Ventilacin pulmonarEnfisiologase llamaventilacin pulmonaral conjunto de procesos que hacen fluir el aire entre la atmsfera y los alvolos pulmonares a travs de los actos alternantes de la inspiracin y la espiracin. Los factores que intervienen en esta mecnica son las vas areas internas, eldiafragma, la cavidad torxica formada por lacolumna vertebral, elesternny lascostillas, as como la musculatura asociada. La ventilacin se lleva a cabo por los msculos que cambian el volumen de lacavidad torcica, y al hacerlo crean presiones negativas y positivas que mueven el aire adentro y afuera de los pulmones. Durante la respiracin normal, en reposo, la inspiracin es activa, mientras que la espiracin es pasiva. El diafragma, que provoca el movimiento de la caja torcica hacia abajo y hacia afuera, cambiando el tamao de la cavidad torcica en la direccin horizontal, es el principal msculo inspiratorio. Otros msculos que participan en la ventilacin son: los msculos intercostales, los abdominales y los msculos accesorios.1ndice[ocultar] 1Inspiracin 2Espiracin 3Balance de Presiones 3.1La fuerza de retroceso elstica del pulmn 3.2La tensin superficial de la interfase aire lquido 3.3La resistencia al flujo 4Intercambio de gases en los pulmones 5Volmenes y capacidades pulmonares estticos 6Volmenes pulmonares y flujos areos dinmicos 7Referencias 8Vase tambinInspiracin[editareditar cdigo]Artculo principal:InhalacinEldiafragmaes un msculo que al momento de contraerse se desplaza hacia abajo agrandando la caja torcica, empujando el contenido: abdominal hacia abajo y hacia delante, de forma que la dimensin vertical del trax aumenta. Esta accin es la principal fuerza que produce la inhalacin. Al mismo tiempo que el diafragma se mueve hacia abajo, un grupo de msculosintercostales externoslevantan la parrilla costal y elesternn. Esta accin de levantamiento incrementa el dimetro de la cavidad torcica. El incremento en el volumen torcico crea una presin negativa (depresin, presin menor que la atmosfrica) en el trax. Ya que el trax es una cmara cerrada y la nica comunicacin con el exterior es el sistema pulmonar a travs de losbronquiosy latrquea, la presin negativa torcica causa que el aire entre a los pulmones. Los alvolos de los pulmones por s mismos son pasivos y se expanden solamente por la diferencia de presin de aire en los pulmones, la cual es menor que la presin en el exterior de los pulmones.Otros msculos accesorios para la inspiracin son elmsculo escaleno, que eleva las dos primeras costillas, y elesternocleidomastoideo, que eleva el esternn. Durante la respiracin en reposo, estos msculos presentan poca actividad, pero durante el ejercicio pueden contraerse vigorosamente, para facilitar la ventilacin. Otros msculos que juegan papeles menores son losalae nasi(que producen el aleteo de los orificios nasales) y algunos msculos pequeos de la cabeza y el cuello.Espiracin[editareditar cdigo]Artculo principal:EspiracinEn reposo, la espiracin es un proceso pasivo. Durante la espiracin, se produce la relajacin de los msculos inspiratorios, mientras que los pulmones y la caja torcica son estructuras elsticas que tienden a volver a su posicin de equilibrio tras la expansin producida durante la inspiracin. La elasticidad torcica, combinada con la relajacin del diafragma, reducen el volumen del trax, produciendo una presin positiva que saca el aire de los pulmones.En una espiracin forzada un grupo demsculos abdominalesempujan el diafragma hacia arriba muy poderosamente. Estos msculos tambin se contraen de manera forzada durante latos, elvmitoy ladefecacin. Simultneamente, los musculosintercostales internostiran de la parrilla costal hacia abajo y hacia dentro (a la inversa que los intercostales externos), disminuyendo el volumen torcico y endureciendo los espacios intercostales. De esta forma, estos msculos aplican presin contra los pulmones contribuyendo a la espiracion forzada.Al final de la espiracin sea forzada o pasiva, la presin intraalveolar se iguala con la presin atmosfrica.Balance de Presiones[editareditar cdigo]Por convenio en el aparato respiratorio las presiones se miden tomando como referencia la presin atmosfrica. Una presin ser negativa cuando sea menor de 760 mmHg y positiva si es mayor. Durante la inhalacin normal la presin dentro de los pulmones presin intralveolar, es cerca de -2cm de agua.La presin, generada por la fuerza de contraccin de los msculos inspiratorios tiene que compensar:La fuerza de retroceso elstica del pulmn[editareditar cdigo]La disposicin de los lveolos y la presencia de elastina en su estructura les confieren propiedades semejantes a las de un resorte regido por laley de Hooke:

... donde r es el desplazamiento, k es el coeficiente de elasticidad y F es la fuerza que se opone al cambio de longitud.Para mantener un elemento elstico como el alveolo con un determinado volumen se requiere una presin que compense la fuerza elstica. Esto se estudia representando la relacin entre presin y volumen.La tensin superficial de la interfase aire lquido[editareditar cdigo]En1929von Neergaarddescubri que si se inflaba un pulmn con lquido la presin que se necesitaba era mucho menor que cuando se utilizaba aire. Dedujo que esto se deba a que el lquido suprima la interfase aire lquido y eliminaba la fuerza detensin superficial. Cuando el alvolo se expande con aire se genera una fuerza de tensin superficial que se opone al desplazamiento y que debe ser compensada por la presin de acuerdo con la ley deLaplace.

... donde p = presin; f = fuerza de la tensin superficial (alveolo) y r = radio del alveolo.Sin embargo el pulmn tiene un comportamiento peculiar. En primer lugar la fuerza de tensin superficial es menor que la que se desarrolla en una interfase aireplasma. Esto se explica por la existencia, en los alvolos, de unas clulas, losneumocitostipo II, que secretan un agente tensioactivo elsurfactanteque modifica la tensin interfacial: a mayor concentracin de surfactante, menor es la tensin superficial. En segundo lugar de la ley de Laplace se deduce que si la tensin superficial es constante, la presin de equilibrio tiene que ser mayor en los alvolos pequeos que en los grandes. Como los alvolos estn intercomunicados, los ms pequeos se vaciaran en los mayores y un sistema con alvolos de distinto tamao sera inestable.Esto no sucede en la realidad y se debe justamente a la presencia del surfactante alveolar. La masa o cantidad de surfactante permanece constante en el alvolo, mas no su proporcin por unidad de superficie alveolar; es decir, su concentracin superficial cambia con el volumen. Al expandirse el alvolo durante una inspiracin su rea se incrementa, pero al permanecer constante la masa del surfactante, la concentracin superficial o cantidad del mismo por unidad de rea alveolar se vuelve ms pequea; como resultado, incrementa la tensin superficial. Lo contrario ocurre cuando el el alvolo se contrae: disminuye su rea y aumenta la concentracin superficial de surfactante, con lo cual se reduce la tensin superficial.En particular en los alveolos pequeos la tensin superficial puede ser hasta diez veces menor que en los mayores. De esta manera, al cambiar el numerador y el denominador en la relacin de Laplace se explica que puedan coexistir alvolos de distinto tamao con la misma presin intraalveolar. Este mismo fenmento tambin coopera en lahistresisque presenta el pulmn, al existir una diferencia entre la distensibilidad pulmonar durante la inflacin y deflacin ya que la histresis es mucho menor cuando el pulmn se rellena con lquido en lugar de con aire.La fuerza elstica y la tensin superficial se analizan, en laspruebas funcionalesrespiratorias, mediante laadaptabilidadpulmonar (llamada tambin distensibilidad o complianza) que es el cambio de volumen que produce un cambio de una unidad de presin y cuyo valor normal es de unos 0,2 litros de aire por cada cm de agua de presin.La resistencia al flujo[editareditar cdigo]Artculo principal:Resistencia de la va areaDurante el movimiento pulmonar (condiciones dnamicas) la presin debe compensar tambin la resistencia al flujo. En gran parte de las vas areas el flujo se puede considerar laminar y viene regido por laley de Poiseuille:

... donde P es el gradiente de presin, V es el flujo, n es la viscosidad y l y r son la longitud y el radio del tuboEs el factor ms importante, porque es el que puede cambiar en el organismo y porque interviene en su cuarta potencia el calibre de losbronquios, de ah los efectos dramticos que puede causar la bronquioconstriccin. En las grandes vas respiratorias como latrqueay los grandes bronquios el flujo puede ser turbulento y entonces la presin se relaciona con el flujo y con el cuadrado del flujo y la resistencia depende de ladensidadms que de laviscosidad. Esto es importante cuando se respira aire a presin (como en elbuceo) ya que, en los gases, la densidad es proporcional a la presin. En laspruebas funcionalesrespiratorias la resistencia de la vas areas se estudia mediante las curvas de flujo-volumen.Intercambio de gases en los pulmones[editareditar cdigo]La sangre venosa del organismo es llevada va venacava inferiorycava superiora laaurculaderecha del corazn, desde la cual pasa, a travs de lavlvula tricspidealventrculoderecho. El ventrculo derecho bombea la sangre con una presin pulstil de 24 mmHgsistlicay 9 mmHgdistolica, en promedio, en la arteria pulmonar y perfunde los capilares pulmonares situados en las paredes de los lveolos. Existen unos 600 millones de capilares que contienen unos 100 ml de sangre y una superficie del orden de 70 metros cuadrados por los que pasa la totalidad delgasto cardiaco, aproximadamente 5,4 litros por minuto. Un clculo simple permite deducir que la sangre atraviesa el capilar pulmonar en un poco menos de un segundo.Existen unos 300 millones de alvolos de dimetro entre 0,1 y 0,3 mmm cuya superficie es de unos 70 metros cuadrados y que, respirando en reposo, contienen unos 3,5 litros de aire que se renuevan mediante la respiracin a un ritmo de unos 4 litros por minuto.El volumen total de los pulmones es de 5 litros renovndose 0.5 litros en cada respiracin en condiciones de trabajo normales.Las membranas de los alvolos y de los capilares en contacto forman una unidad funcional, lamembrana alvolo capilar, a travs de la cual se realiza el intercambio de gases en el pulmn. Una parte del oxgeno que hay en el aire alveolar pasa a la sangre del capilar pulmonar y la mayor parte se une a lahemoglobinaformando oxihemoglobina. Una parte menor queda como oxgeno disuelto y aumenta lapresin parcialdeoxgenosanguneo hasta igualarla con la del aire alveolar. Por otro lado un volumen similar dedixido de carbonopasa desde la sangre hacia el alvolo, desde el cual pasar, con el aire espirado, al exterior. El resultado es la transformacin de la sangre venosa en arterial.De los capilares pulmonares, la sangre arterial es llevada por las venas pulmonares a la aurcula izquierda. De aqu pasa por lavlvula mitralal ventrculo izquierdo el cual bombea la sangre hacia la arteriaaortaa una presin de 120/80 mmHg. Desde aqu es distribuida por el sistema arterial a los capilares de todos los rganos del cuerpo. Tras atravesar los capilares la sangre venosa es recogida por las vnulas y venas del organismo que confluyen en el sistema de las venas cavas completando el circuito de lacirculacinde la sangre descubierto porHarvey.En los tejidos la oxihemoglobina entrega parte del oxgeno, mientras que el dixido de carbono difunde hacia la sangre desde los tejidos y fluidos. De esta forma la sangre arterial se convierte en venosa.En condiciones de reposo y respiracin tranquila una persona normal consume unos 250 ml de oxgeno y produce unos 200 ml de dixido de carbono. La relacinR = produccin de carbnico/ consumo de oxgenose denominacociente respiratorioo relacin de intercambio respiratorio, que puede variar en funcin del tipo de nutrientes (lpidosfrente acarbohidratos) y de la situacin: habitualmente se considera un valor de 0,8 en reposo y 1,0 en ejercicio.La sangre arterial contiene unos 48 ml deCO2por cada 100 ml de sangre, cuando deja los tejidos como sangre venosa su contenido ha aumentado hasta 52 ml cada 100 ml de sangre. Esto supone un cambio de presin parcial de 40 mHg a 46mm de Hg. Lo contrario ocurre a nivel pulmonar cuando se convierte en arterial.La sangre arterial contiene unos 20 ml deoxgenopor cada 100 ml de sangre y deja en los tejidos unos 5 ml/dl, por lo tanto contiene unos 15 ml de oxgeno por cada 100 ml de sangre cuando llega a los pulmones como sangre venosa mixta. Esto supone un cambio de 100 mmHg de presin parcial de oxgeno en la sangre arterial a 40 mmHg en la venosa. A nivel pulmonar gana una cantidad similar de oxigeno del alveolo pasando a ser sangre arterial.En determinadas circunstancias, como durante elejercicioo en algunas enfermedades cardio pulmonares estos valores cambian de manera notable.Volmenes y capacidades pulmonares estticos[editareditar cdigo]Los volmenes pulmonares estticos son un reflejo de las propiedades elsticas de los pulmones y de la caja torcica. Lacapacidad vital(VC= Vital Capacity, "VC lenta") es la combinacin del volumen tidal o de corriente, del volumen de reserva inspiratoria y del volumen de reserva espiratoria. Representa el volumen total de aire que se puede inspirar despus de una mxima expiracion.2Dado que laVCdisminuye a medida que las enfermedades restrictivas empeoran, sta junto con la capacidad de transferencia depueden ser utilizados como parmetros bsicos al efectuar un seguimiento de la evolucin de una enfermedad pulmonar restrictiva y por tanto de su respuesta al tratamiento.Lacapacidad vital forzada(FVC= Forced Vital Capacity), es una maniobra parecida a la anterior a excepcin de que se requiere de una espiracin forzada (rpida) mxima, por lo general se mide junto a los flujos espiratorios mximos en la espirometra simple.LaVC(lenta) puede ser considerablemente mayor que laFVCen pacientes con obstruccin de la va area. Durante la maniobra deFVC, las vas areas terminales pueden cerrarse de forma prematura (es decir, antes de que se alcance el volumen residual verdadero), atrapando gas en sus porciones distales y evitando que ste sea medido por elespirmetro.Lacapacidad pulmonar total(TLC= Total Lung Capacity) es el volumen de aire que permanece dentro de los pulmones al final de una inspiracin mxima.Lacapacidad residual funcional(FRC= Functional Residual Capacity) es el volumen de aire contenido en los pulmones al final de una espiracin normal, cuando todos los msculos respiratorios estn relajados. Fisiolgicamente, es el volumen pulmonar de mayor importancia, dada su proximidad al rango normal del volumen corriente. Al nivel de laFRC, las fuerzas de retraccin elstica de la pared torcica, que tienden a aumentar el volumen pulmonar, se hallan en equilibrio con las del parnquima pulmonar, que tienden a reducirla.En condiciones normales, estas fuerzas son iguales y de sentido opuesto, aproximadamente el 40% de laTLC. Los cambios de estas propiedades elsticas modifican laFRC. La prdida de retraccin elstica del pulmn en el enfisema aumenta el valor de la FRC. Por el contrario, el aumento de la rigidez pulmonar que se asocia al edema pulmonar, la fibrosis intersticial, y otras enfermedades restrictivas provoca disminucin de laFRC. La cifoscoliosis disminuye laFRCy otros volmenes pulmonares, debido a que la pared torcica rgida y no distensible restringe la expansin pulmonar. La diferencia entre laTLCy laFRCes lacapacidad inspiratoria.Volmenes pulmonares y flujos areos dinmicos[editareditar cdigo]Los volmenes pulmonares dinmicos reflejan el estado de las vas areas. El espirograma proporciona una grfica de volumen contra tiempo, obtenida en un espirmetro de campana o electrnico, mientras el enfermo realiza una maniobra deFVC. ElVEF1(oFEV1por sus siglas eninglsForced Expiratory Volume in the first second) es elvolumen de aire eliminado durante el primer segundode espiracin forzada, despus de una inspiracin mxima; en condiciones normales, su valor es mayor al 75% de laVC, por lo que a menudo se expresa en forma de porcentaje de la capacidad vital forzada (FEV1% FVC).Elndice de Tiffenaues la relacin entre la FEV1 y la FVC: en individuos normales, suele oscilar alrededor del 80%; en pacientes con enfermedades obstructivas (comoasma,EPOCoenfisema), suele representar el 30-40%, dado que la FEV1 disminuye mucho ms que la FVC; en pacientes con enfermedades restrictivas, suele obtenerse un valor normal (como en la enfermedad de Duchenne) o mayor (como en lafibrosis pulmonar), porque la FEV1 y la FVC disminuyen de forma paralela.Elflujo espiratorio forzado medio(FEF25-75%) durante la fase media (del 25% al 75%) de la maniobra deFVCes la pendiente de la lnea que corta el trazado espirogrfico al 25% y al 75% de laVC. ElFEF25-75%depende menos del esfuerzo realizado que elFEV1y, por lo tanto, constituye un indicador ms precoz de obstruccin de las vas areas.En una curva de flujo volumen normal, la porcin inspiratoria de la curva es simtrica y convexa. La porcin respiratoria es lineal. Los flujos se miden a menudo en el punto medio de laVC. ElMIF50%es >MEF50% VCdebido a la compresin dinmica de las vas areas.En ocasiones se utiliza elflujo respiratorio mximopara estimar el grado de obstruccin de la va area, pero depende mucho del esfuerzo realizado por el paciente. Los flujos espiratorios medidos por encima del 50% de laVC, es decir, cercanos al RV son indicadores sensibles del estado de las vas areas del pequeo calibre.En una enfermedad restrictiva, por ejemplo sarcoidosis cifoscoliosis. La curva es ms estrecha a causa de la reduccin de los volmenes pulmonaresDurante una maniobra de espiracin forzada, la presin intratorcica positiva determina que las vas areas se vayan estrechando de modo progresivo. Estacompresin dinmica de las vas areaslimita las velocidades mximas de flujo respiratorio que pueden alcanzarse. Durante la maniobra de inspiracin se produce el efecto opuesto, ya que la presin intratorcica negativa tiende a mantener al mximo el calibre de las vas areas. Debido a estas variaciones de dimetro de las vas areas, en la mayor parte del ciclo respiratorio las velocidades de flujo areo son mucho mayores durante la inspiracin que durante la espiracin.Laventilacin voluntaria mxima(MVV= Maximal Voluntary Ventilation) se calcula indicando al enfermo que respire durante 15 segundos a volumen y frecuencia respiratoria mximos (la cantidad de aire espirado se expresa en lt/min.). En general, el valor de laMVVes paralelo al delFEV1, y puede aplicarse una frmula simple para comprobar la uniformidad interna de la prueba y valorar el grado de cooperacin del enfermo. Es posible predecir laMVVa partir del espirograma, multiplicando elFEV1(en lt) x 35 o 40, segn los autores. Esta frmula sirve tanto para los individuos sanos como para los enfermos con trastornos respiratorios obstructivos y restrictivos.Si se observa unaMVVmuy baja en un usuario que parece cooperar de forma activa, hay que pensar en una debilidad neuromuscular. Exceptuando los casos de enfermedad neuromuscular muy avanzada, la mayora de los usuarios son capaces de efectuar un esfuerzo respiratorio aislado como unFVC. LaMVVrequiere un esfuerzo mucho mayor, y su alteracin demuestra la existencia de msculos respiratorios dbiles y fatigables. LaMVVdisminuye progresivamente cuando existe un aumento de la debilidad de los msculos respiratorios; junto con las presiones inspiratoria y espiratoria mximas, laMVVes en ocasiones, la nica prueba funcional respiratoria anmala en ciertos individuos con una enfermedad neuromuscular relativamente grave.LaMVVes importante tambin en la valoracin del riesgo quirrgico, pues refleja la gravedad de la obstruccin de las vas areas y tambin las reservas respiratorias, la fuerza muscular y el grado de motivacin del usuario. Volmenes pulmonares, valor de volmenes, capacidad total, capacidad residual funcional, capacidad reserva respiratoria.v