso de las costillas durante la inspiración, a cargo de diferentes
músculos inspiratorios como los elevadores de las costillas, trapecio y
esternocleidomastoideo, aumenta el espacio al interior de la cavidad
torácica y facilita la entrada de aire a los pulmones. Por otro lado, el
descenso de las costillas conlleva al efecto opuesto.
En la ventilación pulmonar también juega un papel importante el juego de
presiones que se da en el interior de la caja torácica y en el pulmón, además de
otras características como la elasticidad o las características morfológicas de los
alveolos, una alteración de estas características puede generar cambios en el flujo
de aire a trasvés de los alveolos y la dirección a la que este se moviliza:
Presión pleural: es la presión generada por el líquido que se encuentra en
el espacio entre la pleura visceral del pulmón y la pleura de la pared
torácica. Esta presión tiende a colapsar el pulmón y se opone a la entrada
de aire al interior de este.
Presión alveolar: es la presión generada por el aire que se encuentra en el
interior de los pulmones, si esta presión supera la presión atmosférica, el
aire se movilizara hacia afuera mientras que si está es levemente inferior a
la presión atmosférica, el aire entrara al interior del alveolo.
Distensibilidad pulmonar: depende de la capacidad que tiene el pulmón de
dilatarse o contraerse en respuesta a la entrada o salida de aire,
respectivamente. Está íntimamente ligado a la conformación microscópica
del tejido pulmonar, principalmente por proteínas como la elastina y el
colágeno, que le dan esta flexibilidad.
Tensión superficial: que se da en el interior de los alveolos. Es una fuerza
tensora generada por el agua al ser expuesta a un medio aéreo; las
moléculas de H2O generan una gran atracción entre sí, se acumulan y
tienden formar gotas, esto genera una contracción de los alveolos por lo
que la tensión superficial es una fuerza que propicia el colapso de los
alveolos. Los neumocitos II son células del epitelio alveolar que producen y
secretan un agente denominado “surfactante” el cual disminuye la tensión
superficial generada por el liquido presente en el alveolo.
Volúmenes pulmonares
Volumen corriente (VC): volumen que se inspira o espira en cada
respiración normal. En un varón adulto este valor es de 500 ml.
Volumen de reserva inspiratoria (VRI): volumen máximo de aire que se
puede inspirar cuando se realiza una inspiración forzada; es el volumen de
aire que puede seguir siendo inhalado tras haber finalizado una inspiración
con volumen corriente. En un varón adulto este valor es de 3000 ml.
Volumen de reserva espiratoria (VRE): volumen máximo de aire que se
puede espirar cuando se realiza una espiración forzada; es el volumen de
aire que puede seguir siendo expelido tras haber finalizado una espiración
con volumen corriente. En un varón adulto este valor es de 1100 ml.
Volumen residual (VR): es el volumen de aire que permanece en los
pulmones tras realizar una espiración forzada al máximo. En un varón
adulto normal este valor es de 1200 ml.
Capacidades pulmonares:
Capacidad inspiratoria (CI): máxima cantidad de aire que una persona
puede inspirar partiendo de una inspiración normal hasta el punto máximo
de distensibilidad pulmonar. Es igual a la suma de VC y VRI.
Capacidad residual funcional (CRF): cantidad de aire que queda en los
pulmones tras una espiración normal. Es igual a la suma de VRE y VR.
Capacidad vital (CV): máxima cantidad de aire que puede espirar una
persona tras haber realizado una inspiración forzada al máximo. Es igual a
la suma de VC, VR y VRE.
Capacidad pulmonar total (CPT): es el volumen máximo al que se puede
expandir un pulmón con el máximo esfuerzo posible. Es igual a la sumatoria
de la CV y VR.
La espirómetria consiste en el estudio de la ventilación pulmonar, al registrar el
movimiento del volumen del aire que entra y sale de los pulmones, utilizando un
espirómetro. Este consiste en un tambor invertido ubicado sobre una cámara de
agua, con el tambor equilibrado por su peso. En el interior del tambor hay un gas
respiratorio habitualmente aire u oxigeno; un tubo conecta la boca del paciente
con una cámara de gas. Cuando se respira hacia el interior y exterior de la
cámara, el tambor se eleva o desciende generando un registro de los cambios de
volumen en una hoja de papel en movimiento.
Metodología
El laboratorio de dividió en dos secciones:
1. En la primera parte se realizo una espirometria en un estudiante voluntario
del grupo. El espirómetro constaba de una manguera que se conectaba a
un cilindro sin aire. El estudiante debía espirar e inspirar a través de esta
manguera de tal forma que los cambios en el volumen de aire se
registraban en una hoja milimetrada. Se realizaron pruebas de respiración
normal y respiración rápida para la medición de flujos, medición de
volúmenes pulmonares y partir de estos se determinaron las capacidades
pulmonares. Posteriormente se realizo el análisis de los datos obtenidos y
el estado del paciente.
2. En la segunda parte del laboratorio se utilizo un montaje, para ilustrar la
mecánica respiratoria en lo que respecta al manejo de presiones que
favorecen y impiden la entrada de aire a los pulmones. El montaje consistía
en una botella sellada; que simulaba el tórax, con una bomba en su
interior; que simulaba el pulmón. La botella tenia aire en su interior, el cual
podía ser extraído por una jeringa con una capacidad límite de 10 ml,
teóricamente se podría comparar este aire con las presiones internas
manejadas por el tórax. El montaje también tiene dos instrumentos
adicionales que se conectan al interior de la botella: un barómetro que mide
como fluctúa la presión cuando se extrae aire con la jeringa y una pipeta
que medía la entrada de aire al globo para compensar la disminución del
aire en el interior de la botella. Cuando se extrae aire del interior de la
botella con la jeringa, la presión interna en la botella disminuye y permite la
entrada de aire al interior del globo debido a la diferencia de presiones; la
cual es detectada por el barómetro, de tal forma que el globo se infla.
Resultados
Espirometria
Volumen (BTPS) Capacidad (BTPS) Flujo (STDP)
V.C: 757,06 ml C.I: 2595,642 ml FR: 17
V.R.I: 1838,58 ml C.V: 3828,57 ml Ventilación: 12L/mm
V.R.E: 1232,93 ml C.P.T: se necesita la V.R
para determinarla
VO2: 740 ml de O2
V.R: no se mide
Montaje 1:
Delta Presión (mmHg) Delta Volumen (ml) Volumen extraído
5 0,5 1 cm3
7,7 0,9 2 cm3
7,2 1,2 3 cm3
6,8 1,1 4 cm3
16,5 1,1 5 cm3
Montaje 2:
Delta Presión (mmHg) Delta Volumen (ml) Volumen extraída
2,8 1,3 2 cm3
6,0 2,9 4 cm3
8,1 3,1 6 cm3
6,1 3,8 8 cm3
9,0 4,2 10 cm3
1 2 3 4 50
2
4
6
8
10
12
14
16
18
delta presion
delta volumen
MONTAJE 1
VOLUMEN EXTRAIDO CM3
2 4 6 8 100
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
delta presion
delta volumen
MONTAJE 2
VOLUMEN EXTRAIDO CM3
Análisis de resultados
Espirometria:
El estudiante al cual se le realizo la medición presenta unos valores de volumen y
capacidades reducidas en comparación con los valores estándar observados en
libros de fisiología.
El V.C que presenta el estudiante es de aproximadamente 750 ml mientras que el
V.C estándar es de aproximadamente 500 ml, esto se puede explicar por dos
razones: primero, el evaluado se encontraba enfermo y tenía un compromiso de
las vías aéreas que posiblemente podían llegar alterar los resultados; segundo, el
espirómetro tenía una manguera de larga longitud lo que dificultaba el flujo de aire
a través de esta, por tal razón la inspiración y la espiración se tornaban
complicadas y los volúmenes que el evaluado debía movilizar eran mayores.
El V.R.E y el V.R.I se puede ver que el volumen máximo que puede soportar el
pulmón del evaluado es inferior al esperado en las mediciones estándar. El
volumen de reserva inspiratorio del sujeto es de aproximadamente 1800 ml y el de
reserva espiratorio es de aproximadamente 1200 ml mientras que los valores
estándar oscilan entre 3000 ml y 1100 ml respectivamente. Teniendo en cuenta
estos dos valores se puede observar que la capacidad del pulmón en este
individuo es bastante pequeña y esto se evidencia al ver la capacidad vital del
evaluado la cual es de 3800 ml aproximadamente cuando el valor estándar suele
ser de 4600 ml aproximadamente. Con estos resultados se puede concluir que el
individuo presenta una función pulmonar reducida, posiblemente debido al
sedentarismo, de lo contrario se puede explicar lo observado por errores de la
maquina encargada de realizar la medición o errores en la interpretación de la
espirometria.
Montajes:
Se parte del hecho de que al realizar las mediciones de los montajes respectivos,
ocurrieron algunos errores durante el procedimiento.
En el montaje 1 se observa que al extraer aire del interior de la botella usando la
jeringa, el delta de presión no se altera tan radicalmente en comparación con el
montaje 2. Esto se puede interpretar de manera que la cantidad de aire en el
interior de la botella es mayor, por lo que un cambio en el volumen de aire por
medio de la jeringa no genera cambios significativos en la presión detectada por el
barómetro, es decir, las presiones al interior de la botella del montaje 1 son
mayores a las presiones manejadas en el montaje 2, por lo que la fuerza que se
opone a la entrada de aire en el montaje 1 es mayor a la que se opone a la
entrada de aire en el montaje 2.
Haciendo una analogía con el tórax la presión intratoracica equivale a la presión
generada por el aire en el interior de la botella. La presión intratoracica comprende
la presión pleural (liquido pleural sobre el pulmón) y la distensibilidad del tórax,
durante la inspiración el tórax se expande, la presión intratoracica disminuye y el
aire entra a los pulmones debido al gradiente de presión; opuesta a la espiración
en la que el tórax se retrae, la presión intratoracica aumenta y el aire sale de los
pulmones debido al gradiente de presión.
Adicionalmente, en el montaje 1 se observa un delta de volumen bajo mientras
que en el montaje 2 el delta de presión es bastante elevado, esto se puede
interpretar como:
1. La entrada de aire hacia el globo 1 se ve limitada debido a que la presión
(la cantidad de aire en el interior de la botella 1) es mayor que en la botella
2. La cantidad de aire que entra al globo depende de la presión atms.
Cuando la presión interna en la botella disminuye hasta valores negativos
(menores que la presión atmosférica) el aire entra al globo hasta que se
alcanza el equilibrio.
2. La entrada de aire en al interior del globo se ve comprometida por la
distensibilidad del mismo. Es decir, en el montaje 1, el globo presenta una
menor distensibilidad por lo que la entrada de aire se ve limitada
comparada con el globo 2 el cual presenta mayor elasticidad y la entrada de
aire se ve facilitada. Un globo una distensibilidad disminuida presenta una
“fuerza opositora” mayor a la entrada de aire que un globo con una
elasticidad mayor.
Haciendo una analogía, el globo representa el pulmón y la elasticidad es análoga
a la distensibilidad del tejido pulmonar, que se ve influido por la cantidad de fibras
elásticas y de colágeno. Un pulmón con gran capacidad distensiva facilita la
entrada de aire en su interior, mientras que un pulmón fibroso o con un
compromiso patológico del tejido pulmonar puede tener dificultades para permitir
el paso del aire hacia el interior del órgano.
Conclusiones
La diferencia de presiones ejercida por la mecánica respiratoria respecto al
medio ambiente es la que hace posible la difusión alveolo capilar
permitiendo que por gradiente de concentración pase el aire de un lugar de
mayor concentración a uno de menor
La espirometria es una técnica fundamental para el conocimiento del estado
funcional del sistema respiratorio midiendo las capacidades y volúmenes
propios de un paciente permitiendo conocer su estado funcional.
El sedentarismo y el cigarrillo en cierta forma disminuyen la condición
pulmonar haciendo que se necesite de un mayor esfuerzo para realizar la
función respiratoria correctamente, opuesto al ejercicio que aumenta la
funcionalidad del tejido pulmonar.
Bibliografía:
GUYTON, Arthur. Fisiología medica. 11 ed. Madrid, España. Elsevier. 2009. Pags. 471 – 482
ESPIROMETRIA
Presentado por:
Andersson Arias Hernández – 2100786
Diego Javier Bravo Flórez – 2100823
Jorge Eduardo Peñaloza Wandugarra – 2091150
Andrés Felipe Ruiz Benítes – 2100782
Presentado a:
CARLOS ARTURO CONDE. pHD
OSCAR LEONEL RUEDA OCHOA. Msc
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE SALUD
ESCUELA DE MEDICINA
BUCARAMANGA
2011