Post on 13-Jan-2016
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STRUTTURA E FUNZIONE DELL'APPARATO RESPIRATORIO
MECCANICA RESPIRATORIA
REGOLAZIONE DEL RESPIRO
TRASPORTO dei GAS
SCAMBI RESPIRATORI
COMPOSIZIONE DELL'ARIA
La bolla va continuamente rinnovata, con l'aggiunta di aria atmosferica. E' compito della meccanica respiratoria rinnovare la bolla.
La composizione dell'aria atmosferica non è adatta per la vita delle cellule
Sono necessari scambi respiratori fra il sangue ed una bolla d'aria contenuta nell'apparato respiratorio
La composizione della bolla continua a cambiare per aggiunta di anidride carbonica (CO2) e sottrazione di ossigeno (O2)
La meccanica respiratoria è prevalentemente a carico di muscoli scheletrici (volontari), il cui funzionamento ciclico è regolato da meccanismi nervosi.
La circolazione polmonare assicura gli scambi gassosi, che avvengono attraverso la parete dei capillari polmonari e l'epitelio alveolare
L'epitelio alveolare è caratterizzato da particolare sottigliezza
Il sangue contiene "macchine chimiche" che aumentano la quantità dei gas trasportati
FUNZIONI ACCESSORIE
chiusura dei bronchioli in espirazione (ruolo della cartilagine)
condizionamento dell’aria
funzioni di difesa: l’apparato mucocigliarefonazionedeglutizione
movimenti respiratori anomali: tosse e sternuto accelerazione dell’aria: effetto meccanico
VOLUMI E CAPACI TA’ POLMONARI
litri volumi capacitàpolmonare
totale(CPT)
capacitàfunzionale
residua(CFR)
capacitàvitale (CV)
capacitàespiratoria
(CE)
capacitàinspiratoria
(CI)
1.8 residuo(VR)
* *
1.2 riservaespiratoria
(VRE)
* * * *
0.5 corrente(VC)
* * * *
2.5 riservainspiratoria
VRI)
* * *
litri 6 3 4.2 1.7 3
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
litri
Volume corrente = 0.5 lVolume di riserva inspiratoria = 3.5 lVolume di riserva espiratoria = 1.2 l
Volume residuo = 1. l
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
litri
Capacità funzionale residua = 2.2 lCapacità inspiratoria = 4.0 lCapacità espiratoria = 1.7 lCapacità vitale = 5.2 lCapacità polmonare totale = 6.2 l
ventilazione alveolare = (volume corrente - spazio morto) * frequenza respiratoria (500 - 150) * 12 = 4.5 l/min
corrente * frequenza respiratoria ventilazione polmonare = volume
0.5 + 12 = 6 l/min
v. ris. inspiratoria
v. ris. espiratoria
VOLUMI E CAPACITA' POLMONARI
00.5
11.5
22.5
33.5
44.5
55.5
6
litri v. corrente (tidal volume - TV)
v. residuo (RV)
capacità polmonare totale (TLC)
capacità inspiratoria
capacità espiratoria
capacità vitale (VC)
capacità funzionale residua (FRC) = volume di equilibrio del sistema respiratorio
Quando la gabbia toracica non è soggetta a forze esterne, rimane ad un volume di equilibrio (CFR);
per aumentare o diminuire tale volume intervengono normalmente i muscoli respiratori (principali ed accessori):
MUSCOLI INSPIRATORI: intercostali esterni, diaframma; scaleni, sternocleidomastoidei.
MUSCOLI ESPIRATORI: intercostali interni; muscoli addominali
Intercostali esterni: inspirazione
Intercostali interni: espirazione
Analisi della meccanica dei muscoli respiratori.
Durante la respirazione tranquilla sono attivi solo muscoli inspiratori, mentre l'espirazione è un processo passivo, dovuto al rilasciamento di tali muscoli e provocato dal ritorno elastico del parenchima polmonare.
pressione endopleurica (si può misurare nel tratto toracico dell'esofago): negativa (=-5 cm H2O) a CFR, diventa più negativa durante l'inspirazione e può diventare positiva nell'espirazione forzata.
PRESSIONI IMPLICATE NELLA MECCANICA RESPIRATORIA:
pressione atmosferica = 0 (in tutte le vie aeree e negli alveoli quando non vi sono movimenti di aria con le vie aperte)
pressione endoalveolare: negativa durante l'inspirazione e positiva durante l'espirazione
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
palv ppl vol
inspirazione espirazione
Pressione pleurica
Pressione alveolare
tendenza della gabbia toracica ad espandersi (strutture elastiche muscolo-tendinee consentono ai polmoni di "tirare in dentro" la gabbia toracica, che li contiene).
ORIGINE DELLA NEGATIVITA'PLEURICA A CFR
Essendo questo un volume di equilibrio, bisogna determinare i termini dell'equilibrio
tendenza dei polmoni a ritrarsi (se esposti alla pressione atmosferica collassano al di sotto di VR, senza svuotarsi completamente se il polmone ha respirato aria almeno una volta)
palloncino(polmoni)
acqua(liquido pleurico)
tubo(vie aeree)
Modello del sistema respiratorio
bottiglia(gabbia toracica)
Modello del sistema respiratorio
-4 -4
-4-4
Pressione intrapleurica
Pressione intrapolmonare
Tendenza dei polmoni a ritrarsi
Tensione elastica: fibre elastiche parenchimatose, in costante stato di tensione
Tensione superficiale: poiché gli alveoli, pieni di aria, sono bagnati da un sottile strato di acqua, si forma un'interfaccia aria-liquido, che tende a ridurre la sua superficie
La tensione superficiale è ridotta dalla presenza di una sostanza tensioattiva (surfactante), la cui funzione è di ridurre la tensione superficiale.
RIDUZIONE DELLA TENSIONE SUPERFICIALE
La tensione è inversamente proporzionale al raggio e il raggio degli alveoli è molto piccolo
Polmoni riempiti di acqua si espandono molto più facilmente (aumenta la compliance)
Il surfactante Ha anche un'importante azione stabilizzatrice sugli alveoli, impedendo che quelli più piccoli collassino e quelli più grandi si espandano ulteriormente.
Il surfactante, prodotto da cellule del parenchima polmonare, è composto di dipalmitoillecitina
Nella malattia genetica nota come mucoviscidosi, il surfactante è insufficiente
La tendenza della gabbia toracica ad espandersi si verifica già alla CFR ed aumenta per volumi minori (espirazione forzata), fino ad impedire ulteriori riduzioni di volume (VR); al di sopra di un certo volume, corrispondente circa a CE, la gabbia viene "tirata in fuori" dai muscoli inspiratori (inspirazione forzata) e tende ad una retrazione elastica nella stessa direzione di quella dei polmoni.
AZIONE STABILIZZATRICE DEL SURFACTANT
all’aumentare della superficie si riduce la concentrazione e diminuisce l’effetto sulla tensione superficiale
La compliance é massima e costante intorno al VC: per volumi maggiori o minori dimunuisce, rappresentando rispettivamente il limite alla capacità inspiratoria (determina CV) e a quella espiratoria (determina VR).
RELAZIONE PRESSIONE/VOLUME (COMPLIANCE)
-6 -6
2.2
-4 -4
2.2
FRC
5.8
-10 -10
VC
-2 -2
1
RV
-6 -6
2.7
FRC+TV
pressionepolmoni
pressionetorace
pressionesistema
0-40-35-30
1
2
3
4
5
6
-25-20-15-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
litri
mmHg
0
1
2
3
4
5
6
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
litri
mmHg
CFR
RV
CURVE DI COMPLIANCE DEL SISTEMA RESPIRATORIO, DELLA GABBIA TORACICA E DEI POLMONI in rilasciamento
Lavoro della respirazione
Si calcola dalla curva pressione/volume
E’ normalmente piccolo (5% del consumo di O2 totale)
Aumenta nella respirazione forzata, quando il volume viene portato a valori per i quali la compliance si riduce.
RESISTENZE DELLE VIE AEREE
Curve di compliance statica e dinamica
Principali siti di resistenza
Ruolo della muscolatura liscia bronchiale
Collassamento delle piccole vie aeree
Resistenza viscosa del tessuto
-4 -4
2.2
FRC
-6 -6
2.7
FRC+TVCOMPLIANCE POLMONARE
A VIE AEREE APERTE
COMPLIANCE STATICA
COMPLIANCE DINAMICA
22.2
2.45
2.7
2.5 3 3.5 4
volu
me
pressione
area = LAVORO (DELLA RESPIRAZIONE)
RESISTENZA (vie aeree, parenchima)
spazio morto fisiologico: comprende eventuali alveoli ventilati ma non perfusi dal sangue (Rapporto ventilazione/perfusione > 1)
VENTILAZIONE POLMONARE (0.5*12=6 l/m) = VC * frequenza respiratoria
VENTILAZIONE ALVEOLARE: (0.35*12=4.2 l/m): non comprende il volume dello spazio morto (150 ml).
spazio morto anatomico: il volume di aria che riempie le vie aeree, ma non arriva alla membrana alveolo-capillare
DISTRIBUZIONE DEL VOLUME CORRENTELa ventilazione alveolare non si distribuisce uniformemente, in posizione eretta:
gli alveoli apicali sono più distesi (contengono più aria), ma ...
… sono meno ventilati, a causa della minore compliance (vengono raggiunti da una frazione minore del volume corrente).
Questo è dovuto all'effetto della gravità che sposta virtualmente verso il basso il liquido pleurico, accentuando la negatività pleurica agli apici. Le differenze si attenuano nella respirazione forzata.
-6
-6
-6
H2O
-4
-4
-4