fisiologÍa respiratoria
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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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