MECANICA RESPIRATORIA

En el sistema respiratorio poseemos vías, como laringe, faringe, tráquea, bronquios, bronquiolos, que finalmente irán a conducir a la unidad de intercambio del sistema respiratorio los cuales son los alveolos, estos son irrigados para el intercambio gaseoso a través de la arteria pulmonar, que luego después del intercambio sale la sangre oxigenada, que se dirige a través de las vénulas y venas al corazón.

Es en una sola estructura donde hay intercambio ALVEOLO. Las demás vías

del sistema respiratorio como laringe, faringe, bronquios, etc.. no generan intercambio gaseoso pero si hay flujo de aire. Es así como determinamos que el sistema respiratorio está compuesto por tres partes; una parte son las estructuras de intercambio (Alveolo con capilar), vías de conducción en donde hay flujo aéreo pero no hay intercambio y la caja torácica, sistema de protección.

Nos damos cuenta que al espacio que denominamos vías de conducción aérea, es considerado un espacio muerto pero fisiológico, por que en el no hay intercambio gaseoso, solo hay flujo.

VOLUMENES Y CAPACIDADES

Cuando hablamos de volúmenes, hablamos de la cantidad de aire que pasa por un minuto. En clínica se mide mediante un espirómetro, el cual es capaz de medir varios volúmenes pulmonares y capacidades, pero no los mide todos. En condiciones normales, movilizamos 500 ml de aire, tanto en una inspiración relajada

como espiración.

Volumen Corriente: Volumen que se moviliza cuando yo estoy respirando normalmente.

Volumen de reserva inspiratoria: Todo lo que soy capaz de inspirar por sobre el volumen corriente.

Volumen de reserva espiratoria: Todo lo que soy capaz de espirar, bajo las condiciones normales.

Volumen Residual: Al espirar lo que más pueda, siempre queda un poco de aire en el organismo que es casi un mecanismo de defensa de este para no quedarse sin aire. NO PUEDE MEDIRSE POR ESPIRÓMETRO, aproximadamente es 1200 ml.

Capacidad Inspiratoria: Volumen de reserva inspiratoria + Volumen corriente. Es decir, mi inspiración normal sumada a mi inspiración forzada.

Capacidad Residual Funcional: Todo lo que yo tengo como residuo después de una respiración normal, es decir, Volumen de reserva espiratorio + Volumen Residual.

Capacidad Vital: Todo lo que puedo movilizar o la suma de volúmenes que movilizo. Volumen de reserva inspiratorio + Volumen de reserva espiratorio + Volumen corriente.

Capacidad Pulmonar total: suma de todos los volúmenes (4)

La capacidad que no se puede medir por espirómetro es la Capacidad Residual Funcional y la Capacidad Total, ya que ambas incluyen el volumen Residual.

ESPACIO MUERTO

Somos capaces de movilizar 500 ml, pero 150ml quedan en la vía aérea o espacio de conducción (espacio muerto), por ende sólo 350 ml quedan para intercambio.

VENTILACION

Ventilación minuto: Cantidad de aire que se moviliza en un minuto por todo el cuerpo.

Frecuencia respiratoria normal en un adulto varía entre 12-20 resp/min y el volumen corriente son 500 ml o 0,5 L.

Ventilación Alveolar: Cantidad de aire disponible SOLO para intercambio en alveolos en un minuto.

VM( Lmin )=FR(respmin )×VC( Lmin )

V A=FR×(VC−VD )

MECANICA DE LA RESPIRACION

A medida que baja el diafragma la musculatura intercostal externa sube, para que las costillas suban y se vayan hacia afuera, entonces en una inspiración, el diafragma baja, las costillas suben y se van hacia afuera. Si yo bajo el diafragma, subo las costillas y las llevo afuera mi capacidad aumenta por eso necesitamos ayuda para proceso inspiratorio. En la inspiración necesito estímulos mecánicos y un aumento de las capacidades. La espiración es conocida como un proceso pasivo, es necesario que las costillas bajen, diafragma suba y la capacidad vuelva a su estado de reposo.

Los músculos que se suelen usar son los intercostales internos, esternocleidomastoideo, musculos accesorios, etc…

La capacidad pulmonar total habla de que el diafragma que esta en su estado normal debe bajar, al bajar tengo una capacidad de que puedo incorporar una cantidad de volúmenes, es decir, volumen inspiratorio, corriente, espiratorio, etc.. tengo mi máxima capacidad para movilizar el aire. Por lo tanto

Venti

laci

ón: P

ROCE

SO

MEC

ÁNIC

O Renueva cíclicamente el aire alveolar: Alterna

inspiración/espiración

Aparato Respiratorio= FUELLE

Vías aéreas:

Tubos de calibre regulable.

Comunican al exterior con la superficie de intercambio.

Tórax:

Continente protector del pulmón.

Motor de la ventilación.

Pulmón:

Extensa superficie de intercambio gaseoso entre

aire y sangre.

Contenido dentro del tórax que lo ventila.

Carece de motilidad propia.

hablo de una capacidad pulmonar total. En la capacidad residual funcional contendremos volúmenes como el de reserva espiratoria y el residual, es decir, ocurre que el diafragma debe volver a su estado original para disminuir el volumen. Esta CRF depende de la movilización del diafragma (musc esquelético), y al contraerse la longitud de su sarcomero se acorta, en una CPT el diafragma bajó, se contrajo y la longitud de los músculos disminuye por que en contracción el diafragma baja y la longitud de sus sarcómeros disminuye. En una CRF el diafragma se relaja y la longitud de sus fibras aumentan.

DISTENSIBILIDAD

Se refiere a la variación del volumen de aire con una presión determinada, o sea para que se movilice aire necesito una cierta presión. Estas variaciones del volúmenes a ciertas presiones se le denomina distensibilidad, que es la capacidad de nuestro diafragma y de nuestro tórax de expenderse y el proceso contrario que hace el pulmón de generar presión. Estas siempre son fuerzas opuestas. Si las dos presiones fueran hacia adentro o afuera este colapsa.

Cuando tengo estas presiones, habrá un movimiento de volumen de aire. Ambas presiones son inversamente proporcionales a la elasticidad y la rigidez.

Para que se movilice aire yo necesito que hayan diferencias de presión.

En una inspiración normal movilizamos 0,5 L. El movimiento de aire depende de la presión intralocal y alveolar. Para que haya un ingreso de este aire necesito una diferencia de estas dos presiones. La presión alveolar es igual a la presión atmosférica, por ende 0. Cuando ambas están en 0 no hay movimiento de aire, en el mismo estado de reposo mientras la presión alveolar es de 0, la presión intrapleural es de -5, es una fuerza negativa. Para que ingresen los 500 ml necesito

que la presión alveolar se haga más negativa con respecto a la atmosférica que era en reposo 0, por ende de 0 pasa a -1, al mismo tiempo existe otro cambio de presión intrapleural, que era -5, para que ingrese aire debe estar en una presión de -8 hacerse mas negativo. Cuando la presión intrapleural se vuelve de -5 a -8 y la alveolar de 0 a -1, el aire ingresa (500 ml).

Para que el aire salga, necesito que la presión alveolar suba por sobre su valor normal a +1 y la presión intrapleural se hace menos negativa o -5, vuelve a su estado normal, con estos dos cambios, el volumen sale en 500 ml.

Por otra parte tenemos alveolos con distintos tamaños, los cuales están dirigidos por la Ley de Laplace, el cual dice que la presión del alveolo va a depender de dos veces la tensión por el radio. En términos sencillos, cuando el radio está bajo la formula, la presión es inversamente

proporcional. En un alveolo pequeño el radio es menor, y la presión que necesita para mantenerse abierto es mayor, sin embargo cuando tengo un alveolo de mayor tamaño, hay mayor radio y necesito menos presión para que no colapse.

Dentro de esto, surge un componente importante que es

PRES

ION

ES

Bucal o atmosférica Aire en la atmósfera

Alveolar o intrapulmonar Aire contenido en los alvéolos

Pleural

Entre las dos hojas de la pleura

Pulmón y tórax traccionan en sentidos opuestos = pº

es negativa

Transpulmonar

Pboca – Ppleural

En condiciones estáticas = Pº elástica pulmonar

el surfactante, el cual ayuda a que estos alveolos no colapsen, de diámetros pequeños o diámetros más grandes. El surfactante proviene de las células neumocitos II dentro del alveolo, este surfactante posee pequeñas gotitas de fosfolípidos que hacen que se reduzca la tensión de las moléculas de agua que están en el alveolo, por ende, evitan que esto colapse, es por eso que muchas veces encontramos niños que nacen a las 28 semanas de gestación, nacen prematuros y no alcanzan a desarrollar sus vías

respiratorias, por ende no han desarrollado neumocitos II ni surfactante, estos niños deben estar con ventilación mecánica, ya que su pulmón es más pequeño y está colapsado. Recordar que el surfactante hace que las moléculas de agua del alveolo que generan tensión de cierre, no se genere tanta tensión y haya una apertura, evita el colapso del alveolo tratando de mantenerlo abierto.

FLUJO AEREO

Depende de las fuerzas de presiones atmosféricas y alveolar partido por la resistencia que opongan las paredes de las vías respiratorias al flujo de aire. La resistencia dependía de la viscosidad, longitud y radio.

Las vías respiratorias tienen musculo liso, este musculo liso tiene la capacidad de relajar o de contraer las vías respiratorias. Yo puedo tener alguien en el sistema nervioso que pueda contraer mi musculatura lisa bronquial o que vaya a relajarla. Si yo modifico el diámetro tanto por broncocontricción o broncodilatación, la resistencia aumenta o disminuye y el flujo de aire aumenta o disminuye. Al musculo liso bronquial llega el SNPS o SNS. El sistema nervioso parasimpático broncocontrae, el radio disminuye y la resistencia aumenta, el flujo de aire disminuye.

El salbutamol es una molecula agonista del B2, pasa a ser como adrenalina o noradrenalina, lelga al receptor y broncodilata, auemnta el radio, disminuye la resistencia y aumenta el flujo. Da

R=Palv−Pboca

Flujo aéreoR=8 η Lπ r 4Q=

Palv−PbocaR

taquicardia por que el salbutamol es adrenérgico y esta adrenalina liberada va al corazón y aumenta la frecuencia cardíaca.

FISIOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORIO

La ley de Dalton habla de la presión total, de que la preison de aire está dada por la suma de cada gas que ejerce su presión, es decir, por la presión del CO2, O2, Nitrogeno, etc...

Tenemos que el nitrógeno en el aire, está en una gran proporción 71%, el Oxigeno en un 21% y concentración de CO2 en un 1%. Por ende con estos valores logro un 100% de composición de sangre. La presión total del aire es de 760 mmHg y es la suma de todos estos

compuestos. A través de la presión parcial puedo establecer la presión que ejerce cada gas en la atmósfera, por ejemplo, la presión parcial del O2, CO2, etc…

PO2 = 713 x 0.21 = 150 mmHg.

El oxigeno fuera tiene una presión de 160, al ingresar por las vías aéreas posee una presión de 150 mmHg.

PatmO2 = 760 x 0.21 = 160 mmHg.

Aire en la tráquea humidificado.

Agregar Pp agua = 47 mmHg.

Ptotal = 760 – 47 = 713 mmHg.

Pparcial=Ptotal×% concentración de gas

A medida que va ingresando el Oxigeno en las vías aéreas, este va disminuyendo. De 160 a 100 0 105 en el alveolo. En el alveolo esta sangre se intercambia a la sangre en el capilar, por lo tanto la presión de oxigeno que tenga mi sangre es 105, porque toda este O2 se traspaso a la sangre. Cuando la sangre llega a algún tejido, este O2 desde la sangre pasará al tejido a sus células, por ende la sangre que se va de ahí y llega con una presión parcial de 40mmHg, ya que dejo 60mmHg en las células de los tejidos. Con el CO2, partimos desde que difundio a la sangre. La presión parcial de la sangre que sale de los tejidos es alta, ya que tejidos entregaron CO2 a la sangre, por lo tanto la sangre venosa viene con una alta concentración de CO2, pasa a la sangre arterial y comienza a disminuir a 40 mmHg, pasa esta presión de CO2 a la sangre arterial y el CO2 al alveolo

por que debe ser eliminado, por lo tanto de la sangre arterial paso casi todo mi CO2 al alveolo y la presión parcial de CO2 en el alveolo será de 40 y en la traquea el aire seco se elimina. Por eso

hablamos de presión parcial, por que debemos calcular las presiones de gases en sangre, alveolos, etc…

La velocidad de difusión del Oxigeno y del CO2 dependerá de las diferencias de presiona través de la membrana, y la superficie disponible para la difusión.

TRANSPORTE DE OXIGENO

A medida que el oxigeno avanza y se demore en llegar a la punta de mi dedo, la presión parcial del oxigeno a medida que ingresa va disminuyendo, de mi alveolo, capilar y dedo la presión va igual o sea 100.

La hemoglobina esta compuesta por cadenas polipeptidicas (4 subunidades), grupo EMO, el cual se une a hierro, toma el oxigeno y lo transporta. El oxigeno se disuelve fácilmente en agua, 98% de la presión parcial de oxigeno va unido a la hemoglobina.

En 100 ml de sangre oxigenada deberían haber 20 ml de oxigeno gaseoso. Este oxigeno unido a hemoglobina debe disolverse en los tejidos, cuando esta hemoglobina dentro del glóbulo rojo llega a la punta de mi dedo para que la oxigene, la hemoglobina debe ser capaz de soltar el oxigeno y poder entregarlo, si no lo suelta no le entrega el oxigeno a esa zona. Cada Grupo Emo puede transportar 4 moléculas de oxigeno y cuando la hemoglobina la lleva vía hierro se denomina oxihemoglobina, esta ultima debe ser capaz de separarse del oxigeno para entregarlo a esta zona.

Una hemoglobina se satura con cuatro moleculas de oxigeno, cuando decimos que una hb esta 100% saturada, es por que posee sus 4 moleculas de oxigeno, si decimos que la molecula de hb esta saturada al 75% posee 3 moléculas de oxigeno, si está al 50% posee 2 y al 25% 1.

Esto habla del % de saturación de hemoglobina, cuanto oxigeno necesito para satiurar la hemoglobina. Con una preison de 40 mmHg yo logro saturar a la hemoglobina en un 80%. Con una presión de 100 mmHg esta saturada al 100%. La presión del oxigeno es el

factor más importante para la unión de la hemoglobina, a amyor presión del oxigeno, mayor saturación de la hemoglobina.

En la clínica se espera que una persona este saturando al menos el 90%, por que una saturación del 90% habla de una presión parcial de oxigeno aprox de 80 mmHg.

AFINIDAD HB-O2

Habla de cuanta presión de oxigeno necesita para saturar la hemoglobina en un 50%. La curva de hemoglobina dice que yo para saturar al 50% de hemoglobina, requiero una presión parcial del Oxigeno de25 mmHg, a esto le denominamos P50. Esta curva se puede desplazar a derecha o izquierda. La curva normal es la línea continua, esto significa que si yo quiero saturar al 50% necesito presión de 25. Si la curva se movio a la derecha esto significa que si yo quiero saturar esta curva de la hemoglobina al 50%, necesitare una presión parcial del oxigeno mayor, es decir, el P50 aumento, por ende la afinidad que tiene la hemoglobina por el oxigeno disminuye. La curva ahora se desplazo a la izquierda, si a esta curva quiero saturar el 50% necesito menos presión parcial de oxigeno, o sea, la presión parcial de O2 disminuyó, por ende necesitaré menos presión y mi afinidad aumentó. Si yo soy muy afín con el oxigeno cuesta soltarla, si yo soy menos afín puedo entregar el oxigeno más fácilmente a los tejidos.

Hay factores que alteran esta afinidad, y que hacen que al curva se desplace hacia cierto lado. Si aumentan los IONES HIDROGENOS cuando el PH DISMINUYE. Este aumento de las concentraciones de Hidrogeno hace que la curva de vaya a al derecha y por lo tanto cuando tengo muchos iones

hidrógenos la afinidad disminuye, por que los iones hidrógenos se unen super bien con la hemoglobina, por lo tanto la hemoglobina es menos afin al oxigeno por que se une mejor con los iones hidrógenos, por ende el oxigeno se disocia más rápido de la hemoglobina, lo entrega más. Y por lo tanto disminuye también la capacidad de entregar oxigeno de la hemoglobina.

El CO2 tiene más afinidad a la hemoglobina que el oxigeno, por lo tanto cuando aumentan las concentraciones de CO2 se une a la hemoglobina, si la Hb se une al CO2 con este gran aumento de CO2 en sangre, la hemoglobina ahora es menos afín al oxigeno, por ende la curva se desplaza hacia la derecha. A su vez, cuando yo tengo mucho CO2 y este CO2 se hidrata con el agua forma ácido carbónico, el cual se disocia en iones hidrógenos y bicarbonato. Si yo tengo un aumento del CO2, se une con la hemoglobina y por lo tanto tiene menos afinidad con el oxigeno, esta situación se agrava aun mas por que mucho CO2 también produce muchos iones hidrógenos y esto también es muy afín a la hemoglobina y hace que al curva se desplace a la derecha.

El bifosfoglicerato es un producto del rompimiento de la glucosa en los glóbulos rojos. Por ejemplo, los jugadores de futbol necesitan correr mucho, para esto necesitamos glucosa, ya que de esta obtengo ATP, la glucosa la obtengo de los depósitos de glucógeno degradado y así también ATP, y 2,3- bifosfoglicerato. El musculo no solo necesita energía sino oxigeno para oxigenar los tejidos. ¿Cómo le entrego tanto oxigeno a los tejidos? Porque genero glicolisis, aumento el 2,3 bifosfoglicerato, si aumenta, la curva se desplaza a la derecha, la afinidad O2-Hb disminuye entonces la hemoglobina a los músculos le entregará fácilmente el oxigeno.

TRANSPORTE DEL DIOXIDO DE CARBONO

El CO2 puede transportarse disuelto, unido a la hemoglobina o como ion bicarbonato.

La célula de la punta de mi dedo toma el CO2 y lo entrega a la sangre, traspaso el CO2 la célula y llego a la sangre con una presión de 46 mmHg. Este CO2 puede viajar disuelto y solo por el plasma, hasta llegar al alveolo

para ser eliminado, un 7% del CO2 es transportado disuelto, sin embargo, un 23% es transportado a través de hemoglobina, es decir, ingresa Co2 de la célula al plasma, 7% es transportado libre, sin embargo un 23% ingresa al glóbulo rojo y el CO2 se une a la hemoglobina y cuando

tengo la formación de CO2 con hemoglobina, se denomina carboxihemoglobina. El 70% se transporta como bicarbonato.

Ejemplo: Tengo la celula, el torrente sanguíneo, glóbulo rojo y dentro hay una molecula de hemoglobina, el CO2 pasa al glóbulo rojo y aquí el 20% de unira a la hemoglobina por que son muy afín. Sin embargo el 70% restante se irá a hidratar con agua y se forma ácido carbónico, este se disocia en hidrogeno y bicarbonato. Este bicarbonato sale del glóbulo rojo hacia el plasma en un cotatransporte con Cloruro, y ahora este bicarbonato viaja por todo el torrente sanguíneo hasta llegar al alveólo para que aquí salga, entonces el CO2 en un 70% se está transportando a la forma de bicarbonato.

Cuando este vaso sanguíneo llega al alveolo, en las paredes de los capilares, el bicarbonato genera su reacción inversa, se une con el ion hidrogeno, forma acido carbonico y este se discocia en CO2 + Agua y el CO2 es finalmente quien sale del capilar hacia los alveolos, en capilares la reacción es inversa.

CIRCULACION PULMONAR

Persona en posición de cúbito supino o acostado mirando hacia arriba, el flujo sanguino que llega al pulmón si estoy en decúbito supino, el flujo que llega a cada parte del pulmón será igual. Si yo estoy de pie el flujo que llega a las distintas partes del pulmón son distintas, a la base le llegará mas flujo. Es así como el pulmón se divide en tres zonas:

La zona 3 es el flujo más alto, la zona 2 es el flujo intermedio y la 1, es el flujo más alto.

El pulmón esta rodeado internamente de vértice a base de puros alveolos, por ende el flujo debe llegar más a la base y puede haber intercambio, si el aire se redistribuye arriba donde hay menos flujo, no hay intercambio. Frente a eso tengo 3 posibilidades:

V/Q=0,8 flujo ideal. Significa que tengo un alveolo con muy buen flujo de aire y tengo un capilar que llega con buena sangre.

V/Q=0 Significa que el flujo esta bueno, pero la ventilación es mala, por ejemplo un fumador, tiene los alveolos tapados de nicotina, y pasa a ser parte del espacio muerto.

V/Q=∞ Tiene muy buena ventilación pero el flujo sanguíneo está mal, no pasa sangre o no hay.

CONTROL DE LA RESPIRACIÓN

El sistema cardiovascular tiene sistemas de regulación o centros cardiovasculares, la respiración también tiene un control para disminuirla o aumentarla, estos centros están en el bulbo. En el bulbo encontramos centros o grupos de neuronas denominados grupo respiratorio dorsal o grupo respiratorio ventral. Este grupo respiratorio dorsal está encargado de la inspiración y el ventral de la espiración. La inspiración es un proceso que necesita de músculos como el diafragma o activación de musculatura, la espiración por el contrario es un proceso pasivo, por ende el núcleo ventral nunca debería estar activado, solo el dorsal ya que es inspiratorio. El centro respiratorio dorsal está activado por un centro denominado centro apneutico y este ultimo lo que hace es activar al grupo dorsal o inspiración. Por otra parte tengo otro centro neurotóxico el cual se cree que inhibe al centro apneutico y los centros respiratorios estarán inhibidos, por ende la frecuencia respiratoria es más lenta. Para que los centros respiratorios se activen requieren que alguien les informe, en este caso será el nervio vago y el glosofaríngeo.

Tenemos receptores articulares que cuando yo corro la frecuencia respiratoria debe aumentar, y le avisan al nervio glosofaríngeo o nervio vago e informan al centro cardio respiratorio y luego comienzo a correr, esto activa al centro apneutico al centro cardio respiratorio y mi frecuencia comienza a aumentar. La acción va al diafragma, el cual corre por el nervio frénico en la via eferente, la que sale del centro al diafragma y este nervio al ser un nervio parasimpático por ende aumenta la frecuencia respiratoria y contrae el diafragma.

Tambien tenemos quimiorreceptores, si mi paciente tiene una dificultad respiratoria, que impide que el CO2 salga, la concentración de CO2 en el plasma aumenta, por ende los iones hidrógenos aumentan y el PH disminuye. Los iones hidrógenos, dentro del bulbo raquídeo hay quimiorreceptores, cuando en el plasma aumenta el CO2 y por ende aumentan los iones hidrógenos, estos iran a los quimiorreceptores que están en el bulbo, lo atraviesan y se unen, para que censen el cambio de PH a través de un aumento en la concentración de iones de hidrogeno, estos quimiorreceptores informaran al centro apneutico, activa al grupo dorsal, este ultimo envía una eferencia con el frénico al diafragma, este se contraerá y al frecuencia respiratoria aumentará, la espiración por minuto aumenta y elimino más CO2