Viscosidad sanguínea y perfiles de flujo.

Flujo sanguíneo.

El flujo sanguíneo es la cantidad de sangre que atraviesa la sección de un punto dado de la circulación en un período determinado. Normalmente se expresa en mililitros por minuto o litros por minuto, se abrevia Q.

El análisis de los factores que determinan el flujo sanguíneo es relativamente complejo ya que es un flujo pulsátil, que discurre por un circuito cerrado de tubos distensibles con múltiples ramificaciones y de calibre variable. Además el fluido circulante, la sangre, es un fluido pseudoplástico con propiedades no lineales y compuesto de líquido (plasma) y elementos formes (hematíes, leucocitos, plaquetas y otros). Esto explica que se recurra a modelos y simplificaciones que no siempre se pueden aplicar de manera directa.

Valores normales en el humano.

El flujo sanguíneo global de la circulación de un adulto en reposo es de unos 5000 ml min-1, cantidad que se considera igual al gasto cardíaco porque es la cantidad que bombea el corazón en la aorta en cada minuto. Corresponde al resultado de multiplicar el volumen de eyección que el ventrículo expulsa en cada latido (unos 70 ml) por la frecuencia cardíaca (unos 75 latidos por minuto). El gasto cardíaco disminuye en posición sentado y de pie frente a su valor en decúbito, por el contrario, aumenta de manera importante con el ejercicio, con el aumento de la temperatura corporal y en los estados de ansiedad. Este aumento se produce sobre todo por el aumento de la frecuencia cardíaca más que por el del volumen sistólico.

Índice cardíaco.

El gasto cardíaco depende de la talla y peso del individuo y para tener valores comparables entre distintos sujetos se utiliza el índice cardíaco que se calcula dividiendo el gasto cardíaco por el área de superficie corporal. El índice cardíaco en reposo es muy similar en el hombre y la mujer. El índice cardíaco disminuye con la edad desde valores de 4,4 l min-1 m-3 en los adolescentes, hasta 3.5 l min-1 m-2 en el adulto a los 40 años y 2,4 l min-1 m-2 en los octogenarios.

Función fisiológica.

El flujo sanguíneo es el parámetro más relevante de la función cardiovascular ya que ésta consiste, esencialmente, en aportar un flujo de sangre a los tejidos que permita:

El transporte de los nutrientes (principios inmediatos y oxígeno) y la recogida de los productos del metabolismo celular (metabolitos y dióxido de carbono).

El transporte de los compuestos químicos que actúan como mensajeros y elementos de control del organismo (hormonas, enzimas, precursores, elementos de la coagulación, etc.) a sus lugares de actuación.

El transporte y distribución del calor que participa en los mecanismos de control de la temperatura corporal.

El transporte de elementos celulares generalmente relacionados con las funciones inmunológicas (pero también, en algunos casos, el transporte de elementos patógenos como bacterias, virus y células cancerosas).

De manera artificial lo utilizamos para transportar sustancias o para extraer sangre mediante el cateterismo de un vaso arterial o venoso lo que permite realizar diversos tipos de medidas (entre otras las del propio flujo sanguíneo) y la administración de fármacos y fluidos.

Medición.

Históricamente la medida del flujo sanguíneo no fue cosa fácil y esto explica que el flujo sanguíneo se utilice menos que otros parámetros cardiovasculares, como la presión arterial, más fáciles de medir. Clásicamente, el flujo se ha medido aplicando el principio de Fick a la dilucción de un indicador químico o térmico. Esta situación está cambiando con la introducción de los medidores electromagnéticos y los de ultrasonidos mediante efecto Doppler que permiten medir el flujo sin abrir el vaso sanguíneo y con las técnicas de imagen con marcadores para medir el flujo en un determinado territorio.

Flujo, presión y resistencia.

Si se simplifica el árbol circulatorio a un tubo de paredes lisas y rígidas, de longitud L y de radio R el flujo dependerá, entre otras cosas, de algunas propiedades de la sangre.

Fluido ideal.

Si la sangre se comportase como un fluido ideal, es decir sin viscosidad, se podría utilizar el teorema de Bernouilli y considerar que en cualquier punto del fluido situado a una altura h, con velocidad v y con presión absoluta p se cumplirá:

p/ρg + v2/2g + h = constante = carga del fluido

Donde ρ es la densidad del fluido y g es la aceleración de la gravedad

p/ρg es la altura piezométrica es decir la altura necesaria para producir la presión p. En el sistema circulatorio esta presión es producida por la sístole ventricular y resulta de la contracción de las fibras musculares sobre el fluido incompresible que es el volumen de sangre existente en el ventrículo al final del periodo de llenado ventricular.

v2/2g es la altura cinética es decir la altura necesaria para producir en caída libre la velocidad v a la que se mueven las partículas de fluido

h es la altura geométrica, este término es importante en el organismo ya que, mientras que en la posición de decúbito todo el sistema circulatorio está a una altura similar, en la posición de pie los miembros inferiores añaden a la presión intramural la que corresponde a una columna de más de un metro de altura y en los vasos pulmonares, cercanos a los vértices, hay que restar la presión que corresponde a una altura del orden de 30 cm lo cual es importante en un sistema de baja presión como el pulmonar.

Mecánica circulatoria.

Mecánica cardiaca. El ciclo cardiaco.

Las sucesivas y alternadas contracciones y relajaciones permiten que el corazón funcione como una

bomba, impulsando la sangre desde las venas hacia las arterias. Este patrón mecánico se denomina

ciclo cardíaco, y consta de dos fases principales: la diástole o fase de relajación; y lasístole o fase de

contracción.

Propiedades mecánicas de la fibra cardiaca

Para que las fibras cardíacas inicien el proceso mecánico de la contracción es necesario que la

información eléctrica localizada a nivel de la membrana se introduzca al citoplasma celular, que es

el lugar donde se encuentra la maquinaria contráctil; por ello, el primer fenómeno que ha de

estudiarse es el tránsito de esta información, denominado acoplamiento excitación contracción.

Acoplamiento excitación-contracción

El acoplamiento, al igual que en el músculo esquelético, es un mecanismo dependiente

íntegramente del Ca++ presente en el sarcoplasma . La despolarización sostenida durante la fase de

meseta en el potencial de acción cardíaco garantiza la entrada de Ca++ necesario para la liberación

del almacenado en el retículo.

Respuesta contráctil del músculo cardíaco

La prolongada duración del potencial de acción tiene como consecuencia que la fase contráctil

coincida temporalmente con la membrana en situación de despolarización. El pico de tensión se

alcanza antes de la terminación del periodo refractario absoluto, y cuando acaba el periodo

refractario relativo, el músculo se encuentra en la mitad de su relajación. Puede observarse, por lo

tanto, que hay un estrecho solapamiento entre los dos fenómenos.

Debido a esta característica no se puede generar un segundo potencial de acción hasta que el

primero no se haya acabado; y cuando esto sucede, también ha finalizado prácticamente la actividad

contráctil

Propiedades mecánicas

En la actividad normal del corazón, la distensión que presentan las fibras musculares viene dada por

el grado de llenado que tienen las cavidades cardíacas, es decir por la cantidad de sangre que entra

en el corazón procedente de las venas (retorno venoso). A medida que se va cargando el corazón

con volúmenes mayores de sangre, las fibras presentarán un grado de distensión mayor y

responderán con una fuerza contráctil más alta, lo cual permitirá realizar el bombeo de mayores

volúmenes con mayor eficacia. Esta propiedad garantiza que el corazón, en condiciones normales,

bombea toda la sangre que recibe.

Las células cardíacas tienen un metabolismo fuertemente aerobio, que les garantiza un adecuado

soporte de ATP. Para ello contienen muchas mitocondrias y mioglobina, la cual les proporciona el

color rojo. Si se compromete por cualquier alteración el suministro de sangre u oxígeno a las fibras,

su capacidad de supervivencia es muy reducida y mueren.

Ciclo cardiaco

La característica más relevante en el comportamiento contráctil del corazón es su función cíclica de

bombeo, por ello los parámetros que mejor miden esta actividad son los valores de presión y

volumen; de ahí que la descripción del ciclo cardíaco se realice mediante las medidas mencionadas

a nivel de las cavidades cardíacas y en los vasos sanguíneos de entrada y salida del corazón.

El ciclo se desarrolla al mismo tiempo en las dos partes del corazón (derecha e izquierda), aunque

las presiones son mayores en el lado izquierdo. La observación al mismo tiempo del

ECG permite correlacionar los cambios mecánicos con los acontecimientos eléctricos que los

preceden; y añadidamente demuestra la unidad de acción del músculo auricular y ventricular.

El cierre y apertura de las válvulas cardiacas genera una serie de vibraciones y de turbulencias en el

flujo sanguíneo, que se propagan por los tejidos y originan una serie de ruidos recogidos en un

registro denominado fonocardiograma. De forma sencilla, pueden ser percibidos con la ayuda de un

fonendoscopio. El 1º ruido, es producido por el cierre de las válvulas

aurículoventriculares, en el inicio de la sístole ventricular, y el 2º ruido, es originado por el cierre de

las válvulas semilunares, al inicio de la diastole ventricular. Este 2º ruido es menos sonoro que el 1º

(de forma onomatopéyica suelen describirse como "lub" el primer ruido y "dub" el segundo).

Fases del ciclo cardíaco

1. Fase final de la diastole

2. Fase de sístole

3. Fase inicial y media de la diastole

En un adulto normal la frecuencia cardíaca es de 70 ciclos/ minuto, lo que supone menos de 1

segundo por ciclo. La duración media es de 0,8 segundos, los cuales no se distribuyen

equitativamente entre sístole y diástole, ya que la diástole dura unas 0,5 segundos y la sístole 0,3

segundos.

En la gráfica de la figura pueden observarse las modificaciones de presión y volumen que tienen

lugar en el corazón izquierdo, aurícula y ventrículo izquierdo y aorta, además del ECG y los ruidos

cardíacos.

Volumen minuto circulatorio y circulación sistémica.

Se define gasto cardíaco o volumen minuto como la cantidad de sangre bombeada cada minuto por

cada ventrículo. De esta forma el flujo que circula por el circuito mayor o menor corresponde a lo

proyectado por el sistema de bombeo. Se calcula mediante el producto del volumen sistólico,

(volumen impulsado en cada latido cardíaco) por la frecuencia cardiaca (número de latidos o ciclos

cardíacos por minuto). Para un individuo adulto medio, el gasto cardíaco se encuentra entre 5-6

litros/min, aunque puede variar dependiendo, por ejemplo, de la actividad que se esté realizando.

Regulación del gasto cardiaco

La regulación de la función de bombeo del corazón depende de forma directa de los valores de la

frecuencia cardiaca y del volumen sistólico. En el estudio de la regulación se diferencian dos tipos:

una regulación intrínseca, en la que intervienen factores exclusivamente cardíacos, y una regulación

extrínseca, determinada por la acción de factores externos.

Regulación de la frecuencia (efectos cronotrópicos)

Aunque el corazón tiene una actividad rítmica intrínseca, existen factores externos a la estructura

cardiaca que pueden alterar esta frecuencia basal de contracción. Estos factores son de naturaleza

nerviosa y hormonal. El sistema nervioso autónomo, a través de sus dos divisiones, simpático y

parasimpático, modifica la frecuencia cardiaca.

En un adulto normal la frecuencia cardiaca es de unos 70 latidos/minuto, si ese mismo corazón se le

aísla separándole de sus conexiones nerviosas, pasa a realizar 100 latidos/minuto, que es la

frecuencia intrínseca de las fibras del nodo sinusal. De esta forma la frecuencia disminuye

(bradicardia, o efecto cronotropo negativo), e incluso si la estimulación parasimpática es muy fuerte

puede llegar a pararse el corazón. La bradicardia que se produce durante el sueño, se basa en el

incremento de actividad parasimpática y en la disminución de actividad simpática.

Regulación del volumen sistólico (efectos inotrópicos)

El volumen sistólico es el volumen de sangre impulsada por el ventrículo en cada latido, su valor

viene determinado fundamentalmente por la fuerza de contracción (contractilidad) del músculo

cardíaco. Los factores que afectan a esta propiedad se denominan factores inotrópicos, y como en la

frecuencia, se consideran positivos cuando aumentan la contractilidad y negativos cuando la

disminuyen.

A diferencia de la frecuencia que sólo estaba influida por factores extrínsecos, el volumen sistólico

dispone de dos tipos de mecanismos de regulación diferenciados por su origen.

Corazones artificiales.

Un corazón artificial es una prótesis que se implanta en el cuerpo para reemplazar al corazón biológico. Es distinto de una máquina de bypass cardiopulmonar (CPB), que es un dispositivo externo utilizado para proveer las funciones del corazón y los pulmones. El CPB oxigena la sangre, y por lo tanto no es preciso se encuentre conectado a ambos circuitos sanguíneos.

¿Cómo se clasifica un corazón artificial?

La clasificación de los distintos tipos de corazones artificiales se designa mediante las siguientes pautas.

II-C1. Funcionamiento: De acuerdo a la manera de funcionar el corazón artificial se clasifica en:

Pulsátiles: aquellos que utilizan una membrana externa para el bombeo de sangre, cada vez que esta se contrae.

No pulsátiles: Caracterizados por tener un flujo de sangre continuo, mediante una bomba u otro medio.

II-C2. Periodo de uso: El dispositivo puede permanecer un periodo de corta, mediana o de larga duración en el paciente, teniendo dos factores a considerar el primero el fallecimiento del individuo, el segundo el reemplazo de un nuevo dispositivo. Un paciente ha logrado sobrevivir mediante este sistema aproximadamente un año.

II-C3. Magnitud del trasplante: Hace referencia básicamente a que si el corazón artificial se queda o no dentro del ser humano, por lo que se clasifican en:

Paracorpóreos: Cuando el dispositivo se encuentra fuera del cuerpo del paciente.

Implantables.

II-C4. Debido al reemplazo de la función biológica: Según el órgano que se vaya a reemplazar por este sistema pueden clasificarse en:

Dispositivo de Asistencia Cardíaca: es un dispositivo encargado de reemplazar la función de una parte del corazón como por ejemplo de un ventrículo.

Corazón artificial total: este dispositivo reemplaza todas las funciones del corazón biológico, cuando este órgano fundamental presenta daños.

Funcionamiento.

La función de un corazón artificial es la misma que la de un corazón bilógico, el AbioCor posee las cavidades para bombear la sangre en sus mitades izquierda y derecha. La sangre que oxigena los pulmones fluye hacia la cavidad izquierda, de donde sale a recorrer todo el cuerpo; la sangre con una existencia de oxígeno agotado entra y sale por la cavidad derecha.

Entre estas cavidades existe un mecanismo herméticamente sellado que desempeña la función de las paredes cardíacas, que genera movimientos de bombeo de sangre, en su interior un motor eléctrico hace girar una bomba centrífuga entre 5000 y 9000 rotaciones por minuto, esta bomba expulsa un líquido viscoso hidráulico, un segundo motor gira la válvula de cierre o apertura. Cuando la sección izquierda se llena del fluido su membrana se empuja hacia afuera expulsando así la cavidad izquierda a la sangre, simultáneamente el líquido hidráulico sale de la sección derecha por lo cual su membrana se desinfla dejando libre esta cavidad para que la sangre entre. [13], [10]

Estas válvulas cardiacas están fabricadas de plástico, los conductores de entrada están conectados a las aurículas izquierda y derecha del corazón extirpado y los conductores de salida a las arterias de aorta y pulmonar.

El corazón artificial pesa aproximadamente un kilogramo, más el peso de la batería interna, bobina de inducción eléctrica y el módulo de control otro kilogramo más, unos 20 watt de energía eléctrica

por lo que es necesario que se esté cargando constantemente, por lo que se utiliza las baterías de litio el cinturón del paciente

EL APARATO RESPIRATORIO Es el encargado de captar oxígeno (O2) y eliminar el dióxido de carbono(CO2)

procedente del anabolismo celular.1

El aparato respiratorio generalmente incluye tubos, como los bronquios, las fosas

nasales usadas para cargar aire en lospulmones, donde ocurre el intercambio

gaseoso. El diafragma, como todo músculo, puede contraerse y relajarse. En la

inhalación, el diafragma se contrae y se allana, y la cavidad torácica se amplía.

Esta contracción crea un vacío que succiona el aire hacia los pulmones. En la

exhalación, el diafragma se relaja y el aire es expulsado de los pulmones.

En humanos y otros mamíferos, el sistema respiratorio consiste en vías

respiratorias, pulmones y músculos respiratorios que median en el movimiento del

aire tanto dentro como fuera del cuerpo.

El intercambio de gases es el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono, del ser

vivo con su medio. Dentro del sistema alveolar de los pulmones, las moléculas de

oxígeno y dióxido de carbono se intercambian pasivamente, por difusión, entre el

entorno gaseoso y la sangre. Así, el sistema respiratorio facilita la oxigenación con

la remoción contaminante del dióxido de carbono y otros gases que son desechos

del metabolismo y de la circulación.

El sistema respiratorio también ayuda a mantener el balance

entre ácidos y bases en el cuerpo a través de la eficiente eliminación de dióxido de

carbono de la sangre.

EN EL SER HUMANO

En humanos, el sistema respiratorio consiste en las vías aéreas, pulmones y

músculos respiratorios, que provocan el movimiento del aire tanto hacia adentro

como hacia afuera del cuerpo. El intercambio de gases es el intercambio de

oxígeno y dióxido de carbono, del cuerpo con su medio. Dentro del sistema

alveolar de los pulmones, las moléculas de oxígeno y dióxido de carbono se

intercambian pasivamente, por difusión, entre el entorno gaseoso y la sangre. Así,

el sistema respiratorio facilita la oxigenación con la remoción contaminante del

dióxido de carbono (y otros gases que son desechos del metabolismo) de la

circulación.

El sistema también ayuda a mantener el balance entre ácidos y bases en el

cuerpo a través de la eficiente remoción de dióxido de carbono de la sangre.

El hombre utiliza respiración pulmonar, su aparato respiratorio consta de:

Sistema de conducción : fosas

nasales, boca, epiglotis, faringe, laringe, tráquea, bronquios principales,

bronquios lobulares, bronquios segmentarios y bronquiolos.

Sistema de intercambio: conductos y los sacos alveolares. El espacio

muerto anatómico, o zona no respiratoria (no hay intercambios gaseosos)

del árbol bronquial incluye las 16 primeras generaciones bronquiales,

siendo su volumen de unos 150 ml.

La función del aparato respiratorio consiste en desplazar volúmenes de aire desde

la atmósfera a los pulmones y viceversa. Lo anterior es posible gracias a un

proceso conocido como ventilación.

La ventilación es un proceso cíclico y consta de dos etapas: la inspiración, que es

la entrada de aire a los pulmones, y la espiración, que es la salida. La inspiración

es un fenómeno activo, caracterizado por el aumento del volumen torácico que

provoca una presión intrapulmonar negativa y determina el desplazamiento de aire

desde el exterior hacia los pulmones. La contracción de los músculos inspiratorios

principales, diafragma e intercostales externos, es la responsable de este proceso.

Una vez que la presión intrapulmonar iguala a la atmosférica, la inspiración se

detiene y entonces, gracias a la fuerza elástica de la caja torácica, esta se retrae,

generando una presión positiva que supera a la atmosférica y determinando la

salida de aire desde los pulmones.

En condiciones normales la respiración es un proceso pasivo. Los músculos

respiratorios activos son capaces de disminuir aún más el volumen intratorácico y

aumentar la cantidad de aire que se desplaza al exterior, lo que ocurre en la

espiración forzada.

Mientras este ciclo ventilario ocurre, en los sacos alveolares, los gases contenidos

en el aire que participan en el intercambio gaseoso, oxígeno y dióxido de carbono,

difunden a favor de su gradiente de concentración, de lo que resulta la

oxigenación y detoxificación de la sangre.

El volumen de aire que entra y sale del pulmón por minuto, tiene cierta sincronía

con el sistema cardiovascular y el ritmo circadiano (como disminución de la

frecuencia de inhalación/exhalación durante la noche y en estado de vigilia/sueño).

Variando entre 6 a 80 litros (dependiendo de la demanda).

Se debe tener cuidado con los peligros que implica la ventilación pulmonar ya que

junto con el aire también entran partículas sólidas que puede obstruir y/o intoxicar

al organismo. Las de mayor tamaño son atrapadas por los vellos y el material

mucoso de la nariz y del tracto respiratorio, que luego son extraídas por el

movimiento ciliar hasta que son tragadas, escupidas o estornudadas. A nivel

bronquial, por carecer de cilios, se emplean macrófagos y fagocitos para la

limpieza de partículas.

CONTROL DE LA VENTILACIÓN

La ventilación es controlada de forma muy cuidadosa y permite la regulación del

intercambio gaseoso, es decir que los niveles normales de PaO2 y

PaCO2 arteriales se mantengan dentro de límites estrechos a pesar de que las

demandas de captación de O2 y eliminación de CO2 varían mucho. El sistema

respiratorio se puede considerar un sistema de control de lazo cerrado ya que

posee un grupo de componentes que regula su propia conducta, estos

componentes pueden ser clasificados como: sensores que reúnen información y

con ella alimentan al controlador central, en el encéfalo, que coordina la

información y a su vez envía impulsos hacia los músculos respiratorios efectores,

que causan la ventilación.

Sensores (entradas)

Los sensores protagonistas en el control de la respiración son los

quimiorreceptores, estos responden a los cambios en la composición química de

la sangre u otro líquido. Se han clasificado anatómicamente como centrales y

periféricos.

Quimiorreceptores centrales cerca de la superficie ventral del bulbo raquideo están

rodeados por el líquido extracelular del cerebro y responden a los cambios de H+

en ese líquido. El nivel de CO2 en la sangre regula la ventilación principalmente

por su efecto sobre el pH del LCR.

Quimiorreceptores periféricos se hallan dentro de los cuerpos carotídeos, en la

bifurcación de las arterias carótidas primitivas, y en los cuerpos aórticos por

encima y por debajo del cayado aórtico, estos responden al descenso de la

PO2 arterial y al aumento de la pCO2 y de los H+, estos son los responsables de

cualquier aumento de la ventilación en el ser humano como respuesta de la

hipoxemia arterial.

En los pulmones también existen receptores sensoriales que intervienen en el

control del calibre de las vías aéreas, la secreción bronquial, así como en la

liberación de mediadores por las células cebadas u otras células inflamatorias,

esta información llega a los centros superiores a través de las fibras sensoriales

del nervio vago. Los receptores asociados a la vía vagal son los siguientes:

Receptores de estiramiento pulmonar en el músculo liso de las vías aéreas,

producen impulsos cuando se distiende el pulmón, y su actividad persiste mientras

el mismo se encuentre insuflado.

Receptores de sustancias irritantes entre las células epiteliales de las vías aéreas

y son estimulados por gases nocivos y aire frío.2

Receptores J o yuxtacapilares las terminaciones nerviosas de estas fibras se

encuentran situadas en el parénquima pulmonar en la vecindad de las paredes

alveolares y los capilares pulmonares, son estimulados por el edema y la fibrosis

pulmonar intersticio y dan lugar a la sensación de disnea en estos pacientes,

además se señala que tiene un importante papel en la regulación de la secreción

de surfactante pulmonar.

Existen otros receptores correspondientes al sistema de control respiratorio o que

de alguna manera pueden modificar la frecuencia ventilatoria:

Receptores nasales y de las vías aéreas superiores la nariz, la nasofaringe, la

laringe y la tráquea poseen receptores que responden a la estimulación mecánica

y química. Se les atribuyen diversas respuestas reflejas, como estornudos, tos y

broncoconstricción.

Barorreceptores arteriales los barorreceptores de la aorta y los senos carotídeos

por el aumento de la presión arterial puede causar hipoventilación o apnea

reflejas. La disminución de la presión arterial causará hiperventilación.

Dolor y temperatura La estimulación de muchos nervios aferentes puede generar

cambios en la ventilación. El dolor muchas veces causa un período de apnea

seguido de hiperventilación. El calentamiento de la piel puede causar

hiperventilación.

Controlador central

El control de la ventilación es una compleja interconexión de múltiples regiones en

el cerebro que inervan a los diferentes músculos encargados de la ventilación

pulmonar. El proceso automático normal de la respiración se origina en impulsos

que provienen del tallo cerebral, sin embargo, se puede tener cierto control

voluntario dentro de determinados límites ya que los estímulos de la corteza se

pueden priorizar respecto a los del tallo cerebral. 2

Tallo cerebral periodicidad de la inspiración y espiración es controlada por

neuronas ubicadas en la protuberancia y en el bulbo raquídeo, a estas se les

denomina losCentros respiratorios, es un conjunto algo indefinido de neuronas con

diversos componentes.

Centros respiratorios bulbares: la región dorsal del bulbo está asociada con la

inspiración, estas son las responsables del ritmo básico de la ventilación, y la

región ventral con la espiración.

Centro apneústico: se ubica en la parte inferior de la protuberancia. Los impulsos

desde este centro tienen un efecto excitador sobre el área inspiratoria del bulbo.

Centro neumotáxico: parte superior de la protuberancia en este centro se

desactiva o inhibe la inspiración y así se regula el volumen inspiratorio y

consecuentemente la frecuencia respiratoria.

Corteza: en cierta medida la ventilación tiene un carácter voluntario, la

hiperventilación voluntaria puede disminuir a la mitad la PCO2, si bien la alcalosis

consiguiente puede causar tetania con contracción de los músculos de las manos

y los pies, sin embargo la hipoventilación voluntaria es más difícil, el tiempo

durante el cual se puede retener la respiración es limitado, por diversos factores,

incluyendo la PCO2 y la PO2 arteriales.

Otras partes del cerebro: sistema límbico y el hipotálamo, pueden afectar el patrón

de la respiración, por ejemplo en alteraciones emocionales.

Efectores (salidas)

Como actuadores del sistema respiratorio están el diafragma, los músculos

intercostales, abdominales y los músculos accesorios. En el contexto del control

de la ventilación es fundamental que estos diversos grupos trabajen

conjuntamente en forma coordinada. Hay evidencias de que en algunos neonatos,

en particular los prematuros, existe falta de coordinación en la actividad de los

músculos respiratorios, en especial durante el sueño. Por ejemplo, los músculos

torácicos pueden realizar el trabajo inspiratorio mientras los músculos

abdominales efectúan el trabajo espiratorio.

Adaptación a alturas

El organismo siempre conserva una atracción inspirada de oxígeno de 21 % (FiO2)

porque la composición de la tierra es constante pero a medida que va aumentando

la altitud irá bajando la presión atmosférica y por lo tanto la concentración de

oxígeno que inspiramos también disminuirá.

Se da entonces el fenómeno de la hipoxia cuyas consecuencias son:

Inmediatas

Hay taquicardia y aumento del gasto cardíaco, aumento de la resistencia de la

arteria pulmonar, hiperventilación (que si es excesiva puede llevar a una alcalosis

metabolica), cambios psicóticos, el aumento de la frecuencia respiratoria y

aumento de la presión venosa es por aumento del tono enérgico.

Crónicas

Aumento de la masa de glóbulos rojos, aumento del p50, compensación renal de

la alcalosis respiratoria, aumento de la densidad de capilares musculares y

aumento del número de mitocondrias y sus enzimas oxidativas.

INTERCAMBIO DE GASESEl aire entra al cuerpo primero a través de la boca o la nariz, se desplaza rápidamente por la

faringe (garganta) pasa a través de la laringe, entra a la tráquea, que se divide en bronquios

derecho e izquierdo en los pulmones y luego se divide aún más en ramas cada vez más pequeñas

llamadas bronquiolos. Los bronquiolos más pequeños terminan en pequeños sacos de aire

llamados alvéolos, los cuales se inflan durante la inhalación y se desinflan durante la exhalación.

El intercambio de gases es la provisión de oxigeno de los pulmones al torrente sanguíneo y la

eliminación de dióxido de carbono del torrente sanguíneo a los pulmones. Esto tiene lugar en los

pulmones entre los alvéolos y una red de pequeños vasos sanguíneos llamados capilares, los

cuales están localizados en las paredes de los alvéolos.

Las paredes de los alvéolos en realidad comparten una membrana con los capilares en la cual el

oxígeno y el dióxido de carbono se pueden mover libremente entre el sistema respiratorio y el

torrente sanguíneo. Las moléculas de oxígeno se adhieren a los glóbulos rojos, los cuales regresan

al corazón. Al mismo tiempo, las moléculas de dióxido de carbono en los alvéolos son expulsadas

del cuerpo con la siguiente exhalación.

La ventilación pulmonar

Ésta consiste en:

La inspiración, o entrada de aire a los pulmones. Este mecanismo es diferente en distintos grupos de vertebrados:

-En anfibios es una deglución, como si se tragaran el aire.

-En aves por la compresión de los sacos aéreos por los músculos de las alas.

-En mamíferos el aire entra activamente en los pulmones al dilatarse la caja torácica

-La expiración, o salida de aire, se realiza pasivamente.

El intercambio de gases en los pulmones

Se realiza debido a la diferente concentración de gases que hay entre el exterior y el interior de los alvéolos; por ello, el O2 pasa al interior de los alvéolos y el CO2 pasa al espacio muerto (conductos respiratorios).

A continuación se produce el intercambio de gases entre el aire alveolar y la sangre.

Cuando la sangre llega a los pulmones tiene un alto contenido en CO2 y muy escaso en O2. El O2 pasa por difusión a través de las paredes alveolares y capilares a la sangre. Allí es transportada por la hemoglobina, localizada en los glóbulos rojos, que la llevará hasta las células del cuerpo donde por el mismo proceso de difusión pasará al interior para su posterior uso

PRESIONES RESPIRATORIA.

La separación del aparato respiratorio del aparato circulatorio, sistema nervioso, tejidos y sangre sólo se justifica por razones didácticas, y con esta misma justificación abordaremos la función respiratoria como si fuera una sucesión de fenómenos o etapas diferentes: 

1. Ventilación pulmonar: fenómeno mecánico que asegura el recambio del aire contenido dentro de los alvéolos.

2. Distribución y relación ventilación/perfusión: renovación proporcional del aire y de la sangre a cada lado de la membrana de difusión.

3. Difusión o transferencia: intercambio de gases entre aire y sangre a través de la membrana alveolocapilar.

4. Transporte de O2 y CO2 efectuado por la sangre entre el pulmón y las células.

5. Regulación de la respiración: conjunto de mecanismos de control de la respiración y coordinación con la circulación, demandas metabólicas, equilibrio acido-base, fonación, deglución, etc.

6. Hemodinámica de la circulación pulmonar.

7. Funciones del espacio pleural.

8. Mecanismos de defensa mecánicos, celulares y humorales, que tienen un importante papel, dado el amplio contacto del pulmón con los contaminantes ambientales a través de los más de 10.000 litros de aire que se ventilan diariamente. Además, la entrada al aparato respiratorio está en la faringe y contigua a la boca, cavidades de gran población microbiana.

9. Filtro de partículas que circulan por la sangre (coágulos, agregados plaquetarios, trozos de tejidos, etc.), función para la cual tiene la ventaja ventaja de ser el único órgano, aparte del corazón, por el cual pasa continuamente el total de la sangre.

10. Actividad metabólica local: los neumocitos tipo II elaboran el surfactante, sustancia que regula la tensión superficial en la interfase aire/liquido en las paredes alveolares y, además, inactivan algunas sustancias circulantes.

11. Reservorio de sangre: por la amplitud y distensibilidad de su lecho vascular.

12. Equilibrio ácido base

13. Balance hidrico : el aire inspirado es saturado de vapor de agua en la nariz y vías aéreas  y , al ser expirado  es responsable de un 10-20%  del total de la pérdida de agua del organismo.

14. Balance calórico: por el mismo mecanismo la respiración causa el 5-10% de la pérdida calórica total del organismo.

La normalidad de estas funciones está íntimamente ligada a la normalidad de su sustrato morfológico. En el análisis de la función y clínica recurriremos repetidamente a diferenciar, en este aspecto, tres compartimentos (Figura II) que, si bien son partes inseparables de un todo, tienen ciertas particularidades que determinan su forma de funcionar, de enfermar y de manifestar su patología.

Figura II. Representación esquemática de los compartimientos pulmonares: vías

aéreas (1); espacios alveolares (2) e intersticio (3).

Los compartimientos que convencionalmente se reconocen son:

Vías aéreas: elementos de conducción entre el ambiente y los alvéolos. Espacios alveolares: área destinada al intercambio gaseoso que se realiza

a través de su contacto con el endotelio capilar Intersticio pulmonar: tejido de sostén que forma una vaina a los bronquios y

vasos intrapulmonares, contiene diversos tipos de células y la red capilar que envuelve a los sacos alveolares.

A pesar de la separación en funciones y capítulos, en todo momento debe tenerse presente que el aparato respiratorio es un todo con múltiples interrelaciones, de manera que el daño de cualquier eslabón puede constituir un problema de toda la cadena.

 

Nos referiremos múltiples veces a presiones de gases y líquidos en unidades de mmHg (milímetros de mercurio) o en cmH2O (centímetros de agua). Dado que en otros textos y revistas médicas pueden usarse la unidad de kPa (kilopascales) es conveniente tener presentes las equivalencias entre estas unidades:

1 mmHg = 1,36 cmH2O =0,13 kPa

1KPa = 7,5mmHg =10,2CmmH2O