fisiologia del aparato respiratorio
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FISOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORIO
DR MN CESAR MANZANO MAYORAL
APARATO RESPIRATORIO
• FORMADO POR• Vías Aéreas
• Conductos Aéreos• Vasos Pulmonares• Pulmones (pleuras)
• Área Mecánica• Caja Torácica
• Músculos Inspiratorios• Músculos Espiratorios
• Área Nerviosa• Centro Respiratorio
• (dorsal, ventral y neumotáxico)• Quimiorreceptores y Mecano
receptores (Aorticos y Carotideos)
APARATO RESPIRATORIOFunciones
• Aporta el O2 y elimina el CO2
• Regulación del Ph sanguíneo
• Filtra , humedece y calienta el aire
• Elimina una parte del agua• Produce sonidos• Temperatura corporal
FASES DEL PROCESO VENTILATORIOFASES DEL PROCESO VENTILATORIO
1.1. Ventilación externa o Ventilación externa o alveolaralveolar
2.2. Transporte del gases Transporte del gases (hemática)(hemática)
3.3. Ventilación interna o Ventilación interna o celularcelular
Anatomía del aparato respiratorioparte aérea
• nariz • faringe • laringe • traquea • bronquios • Pulmones (pleuras)
NARIZ Externa
• esta formada por una estructura de sostén de huesos y cartílagos hialino, cubiertos por músculos, piel y revestimiento de mucosas.
• Desempeñan las siguientes funciones
• calentar, humectar y filtrar el aire inhalado
• destacar los estímulos olfatorios
• modificar las vibraciones de la voz a su paso por cámaras resonantes huecas de gran tamaño
Interna• la porción interna la nariz es una gran cavidad
en la parte anterior del cráneo, situada debajo del hueso nasal y arriba de la boca, incluye músculos y mucosa
FARINGEConstituye un conducto para el paso del aire y alimentos, una cámara de Constituye un conducto para el paso del aire y alimentos, una cámara de
resonancia para la voz y el sitio donde se alojan las amígdalas resonancia para la voz y el sitio donde se alojan las amígdalas
• La garganta es un conducto que mide 13 cm de longitud que se inicia en los orificios posteriores de la nariz y llega hasta el nivel cartílago cricoides.
• Se sitúa en el plano posterior de la boca y nariz arriba de la laringe y por delante de las vértebras serviciales. Su pared se compone de músculos y tiene revestimiento de mucosa.
La faringe se dividen en tres regiones
• Nasofaringe
• Bucofarínge
• Laringofaringe
NASOFARINGE
• Se halla detrás de la cavidad nasal y llega hasta el nivel del paladar balando.
• Su pared posee 5 aberturas: los 2 orificios posteriores de la nariz, otros 2 que se comunican con las trompas de Eustaquio y la abertura que conduce a la bucofaríngeacontienen las amígdalas faríngeas.
• A través de los orificios posteriores, la nasofaringe recibe aire y partículas de moco con polvo proveniente de la nariz.
• La nasofaringe intercambia pequeños volúmenes de aire con las trompas de Eustaquio para igualar las presiones de este gas entre la laringe y el oído medio
BUCOFARÍNGEBUCOFARÍNGE
• Es la porción intermedia de la faringe, esta situada en plano posterior a la boca y se extiende desde paladar plano en sentido inferior hasta el nivel del hueso hioides. Posee una sola abertura llamada fauces que es el paso de la boca a la faringe.
• Desempeña funciones respiratorias y digestivas.
• Aquí se localizan dos pares de amígdalas, las linguales y las palatinas.
LARINGOFARINGE
• La porción inferior de la faringe, que inicia a la altura del hueso hioides y conecta el esófago con la laringe, constituye un conducto respiratorio y digestivo
LARINGE
Es un conducto corto que conecta la laringofaringe con la traquea. Se ubica en la línea media del cuello, por delante de las vértebras
• La pared de la laringe esta integrada por nueve cartílagos .Tres de ellos son nones ( tiroides, cricoides y epiglotis) y otros tres son pares (aritenoides, cuneiformes y corniculados)
La laringe esta formada cartílagos impares
• El tiroideo consta de dos placas fusionadas por el cartílago y le confiere una forma angular.
• La epiglotis constituye una gran estructura de cartílago en forma de hoja que esta recubierta de epitelio. El tallo de la glotis se une al borde anterior del cartílago tiroideos, mientras la hoja queda libre y se mueve de arriba hacia abajo, como una escotilla de trampa
• El cricoides consiste en un anillo de cartílago que forma la pared inferior de la laringe. El ligamento cricotiroideo medio lo conecta con el cartílago tiroideo (es de referencia en un caso de emergencia)
CARTILAGAOS pares
• Aritenoides son los mas importantes porque influyen en la posición y tensión de las cuerdas vocales verdaderas ya que une las cuerdas vocales con los músculos faringeos. Con el sostén de estos cartílagos, dichos músculos se contraen y como resultado mueven las cuerdas vocales produciéndose el sonido.
• Corniculados, en forma de cuernos de localizan en el vértice de cada cartílago aritenoides.
• Cuneiformes, brindan sostén a las cuerdas vocales y porciones laterales de epiglotis
TRAQUEATRAQUEA
• Se trata de un conducto tubular por el que fluye aire, tienen 12 a 15 cm de longitud y 2.5 cm de diámetro. Se localiza en la parte delantera del esófago y abarca desde la laringe hasta el nivel del borde superior de la vértebra T5
• Las capas que integran la pared traqueal de la porción mas profunda a la mas superficial son:
• a). mucosa• b). submucosa • c) cartílago hialino• d). adventicia
• la mucosa de la traquea se compone de una capa de epitelio, el epitelio brinda protección contra el polvo.
• los 16 a 20 anillos horizontales incompletos de cartílago hialino conforma una letra C y se aplican una encima del otro, esta disposición permite que el esófago se contraiga levemente durante la deglución.
CARINA
• En el punto donde la traquea se divide en los bronquios derecho e izquierdo existe un borde interno, la Carina.
• La mucosa de la Carina es una de las áreas mas sensibles de la laringe y traquea que desencadena el reflejo de la tos.
BRONQUIOS
• En el borde superior de la vértebra T5, la tráquea se bifurca en los bronquios primarios derecho e izquierdo.
• El bronquio primario derecho es mas vertical, corto y ancho que el izquierdo.
• los bronquios primarios poseen anillos incompletos de cartílago y revestimiento de epitelio cilíndrico ciliado seudoesterificado
BRONQUIOS
• Después de entrar en los pulmones los bronquios se dividen en otros mas pequeños, los bronquios secundarios (o lobulares), uno para cada lóbulo pulmonar, estos dan origen a otros de menor calibre, los bronquios terciarios (o segmentarios), que a su vez se ramifican en bronquiolos, estos se dividen varias veces en otros mas pequeños llamados bronquiolos terminales.
PULMONES • son dos óranos cónicos situados
en la cavidad torácica. Los separa el corazón y otras estructuras del mediastino, que divide la cavidad torácica en dos partes anatómicamente distintas.
• Dos capas pleurales de membrana serosa protegen y envuelven al pulmón . la capa superficial de la pared de la cavidad torácica y se denomina pleura parietal, mientras la mas profunda pleura visceral sirve de envolvimiento de los dos pulmones
ALVEOLOS
• Es una excrescencia en forma de taza con recubrimiento epitelial , saco vitelino consiste en dos alvéolos que comparten una abertura en común
• La pared de los alvéolos se conforman de dos tipos de células epiteliales :las células alveolares tipo I son epiteliales escamosas sencillas y forman un recubrimiento casi continua de la pared alveolar (son el sito de intercambio de gases), interrumpido por células tipo II llamadas células septales son redondas en la superficie contiene microbellocidades, secretan el liquido surfactante que las mantiene húmedas, distendidas, y facilita el intercambio gaseosa, además le confiere protección.
PLEURAS
• Entre ambas capas existe un pequeño espacio, la cavidad pleural, la cual contiene un liquido lubricante, que es secretado de la pleura, este liquido reduce la ficción entre las dos capas y permite que se deslicen una sobre la otra durante las respiraciones protegiendo a los pulmones de lesiones.
• Fosfolípidos y proteínas, reducen la tensión superficial del liquido alveolar
• Macrófagos alveolares son fagotitos errantes que retiran las partículas pequeñas de polvo y otros deshechos
SurfactanteSurfactante
FISIOLOGÍA DE LOS MÚSCULOS RESPIRATORIOS
• Desde el punto de vista embrionario, histológico y funcional, los músculos respiratorios son esqueléticos.
• Incluyen el
• Diafragma
• intercostales, esternocleidomastoideo
• escálenos
• abdominales.
• La principal función es intervenir en el trabajo respiratorio.
Diafragma• Tiene forma de bóveda que cierra por arriba
(convexo) la cavidad abdominal y limita por abajo (cóncavo) la cavidad torácica.
• Su parte media es aponeurótica o tendinosa, (centro frénico); rodeado por bandas musculares.
• Es gibado y asimétrico.
• Orificios el hiato aórtico, el hiato esofágico y el orificio para la vena cava inferior.
• Cuando se contrae y se mueve hacia abajo, los músculos pectorales menores y los intercostales presionan las costillas hacia fuera.
• La cavidad torácica se expande y el aire entra en los
pulmones a través de la tráquea para llenar el vacío resultante.
• Cuando el diafragma se relaja, adopta su posición
normal, curvado hacia arriba; entonces los pulmones se contraen y el aire se expele.
• El diafragma, el músculo inspiratorio más importante, es el responsable de la ejecución del 30 -90 % del trabajo respiratorio.
Músculos Intercostales• Externos• Son delgados se encuentran
situados en el plano más superficial de los espacios intercostales.
• Su acción inspiratoria se fundamenta en la capacidad de traccionar la costilla inmediatamente inferior en sentido caudo-cefálico y aumentar así el diámetro del tórax.
• Internos• Se observan al quitar los
intercostales externos.• Su origen se encuentra en el labio
medial del borde inferior costal. • Desde ahí se originan hacia abajo y
atrás para función es la de llevar acabo la espiración
Esternocleidomastoideo• Cara lateral del cuello, en la región
anterolateral; largo, robusto, constituido en su tramo torácico por dos manojos o cabezas:
1. esternal, cilíndrica2. clavicular, aplanada. • Entre ambas forman el triángulo de
Sédillot, que permite acceso a la vena yugular interna.
• Se inserta, por abajo, en la cara anterior del mango del esternón y tercio interno de la clavícula; por arriba, en la cara interna de la apófisis mastoides y línea curva occipital superior ( nervio espinal)
• Este músculo permite tres acciones diferentes:
1. rotación de la cabeza al lado contrario2. inclinación lateral3. extensión de la cabeza; (flexor,
inclinador y rotador).
Los Escálenos
• Escaleno Anterior
Se encuentra en la parte lateral y anterior del cuello, se inserta superiormente en las apófisis transversas de la 3, 4, 5 y 6 vértebras cervicales desde este punto desciende y se inserta en la 1 Costilla, por detrás del escaleno anterior entre éste y el Escaleno Medio se encuentra el plexo cervical y la Arteria Subclavia, por delante pasa la Vena Subclavia.
• Escaleno Medio
Se inserta también en las vértebras cervicales 2,3,4,5,6 y desciende hasta la 1 costilla detrás de la inserción del Escaleno Posterior
• Escaleno Posterior
Se inserta en las vértebras Cervicales 4,5 y 6 de ahí desciende a diferencia de los otros en la 2 costilla, por delante entre el Escaleno Medio y el Posterior pasa el Nervio de Bell.
Músculos Abdominales
• El papel principal los músculos abdominales es proteger los órganos internos, y forman prácticamente una bolsa que contiene las vísceras.
• Sirven para la espiración forzada porque tiran las costillas hacia abajo.
• Permiten con su acción mas o menos tónicas (según el nivel de entrenamiento), el mantenimiento de las vísceras y del diafragma
• Oponen una resistencia al diafragma y permiten un sólido apoyo para elevar las costillas inferiores en la respiración.
Mecánica respiratoriaMecánica respiratoriaLa respiración cumple con dos tiempos sucesivas, efectuadas gracias a
la acción muscular del diafragma y de los músculos intercostales y accesorios controlados todos por el centro respiratorio del bulbo
Presión
Atmosférica
PL Presión
PT Intrapleural
PR Presión
Alveolar
PL = Presión Transpulmonar = P. Alveo. - P. Intrap. PT = Presión Transtorácica = P. Intrap. - P. Atm. PR = Presión Respiratoria = P. Alveo. - P. Atm.
PRESIONES PULMONARES
• Durante la inhalación normal la presión dentro de los pulmones presión intralveolar, es cerca de +3 mmHg. Esa presión dentro del alveolo es debido a la tensión superficial ejercido por el fluido surfactante que cubre el interior del alveolo. Como resultado, el alveolo tiende a colapsarse. Para contrarrestar esa presión en el alveolo es necesario ejercer una presión opuesta,
• La habilidad de los pulmones y tórax para expandirse durante la respiración es llamada distensibilidad (a veces llamada compliancia); la cual es expresada como el incremento de volumen en los pulmones por unidad de incremento en la presión intralveolar. La resistencia a la fluidez de aire dentro y fuera de los pulmones es llamada resistencia aérea.
CAPACIDAD Y VOLUMENES CORPORALES
• Los volúmenes pulmonares son diversas cantidades de aire que se estudian en la mecánica respiratoria, así tenemos por ejemplo :
• Volumen corriente ( vc ), que es la cantidad de aire que se mueve en cada ciclo respiratorio normal ( no forzado y el organismo en reposo ); oscila entre los 300 - 600 ml.
• Volumen de reserva inspiratorio ( VRI ), que es el volumen máximo que se puede inspirar forzadamente.
• Volumen de reserva espiratorio ( VRE ), que es el máximo volumen de aire que se puede espirar.
• Volumen residual ( VR ), que es la cantidad de aire que queda dentro de la caja torácica, después de una espiración forzada. Este VR se adquiere en el momento del nacimiento y no se puede eliminar.
• Las capacidades pulmonares resultan de la suma de los volúmenes pulmonares y siempre reflejan cantidades de aire, así tenemos :– Capacidad total ( CT ), que es la suma de todos los volúmenes anteriores y
significa la cantidad máxima de aire que cabe en los pulmones.– Capacidad vital ( CV ), que es el máximo volumen de aire que se puede
mover.
RESPIRACIÓN
• Es el proceso mediante el cual se intercambia gases entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares.
• El flujo de aire se debe a la diferencia de presiones que genera la contracción y relajación de los músculos auxiliares de l respiración.
INSPIRACIÓN • Es la parte de la ventilación pulmonar que entra aire en los
pulmones • La contracción de diafragma hace que se aplane y aumente
la dimensión vertical de la cavidad torácica
Durante la respiración tranquila, el diafragma desciende 1 cm esto produce que la presión intrapulmonar , disminuya de 760 a 758 mmHg. Creándose así una diferencia de presiones entre la atmosférica y los alvéolos.El aire fluye de un sitio de alta presión a otro de mas baja presión.
ESPIRACIÓN
• Es el proceso por el que sale aire de los pulmones, también se debe a un gradiente de presión, en este caso es opuesto
• La presión en los en los pulmones es mayor que la atmosférica.
• La respiración ocurre por el rebote de la pared torácica y los pulmones, que tienden de manera natural a contraerse después de su estiramiento
RESPIRACIÓN EXTERNA O PULMONAR
• Es el intercambio de O2 y CO2 entre el aire de los alvéolos
pulmonares y la sangre de los capilares pulmonares
• En los pulmones se produce la conversión de la sangre desoxigenada proveniente del hemicardio derecho en sangre
oxigenada, que regresa al hemicardio izquierdo •La PO2 del aire alveolar es de 105 mmHg . En reposo su valor en la sangre desoxigenada que llaga a los capilares pulmonares es cercano a 40 mmHg, y es incluso menor si se ha estadio haciendo ejercicio por que las fibras musculares en contracción utilizan mas O2
RESPIRACIÓN INTERNA O TISULAR
• Es el intercambio de O2y CO2 entre los capilares de la circulación general y las células, y convierte la sangre oxigenada en desoxigenada.
• La oxigenada llega la los capilares con PO2 de 100 mmHg, mientras que las células delos diversos tejidos tienen en promedio PO2 de 40 mmHg.
• Esta diferencia de presión parcial hace que el O2
se difiera de la sangre oxigenada, por el liquido intersticial , a las células, hasta que la PO2 de la
sangre disminuya a 40 mmHg, que es el valor promedio de la sangre desoxigenada que llaga a las venulas en reposo.
CANTIDADES RELATIVAS DE O2 y CO2
Aire inspirado: 20.9% de O2, 0.04% de CO2
Aire alveolar: 13.6% de O2, 5.2 de CO2
Aire espirador: 16% de O2, 4.5 de CO2
TRANSPORTE DE OXIGENO
• El O2 no se disuelve fácilmente en agua,
cerca del 1.5%, que se transporta disuelto en al plasma sanguíneo. El 98.5 % restante se transporta en combinación química con la hemoglobina de los eritrocitos
• Una molécula de Hb posee 4 grupos hem, cada uno de los cuales se combina con una molécula de O2 y
forman la oxihemoglobina.
RELACIÓN DE LA HB CON LA PRESIÓN PARCIAL DE OXIGENO
• La PO2 es el factor mas importante que determina la magnitud de la unión del O2 con la HB.
• Cuando la Hb reducida se transforma por completo en HbO2, se dice que esta saturada plenamente
• Si se mezcla de Hb y HbO2 que esta saturada parcialmente
• El % de saturación de Hb expresa la saturación promedio de la Hb con oxigeno
CAPACIDAD Y PRESIÓN
• La HB tiene saturación de 75% de o2 cuando la PO2 es de 40 mmHg
• La Hb tiene saturación de 90% Cuando la PO2 es de 60 a 100 40 mmHg
FACTORES QUE AFECTAN LA AFINIDAD DE LA HB
Acidez
• Al aumentar la acidez, la afinidad dela Hb por el O2 se reduce y el O2 se disocia
mas fácilmente dela Hb. Los principales ácidos que se producen son el láctico y el carbónico .
Hemoglobina
• Es que la Hb puede fungir como amortiguador de los Iones H+ ; pero al unirse estos con aminoácidos de la Hb , modifican levemente la estructura de esta y ellos disminuye su capacidad de trasporte de O2.
PRESIÓN PARCIAL DE DIÓXIDO DE CARBONO
• Al aumentar la PCO2 , la Hb libera mas
fácilmente el O2. la PCO2 y el pH son
factores relacionados.
• Al pasar el CO2 a la sangre, una gran parte
de el se convierte transitoriamente en ácido Carbónico (H2CO3), ración que cataliza la enzima carbónico anhidrasa (CA).
Hemoglobina
• El Ac. Carbónico que se forma de esta manera en los hematíes se disocia en Iones H+ y bicarbonato. Al aumentar la concentración de H+, disminuye el pH. Los cual ayuda a que se separe la HB y el O2
TEMPERATURA
A medida que aumenta la temperatura también aumenta la cantidad de O2 liberado de la Hb.
El calor es un producto secundario delas reacciones metabólicas en todas las células
Estas células requieran mas O2 y liberan mas
ácidos y calor, eso facilita la separación de O2
y Hb
2,3- difosfoglicerato (DPG)
• Este se forma en los eritrocitos cuando desdoblan la glucosa para producir ATP.
• Al combinarse el DPG CON LA HB, disminuye la afinidad por el O2
AFINIDAD POR EL OXIGENO DE LAS HB FETAL Y ADULTA
• La Hb fetal difiere dela Hb adulta en su estructura y afinidad por el O2
• La Hb fetal posee mayor afinidad por el O2
• , ya que su unión con el DPG es menos fuerte
MONÓXIDO DE CARBONO
• Es un gas incoloro e incoloro, presente en el humo de automóviles, estufas, calentones, y humo del tabaco
• El CO se combina con el grupo hem dela Hb, solo que este posee una afinidad 200 veces mayor que la del O2por la Hb, y reduce en igual la proporción la capacidad de trasporte de O2 dela sangre.
• La alta concentración de CO causan intoxicación por monóxido de carbono
TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO
• En condiciones normales de reposo, cada 100 ml de sangre desoxigenada contiene el equivalente de 53 ml de CO2 disuelto
• El CO2 es transportado por la Hb ya que
este se une con los aminoácidos de la porción de la globina. Cuando la Hb se une con el CO2 se llama carbaminohemoglobina.
RITMO BÁSICO DE LA RESPIRACIÓN
El aparato respiratorio ajusta el ritmo de la ventilación alveolar casi exactamente a las necesidades que tiene el organismo en cada momento, en situación de reposo o movimiento, con ello se mantienen las presiones adecuadas de O2 y de CO2 en sangre
ÁREAS RESPIRATORIAS
ÁREA INSPIRATORIA: es la que mantiene el ritmo básico de la respiración. Envía señales hacia los músculos inspiratorios, el
músculo más importante es el diafragma, cuando éste se contrae, aumenta la caja torácica y se produce la inspiración, la cual dura unos
dos segundos, a continuación los músculos vuelve a su sitio y por causa del rebote elástico, el aire es expulsado al exterior.
ÁREA ESPIRATORIA: La espiración dura aproximadamente unos 3 segundos. Al cabo de un minuto esto deberá suceder de 12-14 veces. En situaciones de ejercicio, actúan también los músculos espiratorios (área espiratoria), músculos prensa abdominal.
ÁREA NEUMOTAXICA: si esta zona es estimulada, se producirá una respiración rápida y superficial, aumentará la frecuencia respiratoria y disminuirá la profundidad de la respiración, se producirá un grado similar, pero no se producirá una modificación del volumen respiratorio por minuto.
Tiene función termorreguladora, eliminado calor a través del área respiratoria. También se produce esta respiración ante el miedo y la ansiedad.
REFLEJO HERING
Tiene una misión en cuanto a la regulación de la respiración, también previene posibles lesiones pulmonares debidas a un incremento excesivo en la insuflación pulmonar.
INSUFLACIÓN PULMONAR
Inhibición del centro espiratorio Inhibición del centro inspiratorio
Dominio del centro inspiratorio Predominio del centro espiratorio
COLAPSO PULMONAR
REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN ALVEOLAR:• Factores que regulan/informan a los centros respiratorios:• Presión de CO2• Concentración de iones hidrógeno• Presión de O2
Si aumentara mucho el CO2 en la sangre, éste se acumulará produciendo la muerte. Al aumentar el CO2, también aumenta la concentración de ácido carbónico y los hidrogeniones (si el pH descendiera estaríamos hablando de una acidosis). La acidosis hace que se paralicen las reacciones químicas del cuerpo.
Si por el contrario, se eliminara mucho CO2, el disminuiría también la concentración de ácido carbónico, los iones hidrógenos y aumentaría el PH, produciendo una alcalosis, esto producirá irritabilidad del Sistema Nervioso, pudiendo provocar convulsiones.
PLEURAS
La principal función de las pleuras es mantener en contacto al pulmón con la caja torácica, de forma que los pulmones se expandan cuando lo hace el tórax y que siga los movimientos respiratorios.
La entrada de aire en el espacio pleural supone la separación de las pleuras y por tanto el colapso del pulmón, esto se denomina neumotórax.
Reflejos Respiratorios
Muchos de nuestros reflejos respiratorios (como toser, el rechazo a atragantarnos, la producción de esputo, estornudo, llanto, bosteso, risa, hipo) están diseñados mantener limpios los alveolos de sustancias dañinas.
