fisiologÍa respiratoria

FISIOLOGÍA FISIOLOGÍA RESPIRATORIARESPIRATORIA

DR. ALDO RENATO CASANOVA MENDOZANEUMÓLOGO ASISTENTE SERVICIO DE NEUMOLOGÍA DEL HOSPITAL NACIONAL DOS DE

MAYO LIMA –PERÚ

MIEMBRO DE LA SOCIEDAD PERUANA DE NEUMOLOGÍA - ASOCIACIÓN LATINOAMERICANA

DEL TÓRAX - AMERICAN THORACIC SOCIETY - EUROPEAN RESPIRATORY SOCIETY

DOCENTE UNMSM –USMP –UCSUR

1. Función Ventilatoria: mecánica ventilatoria.

2. Ventilación alveolar.

3. Control de la Respiración.

4. Espirometría, volúmenes y capacidades.

5. Ley de los Gases.

VENTILACIÓN

FISIOLOGIA RESPIRATORIA

PROVEER OXIGENO A LOS TEJIDOS.

ELIMINAR DIOXIDO DE CARBONO.

ETAPAS:

•VENTILACION PULMONAR: ENTRADA Y SALIDA DE AIRE ENTRE ATMOSFERA Y ALVEOLO.

•DIFUSION O2 Y CO2 ALVEOLO – SANGRE.

•TRANSPORTE O2 Y CO2 SANGRE – CELULA.

Respiración celular

Regulación de la Ventilación.4

Transporte de O2 y CO2 entre los pulmones y los tejidos atraves de la sangre y los líquidos corporales.

3

Difusión de O2 y CO2 entre los alveolo y la sangre

2

Ventilación: intercambio de aire, entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares

1

Alvéolos pulmonares

Atmósfera

O2 CO2

O2 CO2

Corazón

O2 CO2

O2 CO2

O2 + glucosa CO2 + H2O + ATPCélula

Circulación sistémica

Circulación pulmonar

Proceso dinámico y cíclico

de inspiración y espiración,

por el cual se produce el

recambio entre aire alveolar

y el medio ambiente.

VENTILACIÓN Cómo llega el aire a los alvéolos

MedioAmbiente

VIA

S

AER

EA

S

ALVEOLOS

MECÁNICA VENTILATORIA

1. Retracción elástica de tórax y pulmones.

2. Resistencia de fricción al flujo.

3. Resistencia de fricción de los tejidos.

DISTENSIBILIDAD O COMPLIANCE

ELASTANCIA: FUERZA CONTRARIA A COMPLIANCE (RETROCESO ELÁSTICO)

MEMBRANA ALVEOLO - CAPILARMEMBRANA ALVEOLO - CAPILAR

RESISTENCIA DE LAS VIAS AÉREAS

El flujo de gas al interior del pulmón es una mezcla de flujo laminar y

turbulento.

La resistencia no es constante sino que aumenta en proporción con

el flujo de gas y se vuelve inversamente proporcional al Volumen

Pulmonar.

Las vías aéreas de gran calibre ofrecen mayor resistencia la paso

del aire.

El flujo turbulento es sensible al calibre de las vías respiratorias.

El flujo laminar se presenta distal a los bronquiolos respiratorios.

MECÁNICA VETILATORIA – LOS MÚSCULOS INSPIRATORIOS

Diafragma: Músculo estriado, cuyas fibras de distribuyen en forma de “trébol”, de forma semejante a una “cúpula”, que presenta orificios para la vena cava inferior, el esófago y la aorta.

Esta inervado por el nervio frénico.

El diafragma es el músculo encargado de mover en reposo las 2/3 partes, o un 70%  del Volumen Corriente.

El diafragma en realidad son dos bombas: la de aire, y la expulsiva (defecación, orina, parto).

Músculos inspiratorios accesorios: Inspiratorios:

Intercostales externos, serratos, escalenos,

esternocleidomastoideos.

MECÁNICA VETILATORIA – LOS MÚSCULOS INSPIRATORIOS

Los músculos espiratorios están formado por

los intercostales internos, los oblicuos externo e

interno del abdomen, el transverso y recto

abdominal.

MECÁNICA VETILATORIA – LOS MÚSCULOS ESPIRATORIOS

VENTILACION PULMONAR

VENTILACION PULMONAR

VENTILACION PULMONAR

VENTILACION PULMONAR

ESPACIO MUERTO ANATOMICO: Es el volumen de las vías aéreas de conducción. Aprox. Mide 150 cm. (2,2 mL/Kg). Varía con la inspiración, edad, tamaño y posición.

ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO: Ciertos alveolos no son o son parcialmente funcionantes (ventilados pero no perfundidos).

VENTILACIÓN ALVEOLAR

LAS ZONAS DE WEST

La Zona 1 corresponde a

los ápices del pulmón.

La Zona 2 a la parte media.

La Zona 3 a las bases.

•En la zona 1 V > Q (mayor

que 1).

•En la Zona 2 V = Q ( igual a

1).

•En la Zona 3 V <Q (tiende a 0)

VENTILACIÓN ALVEOLAR

VENTILACION MINUTO (VM): VM= VC X FR

VM= (7500 mL/min).

VENTILACION ALVEOLAR (VA): VA= (VC - EM) x FR VA= (5250 mL/min)

CAPACIDAD DE CIERRE: Volumen al cual las vías respiratorias pequeñas comienzan a cerrarse en las partes declives del pulmón con la espiración.

VC: VOLUMEN CORRIENTE (500ml)

VA: VENTILACIÓN ALVEOLAR.

VM: VOLUMEN MINUTO.

EM: ESPACIO MUERTO.

FR: FRECUENCIA RESPIRATORIA (15

x min).

CONTROL NERVIOSO DE LA RESPIRACIÓN

El control nervioso de la respiración esta conformado por tres niveles de procesamiento:

1.Control local: Receptores de la mucosa de las vías aéreas, receptores de distensión, receptores dolorosos pleurales, vías colinérgicas y adrenérgicas.2.Control periférico: quimiorreceptores aórticos y carotideos.3.Control Central: centros bulboprotuberanciales, corteza cerebral.

CONTROL NERVIOSO DE LA RESPIRACIÓN – CONTROL LOCAL

El árbol bronquial dispone de receptores cuyas fibras aferentes viajan con el vago:Receptores de distensión (Reflejo de Hering-Breuer).Receptores de irritación laríngea, traqueal y bronquial.Fibras C bronquiales.

También tenemos a los receptores dolorosos de la pleura parietal, los vasos sanguíneos y la pared de la vía aérea cuyas fibras aferentes dependen de los nervios intercostales.

Pleura parietalPleura parietal

Pleura visceralPleura visceral

Duele por recibir Duele por recibir sensibilidad de sensibilidad de

los nervios los nervios intercostalesintercostales

No duele, No duele, origina origina

reflejo de reflejo de la tos al la tos al irritarse.irritarse.

Contiene fibras vasomotoras y terminaciones sensitivas de origen vagal que pueden estar implicados en los reflejos respiratorios.

CONTROL NERVIOSO DE LA RESPIRACIÓN – CONTROL LOCAL

Hay fibras eferentes de tipo parasimpático, colinérgicas,

que viajan en el vago, de acción broncoconstrictora,

vasodilatadora y secretora.

Las fibras eferentes simpáticas, adrenérgicas,

presentan acciones opuestas a las anteriores.

CONTROL NERVIOSO DE LA RESPIRACIÓN

Respecto a los quimiorreceptores:

Los periféricos (aórticos y en la bifurcación carotidea), responden a las variaciones locales de pH, pO2 y pCO2.

Los centrales, responden a las variaciones de pH y pCO2 , se localizan cerca de los centros respiratorios.

CONTROL NERVIOSO DE LA RESPIRACIÓN

Se admite la existencia de centros bulbares (ventral espiratorio e inspiratorio y dorsal inspiratorio), y protuberanciales (apneústico que inhibe la inspiración, y Neumotáxico de acciones tanto inspiradoras como espiratorias).

Respecto al control voluntario de la respiración, depende de la corteza cerebral y de las fibras córticobulbares y córticoespinales

Volúmenes Pulmonares Capacidades Pulmonares

Volumen corriente (VC) Volumen de Reserva

Inspiratoria (VRI) Volumen de Reserva

Espiratoria (VRE) Volumen Residual

Capacidad Pulmonar Total (CPT)

Capacidad Vital (VC) Capacidad Inspiratoria

(CI) Capacidad Funcional

Residual (CFR).

VOLUMENES CAPACIDADES PULMONARES

Todos los volúmenes y capacidades pulmonares son aproximadamente un 20% a 25% menores en mujeres que en varones y así mismo estas son superiores en individuos de gran talla y atléticos que en personas asténicas y pequeñas.

EL ESTADO DE UN GAS

El estado de una cantidad de gas se determina por su presión, volumen y temperatura.

La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:P = Presión absoluta

V = Volumen

n = Moles de gas

R = Constante universal de los gases ideales

T = Temperatura absoluta

P.V= n.R.T

Ley de Boyle-Mariotte A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es

inversamente proporcional a la presión que este ejerce. Matemáticamente se puede expresar así:

P1.V1 = P2.V2 = K

Donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

P1= Presión inicial.

P2= presión final.

V1= Volumen inicial.

V2= Volumen final.

Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta.

Ley de Boyle-Mariotte

Ley de Charles Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal,

mantenido a una presión constante.

En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura, el volumen del gas disminuye.

Donde:

V= Volumen.

T= Temperatura.

K= constante de proporcionalidad.

Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas.

V / T = k

Ley de Charles

Ley de Gay-Lussac Esta ley fue enunciada en 1802 por el físico y químico francés

Louis Joseph Gay-Lussac. Establece que la presión de un volumen fijo de un gas, es

directamente proporcional a su temperatura.

Donde:

P= Presión.

T= Temperatura.

K= constante de proporcionalidad.

Si el volumen de una cierta cantidad de gas se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante.

P / T = k

Ley de Gay-Lussac

P / T = k

Ley de Dalton (de las presiones parciales)

Fue formulada en el año 1801 por el físico, químico y matemático británico John Dalton.

Establece que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si sólo uno ocupase todo el volumen de la mezcla, sin variar la temperatura.

Presión de aire atmosférico = PO2 + PN2 + PCO2

Presión de aire atmosférico = 760 mmHg = 152 mmHg + 608 mmHg + 0.03 mmHg

1. Flujometría.

2. Espirometría.

3. Plestismografía.

4. Test de difusión de monóxido de carbono.

PRUEBAS DE FUNCIÓN PULMONAR

FLUJOMETRIAFLUJOMETRIA

ES LA MEDICIÓN DEL FLUJO ESPIRATORIO ES LA MEDICIÓN DEL FLUJO ESPIRATORIO PICOPICO

FLUJOMETRÍAFLUJOMETRÍA

•MIDE LA SEVERIDAD.

•MONITOREA LA RESPUESTA A LA TERAPIA.

•DURANTE LA EXACERBACIÓN.

•DETECTA EL DETERIORO ASINTOMÁTICO DE LA FUNCIÓN

PULMONAR.

DIFERENTES MODELOS DE MEDIDORES DE DIFERENTES MODELOS DE MEDIDORES DE FLUJOFLUJO

ESPIROGRAMA O ESPIROMETRÍA ESTÁTICA

ESPIROMETRIAESPIROMETRIA

ES LA MEDICIÓN CRONOMETRADA ES LA MEDICIÓN CRONOMETRADA DE UNA ESPIRACIÓN FORZADA DE UNA ESPIRACIÓN FORZADA

MÁXIMA LUEGO DE UNA MÁXIMA LUEGO DE UNA INSPIRACIÓN MÁXIMA.INSPIRACIÓN MÁXIMA.

FEV1

ESPIROMETRIAESPIROMETRIA

PERMITE DETERMINAR LA PERMITE DETERMINAR LA DISMINUCIÓN DEL CALIBRE DISMINUCIÓN DEL CALIBRE

BRONQUIAL (PATRÓN BRONQUIAL (PATRÓN OBSTRUCTIVO) O LA OBSTRUCTIVO) O LA

DISMINUCIÓN DE LA CAPACIDAD DISMINUCIÓN DE LA CAPACIDAD VITAL (PATRÓN RESTRICTIVO)VITAL (PATRÓN RESTRICTIVO)

Indicaciones espirometría

• Evaluación ante sintomatología respiratoria.

• Valorar el impacto respiratorio de enfermedades de otros órganos o sistemas.

• Cribaje de alteración funcional respiratoria ante pacientes de riesgo tabaco, agentes laborales, etc.

• Evaluación pre operatoria de pacientes no neumológicos con síntomas respiratorios o historia de tabaquismo.

Indicaciones espirometría

• Evaluación pre operatoria en pacientes de 60 años, candidatos a cirugía mayor.

• Evaluación respiratoria para determinar discapacidad u otras evaluaciones médico-legales.

• Valorar la respuesta terapéutica frente a diferentes fármacos o en ensayos clínicos farmacológicos.

• Estudios epidemiológicos que incluyan patología respiratoria.

Contraindicaciones de la espirometríaAbsolutas:• Enfermedades que cursan con dolor torácico:

Neumotórax, Neumomediastino.• Hemoptisis reciente.• Aneurisma torácico o cerebral.• Infarto reciente, angina inestable.• Desprendimiento de retina o cirugía de cataratas

reciente.

Relativas:• Traqueostomía.• Ausencia de piezas dentales.• Hemiparesias faciales.• Nauseas.• Falta de comprensión o de colaboración.

Complicaciones de la espirometría

• Accesos de tos.

• Broncoespasmo.

• Dolor torácico.

• Aumento de presión intracraneal.

• Neumotórax.

• Síncope.

ESPIROMETRÍA COMPUTARIZADAESPIROMETRÍA COMPUTARIZADA

1. BASAL2. REVERSIBILIDAD CON B2

3. BRONCOPROVOCACIÓN

CAPACIDAD VITAL FORZADA (CVF)CAPACIDAD VITAL FORZADA (CVF) VOLUMEN ESPIRATORIO FORZADO ALVOLUMEN ESPIRATORIO FORZADO AL

PRIMER SEGUNDO (VEF 1)PRIMER SEGUNDO (VEF 1) RELACION VEF 1/CVFRELACION VEF 1/CVF FLUJO ESPIRATORIO MEDIO MÁXIMO FLUJO ESPIRATORIO MEDIO MÁXIMO

(FEF 25 - 75)(FEF 25 - 75)

ESPIROMETRIAESPIROMETRIA

FEV1

TEST DE BRONCODILATACION

SE LE ADMINISTRA B2 AGONISTA O

ANTICOLINERGICO INHALADO Y

LUEGO DE 15 – 20 MIN. SE LE

REALIZA OTRA ESPIROMETRIA

SE COMPARA EL PORCENTAJE DE VARIABILIDAD O

CAMBIO DEL FEV1 Y LA FVC PRE Y POST

BRONCODILATACION

PBD =

FEV1 post – FV1 pre

(FEV1 post + FEV1 pre) / 2

X 100

UN AUMENTO DEL 12% DEL VALOR ABSOLUTO DEL FEV1, DETERMINARÁ QUE LA PRUEBA BRONCODILATADORA ES POSITIVA Y ES MUY COMPATIBLE CON ASMA BRONQUIAL.

PATRONES ANORMALESENFERMEDADES PULMONARES

OBSTRUCTIVAS

Patrón obstructivo

Parámetros

FVCFEV1

FEV1/FVCFEF25-75%

Grados de alteración

Ligero

Moderado

Severo

Normal o < 70%

FEV1: 60-80%

FEV1: 40-60%

FEV1: <40%

Curva flujo-volumen Curva flujo-volumen de la obstrucción crónicade la obstrucción crónicaal flujo aéreoal flujo aéreo

Normal

Patrón obstructivo

• Asma.• Epoc.• Hiperreactividad bronquial: TBC, Aspergillosis.• Edema pulmonar intersticial.• Laringitis.• Bronquitis.• Bronquiolitis• Tumor.• Cuerpo extraño.• Estenosis de laringe, traquea, bronquios

NORMAL LEVE SEVERO

PATRÓN ESPIROMÉTRICO OBSTRUCTIVO EN EPOC

PATRONES ANORMALESENFERMEDADES

PULMONARES RESTRICTIVAS

A

FEV1 normal o bajo y FVC baja

CAUSAS Y EJEMPLOS DE TRANSTORNOS VENTILATORIOS RESTRICTIVOS

• Trastorno de la pared toráxicaAumento de la rigidez: escoliosisDisminución de volumen: toracosplatia

• Trastorno de la PleuraAumento de la rigidez: fibrotóraxDisminución de volumen: neumotórax

• Trastornos de los músculos respiratoriosescl. lat. amiotrófica Sd. Guillan - Barre

• Trastorno del parénquima pulmonarAumento de la rigidez: fibrosis interst.difusa

Disminución de volumen: neumonectomía

UIP

• Patrón mixto:• FVC disminuido.• FEV1 disminuido.• FEV1/FVC

disminuido.

TIPOS DE TRASTORNOS ESPIROMETRICOS

N óFEF25-75

NNVEF%

NN óVEF1

NNCVF

OBST. MINIMAMIXTOOBSTRUCTIVORESTRICTIVO

PLETISMOGRAFIA

• El sistema de pletismografía corporal se realiza introduciendo al sujeto dentro de una cabina diseñada para tal fin, allí se pueden realizar dos mediciones principalmente: Volumen del gas intratorácico y Resistencia de las vías aéreas.

Indicaciones de Pletismografia

• Medición de Volúmenes y capacidades pulmonares: VR, VRI, Vt, VRE, CRF, CI, CV, CPT (TLC).

• Detección de procesos restrictivos.• Detección de procesos mixtos.• Detección de limitación al flujo aéreo

(incremento del VR).• Mejoría en la sensibilidad para la detección de

respuesta al broncodilatador.

Capacidad Pulmonar Total (TLC), Patológico: < 80% (Disminuido: restricción):

• Procesos que ocupan espacio como edema, fibrosis, atelectasias, efusión pleural, defectos restrictivos de la caja toráxica.

Capacidad Pulmonar Total (TLC), Patológico > 120% (Incrementado: sobredistensión o hiperinflación).

• Obstrucción al flujo aéreo: asma, bronquiectasias, fibrosis quística, enfisema.

Capacidad Pulmonar Total (TLC), Patológico: < 80% (Disminuido: restricción)

Volumen Residual:

• Incremento del VR y CRF representa asma, enfisema, obstrucción bronquial y deformidades torácicas.

Capacidad Residual Funcional:

• VR, CRF y TLC están disminuidos en enfermedades restrictivas, tanto de la caja torácica como del parénquima pulmonar

Volúmenes y Capacidades

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

Restrictivo Normal Lim Flujo Deb Muscular

VRIVTERVRV

Capacidad de difusión de Monóxido de carbono (DLCO)

• Se estima mediante la determinación de la capacidad de

difusión del monóxido de carbono (DLCO).

• Se inspira una pequeña cantidad conocida de CO

mezclada con aire, se mantiene en los pulmones durante

unos 10 segundos y se mide la cantidad que queda en el

aire espirado.

Capacidad de difusión de Monóxido de carbono (DLCO)

• El CO que “falta” generalmente ha difundido a través de

la membrana alveolocapilar y se ha unido a la Hb de los

hematíes que pasan por los capilares alveolares, si no

hay fugas aéreas.

• La cantidad de CO absorbida por minuto y por mmHg de

gradiente de presión entre el alveolo y la sangre capilar

es la DLCO.

MEMBRANA ALVEOLO - CAPILARMEMBRANA ALVEOLO - CAPILAR

La DLCO disminuye típicamente en:• El enfisema.• Las enfermedades intersticiales.• El TEP recurrente y la hipertensión pulmonar.

La DLCO aumenta en dos situaciones:• En las fases iniciales de la insuficiencia cardiaca

congestiva.• En la hemorragia alveolar.

1. Función de Difusión de gases.

2. Intercambio de gases alveolo –capilar (Hematosis).

3. Función de perfusión pulmonar.

HEMATOSIS - PERFUSIÓN

DIFUSIÓN NETA DE UN GAS

A GRADIENTE B

PRESIONES DE GASES EN UNA MEZCLA GASEOSA

COMPOSICION AIRE ATMOSFERICO

21,17 %O2

0,03 %CO2

78,80 %N2

Presión de aire atmosférico = PO2 + PN2 + PCO2

Presión de aire atmosférico = 760 mmHg = 152 mmHg + 608 mmHg + 0.03 mmHg

PRESIÓN DE VAPOR DE AGUA

AIRE SECO INSPIRACIÓN

VIAS RESPIRATORIAS

(HUMIDIFICACIÓN)

PRESION DE VAPOR H2O T: 37 GRADOS: 47 mmHg

AIRE HUMIDIFICADO

DIFUSION DE GASES ENTRE LA FASE GASEOSA DE LOS ALVEOLOS Y LA FASE DISUELTA DE LA

SANGRE PULMONAR

02

100 mmHg

CO2

40 mmHg

H2O

47 mmHg

N2+GI

574 mmHg

02

40 mmHg

C02

46 mmHg

H20

47 mmHg

ALVEOLOS SANGRE VENOSA

Ley de la difusión de un gas (ley de Fick)

Vg = Dg x A (Palv - Pcp) dDonde

A = área de superficie total

Dg = coef. de difusión del gas

d = distancia recorrida

Ley de Fick

DIFUSIÓN DE LOS GASES A TRAVES DE LOS LIQUIDOS Y MEMBRANAS

SOLUBILIDAD DEL GAS. COEFICIENTE DE DIFUSIÓN DEL GAS. AREA TRANSVERSAL DEL LÍQUIDO O MEMBRANA. PM DEL GAS. TAMAÑO Y POLARIDAD DE LA PARTICULA. TEMPERATURA DEL LÍQUIDO. ESPESOR DE LA MEMBRANA O CAPA LÍQUIDA. DISTANCIA RECORRIDA. GRADIENTE DE PRESIÓN. LIPOSOLUBILIDAD.

COEFICIENTE DE DIFUSIÓN

O2 1,0

CO2 20,3

N2 0,53

HELIO 0,95

PRESIONES DE LOS GASES DISUELTOS EN EL AGUA Y LOS TEJIDOS

LEY DE HENRY

PRESIÓN CONCENTRACIÓN DE GAS DISUELTO

COEFICIENTE DE SOLUBILIDAD

A una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido

O2 O.024

CO2 0.57

CO 0.018

N2 0.012

HELIO 0.008

COEFICIENTES DE SOLUBILIDAD

LA HEMATOSIS La hematosis es el proceso de intercambio gaseoso

entre el ambiente exterior y la sangre de un animal, cuya finalidad es la fijación de oxígeno (O2) y la eliminación de dióxido de carbono (CO2) durante la respiración.

En todos los organismos se produce por difusión simple, es decir, a favor del gradiente de presión parcial y sin gasto energético

El transporte de O2 y CO2 depende de la difusión y del movimiento de la sangre

96

96

96

PRESIONES PARCIALES DE LOS GASES CUANDO ENTRAN Y SALEN DE LOS

PULMONESAIRE

ATMOSFERICOAIRE

HUMIDICADOAIRE

ALVEOLARAIRE

ESPIRADO

N2 597 78,6% 563,3 74% 569 74,9% 566 74,5%

O2 159 20,8% 149,3 19,6% 100 13,6% 120 15,7%

CO2 0,3 0,04% 0,3 0,04% 40 5,3% 27 3,6%

H2O 3,7 0,5% 47 6,20% 47 6,2% 47 6,2%

TOTAL 760 100% 760 100% 760 100% 760 100%

CASCADA DE O2

End Capillary PO2

Difusión de O2 de los capilares periféricos al líquido tisular

POPO22 =95 mm Hg =95 mm Hg POPO22=40 mm Hg=40 mm Hg

Extremo arterial capilar Extremo venoso capilar

40 mm Hg40 mm Hg

23 mm Hg23 mm Hg

El PO2 i (Intracelular) siempre es menor que la PO2 de los capilares periféricos. En muchos casos existe considerable distancia entre capilares y células. La PO2 i normal varía entre 5 a 40 mm Hg (promedio 23 mm Hg). Normalmente solo se requiere de 1 a 3 mm Hg de PO2 para los procesos químicos

celulares. 23 mm Hg es un buen factor de seguridad.

POPO22 =95 mm Hg =95 mm Hg POPO22=40 mm Hg=40 mm Hg

Extremo arterial capilar Extremo venoso capilar

40 mm Hg40 mm Hg

23 mm Hg23 mm Hg

Difusión del CO2 desde la sangre pulmonar al alveolo.

Capilar pulmonarPCO2=46 mm Hg PCO2=40 mm Hg

PCOPCO22 alveolar = 40 mm Hg alveolar = 40 mm Hg

EXTREMO ARTERIALEXTREMO ARTERIAL EXTREMO VENOSO

40

45PCO2

Sang

Presión parcial alveolar de CO2

Sangre capilar pulmonarSangre capilar pulmonar

Captación de CO2 por la sangre en los capilares tisulares

PCOPCO22 =40 mm Hg =40 mm Hg PCOPCO22=46 mm Hg=46 mm Hg

46 mm Hg46 mm Hg

46 mm Hg46 mm Hg

Extremo arterial delcapilar

Extremo venoso capilar

Difusión de CO2 desde las células a los capilares tisulares

CO2 difunde exactamente en dirección opuesta a la difusión del O2.

El CO2 puede difundir unas 20 veces mas rápido que el O2.

Las diferencias de presiones para producir la difusión de CO2 son mucho menores con respecto a las presiones de O2.

PERFUSIÓN o CIRCULACIÓN PULMONAR

Consiste en el flujo de sangre venosa a

través de la circulación pulmonar hasta los

capilares y el retorno de sangre oxigenada

al corazón izquierdo.

CARACTERISTICAS DE LA PERFUSIÓN o CIRCULACIÓN PULMONAR

La circulación pulmonar es un circuito de alto

flujo, baja resistencia, baja presión y gran

capacidad de reserva, lo que favorece el

intercambio gaseoso, evita el paso de fluidos al

intersticio y favorece la función ventricular

derecha con un bajo gasto energético.

CARACTERISTICAS DE LA PERFUSIÓN o CIRCULACIÓN PULMONAR

La composición del gas alveolar produce cambios en la circulación pulmonar.

La circulación pulmonar es un circuito de baja presión (10-20 mm Hg).

La circulación pulmonar es de gran capacitancia ó adaptabilidad, con gran numero de vasos elásticos y de vasos que permanecen normalmente colapsados y pueden reclutarse durante el ejercicio.

CAMBIOS DE LA RESISTENCIA VASCULAR CON LAS VARIACIONES DEL VOLUMEN PULMONAR.

CARACTERISTICAS DE LA PERFUSIÓN o CIRCULACIÓN PULMONAR

Las arteriolas pulmonares están sólo parcialmente muscularizadas, son más delgadas y poseen más tejido elástico, por lo que tienen baja resistencia a la perfusión.

En la red capilar alveolar, la sangre fluye de forma casi laminar, con baja resistencia, facilitando el intercambio gaseoso.

CARACTERISTICAS DE LA PERFUSIÓN o CIRCULACIÓN PULMONAR

El circuito pulmonar recibe todo el gasto cardiaco pero sus presiones son menores que las sistémicas y la presión de la arteria pulmonar suele ser inferior a 25-30 mmHg.

Durante el ejercicio las presiones pulmonares se incrementan poco a pesar de que el flujo aumenta 3-5 veces, los capilares que estaban abiertos se distienden y aumenta su flujo hasta el doble y se reclutan capilares que estaban colapsados, triplicándose el número de capilares abiertos

VARIACIONES DE LA RESISTENCIA VASCULAR PULMONAR CON LOS CAMBIOS DE PRESIÓN ARTERIAL

CARACTERISTICAS DE LA PERFUSIÓN o CIRCULACIÓN PULMONAR

El flujo sanguíneo pulmonar es mayor en las zonas dorsales y basales

y está relacionado con las presiones intraalveolares según las zonas de West: Cerca del apex, en la zona I, la presión alveolar (Palv) es mayor que la arterial (Pa) y la venosa (Pv) y la mayoría de los vasos alveolares están cerrados manteniendo su flujo sólo durante la sístole.

En la zona II o media la Palv es mayor que la Pv y menor que la Pa y el flujo depende de la diferencia entre Pa y Palv.

En la porción inferior, zona III, la Palv es menor que las Pa y Pv, los vasos están siempre abiertos y el flujo sanguíneo es mayor.

Zonas pulmonares de West

Vasoconstricción pulmonar hipóxica

Las variaciones regionales de la ventilación producen también cambios en la distribución del flujo.

Cuando en las unidades alveolares disminuye la ventilación y se reduce la PAO2, se produce una vasoconstricción local que reduce la perfusión de dichas unidades y el flujo de desvía hacia unidades mejor ventiladas.

La relación entre ventilación y perfusión (V/Q)

El cociente global V/Q (ventilación alveolar total dividida por la perfusión representada por el gasto cardiaco que llega al pulmón).

Las relaciones locales V/Q son las que realmente determinan las presiones alveolares y sanguíneas de O2 y CO2.

En bipedestación, la distribución de la ventilación y la perfusión no son homogéneas (zonas de West).

Fisiología - Linda S. Costanzo 4ta edición

La relación entre ventilación y perfusión (V/Q)

Se pueden encontrar tres patrones de relación V/Q:

Áreas ventiladas no perfundidas (espacio muerto fisiológico), que corresponde al 25% de la ventilación.

Áreas en las que la perfusión y la ventilación son homogéneamente proporcionales.

Áreas perfundidas y poco ventiladas, con V/Q <1, ( equivale al concepto fisiológico de cortocircuito)

Presión intrapleural más negativa.

Una mayor gradiente de presión transmural.

Alvéolos más grande, menos compliance.

Menos de ventilación.

Presión intrapleural menos negativa.

Un menor gradiente de presión transmural.

Los alvéolos son más pequeños, más compliance.

Más ventilación.

Baja presión intravascular.

Menor reclutamiento. Mayor resistencia. Menor flujo

sanguíneo.

Mayores presiones vasculares.

Mayor reclutamiento. Menor resistencia. Mayor flujo de sangre.

Resumen de las diferencias regionales en la ventilación (izquierda) y la perfusión (derecha) en el pulmón normal vertical.

Pulmonary Physiology. Lange Physiology Series – Michael G. Levitzky 7 Edition

FUNCIONES METABÓLICAS DEL PULMÓN

1. Transporte de los Gases.

2. Hemoglobina, curva de disociación de la Hb.

3. Consumo de O2.

TRANSPORTE DE GASES - HEMOGLOBINA

Valores de PO₂ y PCO₂ (Aire, pulmones, sangre y tejidos)

CONTENIDO GASEOSO DE LA SANGRE

ROL DEL NITROGENO EN PATOLOGÍA POR HIPERBARIA

Oxígeno

HEMOGLOBINA

Hemo: Hierro y porfirina (Protoporfirina IX) Globina: 4 cadenas polipeptidicas: α y β Hemoglobina del adulto: A Cada núcleo HEM tiene el potencial de

transportar una molécula de 02.

Tipos de hemoglobinas

CURVA DE DISOCIACIÓN DEL O₂

90

CURVA DE DISOCIACIÓN DEL O₂

Capacidad del O₂: Cantidad máxima de O₂ que se puede combinar con la Hb (20,8mlO₂/100ml)

1g Hb → 1,39 ml de O₂

Saturación de O₂ de la Hb: % de lugares de unión disponible que tienen O₂ fijado.

CURVA DE DISOCIACIÓN DEL O₂

CURVA DE DISOCIACIÓN DEL O₂

La estructura cuaternaria de la Hb determina su afinidad por el oxigeno.

DesoxiHb: Las unidades de globina se unen con fuerza (estado T o tenso).

OxiHb: Enlaces que sostienen las unidades de globina se liberan (estado R o relajado): ↑500veces afinidad por el oxígeno.

El p50

OXIGENO DISUELTO

DESVIACIÓN DE LA CURVA DE DISOCIACIÓN DEL O₂

Efectos de la Anemia y la Policitemia sobre la [ ] y Sat de O₂

EFECTO BOHR

A un pH menor (más ácido), la hemoglobina se unirá al oxígeno con menos afinidad.

Puesto que el CO₂ está directamente relacionado con la concentración de H⁺ en la sangre, ↑CO₂ lleva a una disminución del pH, lo que conduce finalmente a una disminución de la afinidad por el oxígeno de la hemoglobina.

Los H se unirán a la Hb restándole afinidad al O⁺ 2.

↑ [H+] Y ↓ pH↑ pCO2

↑ TEMPERATURA

↑ [2,3 DPG

↓Afinidad

Efecto del CO en el transporte de O₂

CO + Hb → Carboxihemoglobina (COHb).

Tiene una afinidad 240 veces superior que la del O₂.

Para una PCO de 0,16 mmHg→75% de Hb estará combinado con CO.

Pequeñas cantidades de CO pueden unirse a una gran cantidad de Hb de la sangre.

DIÓXIDO DE CARBONO

TRANSPORTE DE CO₂

Flujo del CO2 de tejido – capilar sanguíneo

H2CO3

Flujo del CO2 de capilar sanguíneo - alvéolo

CO₂ DISUELTO

Obedece a la ley de Henry. El CO₂ es 20 veces mas soluble que el O₂ 5 a 10% del gas que pasa a los pulmones

desde la sangre se encuentra disuelta. 90% del gas esta en el plasma bajo la

forma de Bicarbonato.

PRESIONES DE LOS GASES DISUELTOS EN EL AGUA Y LOS TEJIDOS

LEY DE HENRY

PRESIÓN CONCENTRACIÓN DE GAS DISUELTO

COEFICIENTE DE SOLUBILIDAD

A una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido

O2 O.024

CO2 0.57

CO 0.018

N2 0.012

HELIO 0.008

COEFICIENTES DE SOLUBILIDAD

EFECTO HALDANE

El efecto Haldane es una propiedad de la hemoglobina en donde la desoxigenación de la sangre incrementa la habilidad de la hemoglobina para portar dióxido de carbono.

A la inversa, la sangre oxigenada tiene una capacidad reducida para transportar CO2.

COMPUESTOS CARBAMINO

Se forman por la combinación de CO₂ con los grupos amino terminales de las proteínas sanguíneas.

Hb∙NH₂ + CO₂↔ Hb∙NH∙COOH.

La Hb reducida puede unir más CO₂ que la HbO₂.

CURVAS DE CONCENTRACIÓN DEL O₂ Y DEL CO₂

A MAYOR CANTIDAD DE GAS DISUELTO MAYOR ES LA CONCENTRACIÓN DEL GAS EN EL LÍQUIDO

HIPOXIA

La hipoxia es la deficiencia de oxígeno en los tejidos.

1)Hipoxia hipóxica: en la cual disminuye la po2 de la sangre arterial.

2)Hipoxia anémica: donde la PO₂ es normal, pero la cantidad de hemoglobina disponible para transportar el oxígeno es baja.

HIPOXIA

3)Hipoxia isquémica o por estancamiento: en la cual el flujo sanguíneo a un tejido es tan bajo que no llega suficiente oxígeno, a pesar de la po2 y la concentración de hemoglobina normales.

4)Hipoxia histiotóxica: en la que la cantidad de oxígeno que llega al tejido es adecuada, pero por la acción de un agente tóxico, las células del tejido no pueden utilizar el oxígeno que les llega.

CONSUMO DE OXIGENO

Corresponde al volumen de oxígeno que el cuerpo consume y que se relaciona al metabolismo de la persona en determinadas condiciones fisiológicas (reposo o ejercicio).

CONSUMO DE OXIGENO

De acuerdo con las ecuaciones de Fick, el consumo de oxígeno depende de la capacidad del corazón y los tejidos para extraer el oxígeno.

CONSUMO DE OXIGENO

D(a-v)O2 es la diferencia arterio-venosa de oxígeno, que representa la capacidad de los tejidos para extraer el oxígeno de la sangre.

Cuanto mayor sea la diferencia de oxígeno entre arterias y venas, menor la cantidad de oxígeno que queda en los tejidos.

CONSUMO DE OXIGENO

Es un valor complejo que varía con: El sexo. La edad. La superficie corporal. El ejercicio. La gestación. Cuadros donde se afecta la actividad metabólica:

hipertiroidismo, sepsis, etc.

CONSUMO DE OXIGENO

El valor normal en reposo es 3.5 mL/Kg/min

DETERMINACIÓN DEL CONSUMO DE OXIGENO MÁXIMO

CONSUMO DE OXIGENO

CONSUMO DE OXIGENO

ROL DEL APARATO RESPIRATORIO EN EL MANTENIMIENTO DEL EQUILIBRIO ÁCIDO -

BÁSICO

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