meccanica respiratoria universitÀ degli studi “magna grÆcia” catanzaro
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MECCANICARESPIRATORIA
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI “MAGNA GRÆCIA”CATANZARO
MECCANICALa meccanica è quella branca della fisica che studia il movimento dei
corpi
MECCANICA VENTILATORIA
studia i movimenti del sistema toracopolmonare
Ventilazione Processo attraverso cui il mantice
polmonare veicola l’aria dall’ambiente esterno agli alveoli, e viceversa, attraverso il sistema di canalizzazione bronchiale
La Dinamica del Respiro
La Dinamica del Respiro
Sistema toraco-polmonare
Sistema meccanico unico
Gabbia toracica Viscere polmonare(contenente) (contenuto)
ROTTURA DELL’EQUILIBRIO MECCANICO TORACO-POLMONARE
Il polmone tende a collassare La gabbia toracica tende ad espandersi
MECCANICAVENTILATORIA
ESTERNA
INTERNA
Paretetoraco-
diaframmatica
Viscere polmonare
FORZE
La meccanica ventilatoria descrive il processo attraverso il quale il mantice polmonare veicoli l’aria tra l’ambiente esterno e gli alveoli polmonari, attraverso il sistema di conduzione.
MECCANICA VENTILATORIA ESTERNA
INSPIRAZIONE
- Azione costale
- Azione diaframmatica
- Azione vertebrale
ESPIRAZIONE
Forzetraenti
Ritorno elastico
Tensione superficiale
AZIONE COSTALE
Nasce da una sinergia tra:
Sistema di 12 leve a destra e 12 leve a sinistra
Muscoli intercostali
Muscoli inspiratori accessori
Muscoli inspiratori
• Mm intercostali esterni• Diaframma
MUSCOLI INSPIRATORI ACCESSORI• Scaleni• Sternocleidomastoidei
MUSCOLI INTERCOSTALI ESTERNI
LA CONTRAZIONE MUSCOLAREPROVOCA DUE TIPI DI MOVIMENTI COSTALI:
Un movimento simile a quello della maniglia di un secchio aumenta il diametro laterale della gabbia toracica
Un movimento simile a quello della maniglia di una pompa aumenta il diametro antero-posteriore della gabbia toracica
AZIONE DIAFRAMMATICA
CONTRAZIONE CUPOLE DIAFRAMMATICHE
Aumento del diametro longitudinale
1-2 cmInspirazione
normale
10 cmInspirazione forzata
• Parte costale• Parte crurale
AZIONE VERTEBRALE
I muscoli intervertebraliraddrizzano la cifosi
dorsale
Le coste si spostanosul piano orizzontale
Aumento del diametro
antero-posteriore
LINEE DI MONALDI
Muscoli espiratori
• M. retto dell’addome
• Mm. obliqui
• M. trasverso dell’addome
• Mm. intercostali interni
FASE ESPIRATORIA
Espirazione passiva
Espirazione forzata
Forza di ritorno elastico
Tensione superficiale
M. retto dell’addome
Mm. obliqui
M. trasverso dell’addome
Mm. intercostali interni
Patologie che alterano la meccanica ventilatoria esterna
Centri respiratori Motoneuroni corticali e spinali
Nervi Giunzione neuromuscolare Muscoli
MECCANICA VENTILATORIA INTERNA
La mobilizzazione di volumi d’aria (il flusso aereo)nasce dall’integrazione tra PRESSIONI e
RESISTENZE che si sviluppano all’interno del viscere polmonare
grazie al movimento parieto-diaframmatico.
PRESSIONI RESISTENZE
PRESSIONI IMPLICATE NELLA MECCANICA RESPIRATORIA
- Pressione alla bocca = 0 è’ la pressione atmosferica (in tutte le vie aeree e negli alveoli quando non vi sono movimenti di aria con le vie aperte);
- Pressione endoalveolare: è la pressione a livello dell’acino (negativa durante l'inspirazione e positiva durante l'espirazione);
- Pressione endopleurica o Depressione di Donders (si può misurare nel tratto toracico dell'esofago): negativa(-5 cm H2O) a CFR, diventa più negativa durante l'inspirazione e può diventare positiva nell'espirazioneforzata.
La pressione intrapleurica è più negativa agli apici rispetto alle basi;ciò comporta che gli apici sono più distesi rispetto alle basi.
RESISTENZE
• RESISTENZE ELASTICHE (statiche) Elasticità Tensione superficiale Isteresi• RESISTENZE VISCOSE (dinamiche) Resistenze al flusso Inerzia del sistema
RESISTENZE STATICHEELASTICITÀ PARENCHIMALE
Dipende dalle proprietà meccaniche dei componentidel tessuto polmonare
• Fibre collagene• Fibre reticolari• Fibre elastiche
ε = ∆ P∆ V
ElastanceForza di ritorno elastico polmonare
C =
ComplianceDistensibilità polmonare
sotto l’azione di una pressione
∆ V∆ P
CURVA PRESSIONE/VOLUME
Nell’ambito di volumi di riempimento medi, il sistema toraco-polmonare si comporta come un corpo perfettamente elastico dove c’è diretta proporzionalità tra P e V.E in questo ambito che si determina la Compliance.
CURVA P/V PATOLOGICA(Curva spostata a destra)
• Fibrosi• Congestione vascolare polmonare• Aree di alveoli collassati (atelettasie)• Obesità o patologie muscolo-scheletriche
In queste patologie si compie un lavoro respiratorio maggiore poiché si deve generare una pressione transmurale più alta per spostare lo stesso volume di aria
CURVA P/V PATOLOGICA(Curva spostata a sinistra)
Enfisema
In questa patologia si compie un lavoro respiratorio maggiore
poiché si deve compiere un lavoro muscolare maggiore
TENSIONE SUPERFICIALELa tensione superficiale è una forza che agisce
a livello della superficie degli alveoli;essa costituisce un importante fattore elastico del
polmone.
La tensione superficiale è quella forza che forma le gocce d’acqua e per cui ogni liquido tende a restringersi e ad occupare la minore superficie possibile
La Legge di Laplace stabilisce la relazione tra tensione superficiale e pressione
La tensione superficiale provoca:
• Instabilità alveolare (collasso degli alveoli più piccoli in quelli più grandi)
• Aumento del ritorno elastico• Richiamo di liquido negli alveoli
SURFATTANTE
È prodotto dagli pneumociti di II tipo ed è un composto tensioattivo, cioè che riduce la tensione superficiale.
• Aumenta la compliance del polmone• Migliora la stabilità alveolare• Impedisce la trasudazione di liquido
DIPALMITOILFOSFATIDILCOLINA
RESISTENZE DINAMICHELa resistenza delle vie aeree è definita dal
rapportotra la differenza di P bocca-alveoli e la velocità
di flussoP bocca
P alveoli
Le resistenze dinamiche sono date dall’attrito dell’aria nell’attraversare le vie aeree e dipendono dal tipo di flusso che si realizza nei diversi condotti
FLUSSO LAMINARE
• Vi è un fronte conico
• Legge di Poiselle
CALIBRO
VISCOSITÀ
R = 8ηl/πr4
Il flusso laminare è presente al livello delle piccole vie aeree che sono poste
in paralleloLa resistenza totale delle vie aeree con diametro inferiore a 2 mm si ottiene sommando i reciproci delle singole resistenze
La resistenza totale è molto bassa, è solo il 20% di quella dell’intero albero bronchiale
Il flusso turbolento si trova nelle vie aeree di medio e grosso calibro che sono disposte in serie e nei
punti di biforcazione
Le vie aeree fino alla settima generazione costituiscono l’80% delle resistenze totali
CICLO RESPIRATORIO
La pressione alveolare eguaglia la pressione atmosferica, quindi non c’è flusso
Legge di BoyleP x V = K
La pressione di ritorno elastico crea un flusso d’aria verso l’esterno