Funciones de la respiraciónFunciones de la respiración

Regulador de la concentración de los pricipales gases sanguíneos.

Reservorio de sangre.

Regula el equilibrio ácido-básico.

Regulador de la presión arterial.

Vía de eliminación de diferentes sustancias.

Fases de la respiraciónFases de la respiración

Respiración consiste en tomar oxígeno del aire y desprender el diòxido de carbono que se produce en las células. Tienen tres fases :1. Intercambio en los Pulmones.Ventilación2. El transporte de gases.3. La respiración en las células y tejidos.

Anatomía del sistema respiratorioAnatomía del sistema respiratorio

Vías aéreas superioresVías aéreas superiores

En la siguiente imagen puede observarse las modificaciones que se producen en la faringe y la laringe como consecuencia de la respiración y del acto de la deglución:

Funciones de las vías Funciones de las vías aéreas superioresaéreas superiores

Fosa Nasal:Olfato

Calentamiento del aire

Filtración

Humidificación

Fonación:Pliegues vocales

Epitelio ciliado dispuesto en columna con células caliciformes, debajo hay numerosas glándulas de la capa submucosa secretoras de moco.

Los bronquios se ramifican de forma dicotómica en 22 generaciones, las 16 primeras no participan en el intercambio gaseoso. Son vías de conducción. Entre la cuarta y la decimosexta se denominan bronquiolos.

Bronquio bronquiolo bronquiolo terminal bronquiolo respiratorio

Alveolo saco alveolar conducto alveolar

PulmonesPulmones

Son estructuras elásticas que se expanden y se colapsan como un globo

Están prácticamente suspendidos en la caja torácica excepto por su hilio

Se encuentran flotando en el líquido pleural ubicado entre la pleura parietal y visceral

Ambos se mantienen contra la pared torácica debido a la ligera succión creada por el liquido

Distensibilidad, Elasticidad, Tensión superficial

Estructura Estructura alveolaralveolar

El epitelio alveolar está formado por dos tipos de células:- alveolares tipo I : epiteliales escamosas- alveolares tipo II: producen el líquido que

rellena el alvéolo y el surfactante.Los alvéolos están unidos en el parenquima pulmonar e interconectados por los conductos de Kohn.

Mecánica ventilatoriaMecánica ventilatoria Músculos de la respiraciónPresiones: transmural, pleural, alveolar, atmosférica, transpulmonarDistensibilidad - retroceso elásticoCurva presión –volumen Resistencia de la vía aérea Flujo en la vía aéreaTrabajo respiratorio

Músculos respiratoriosMúsculos respiratorios

INSPIRATORIOS Diafragma Intercostales

externos Esternocleido

mastoideo Escalenos Pectorales

RESPIRATORIOS• Intercostales internos• Abdominales• Recto anterior• Oblicuos

  

Mecánica de la ventilación Mecánica de la ventilación pulmonarpulmonar

Presiones que producen el movimiento de Presiones que producen el movimiento de aire dentro y fuera de los pulmonesaire dentro y fuera de los pulmones

• Presión atmosférica: presión del aire ambiente, 760 mmHg a nivel del mar. Se toma como referencia para el cálculo de presiones pulmonares y es igual 0 cm H20• Presión pleural: es la del líquido existente entre la pleura visceral (pulmonar) y la parietal (cavidad torácica). Es negativa durante la respiración.•Presión alveolar: es la del interior de los alvéolos. Es necesario que sea ligeramente negativa al comenzar la inspiración para aumentar el volumen pulmonar y luego es positiva durante la espiración. •Presión transpulmonar: es la diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural. También se conoce como presión de retroceso elástico.

Presión atmosférica = 0 cm H2O Presión pleural (Ppl) = -3 a -5 cm H2O Presion alveolar (Pal) = Presión pleural +presión de retroceso elástico alveolar Presión transpulmonar= Gradiente dePresión transpulmonar alveolar = Pal - Ppl

Presión transpulmonar

Volumen pulmonarVolumen pulmonar

Viene dado por la presión transpulmonar.

La presión transpulmonar es menor en la base que en el vértice del pulmón debido a que la presión pleural es mayor (menos negativa) y la presión alveolar es igual en todo el pulmón. Por lo que está menos expandido y presenta mayor complianza.

Distensibilidad pulmonar o Distensibilidad pulmonar o complianzacomplianza

• Es el grado de expansión de los pulmones por unidad de incremento de la presión transpulmonar.•La distensibilidad es el inverso de la elasticidad• DISTENSIBILIDAD = 200-240 ml/cmH2O• 500 ml / -3, -5 cm H2O

La distensibilidad viene determinada por: Las fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar: fibras de

elastina y colágeno del parénquima pulmonar. Las fuerzas elásticas causadas por la tensión superficial

del líquido que reviste las paredes interiores de los alvéolos y otros espacios aéreos pulmonares. Es diferente según los pulmones estén llenos o no de aire. Si no están llenos de aire las únicas fuerzas que influyen son las elásticas del tejido mientras que si están llenos se crean fuerzas de cohesión en el líquido que producen una fuerza de contracción.

Agente tensioactivo o surfactante,

Agente tensioactivo o surfactanteAgente tensioactivo o surfactante

El surfactante contiene fosfolípidos (dipalmitoilfosfatidilcolina) y un número de apoproteínas. Este líquido esencial es producido por las células alveolares Tipo II, y cubre los alveolos y pequeños bronquiolos. El surfactante reduce la tensión superficial en todo el pulmón. Disminuye el trabajo durante inspiración, la tensión superficial de los alveólos y el retroceso elástico alveolar y aumenta la distensibilidad. Ayuda a estabilizar los alveólos de diferentes tamaños

Ley de LAPLACEP=2T/r para una esfera con una interfase líquido/gas, como en el alveolo: P=presión, T=tensión superficial, y r=radio

Distensibilidad PulmonarDistensibilidad Pulmonar

AUMENTA ENFISEMA

DISMINUYE• FIBROSIS• EDEMA PULMONAR• ATELECTASIA• OBESIDAD• DEFORMIDAD DE LACAJA TORACICA

Trabajo respiratorioTrabajo respiratorio

En condiciones normales se usa solo para inspirar ya que la espiración es un proceso pasivo.

Tiene varios componentes: Trabajo de distensibilidad o trabajo elástico,

requerido para expandir los pulmones en contra de las fuerzas elásticas de los pulmones

Trabajo de resistencia tisular, para vencer la viscosidad de los pulmones

Trabajo de resistencia de las vías respiratorias, para vencer la resistencia de las vías respiratorias al flujo del aire.

Flujo de aire a través de las Flujo de aire a través de las vías aéreasvías aéreas

•El flujo aéreo solo ocurre a través de las vías respiratorias cuando hay diferencia de presiones: en la inspiración la presión alveolar es menor que la atmosférica y en la inspiración al revés. Tipos de flujo:

•Turbulento: Ocurre si el flujo del aire es alto, densidad del gas elevada, radio de la vía aérea grande: traquea• Transicional: Ocurre en los puntos de ramificación de las vías aéreas•Laminar: vías aéreas periféricas donde la velocidad es muy baja

Resistencia de las vías respiratoriasResistencia de las vías respiratorias Este concepto tiene significado

en fisiología pulmonar solamente en términos de FLUJO

R = Diferencia de Presión Flujo ( Lt/ seg)

La resistencia se expresa como: cm de H2O / Lt / seg

Las vías aéreas superiores son responsables del 20 - 40% de la resistencia total de las vías aéreas. Aumenta al respirar por la nariz

La resistencia en las vías aéreas periféricas es menor: La superficie de corte transversal es mayor

La mayor resistencia al flujo del aire la oponen las vías aéreas de mediano calibre

Ley de PoiseuilleResistencia = 8nl / π r4Directamente proporcional a la viscosidad del fluído o del gas (n)Directamente proporcional a la longitud de las vías aéreas (l) Inversamente proporcional a la cuarta potencia del radio (de la vía aérea) π r4

Factores que modifican laFactores que modifican laresistencia en la Vía Aérearesistencia en la Vía Aérea

Aumentan la Resistencia(Constricción) Estímulo parasimpático Acetilcolina Metacolina Histamina Serotonina Baja PCO2

Disminuyen la Resistencia(Dilatación)• Estímulo simpático• B2 agonistas• Oxido Nitroso• Alta PCO2• Baja PO2

Espirometría: Prueba clínica de Espirometría: Prueba clínica de función pulmonarfunción pulmonar

Puede monitorizar respiración en reposo para averiguar el volumen tidal, así como realizar trazos en inspiraciones y espiraciones profundas para así evaluar la capacidad vital. Consiste en inspirar de forma máxima y y expulsar todo el aire de los pulmones en el tiempo que necesite

Volúmenes y capacidades Volúmenes y capacidades pulmonarespulmonares

Volúmenes:

Vol. Corriente o circulante o tidal (VT o VC): cantidad de aire que entra o sale del sistema respiratorio en un ciclo ventilatorio (500 ml en un adulto joven) no forzado.

Vol. de Reserva Inspiratoria (VIR): cantidad adicional máxima que se puede inspirar por encima del VT (3000 ml)

Vol. de Reserva Expiratoria (VER): volúmen adicional máximo que se puede espirar por un espiración forzada tras una espiración normal (1100 ml)

Vol. Residual (VR): aire remanente tras una espiración máxima (1200 ml)

Capacidades (combinación de dos o más volúmenes):

Cap. Inspiratoria (CI): vol. máximo de gas que puede ser inspirado desde la CRF (3500 ml). Es el volumen corriente más el volumen de reserva espiratoria.

Cap. Residual Funcional (CRF): cantidad de gas remanente en los pulmones al final de una espiración normal (2,300ml). Volumen de reseva espiratorio más volumen residual.

Cap. Vital (CV): vol. que puede ser espirado luego de una inspiración máxima (4600 ml). IRV+ VC + ERV

Cap. Pulmonar Total (CPT): es el máximo volumen que se pueden expandir los pulmonse con el máximo esfurerzo posible (5800ml). CV+VR

Prueba de espiración forzadaPrueba de espiración forzada

Tras una inspiración máxima se pide al paciente que realice una espiración máxima en el menor tiempo posible.

1. CAPACIDAD VITAL FORZADA (FVC o CVF): es el máximo volumen de aire espirado, con el máximo esfuerzo posible, partiendo de una inspiración máxima. Se expresa como volumen (en ml) y se considera normal cuando es mayor del 80% de su valor teórico. No debe confundirse con la capacidad vital “lenta” (VC o SVC), dado que ésta se obtiene de con una respiración “lenta” o “relajada”, no forzada.   2. VOLUMEN ESPIRADO MÁXIMO EN EL PRIMER SEGUNDO DE LA ESPIRACIÓN FORZADA (FEV1 o VEMS): es el volumen de aire que se expulsa durante el primer segundo de la espiración forzada. Aunque se expresa como volumen (en ml), dado que se relaciona con el tiempo supone en la práctica una medida de flujo. Se considera normal si es mayor del 80% de su valor teórico.   3. RELACIÓN FEV1/FVC (FEV1%): expresada como porcentaje, indica la proporción de la FVC que se expulsa durante el primer segundo de la maniobra de espiración forzada. Es el parámetro más importante para valorar si existe una obstrucción, y en condiciones normales ha de ser mayor del 75%, aunque se admiten como no patológicas cifras de hasta un 70%.

  CVF VEF1 VEF1/CVF

Restrictivo Disminuido disminuido normal

Obstructivo con CVF normal

Normal disminuido disminuido

Obstructivo con CVF disminuido

Disminuido disminuido disminuido

Obstrucción mínima

Normal normal normal

Capacidad Vital Forzada (CVF) Volumen Espiratorio Forzado dentro del primer segundo (VEF1)Relación (VEF1/CVF)

Patrón Restrictivo:-Enfermedades con compromiso alveolar como neumonía, atelectasia, edema pulmonar.- Enfermedades intersticiales como neumoconiosis y edema pulmonar.- Lesiones que ocupan espacio intratorácico como tumores, quistes y derrame pleural.- Enfermedades neuromusculares-Enfermedades extrapulmonares . Ej: ascitis.

Patrón Obstructivo con CVF normal: en el caso de presentar esta alteración es necesario determinar si esta es de origen central o bronquial. Son causas de obstrucción de vía aérea central tumores faringeos y laringeos, cuerpo extraño, compresión extrínseca. Son causa de obstrucción bronquial el asma bronquial y limitación crónica al flujo aéreo.

Patrón Obstructivo con CVF disminuido: son causados principalmente por patología obstructiva donde el volumen residual este aumentado. Ej.: EPOC.  También pueden ser causados por la asociación de una patología obstructiva y una enfermedad restrictiva. En caso de presentarse esta alteración el informe de la espirometría debe sugerir la necesidad de algún examen complementario diagnóstico.

Ventilación alveolar y espacio Ventilación alveolar y espacio muertomuerto

Ventilación alveolar es la tasa a la que el aire alcanza los lugares donde se produce el intercambio gaseoso, esto es alvéolos, sacos alveolares, los conductos alveolares y los bronquiolos respiratorios.

Espacio muerto es el aire que llena las vías respiratorias pero no participa en el intercambio gaseoso.

Espacio muerto anatómico y fisiológico. Tasa de ventilación alveolar: (normalmente 4200ml/minuto)

Va= Frec x (Vc-Vd) Va= volumen de ventilación alvéolar Frec= frecuencia respiratoria por min Vc= volumen corriente Vd volumen del espacio muerto fisiológico

Espacio muertoEspacio muerto Volumen de aire que no participa en el

intercambio gaseoso. Anatómico: El aire que se encuentra en la

fracción no respiratoria de las vías aéreas. Fisiológico: en personas sanas es igual al

anatómico. Abarca también aquellas zonas respiratorias que no participan en el intercambio gaseoso por una mala perfusión. Se puede calcular a partir de la PCO2 expirado por la ecuación de Borh.

donde VD es el espacio muerto, VT el volumen corriente o tidal, PaCO2 la presión parcial arterial de CO2, y PECO2 la presión parcial de CO2 espirado.

Circulación de la Circulación de la sangre en el pulmónsangre en el pulmón

Circulación bronquial Circulación pulmonar Circulación linfática.

Circulación bronquialCirculación bronquialLa circulación bronquial, que nace de la aorta e irriga la pared de la vía aérea y el parénquima pulmonar. La circulación bronquial se encargara de suministrar el oxigeno a las células de las paredes de los bronquios. Circula aproximadamente el 1-2% del gasto cardiaco total. La sangre arterial bronquial es sangre oxigenada. Una vez que la sangre arterial bronquial ha pasado a través de los tejidos de sostén se vacía en las venas pulmonares y entra en la aurícula derecha

La circulación pulmonar, que nace de la arteria pulmonar llevando la sangre no oxigenada, que viene del sistema venoso sistémico, al complejo alveolocapilar donde se realiza el intercambio gaseoso. La sangre oxigenada y pobre en CO2 regresa por las venas pulmonares a la aurícula izquierda y luego al ventrículo izquierdo de donde es bombeada a la circulación sistémica

Circulación pulmonarCirculación pulmonar

Circulación linfáticaCirculación linfática

Los vasos linfáticos proceden de los tejidos de sostén del pulmón y comienzan en los espacios que rodean los bronquiolos terminales y discurren hasta el hilio del pulmón dirigiéndose al conducto linfático derecho. Las partículas pequeñas que penetran con el aire hasta los alvéolos se eliminan por este conducto así como las proteínas plasmáticas que se filtran de los capilares. De esta forma se evita el edema.

La circulación pulmonar es un La circulación pulmonar es un sistema de bajas presiones.sistema de bajas presiones.

Volumen y flujo sanguíneo Volumen y flujo sanguíneo en los pulmonesen los pulmones

• 450 ml (9% del volumen total) de los cuales aprox. 70 ml están en los capilares.•El flujo sanguíneo es prácticamente igual al gasto cardiaco y está regulado como aquél por la presión arterial y las resistencias periféricas.•En reposo en 1 minuto pasa aproximadamente toda la sangre por el pulmón•La regulación del flujo sanguíneo pulmonar es local, no autonómica. La hipoxia e hipercapnia local producen vasoconstricción arteriolar para derivar la sangre a un área mejor ventilada. Cuando la PO2 < de 73 mmHg en los alvéolos los vasos sanguíneos adyacentes se constriñen aumentando la resistencia vascular. (Es lo contrario de los que ocurre en la circulación sistémica donde las arterias se dilatan en respuesta a la falta de oxígeno). El factor que produce la vasoconstricción no se conoce pero se cree que es producido por las células alveolares hipóxicas.

El flujo sanguíneo es diferente en las diferentes regiones del pulmón y varía según la postura debido a la presión hidrostática.

La presión hidróstatica difiere de la parte superior del pulmón a la inferior en unas 5 veces.

Tres zonas: Zona1: sin flujo. PC< PAlv Zona 2:Flujo intermitente. Cuando la PS > PAlv

y la PD < PAlv Zona 3: Flujo continuo: PC > Palv

La persona normal en decúbito tiene un flujo de zona 3 en todo el pulmón.

El flujo sanguíneo en el pulmón aumenta de 4 a 7 veces con el ejercicio vigoroso

Zona 2

Zona 3

Rodríguez Puyol

Intercambio gaseoso.

Sistema Sistema alveolo-capilaralveolo-capilar

Es el sistema donde se produce el intercambio gaseoso, comprende además todas las membranas de las porciones terminales del árbol respiratorio.Hay unos 300 millones de alvéolos entre los dos pulmones, cada alveolo está rodeado de aprox. 1000 capilaresLa barrera que separa la sangre del espacio intra-alveolar es muy fina por lo que los gases la atraviesan por difusión

Membrana respiratoriaMembrana respiratoria

0.6 m

La superficie total respiratoria se estima en 70 m.

1. Liquido alveolar con surfactante2. Célula epitelial alveolar3. Lamina basal 4. Espacio intersticial entre alveolo y capilar5. Membrana basal capilar6. Célula endotelial

Difusión y presión parcial Difusión y presión parcial de los gases respiratoriosde los gases respiratorios

Los gases van a difundir siempre a favor de gradiente. La presión de un gas es directamente proporcional a la

concentración de moléculas de ese gas. La tasa de difusión de un gas es directamente proporcional a

la presión parcial de ese gas. Ejemplo: composición del aire:

79% nitrógeno21% oxígenoPresión total= 760 mm Hg

PN2 = 600 (760 x 0.79) PO2= 160 (760x 0.21)

La presión parcial de una gas disuelto depende de su coeficiente de solubilidad.

Ley de Henry: P= Concentración de gas disuelto coeficiente de solubilidad

coeficientes solubilidadO2 = 0.024CO2= 0.57CO=0.018 N2= 0.012He= 0.008

Cuantificación de la Cuantificación de la tasa neta de difusióntasa neta de difusión

1. Diferencia de presión parcial

2. Solubilidad del gas

3. Área transversal del líquido

4. La distancia que recorre el gas que difunde

5. El peso molecular del gas

6. La Tª del líquido (CTE).

Determinan el coeficiente de difusión de un gas

O2= 1 (por convenio)

CO2= 20.3

CO= 0.81

N2= 0.53

He= 0.95

El COEl CO22 en los alvéolos en los alvéolos

El CO2 se forma en las células producto de la respiración y se expulsa al exterior mediante la ventilación.

A una tasa de ventilación normal de 4.2 l/min y una tasa de excreción de 200 ml/min la PCO2 alveolar es de 40 mmHg

Capacidad de difusión de Capacidad de difusión de la membrana respiratoriala membrana respiratoria

Volumen de gas que difunde a través de la membrana por minuto para una diferencia de presión de 1 mmHg

Oxígeno21 ml/min/mm Hg en reposo

Dióxido de carbonoEs imposible medirla por la rapidez con que

difunde. Unas 20 mayor que la del O2Ley de la difusión transmembrana:

Ley de Fick: V`gas= S(p1-p2)D/E

S=superficie membranaP: presiones a ambos ladosD: difusión del gas

membranaE: espesor de la misma

Relación Relación ventilación-perfusión ventilación-perfusión

Tanto la perfusión como la ventilación aumentan en la base del pulmón cuando se está en bipedestación.

La ventilación alveolar (V) y la cantidad de sangre que recibe el pulmón (perfusión, Q) guardan una correlación

Reposo : V= 4,2L/min Q = 5L/min V/Q=0,8 En el vértice inferior es de 0,6

y asciende a medida que subimos siendo de aproximadamente 3 en los vértices superiores