Ventilación pulmonar_0
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Ventilación pulmonar
Julia Giriboni
Departamento de Fisiología
2014
Etapas de la respiración
Intercambio de O2 y CO2 entre
sangre y tejidos
HEMATOSIS
Trasporte de gases de la sangre a los
tejidos
Intercambio de O2 y CO2 entre aire alveolar y
sangre
Intercambio de aire entre
atmósfera y alvéolos
VENTILACIÓN PULMONAR
Objetivos de la clase
• Comprender los mecanismos por los que el aire se mueve en el sistema respiratorio.
• Comprender la relación entre presión y volumen, y cómo los gradientes de presión se relacionan con el flujo de aire.
• Comprender el funcionamiento de las fuerzas internas y externas que actúan sobre los pulmones.
• Comprender cómo diferentes factores influyen en la distensibilidad pulmonar.
A través de
VENTILACIÓN PULMONAR Entrada y salida de aire desde la atmósfera a los pulmones
CILCO RESPIRATORIO
Inspiración Espiración
Insuflación alternada de los pulmones
Intercambio gaseoso
(captar O2 del aire y eliminar el CO2 del organismo) entre aire alveolar y capilares sanguíneos
PROPIEDADES ELÁSTICAS de los pulmones y el tórax
DISTENSIBILIDAD o compliance:
cambios de volumen en relación a la presión
ELASTICIDAD:
Capacidad de retornar a su forma inicial
Es la fuerza que debe realizarse para sacar a un cuerpo elástico del reposo
fuerza
𝐶 = ∆𝑉
∆𝑃
Es la fuerza que debe realizarse para volver al reposo
MECÁNICA RESPIRATORIA
Expansión del diámetro torácico y de los pulmones.
Disminución del diámetro torácico, desinflación de los pulmones
INSPIRACIÓN ESPIRACIÓN
Expansión y retracción de los pulmones por movimiento de: - Costillas y esternón - Músculos respiratorios
Activo En gral pasivo
inspiración
esternocleidomastoideo
escalenos
intercostales externos
diafragma
espiración
intercostales internos
oblicuo abdominal externo
oblicuo abdominal interno
transverso abdominal
recto abdominal
Musculatura torácica
Músculos respiratorios accesorios
El diafragma
Forma de cúpula Músculo respiratorio más importante Respiración normal tranquila se da casi totalmente por su movimiento Cuando se contrae se desplaza hacia abajo y aumenta el volumen torácico (20%) Cuando se relaja vuelve a subir y disminuye el volumen torácico Es el que consume menos energía por variación de volumen pulmonar
DIFERENCIAS DE PRESIÓN ENTRE LA ATMÓSFERA Y LOS ALVÉOLOS
Cambian durante el ciclo respiratorio en función a la actividad rítmica de los músculos respiratorios (además de la elasticidad del tórax y los pulmones y las resistencias que se oponen al flujo de aire)
¿Cómo se genera el movimiento de aire en los pulmones?
Activación de músculos
respiratorios
Generan fuerza y cambio de
volumen torácico
Cambios de presión
Flujo de aire, VENTILACIÓN PULMONAR
Ciclo respiratorio
Características elásticas de pulmones y tórax
¿Cómo se genera el movimiento de aire en los pulmones?
Pulmones elásticos, si no hay fuerzas que los mantengan insuflados, colapsan “Flotan” en la cavidad torácica – pleura
Pleura parietal
Pleura visceral
Pared torácica
Cavidad pleural
Diafragma
P<0
Aspiración del líquido pleural
Vacío de Dönders
P pleural <0
PRESIONES EN FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
P atmosférica
P alveolar
P respiratoria
Reposo glotis abierta
Inspiración Espiración
P alveolar = P atm P alveolar < P atm P alveolar > P atm
Medida de las fuerzas elásticas que tienden a colapsar a los pulmones – es una presión de retroceso
Inspiración Espiración
Pre
sió
n (
cm
de
H2O
) V
olu
men
(m
L)
P pleural
P alveolar
P transpulmonar
Volumen pulmonar
0
-2
-6
-8
-4
aire en las vías aéreas + aire en los alvéolos
La ventilación pulmonar se puede calcular:
Vol ventilación pulmonar (VVP) = Vol corriente x Frec Respiratoria
0
4
8
12
16
20
vaca Holando caballo purasangre
perro Beagle
VV
P (
mL)
320 mL 770 mL 120 mL Vol corr
El vol de aire que entra o sale de los pulmones por minuto
MEDIDA DE LA DISTENSIBILIDAD PULMONAR
P pleural (cm H2O)
Vo
l pu
lmo
nar
(L
)
Espiración
Inspiración
Para generar grandes cambios de volumen se
necesita ejercer gran presión
El pulmón es más distensible cuando contiene poco volumen
La distensibilidad del pulmón es diferente en la fase de llenado que en la de vaciamiento
Para cualquier P, el volumen de desunflación es mayor que el de insunflación
HISTÉRESIS PULMONAR
Curva PRESIÓN - VOLUMEN
P pleural (cm H2O)
Vo
l pu
lmo
nar
(L
)
Espiración
Inspiración
La DISTENSIBILIDAD depende de:
• Fuerzas elásticas de los pulmones • Fuerza elástica causada por la tensión
superficial del líquido que reviste los alvéolos
El parénquima pulmonar contiene fibras de colágeno y elastina entrelazadas entre sí.
Pulmones desinflados Fibras contraídas y torsionadas
Pulmones expandidos Fibras se distienden y desenredan
Curva PRESIÓN - VOLUMEN
más rígido
Menos distensible
Vo
l pu
lmo
nar
(L
) Curva PRESIÓN - VOLUMEN
Las partículas interactúan en la superficie formando una
película elástica
Surfactante pulmonar
La DISTENSIBILIDAD depende de:
• Fuerzas elásticas de los pulmones • Fuerza elástica causada por la tensión
superficial del líquido que reviste los alvéolos
P pleural (cm H2O)
Tensión superficial en los alvéolos
Dentro de los alvéolos el agua también tiende a formar una película elástica que se contrae tienden a colapsar!
Surfactante pulmonar
Agente activo de superficie
en agua
Reduce la tensión
superficial
Secretado por neumocitos tipo II Compuesto por:
- Fosfolípidos (dipalmitoil fosfatidil colina) - Proteínas - Iones calcio
¿Cómo funciona? Propiedades análogas a los detergentes
La porción hidrofóbica no se disuelve y permanece sobre la superficie de agua en los alvéolos
Disminuye la tensión superficial
P pleural (cm H2O)
Vo
l pu
lmo
nar
(L
) Curva PRESIÓN - VOLUMEN
Pulmones llenos de aire (1): interfase aire alveolar – líquido alveolar Pulmones llenos de solución salina (2): no hay interfase aire – líquido, no hay tensión superficial, sólo actúan fuerzas elásticas
Se necesita ejercer más presión para expandir pulmones llenos de aire que de solución salina
La fuerza producida por la tensión superficial es más importante que las fuerzas elásticas en la tendencia a producir el colapso pulmonar
2 1 La DISTENSIBILIDAD depende de:
• Fuerzas elásticas de los pulmones • Fuerza elástica causada por la tensión
superficial del líquido que reviste los alvéolos
Solución salina
SIN TENSIÓN SUPERFICIAL
-2 -4 -8
Tensión superficial en los alvéolos
P
T La tensión
superficial es mayor en los
alvéolos pequeños que en los grandes
La presión que contrarresta la
tensión superficial depende
inversamente del radio de los
alvéolos
Según la Ley de Laplace:
𝑃 = 2𝑇
𝑟
Funciones:
♦ Aumenta la distensibilidad pulmonar – disminuye el esfuerzo respiratorio (histéresis pulmonar)
♦ Favorece la estabilidad de los alvéolos – impide que el plasma se
extravase a los alvéolos (edema pulmonar) ♦ Contribuye a mantener secos los alvéolos
alvéolo pulmonar
PROPIEDADES ELÁSTICAS DE LA CAJA TORÁCICA
♦ La distensibilidad del sistema pulmonar – tórax es casi la mitad que la de los pulmones aislados
♦ Durante a inspiración los músculos respiratorios deben realizar trabajo
♦ Trabajo de distensibilidad: expansión de los pulmones – en contra de las F elásticas de pulmón y tórax
♦ Trabajo de resistencia tisular: necesario para superar la viscosidad de
las estructuras del pulmón y tórax ♦ Trabajo de resistencia de las vías aéreas: necesario para superar la
resistencia de las vías aéreas al flujo de aire ♦ En reposo: el retroceso pasivo del pulmón y la expansión torácica se
encuentran en equilibrio, P total = 0. Luego de una espiración normal el pulmón está relajado y contiene la capacidad residual funcional (CRF).
FLUJO DE AIRE a través de las vías aéreas
𝐹 = ∆𝑃 𝜋𝑟4
8η𝑙
Ley de Poiseuille
bronquio normal
bronquio inflamado
bronquitis
bronquio asmático
P1 P2
R
r
R
♦ Para que haya flujo de aire a través de las vías aéreas:
♦ debe existir diferencia de presiones ♦ debe vencer la resistencia al paso de aire a través de las vías aéreas
FLUJO DE AIRE a través de las vías aéreas
tráquea bronquio bronquiolo
resi
sten
cia
bronquiolo terminal
La resistencia al flujo aéreo depende del número de vías paralelas presentes
las vías aéreas grandes y de mediano tamaño presentan una resistencia al flujo mayor que el que ofrecen numerosas pero pequeñas vías aéreas
La resistencia al flujo de aire determina que existan diferentes tipos de flujo:
(1) Vías aéreas grandes. Tráquea – gran velocidad, flujo turbulento
(2) Vías aéreas medianas , bifurcaciones – flujo transicional
(3) Vías aéreas pequeñas. Bronquios – baja velocidad, flujo laminar, líneas de corriente de aire son paralelas
FLUJO DE AIRE a través de las vías aéreas
Las vías aéreas superiores representan entre el 20-40% de la resistencia al flujo de aire total. En ellas el aire es acondicionado: se humidifica, se calienta y se filtra.
tráquea
1
2
3
bifurcaciones
bronquios
gracias
BIBLIOGRAFÍA
Guyton, A. C., Hall, J. E. 2006. Tratado de fisiología médica. 11º Ed., Madrid, Elsevier. 1115 Pp. García Sacristán, A., Castejón, F., de la Cruz, L., González, J., Murillo, M. y Salido, G., 1995. Fisiología veterinaria. Ed. Interamericana – Mc Graw Hill.