mecanica de la respiracion unsam – lic. kinesiologÍa y fisiatrÍa cÁtedra de fisiologÍa prof....

MECANICA DE LA MECANICA DE LA RESPIRACIONRESPIRACION

UNSAM – LIC. KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍACÁTEDRA DE FISIOLOGÍAPROF. BORGATELLO

RECUERDO ANATÓMICORECUERDO ANATÓMICO

IMPORTANCIA DE LA V. A DE IMPORTANCIA DE LA V. A DE CONDUCCIÓN – Fosas nasalesCONDUCCIÓN – Fosas nasales

IMPORTANCIA DE LA V.A DE CONDUCCIÓN – IMPORTANCIA DE LA V.A DE CONDUCCIÓN – Tráquea y bronquiosTráquea y bronquios

CONCEPTOS GENERALESCONCEPTOS GENERALES

La respiración consiste en el intercambio de gases (O2, CO2) entre las células y la atmósfera. Puede dividirse en

Externa :Intercambio de gases (O2/CO2) a nivel pulmonar

Interna :◦Transporte de gases en la sangre◦Intercambio tisular◦Respiración celular

RESPIRACIÓN INTERNA VS EXTERNARESPIRACIÓN INTERNA VS EXTERNA

La respiración y sus La respiración y sus órganos participan órganos participan además en otras además en otras funciones:funciones:Regulación ácido/baseRegulación de la temperatura

corporalExcreción de compuestos (por

ejemplo, cuerpos cetónicos)Actividad hormonal: angiotensina.

VALORES EN REPOSOVALORES EN REPOSO12-15 respiraciones minuto500 cc aire inspirado/espirado en

cada ciclo 6 a 7,5 L/min

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONMúsculos respiratoriosMúsculos respiratorios

INSPIRATORIOS 1. Diafragma2. Intercostales

externos3. Esternocleido

mastoideo4. Escalenos5. Pectorales

ESPIRATORIOS1. Intercostales

internos2. Abdominales3. Recto anterior4. Oblicuos

Músculos respiratoriosMúsculos respiratorios

2006

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONPresiones Presiones

Presión atmosférica = 0 cm H2OPresión pleural (Ppl) = -3 a -5 cm H2OPresión alveolar (Pal) = Presión

pleural + presión de retroceso elástico alveolar

Presión transmural = Gradiente de presión transmural alveolar = Pal - Ppl

DinámicaDinámica

AUMENTO DE LA CAVIDAD TORACICA

Intercostales externos Diafragma

DISMINUCION DE LA CAVIDADTORACICA

Intercostales internos

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONInspiración Inspiración Orden de control centralVías eferentes: información a los músculos

inspiratoriosActividad de diafragma e intercostalesPresión pleural más negativaAumenta presión trnasmural alveolarLos alvéolos se expandenDisminuye la presión alveolarGradiente de presión, genera flujo de

entrada de aireAumenta el retroceso elástico pulmonar

INSPIRACION

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONEspiración Espiración Cesa el comando inspiratorioMúsculos respiratorios se relajanDisminuye el volumen torácicoPresión pleural se hace menos

negativaDisminuye el gradiente de presión

transmural alveolarDisminuye el volumen alveolar y

presión alveolarFlujo de salida de aire hasta que se

igualan las presiones

ESPIRACIÓN

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONDistensibilidad o ComplianceDistensibilidad o ComplianceDetermina la facilidad con la que el

pulmón puede distenderse o estrecharseLa distensibilidad (compliance)es el

inverso de la elasticidadDISTENSIBILIDAD = 200-240

ml/cmH2O + Volumen / + Presión500 ml / -3, -5 cm H2O

COMPLIANCE – Relación presión/volumenCOMPLIANCE – Relación presión/volumen

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONDistensibilidad o ComplianceDistensibilidad o Compliance

AUMENTA

1. Enfisema

DISMINUYE

1. Fibrosis2. Edema pulmonar3. Atelectasia4. Obesidad5. Deformidad de la

caja torácica

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONRetroceso elásticoRetroceso elástico Depende del tejido pulmonar en su

contenido de elastina y colágeno El retroceso elástico alveolar: * Tiende a colapsar alvéolos * Aumenta a volúmenes pulmonares

altos Retroceso elástico de la caja torácica * Tiende a expandir sus diámetros * Aumenta a volúmenes pulmonares

bajos

DinámicaDinámica

Tensión superficial de los alveolos

Elasticidad del tejido pulmonar

pared torácica rígida

Presión intrapleural 757

mm Hg

La elasticidad del tejido pulmonar y la tensión superficial del líquido de los alveolos se oponen a la distensión del pulmón por la pleura. Esto hace que en reposo la presión intrapleural sea negativa

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONDiferencias regionales Diferencias regionales Las regiones inferiores ventilan más

que las zonas superiores La presión es menos negativa en la

base que en el ápice, debido al peso del pulmón

El pulmón es más fácil distender a volúmenes pequeños por la posición en la curva presión / volumen, pues pequeños cambios de presión producen grandes cambios de volumen.

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONSurfactante pulmonar Surfactante pulmonar COMPONENTES: 90% son Lípidos 10% son Proteínas

Lípidos: Fosfatidilcolina 60% Fosfatidilglicerol Fosfatidilinositol Otros Proteínas: SP-A es Inmunomoduladora SP-B SP-C SP-D es Inmunomoduladora

SP-B Y C Participan en estructura, en la actividad de disminuir la

tensión superficial y estimulan la absorción de fosfolípidos

Ley de LaPlace Ley de LaPlace

Presión = 2 x Tensión superf.

Radio del alvéolo

SIN SURFACTANTE, EL ALVEOLO CHICO SE VACIARÍA EN EL GRANDE POR MAYOR PRESIÓN

2

1

MECANICA RESPIRATORIAMECANICA RESPIRATORIASurfactante pulmonarSurfactante pulmonar NEUMOCITO II

Cuerpos lamelares (Almacenam.) Exocitosis al alvéolo Formación de una Monocapa Disminución de la tensión

superficial

Reemplaza el agua en la superficie alveolar, intercalándose entre sus moléculas.

(reduce la interfaz aire- líquido)

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONSurfactante pulmonar Surfactante pulmonar Disminuye el trabajo durante la

inspiración: * Disminuye la tensión superficial de

los alvéolos * Disminuye el retroceso elástico del pulmón * Aumenta la distensibilidad Ayuda a estabilizar los alvéolos de

diferentes tamaños

MECANICA DE LA RESPIRACIONMECANICA DE LA RESPIRACIONSurfactante pulmonar Surfactante pulmonar Efectos:1. Mejora la función pulmonar2. Mejora la expansión alveolar3. Mejoría en la oxigenación4. Disminuye el soporte ventilatorio 5. Aumenta la capacidad residual funcional6. Aumenta la distensibilidad pulmonar7. Disminuye los cortocircuitos

intrapulmonares8. Mejora la relación ventilación / perfusión

Volúmenes y capacidades respiratorias

ESPIROMETRIA: volúmenes de aire que se ESPIROMETRIA: volúmenes de aire que se

movilizan en la respiraciónmovilizan en la respiración

VRE (VT)

VRI(CV)

(CPT)VRCRF

CI

ESPACIO MUERTO ESPACIO MUERTO Anatómico: es el volumen de las vías

aéreas de conducción = 150mlFisiológico: es una medida funcional

del volumen de los pulmones que no intercambia CO2. En sujetos normales es igual al espacio muerto anatómico

Representa ventilación perdida en pacientes con enfermedades obstructivas y restrictivas

Espacio muerto fisiológico oscila entre un 20% a un 35% del volumen corriente.

CAPACIDADES PULMONARES CAPACIDADES PULMONARES Capacidad residual funcional

(CRF): la cantidad de gas contenido en los pulmones al final de una espiración normal.

Capacidad pulmonar total (CPT): la cantidad de gas contenido en los pulmones al final de una inspiración forzada.

Capacidad Vital (CV)

VENTILACION PULMONAR VENTILACION PULMONAR Es el producto del volumen de aire que se

mueve en cada respiración (volumen corriente o tidal) (Vt)

El número de respiraciones que se producen en un minuto (volumen minuto) (VE)

VE = Vt x fcia.respiratoriaVentilación del espacio muerto

anatómico( VD) no se produce intercambio gaseoso

Espacio alveolar: en el que se hace efectivo el intercambio de gases (VA)

Vt = VD + VA

VENTILACION PULMONAR VENTILACION PULMONAR Vol. minuto: Vt x fcia.

respiratoria

Tiempo inspiratorio (Ti): duración en segundos desde el inicio al final del volumen inspiratorio.

Tiempo espiratorio (Te): duración en segundos desde el final del flujo inspiratorio hasta el inicio del ciclo siguiente.

Ventilación minuto= F x VVentilación minuto= F x V“Normal” = 12 x 0,5L = 6 LEjercicio físico = 35-45 x 2L =

70-90L◦Diferencia 15.

Valores máximos registrados : 200 L /min

VOLUMEN ESPIRATORIO FORZADO VOLUMEN ESPIRATORIO FORZADO EN EL 1° SEGUNDO – VEF EN EL 1° SEGUNDO – VEF 11

PRESION DE LA VIA AEREA PRESION DE LA VIA AEREA El acto fundamental de la respiración

espontánea requiere de la generación de una presión de la vía aérea (de impulso)

Consecutiva a la fuerza contráctil inspiratoria que inicia el flujo que sobrepasa las propiedades elásticas, de resistencia al flujo y de inercia de la totalidad del aparato respiratorio.

FLUJO EN LA VIA AEREA FLUJO EN LA VIA AEREA Turbulento: Ocurre si el flujo de

aire es alto, la densidad del gas es elevada, radio de la vía aérea es grande: tráquea.

Transicional: Ocurre en los puntos de ramificación de las vías aéreas

Laminar: Vías aéreas periféricas donde la velocidad es muy baja.

RESISTENCIA EN LA VIA AEREARESISTENCIA EN LA VIA AEREA Este concepto tiene significado

en fisiología pulmonar solamente en términos de FLUJO.

RESISTENCIA = difer. de presión

flujo ( lt/ seg)La resistencia se expresa como: * cm de H2O / lt / seg

RESISTENCIA PULMONAR RESISTENCIA PULMONAR

Está dada por la resistencia del tejido pulmonar más la resistencia de la vía aérea.

La resistencia de las vías aéreas constituye el 80% de la resistencia total.

La resistencia de las vías aéreas puede elevarse en forma significativa en presencia de algunas enfermedades.

DISTRIBUCION DE LA DISTRIBUCION DE LA

RESISTENCIA RESISTENCIA Las vías aéreas superiores son

responsables del 20 – 40% de la resistencia total de vías aéreas, aumenta al respirar por la nariz.

La resistencia en las vías aéreas periféricas es menor: la superficie de corte transversal es mayor.

La mayor resistencia al flujo del aire la oponen a las vías aéreas de mediano calibre.

RESISTENCIA Y VOLUMENES RESISTENCIA Y VOLUMENES PULMONARESPULMONARES

VOLUMEN ALTO1. < resistencia2. > gradiente de

presión de pared3. retroceso

elástico alveolar abre las vías aéreas.

VOLUMEN BAJO1. Esfuerzo

espiratorio2. Presión pleural >

+3. > compresión

dinámica4. < retroceso

elástico alveolar.

Factores que modifican la Factores que modifican la resistencia de la vía aérearesistencia de la vía aérea

> Resistencia (constricción) Estímulo

parasimpático(Acetilcolina) Histamina < PCO2

< Resistencia (dilatación) Estímulo

simpático B2 agonistas > PCO2

< PO2

COMPRESION DINAMICA COMPRESION DINAMICA

Aumento de la resistencia de la vía aérea durante la espiración forzada

Punto de presiones iguales: la presión dentro de la vía aérea es igual a la presión por fuera de ella. Gradiente de presión transmural = 0

Punto de cierre: cuando la presión afuera es > que la presión en el interior de la vía aérea.

COMPRESIÓN DINÁMICACOMPRESIÓN DINÁMICA

COMPRESIÓN DINÁMICACOMPRESIÓN DINÁMICALimita el flujo aéreo en personas

normales durante la espiración forzada

Puede reducir la capacidad de realizar ejercicio en pacientes con neumopatías (por disminución del retroceso elástico pulmonar y pérdida de tracción radial en la VA).

El flujo está determinado por la presión alveolar menos la presión pleural.

TRABAJO RESPIRATORIO TRABAJO RESPIRATORIO

El trabajo respiratorio depende del cambio de presión por unidad de cambio de volumen.

Trabajo elástico: es el necesario para vencer el retroceso elástico.

Trabajo de resistencia: para vencer la resistencia de las vías aéreas.

TRABAJO RESPIRATORIO TRABAJO RESPIRATORIO La ventilación de los pulmones está

determinada por el esfuerzo del sistema respiratorio y las propiedades elásticas y resistencias del aparato respiratorio.

Las propiedades mecánicas de la respiración se utiliza la determinación de la distensibilidad pulmona, las resistencias pulmonares y el trabajo de la respiración.

CIRCULACIÓN PULMONAR CIRCULACIÓN PULMONAR

Circulación pulmonar: relacionada con el sistema de intercambio gaseoso

Circulación bronquial: abastece de sangre arterial al pulmón para las necesidades de sus células

Ambos sistemas producen uniones (anastomosis), lo que hace que la sangre de la vena pulmonar, es decir la que se ha oxigenado, no esté oxigenada al 100%.

CIRCULACIÓN PULMONARCIRCULACIÓN PULMONAR

Zonas vasculares: efecto de Zonas vasculares: efecto de la presión hidrostática la presión hidrostática capilar.capilar.

Efecto de los gradientes de presión Efecto de los gradientes de presión hidrostáticahidrostática

Relación ventilación-Relación ventilación-perfusiónperfusiónLa ventilación pulmonar (V) y la

cantidad de sangre que recibe el pulmón (perfusión, Q) guardan una correlación, que se rompe en un punto: UMBRAL VENTILATORIO

Reposo : ◦Q = 5L/min bases > vértices◦V= 4,2L/min vértices > bases◦V/Q=0,8

SHUNT O CORTOCIRCUITO SHUNT O CORTOCIRCUITO FISIOLÓGICOFISIOLÓGICO

IMPORTANCIA DE LA PRESIÓN IMPORTANCIA DE LA PRESIÓN INTERSTICIAL NEGATIVAINTERSTICIAL NEGATIVA

GRACIAS!!!GRACIAS!!!…por estudiar …por estudiar tanto.tanto.