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Fisiología Respiratoria: Mecánica de la Ventilación Pulmonar, Apuntes de Fisiología

documento de guyton, capitulo 38. sobre ventilación pulmonar

Tipo: Apuntes

2018/2019

Subido el 18/06/2019

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Funciones principales de la respiración:
Proporcionar O2 a los tejidos
Retirar CO2
Los componentes de la respiración son cuatro:
Ventilación pulmonar (flujo de entrada y salida del aire
entre la atmosfera y los alveolos pulmonares)
Difusión de O2 y CO2 entre los alveolos y la sangre
Transporte de O2 y CO2 en la sangre y los líquidos
corporales hacia las células de los tejidos corporales
y desde ellas
Regulación de la ventilación y otras facetas
MECANICA DE LA VENTILACION PULMONAR
MUSCULOS QUE CAUSAN LA EXPANSION Y
CONTRACCION PULMONAR
Los pulmones se pueden expandir y contraer de dos maneras:
Movimiento abajo-arriba del diafragma para alargar o
acortar la cavidad torácica: La respiración normal se
consigue por este mecanismo.
En la inspiración la contracción del diafragma tira hacia abajo
las superficies inferiores de los pulmones.
En espiración el diafragma se relaja y el retroceso elástico de
los pulmones de la pared torácica y de las estructuras
abdominales comprime los pulmones y expulsa aire.
En respiración forzada las fuerzas elásticas no son potentes
para producir la espiración rápida de modo que se consigue
una fuerza adicional mediante la contracción de los músculos
abdominales que empujan el contenido abdominal hacia arriba
contra la parte inferior del diafragma, comprimiendo así los
pulmones.
Elevación y descenso de costillas para aumentar y reducir
el diámetro AP de la cavidad torácica: Elevar la caja
torácica, al hacerlo se expanden los pulmones, dado que las
costillas se desplazan hacia adelante casi en línea recta al
igual que el esternón, alejándose de la columna vertebral y
haciendo que el diámetro AP del tórax sea 20% mayor en
inspiración máxima.
Músculos que caja torácica= m. Inspiratorios
Intercostales externos (más importantes)
ECM (eleva esternón)
Serratos anteriores (elevan costillas)
Escalenos (elevan las 2 primeras costillas)
Músculos que caja torácica= m. espiratorios
Rectos del abdomen (empujan hacia abajo las
costillas inferiores y junto con otros m abdominales
comprimen el contenido abdominal hacia arriba contra
el diafragma)
Intercostales internos.
PRESIONES QUE ORIGINAN EL MOVIMIENTO DE
ENTRADA Y SALIDA DE AIRE DE LOS PULMONES
El pulmón flota en la cavidad torácica, rodeado por una capa
delgada de líquido pleural que lubrica el movimiento de los
pulmones en el interior de la cavidad. La aspiración continua
del exceso de líquido hacia los conductos linfáticos mantiene
una ligera presión negativa entre la superficie visceral del
pulmón y la superficie pleural parietal de la cavidad torácica.
Presión pleural y sus cambios durante la respiración:
Presión pleural: presión en el líquido en el espacio
entre la pleura pulmonar y la de la pared torácica. Al
comienzo de la inspiración es de -5cmH2O que es la
magnitud de la aspiración necesaria para mantener
los pulmones expandidos hasta su nivel de reposo.
En inspiración normal, la expansión de la caja
torácica tira hacia fuera de los pulmones con más
fuerza generando una presión más negativa hasta
-7.5cmH2O.
Presión alveolar: presión del aire en el interior de los
alveolos pulmonares. Cuando la glotis está abierta y no hay
flujo de aire hacia el interior ni el exterior de los pulmones, las
presiones en todas las partes del árbol respiratorio, hasta los
alvéolos, son iguales a la presión atmosférica, que se
considera que es la presión de referencia cero en las vías
aéreas (es decir, presión de 0 cm H2O). Para que se produzca
un movimiento de entrada de aire hacia los alvéolos durante la
inspiración, la presión en los alvéolos debe disminuir hasta un
valor ligeramente inferior a la presión atmosférica (debajo de
cero). La segunda curva (denominada «presión alveolar») de
la figura 37-2 muestra que durante la inspiración normal la
presión alveolar disminuye hasta aproximadamente - l
cmH20 .Esta ligera presión negativa es suficiente para
arrastrar 0,5 l de aire hacia los pulmones en los 2 s necesarios
para una inspiración tranquila normal. Durante la espiración se
producen presiones contrarias: la presión alveolar aumenta
hasta aproximadamente + lcmH20 , lo que fuerza la salida del
0,5 l de aire inspirado desde los pulmones durante los 2 a 3
s de la espiración.
Presión transpulmonar: diferencia entre las presiones
alveolar y pleural. Es una medida de las fuerzas elásticas de
los pulmones que tienden a colapsarlos en todos los
momentos de la respiración, denominadas presión de
retroceso.
Distensibilidad de los pulmones
Distensibilidad pulmonar: Volumen que se
expande los pulmones por cada aumento
unitario de presión transpulmonar (si se da
tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio)
200ml de aire por cada cmH2O de presión
transpulmonar => distensibilidad pulmonar
total de los dos pulmones.
Diagrama de distensibilidad de los pulmones: Relaciona los
cambios del volumen pulmonar con los cambios de la presión
pleural, lo que modifica la presión transpulmonar. Hay dos
curvas, la curva de distensibilidad inspiratoria y la curva de
distensibilidad espiratoria y todo el diagrama se denomina
diagrama de distensibilidad de los pulmones.
Capítulo 38. Ventilación Pulmonar
Fisiología II. 2º Parcial
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¡Descarga Fisiología Respiratoria: Mecánica de la Ventilación Pulmonar y más Apuntes en PDF de Fisiología solo en Docsity!

Funciones principales de la respiración:

  • Proporcionar O2 a los tejidos
  • Retirar CO Los componentes de la respiración son cuatro:
  • Ventilación pulmonar (flujo de entrada y salida del aire entre la atmosfera y los alveolos pulmonares)
  • Difusión de O2 y CO2 entre los alveolos y la sangre
  • Transporte de O2 y CO2 en la sangre y los líquidos corporales hacia las células de los tejidos corporales y desde ellas
  • Regulación de la ventilación y otras facetas

MECANICA DE LA VENTILACION PULMONAR

MUSCULOS QUE CAUSAN LA EXPANSION Y

CONTRACCION PULMONAR

Los pulmones se pueden expandir y contraer de dos maneras: Movimiento abajo-arriba del diafragma para alargar o acortar la cavidad torácica: La respiración normal se consigue por este mecanismo. En la inspiración la contracción del diafragma tira hacia abajo las superficies inferiores de los pulmones. En espiración el diafragma se relaja y el retroceso elástico de los pulmones de la pared torácica y de las estructuras abdominales comprime los pulmones y expulsa aire. En respiración forzada las fuerzas elásticas no son potentes para producir la espiración rápida de modo que se consigue una fuerza adicional mediante la contracción de los músculos abdominales que empujan el contenido abdominal hacia arriba contra la parte inferior del diafragma, comprimiendo así los pulmones. Elevación y descenso de costillas para aumentar y reducir el diámetro AP de la cavidad torácica: Elevar la caja torácica, al hacerlo se expanden los pulmones, dado que las costillas se desplazan hacia adelante casi en línea recta al igual que el esternón, alejándose de la columna vertebral y haciendo que el diámetro AP del tórax sea 20% mayor en inspiración máxima. Músculos que caja torácica= m. Inspiratorios

  • Intercostales externos (más importantes)
  • ECM (eleva esternón)
  • Serratos anteriores (elevan costillas)
  • Escalenos (elevan las 2 primeras costillas)

Músculos que caja torácica= m. espiratorios

  • Rectos del abdomen (empujan hacia abajo las costillas inferiores y junto con otros m abdominales comprimen el contenido abdominal hacia arriba contra el diafragma)
  • Intercostales internos. PRESIONES QUE ORIGINAN EL MOVIMIENTO DE ENTRADA Y SALIDA DE AIRE DE LOS PULMONES

El pulmón flota en la cavidad torácica, rodeado por una capa delgada de líquido pleural que lubrica el movimiento de los pulmones en el interior de la cavidad. La aspiración continua del exceso de líquido hacia los conductos linfáticos mantiene una ligera presión negativa entre la superficie visceral del pulmón y la superficie pleural parietal de la cavidad torácica. Presión pleural y sus cambios durante la respiración:

  • Presión pleural: presión en el líquido en el espacio entre la pleura pulmonar y la de la pared torácica. Al comienzo de la inspiración es de -5cmH2O que es la magnitud de la aspiración necesaria para mantener los pulmones expandidos hasta su nivel de reposo. En inspiración normal, la expansión de la caja torácica tira hacia fuera de los pulmones con más fuerza generando una presión más negativa hasta -7.5cmH2O. Presión alveolar: presión del aire en el interior de los alveolos pulmonares. Cuando la glotis está abierta y no hay flujo de aire hacia el interior ni el exterior de los pulmones, las presiones en todas las partes del árbol respiratorio, hasta los alvéolos, son iguales a la presión atmosférica, que se considera que es la presión de referencia cero en las vías aéreas (es decir, presión de 0 cm H2O). Para que se produzca un movimiento de entrada de aire hacia los alvéolos durante la inspiración, la presión en los alvéolos debe disminuir hasta un valor ligeramente inferior a la presión atmosférica (debajo de cero). La segunda curva (denominada «presión alveolar») de la figura 37-2 muestra que durante la inspiración normal la presión alveolar disminuye hasta aproximadamente - l cmH20 .Esta ligera presión negativa es suficiente para arrastrar 0,5 l de aire hacia los pulmones en los 2 s necesarios para una inspiración tranquila normal. Durante la espiración se producen presiones contrarias: la presión alveolar aumenta hasta aproximadamente + lcmH20 , lo que fuerza la salida del 0,5 l de aire inspirado desde los pulmones durante los 2 a 3 s de la espiración.

Presión transpulmonar: diferencia entre las presiones alveolar y pleural. Es una medida de las fuerzas elásticas de los pulmones que tienden a colapsarlos en todos los momentos de la respiración, denominadas presión de retroceso.

Distensibilidad de los pulmones

  • Distensibilidad pulmonar: Volumen que se

expande los pulmones por cada aumento

unitario de presión transpulmonar (si se da

tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio)

200ml de aire por cada cmH2O de presión

transpulmonar => distensibilidad pulmonar

total de los dos pulmones.

Diagrama de distensibilidad de los pulmones: Relaciona los cambios del volumen pulmonar con los cambios de la presión pleural, lo que modifica la presión transpulmonar. Hay dos curvas, la curva de distensibilidad inspiratoria y la curva de distensibilidad espiratoria y todo el diagrama se denomina diagrama de distensibilidad de los pulmones.

Fisiología II. 2º Parcial

Las características del diagrama están determinadas por las fuerzas elásticas de los pulmones y se dividen en dos partes:

  1. Fuerzas elásticas del tejido pulmonar (determinadas por el colágeno y elastina entrelazadas en el parénquima pulmonar y cuando estos se expanden las fibras se distienden y desenredan, alargándose y ejerciendo así más fuerza elástica)
  2. Fuerzas elásticas producidas por la tensión superficial del líquido que tapiza las paredes internas de los alveolos y otros espacios aéreos pulmonares. Estas fuerzas también aumentan mucho cuando no está presente en el líquido alveolar el surfactante.

Surfactante, tensión superficial y colapso de los alveolos Principio de la tensión superficial. La superficie de agua intenta contraerse, lo que tiende a expulsar el aire de los alveolos a través de los bronquios y al hacerlo hace que los alveolos intenten colapsarse, el efecto neto es producir una fuerza contráctil elástica de todo el pulmón=> fuerza elástica de la tensión superficial.

El surfactante y su efecto sobre la tensión superficial:

  • Surfactante: agente activo de superficie en agua que reduce la tensión superficial de esta. Secretado por las células epiteliales alveolares tipo II del área superficial de los alveolos. Es una mezcla compleja de fosfolípidos, proteínas e iones siendo sus componentes más importantes el fosfolípido dipalmitoilfosfatidilcolina (que con otros fosfolípidos reducen la tensión superficial, dado que solo una parte se disuelve de manera uniforme en el líquido de la superficie alveolar, el resto permanece en la superficie del agua en los alveolos), apoproteinas del surfactante y Ca. Tensión superficial de líquidos que tapizan los alveolos pulmonares es 5-30dinas/cm.

Presión en los alveolos ocluidos producidos por la tensión superficial: Si se bloquean los conductos aéreos que salen de los alveolos pulmonares, la tensión superficial de los alveolos tiende a colapsarlos, esto genera una presión positiva en los alveolos que intenta expulsar el aire. La presión que se genera de esta forma en un alveolo de 100mm de radio y tapizado por surfactante normal es de 4 cmH2O o 3mmHg.

Efecto del radio alveolar sobre la presión que produce la tensión superficial: Cuanto menor sea el alveolo, mayor es la presión alveolar que produce la tensión superficial. Este fenómeno es significativo en lactantes prematuros pequeños, además el surfactante comienza a secretarse hacia los alveolos entre el 6-7 mes de gestación; por ello en los lactantes prematuros tienden a colapsarse sus alveolos, esta situación da lugar al síndrome de dificultad respiratoria del recién nacido.

EFECTO DE LA CAJA TORACICA SOBRE LA

EXPANSIBILIDAD PULMONAR

Distensibilidad del tórax y de los pulmones en conjunto: la distensibilidad de tórax-pulmón combinado es 110ml de volumen por cada cmH2O de presión para el sistema combinado.

Trabajo de la respiración: en condiciones de reposo los músculos respiratorios realizan un trabajo para producir la inspiración, pero no para producir la espiración. Se puede dividir en tres partes:

  1. Trabajo de distensibilidad/trabajo elástico: trabajo necesario para expandir los pulmones contra las fuerzas elásticas del pulmón y del tórax.
  2. Trabajo de resistencia tisular: trabajo necesario para superar la viscosidad de las estructuras del pulmón y de la pared torácica.
  3. Trabajo de resistencia de las vías aéreas: trabajo necesario para superar la resistencia de las vías aéreas al movimiento de entrada de aire hacia los pulmones. Energía necesaria para la respiración: Durante la respiración tranquila normal para la ventilación pulmonar es necesario del 3-5% de la energía total que consume el cuerpo, durante el ejercicio intenso esta energía aumenta.

VOLUMENES Y CAPACIDADES PULMONARES

REGISTRO DE LAS VARIACIONES DEL VOLUMEN

PULMONAR: ESPIROMETRIA: La ventilación pulmonar se estudia registrando el movimiento del volumen del aire que entra y sale de los pulmones mediante espirometria.

Volúmenes pulmonares:

  1. Volumen corriente: volumen de aire que se inspira o espira en c/respiración normal. 500ml
  2. Volumen de reserva inspiratoria: volumen adicional de aire que se puede inspirar desde un volumen corriente normal y por encima del mismo cuando se inspira con fuerza. 300ml
  3. Volumen de reserva espiratoria: volumen adicional máximo de aire que se puede espirar mediante espiración forzada después del final de una espiración a volumen corriente normal. 1.100ml
  4. Volumen residual: volumen de aire que queda en los pulmones después de la espiración más forzada. 1.200ml Capacidades pulmonares:
  5. Capacidad inspiratoria: Volumen corriente + volumen de reserva inspiratoria. Es la cantidad de aire que una persona puede inspirar3.500ml
  6. Capacidad residual funcional: volumen de reserva espiratoria + volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al final de una espiración normal 2.300ml
  7. Capacidad vital: volumen de reserva inspiratoria + volumen corriente + volumen de reserva espiratoria. Es la cantidad máxima de aire que puede expulsar una persona desde los pulmones después de llenar antes los pulmones hasta su máxima distensión 4.600ml
  8. Capacidad pulmonar total: Capacidad vital + volumen residual. Es el volumen máximo al que se puede expandir los pulmones con el máximo esfuerzo posible 5.800ml

Fisiología II. 2º Parcial

de los bronquíolos por las fibras nerviosas simpáticas es débil porque pocas fibras de este tipo penetran hasta las porciones centrales del pulmón. El árbol bronquial está muy expuesto a la noradrenalina y adrenalina que se liberan hacia la sangre por la estimulación simpática de la médula de las glándulas suprarrenales. Estas dos hormonas (especialmente la adrenalina, debido a su mayor estimulación de los receptores β-adrenérgicos) producen dilatación del árbol bronquial.

Constricción parasimpática de los bronquíolos. Fibras nerviosas parasimpáticas de los nervios vagos penetran en el parénquima pulmonar. Estos nervios secretan acetilcolina y, cuando son activados, producen constricción leve a moderada de los bronquíolos. Cuando una enfermedad como el asma ya ha producido un cierto grado de constricción bronquiolar, la estimulación nerviosa parasimpática adicional empeora la enfermedad. Los fármacos que bloquean los efectos de la acetilcolina, como atropina, pueden relajar las vías respiratorias para aliviar la obstrucción. Los nervios parasimpáticos también son activados por reflejos que se originan en los pulmones. La mayor parte de los mismos comienza con irritación de la membrana epitelial de las propias vías respiratorias, iniciada por gases irritantes, polvo, humo de cigarrillos o infección bronquial. También se produce con frecuencia un reflejo constrictor bronquiolar cuando las arterias pulmonares pequeñas son ocluidas por micro- émbolos.

Los factores secretores locales pueden producir constricción bronquiolar: Algunas sustancias se forman en los pulmones como histamina y la sustancia de reacción lenta de la anafilaxia (que se liberan a nivel pulmonar por los mastocitos durante las reacciones alérgicas). Los mismos irritantes que producen reflejos constrictores parasimpáticos en las vías aéreas (humo, polvo, dióxido de azufre, y elementos ácidos del smog) pueden actuar directamente sobre los tejidos pulmonares para iniciar reacciones locales no nerviosas que producen constricción obstructiva de las vías aéreas.

Moco que recubre las vías aéreas y acción de los cilios en la limpieza de las vías aéreas: Todas las vías respiratorias están humedecidas por una capa de moco que recubre toda la superficie. El moco es secretado por las células caliciformes mucosas individuales del recubrimiento epitelial de las vías aéreas y en parte por pequeñas glándulas submucosas. Mantiene humedecidas las superficies, atrapa partículas pequeñas que están en el aire inspirado e impide que la mayoría de ellas llegue a los alvéolos. El moco es eliminado de las vías aéreas de la siguiente manera. Toda la superficie de las vías respiratorias está tapizada por un epitelio ciliado que tiene aproximadamente 200 cilios por cada una de las células epiteliales. Estos cilios baten continuamente a una frecuencia de 10 a 20 veces por segundo y la dirección de su «golpe de fuerza» siempre se dirige hacia la faringe. Los cilios de los pulmones baten hacia arriba, mientras que los de la nariz baten hacia abajo. Este batido continuo hace que la cubierta de moco fluya lentamente hacia la faringe. Después el moco y las partículas que están atrapadas en el mismo son deglutidos o se expulsan hacia el exterior con la tos.

Reflejo tusígeno : Los bronquios y la tráquea son sensibles a la presión ligera que cantidades muy pequeñas de sustancias extrañas u otras causas de irritación inician el reflejo tusígeno. La laringe y la carina (punto en el que la tráquea se divide en los bronquios) son sensibles, y los bronquíolos terminales e incluso los alvéolos son sensibles a estímulos químicos corrosivos, como los gases dióxido de azufre o cloro. Los impulsos nerviosos aferentes pasan desde las vías respiratorias a través de los nervios vagos hacia el bulbo raquídeo del encéfalo. Ahí se activa una secuencia automática de acontecimientos por los circuitos neuronales del bulbo,

produciendo el siguiente efecto. Primero se inspiran rápidamente hasta 2,5 l de aire. Segundo, se cierra la epiglotis y las cuerdas vocales se cierran firmemente para atrapar el aire que está en el interior de los pulmones. Tercero, los músculos abdominales se contraen con fuerza, comprimiendo el diafragma mientras otros músculos espiratorios, como los intercostales internos, también se contraen con fuerza. En consecuencia, la presión en los pulmones aumenta rápidamente hasta 100 mmHg o más. Cuarto, las cuerdas vocales y la epiglotis se abren totalmente de manera súbita, de modo que el aíre que está sometido a esta presión elevada en los pulmones explota hacia fuera. De hecho, a veces este aire es expulsado a velocidades que varían desde 120 a 160km/h. Es importante que la intensa compresión de los pulmones colapsa los bronquios y la tráquea, haciendo que sus partes no cartilaginosas se invaginen hacia dentro, de modo que el aire que explota realmente pasa a través de hendiduras bronquiales y traqueales. El aire que se mueve rápidamente habitualmente transporta todas las sustancias extrañas que estén presentes en los bronquios y en la tráquea.

Reflejo del estornudo: es similar al reflejo tusígeno, excepto que se aplica a las vías respiratorias nasales. El estímulo desencadenante del reflejo del estornudo es la irritación de las vías aéreas nasales; los impulsos eferentes pasan a través del quinto par craneal hacia el bulbo, donde se desencadena el reflejo. Se produce una serie de reacciones similar a la que ocurre en el reflejo tusígeno; sin embargo, la úvula desciende, de modo que grandes cantidades de aire pasan rápidamente a través de la nariz, contribuyendo de esta manera a limpiar las vías aéreas nasales de sustancias extrañas.

Funciones respiratorias normales de la nariz: 1) el aire es calentado por las extensas superficies de los cornetes y del tabique, 2) el aire es humidificado casi completamente incluso antes de que haya pasado más allá de la nariz, y 3) el aire es filtrado parcialmente. Estas funciones en conjunto son denominadas la función de acondicionamiento del aire de las vías aéreas respiratorias superiores.

Función de filtro de la nariz: Los pelos de la entrada de las narinas son importantes para filtrar las partículas grandes. Sin embargo, es mucho más importante la eliminación de las partículas por precipitación turbulenta, es decir, el aire que atraviesa las vías aéreas nasales choca contra muchos obstáculos: los cornetes (también denominados turbinas porque generan una turbulencia de aire), el tabique y la pared faríngea. Cada vez que el aire choca contra una de estas obstrucciones debe cambiar su dirección de movimiento.

Tamaño de las partículas atrapadas en las vías respiratorias. El mecanismo de turbulencia nasal para eliminar las partículas del aire es tan eficaz que casi no llegan partículas mayores de 6 um de diámetro a los pulmones a través de la nariz. Del resto de las partículas, muchas de las que tienen entre 1 y 5 um se depositan en los bronquíolos más pequeños como consecuencia de la precipitación gravitacional. Algunas de las partículas todavía más pequeñas (menores de 1 um de diámetro) difunden contra las paredes de los alvéolos y se adhieren al líquido alveolar. Pero muchas partículas menores de 0,5 um de diámetro quedan suspendidas en el aire alveolar y son expulsadas mediante la espiración. Muchas de las partículas que quedan atrapadas en los alvéolos son eliminadas por los macrófagos alveolares, y otras son transportadas por los linfáticos pulmonares. Un exceso de partículas puede provocar el crecimiento de tejido fibroso en los tabiques alveolares, dando lugar a una debilidad permanente.

Vocalización : El habla implica al aparato respiratorio y también a: 1) centros específicos de control nervioso del habla de la corteza cerebral, 2) centros de control respiratorio del encéfalo, y 3) las estructuras de articulación y resonancia de las cavidades oral y nasal. El habla está formada por dos funciones mecánicas: 1) fonación, que se realiza en la laringe, y 2) articulación, que se realiza en las estructuras de la boca.

Fisiología II. 2º Parcial