MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN

Ciclo ventilatorio está conformado por dos componentes: la inspiración y la espiración.

Fase inspiratoria: La fase inspiratoria corresponde a la

movilización de gas desde la atmosfera hacia los alveolos.

Ella es producida siempre por la acción de los músculos de la inspiración, dentro de los que pueden caracterizarse tres diferentes grupos: los músculos productores de la fase, los facilitadores de la fase, y los accesorios de la fase.

Al producirse la contracción de los músculos de la inspiración, el diafragma desciende hacia la cavidad abdominal generando aumento en los diámetros longitudinal, anteroposterior y transverso del tórax. Simultáneamente, los intercostales Externos tienden a incrementar los diámetros anteroposterior y transverso por el movimiento en "asa de balde" que su acción produce en las costillas. Estos Incrementos generan aumento en el volumen intratoracico, lo cual por ley de Boyle-mariotte produce un descenso en la presión intrapulmonar con respecto a la presión de reposo (atmosférica). Se crea entonces un gradiente de presión Entre la atmosfera y los pulmones, por lo cual el aire fluye libremente desde la Primera hacia los segundos.

Los músculos accesorios de la fase intervienen en situaciones patológicas o durante el ejercicio. Su contracción contribuye al incremento en el volumen intratoracico con lo que ayuda a la inspiración con el incremento de la presión negativa. Sin embargo, ellos nunca pueden sustituir la función de los músculos productores de la fase.

Una vez finalizada la inspiración comienza la fase espiratoria. Para que esta se produzca, deben existir tres condiciones iniciales:

1. El gradiente de presión de la Fase inspiratoria debe haber desaparecido, es decir, la presión intra-alveolar debe ser atmosférica.

2. El volumen intrapulmonar debe ser superior al volumen de reposo; 3. Los músculos de la inspiración deben relajarse.

Posteriormente debe producirse un gradiente de presión que promueva el desplazamiento de gases desde el alveolo hacia la atmosfera, es decir, debe generarse presión supra-atmosférica intratoracico para que se produzca el vaciado pulmonar.A diferencia de la fase inspiratoria, para la espiración normal no existen músculos productores de la fase aunque si existen músculos facilitadores y accesorios.

Concepto de elasticidad pulmonar, la cual se explica en el marco de la definición física de elasticidad, la cual expresa que: elasticidad es la Propiedad que tiene un cuerpo de recobrar su posición original, una vez que desaparece la fuerza que previamente lo ha deformado.

El pulmón posee fibras elásticas que permiten su estiramiento en fase inspiratoria, pero una vez cesa la Fuerza de los músculos inspiratorios, el pulmón recupera su posición de reposo debido al "rebote o retroceso elástico", fenómeno que genera el gradiente de presión para la producción de la espiración. Quiere decir, que en condiciones de ventilación normal, la fase es pasiva, lo cual equivale a afirmar que no se requiere trabajo muscular para su producción. Sin embargo, durante su transcurso, actúan los músculos facilitadores (intercostales internos), los cuales fijan la jaula torácica para posibilitar la espiración. Si bien, esta acción facilitadora ocurre en condiciones normales, su ausencia no tiene efecto significativo sobre ella y los músculos accesorios actúan en la espiración forzada, durante el ejercicio y/o en condiciones patológicas.

La curva presión tiempo en la fase espiratoria varia con respecto a la de la fase inspiratoria por razones obvias en la espiración, esta se desplaza por la zona de presión supra-atmosférica (positiva), en tanto que en la inspiraci6n como ya se describió se desplaza par la zona de presión Sub atmosférica (negativa).

La dinámica de la via aérea se modifica también durante la espiración, puesto que la via intratoracico tiende a colapsarse por efecto de la fuerza compresiva que se ejerce sobre ella (generada en el retroceso elástico), mientras que la via extra torácica tiende a dilatarse por efecto de la fuerza expansiva del volumen espirado en una zona en la que esta no encuentra oposición.

Presión intrapleural

En condiciones normales, el pulmón tiende a colapsarse como consecuencia de sus propiedades elásticas, en tanto que, la caja torácica tiende a expandirse, lo cual determina la existencia de dos fuerzas en sentido opuesto que mantienen la posición de equilibrio y que generan presión negativa dentro de la cavidad pleural; presión que se incrementa (se hace más negativa) durante la inspiración y que retorna a su valor normal (de todas formas negativo) al final de la espiración.

La presión intra-alveolar y la presión intrapleural difieren durante el transcurso de la fase inspiratoria. A esta diferencia se le denomina presión transpulmonar (PTP), la cual se expresa a través de la fórmula:

PTP = presión alveolar – presión intrapleural

Siempre que la PTP sea positiva, la fuerza ejercida sobre las estructuras será expansora como ocurre en el ciclo ventilatorio fisiológico (figura 1.14). Al contrario, si la PTP es negativa, la fuerza será colapsante como ocurre durante la espiración forzada.

Via aérea La boca es una via alterna a que se utiliza tan solo si

alguna circunstancia ha eliminado la permeabilidad de las fosas nasales. Estas determinan proximalmente el inicio de la "via aérea superior (vas)", estructura que se extiende distalmente hasta la glotis, cuyas funciones -de la vas- ademas de la conducción del gas, se relacionan con la limpieza, la humidificación y la regulación de la temperatura de los gases inspirados, funciones de capital importancia en la adecuación del gas inspirado para que este sea tolerado por los alveolos.

A partir de la glotis, y aproximadamente hasta la decimosexta generación bronquial, se extiende la "via aérea intermedia (val)" cuya función es primordialmente conductora. No obstante, cumple también funciones de limpieza debido a la Presencia de estructuras involucradas en tal función (cilios, glándulas mucosas).

El conjunto de la vas y la vai conforman el espacio muerto anatómico, zona denominada asi, porque en ella no ocurre intercambio gaseoso.A partir de la decimoséptima generación bronquial y hasta el alveolo, se encuentra la "via aérea periferica (vap)", denominada también zona respiratoria, llamada asi porque en ella ocurren los fenómenos de intercambio. En esta se encuentran proximalmente los bronquiolos respiratorios, medialmente los conductos alveolares y distalmente los sacos alveolares.

Flujo: El movimiento de moléculas de líquido o gas a través de un conducto a una velocidad dada se denomina flujo.

Físicamente pueden existir tres tipos de flujo:

I. Flujo laminar2. Flujo turbulento3.Flujo transicional

Flujo laminar Es un tipo de flujo conformado por

líneas de corriente paralelas a las paredes del conducto, capaces de deslizarse unas sobre otras, las líneas de corriente del centro del conducto se mueven más rápidamente que las cercanas a las paredes, con lo cual el perfil del movimiento es parabólico.

Flujo turbulento Existe en este tipo de flujo, una

desorganización completa de las líneas de corriente. Las moléculas de gas pueden moverse en direcci6n lateral colisionando entre si y contra las paredes del conducto, variando la velocidad. Se presenta en sitios donde el volumen de gas es grande.

Flujo transicional

En este, las líneas de corriente están separadas y es posible que se provoque una formación turbulenta de menor intensidad provocada por el choque contra elementos que obstruyen el conducto o, contra bifurcaciones.

Las moléculas del líquido que tapizan el alveolo ejercen una fuerza en dirección centripeda que promueve el cierre alveolar.

Lo que ocurriría si la tensión superficial fuera la única fuerza presente en el alveolo seria que irremediablemente este se colapsaría.

La tensión superficial permite optimizar el vaciado alveolar en fase espiratoria, desde una posición de máxima apertura hasta su volumen crítico. Esto quiere decir ademas, que la tensión superficial es máxima cuando los alveolos están insuflados, y mínima cuando no lo están. Entonces, a medida que el alveolo se insufla durante la inspiración, la tensión superficial aumenta.

El volumen crítico se refiere ampliamente al contenido gaseoso del alveolo normal en condiciones de reposo. En la inspiración, la unidad funcional se insufla con facilidad desde este (si no existiera, las fuerzas expansivas desde una posición de colapso deberán ser enormes) y durante la espiración, el alveolo se vacía hasta el sin sobrepasarlo.

Los neumocitos tipo II segregan una sustancia denominada el factor el liquido surfactante el cual está compuesto por fosfolípidos, lípidos neutros y proteínas. Los fosfolípidos constituyen cerca del 85% del surfactante alveolar humano siendo la fosfaditilcolina (foc) el componente más importante, la foc es la mayor determinante en la disminución de la tensión superficial.

Al alcanzar el volumen critico alveolar en fase espiratoria la fuerza ejercida por el surfactante, anula la fuerza contraria (tensión superficial) estabilizando el alveolo.Desde el punto de vista de mecánica respiratoria, el surfactante:

1. Contribuye al mantenimiento y mejoramiento de la distensibilidad pulmonar.2. Anula las fuerzas de tensión superficial a un

volumen alveolar crítico confiriendo estabilidad al alveolo.

Otro fenómeno que contribuye al mantenimiento de la estabilidad de los millones de alveolos existentes en el pulmón, es la interdependencia alveolar fenómeno que se refiere a la transmisión de fuerzas expansivas de gran magnitud entre grupos de alveolos vecinos; fuerzas que se originan por la presión negativa intrapleural, la cual se propaga a través de la totalidad del pulmón, en principio a alveolos próximos a la pleura, y de estos, a alveolos vecinos, y así sucesivamente a la totalidad de alveolos.

Si un alveolo pierde estabilidad por cualquier causa, la tendencia al colapso aumenta notablemente. En estas circunstancias la ventilación colateral puede obrar como un factor importante de apertura debido a que esta, posibilita el paso de gas desde unidades estables a unidades inestables por gradiente de presión a través de los poros de kohn (comunicaciones interalveolares), los canales de Lambert (conexiones broncoalveolares), o los canales de martin (comunicaciones Interbronquiolares).