Introducción

La respiración es un mecanismo complejo y bien estructurado usado por el

organismo para facilitar la entrada de O2 y de esta forma llevar a cabo los

diferentes procesos mediante los cuales las células producen energía para seguir

funcionando. Esta se lleva a cabo mediante los pulmones, dos estructuras que

junto con la tráquea y las cavidades nasales forman la vía aérea. Los alveolos

presentes en los pulmones se encargan de mediar el intercambio gaseoso

facilitando la entrada de O2 a la circulación y la salida de CO2 hacia la luz alveolar

para posteriormente ser extraídas por la espiración. Sin embargo, en este proceso

también participan un juego de presiones tanto internas como externas que

median la entrada y salida de aire del organismo. En este informe se evalúan dos

experimentos que ponen al descubierto el funcionamiento de la mecánica

respiratoria y de los volúmenes manejados por el pulmon.

Objetivos

Conocer e identificar las diferentes partes que componen el espirómetro

tradicional y el funcionamiento del mismo para relacionarlo con la

elaboración del examen de espirometria.

Analizar la prueba realizada al compañero para comparar con los

parámetros de referencia y así observar las condiciones en las que este se

encuentra y ubicarlo en un rango normal o anormal según corresponda.

Identificar en un registro de espirometría los diferentes flujos, capacidades y

volúmenes pulmonares que se pueden medir en él, identificándolos e

interpretándolos para un supuesto diagnostico de su condición pulmonar.

Conocer la relación entre los diferentes volúmenes y capacidades

pulmonares y calcularlos con base en los datos disponibles que fueron

obtenidos en la elaboración del examen.

Marco teórico

La ventilación pulmonar se refiere al conjunto de procesos que permiten que el

aire fluya a través de los pulmones; esta se puede resumir en dos mecanismos: la

inspiración y la espiración. La primera consiste en la entrada de aire oxigenado a

los pulmones permitiendo de esta forma el intercambio gaseoso y la segunda

consiste en la salida del aire rico en CO2 desde el interior del pulmón al medio

externo, tras ser realizado el intercambio de gases.

La inspiración y espiración se lleva a cabo mediante dos mecanismos:

1. Por medio de la contracción del musculo diafragma:

Durante la inspiración, el diafragma se contrae tirando hacia abajo los

bordes inferiores de los pulmones y disminuyendo la presión transpulmonar

lo que permite la entrada de aire desde el exterior. Por el contrario, durante

la espiración, este musculo se relaja disminuyendo el espacio de la cavidad

torácica y aumentando la presión interna en esta lo que fomenta la salida

de aire hacia el exterior.

2. Elevación o descenso de las cotillas:

El ascenso de las costillas durante la inspiración, a cargo de diferentes

músculos inspiratorios como los elevadores de las costillas, trapecio y

esternocleidomastoideo, aumenta el espacio al interior de la cavidad

torácica y facilita la entrada de aire a los pulmones. Por otro lado, el

descenso de las costillas conlleva al efecto opuesto.

En la ventilación pulmonar también juega un papel importante el juego de

presiones que se da en el interior de la caja torácica y en el pulmón, además de

otras características como la elasticidad o las características morfológicas de los

alveolos, una alteración de estas características puede generar cambios en el flujo

de aire a trasvés de los alveolos y la dirección a la que este se moviliza:

Presión pleural: es la presión generada por el líquido que se encuentra en

el espacio entre la pleura visceral del pulmón y la pleura de la pared

torácica. Esta presión tiende a colapsar el pulmón y se opone a la entrada

de aire al interior de este.

Presión alveolar: es la presión generada por el aire que se encuentra en el

interior de los pulmones, si esta presión supera la presión atmosférica, el

aire se movilizara hacia afuera mientras que si está es levemente inferior a

la presión atmosférica, el aire entrara al interior del alveolo.

Distensibilidad pulmonar: depende de la capacidad que tiene el pulmón de

dilatarse o contraerse en respuesta a la entrada o salida de aire,

respectivamente. Está íntimamente ligado a la conformación microscópica

del tejido pulmonar, principalmente por proteínas como la elastina y el

colágeno, que le dan esta flexibilidad.

Tensión superficial: que se da en el interior de los alveolos. Es una fuerza

tensora generada por el agua al ser expuesta a un medio aéreo; las

moléculas de H2O generan una gran atracción entre sí, se acumulan y

tienden formar gotas, esto genera una contracción de los alveolos por lo

que la tensión superficial es una fuerza que propicia el colapso de los

alveolos. Los neumocitos II son células del epitelio alveolar que producen y

secretan un agente denominado “surfactante” el cual disminuye la tensión

superficial generada por el liquido presente en el alveolo.

Volúmenes pulmonares

Volumen corriente (VC): volumen que se inspira o espira en cada

respiración normal. En un varón adulto este valor es de 500 ml.

Volumen de reserva inspiratoria (VRI): volumen máximo de aire que se

puede inspirar cuando se realiza una inspiración forzada; es el volumen de

aire que puede seguir siendo inhalado tras haber finalizado una inspiración

con volumen corriente. En un varón adulto este valor es de 3000 ml.

Volumen de reserva espiratoria (VRE): volumen máximo de aire que se

puede espirar cuando se realiza una espiración forzada; es el volumen de

aire que puede seguir siendo expelido tras haber finalizado una espiración

con volumen corriente. En un varón adulto este valor es de 1100 ml.

Volumen residual (VR): es el volumen de aire que permanece en los

pulmones tras realizar una espiración forzada al máximo. En un varón

adulto normal este valor es de 1200 ml.

Capacidades pulmonares:

Capacidad inspiratoria (CI): máxima cantidad de aire que una persona

puede inspirar partiendo de una inspiración normal hasta el punto máximo

de distensibilidad pulmonar. Es igual a la suma de VC y VRI.

Capacidad residual funcional (CRF): cantidad de aire que queda en los

pulmones tras una espiración normal. Es igual a la suma de VRE y VR.

Capacidad vital (CV): máxima cantidad de aire que puede espirar una

persona tras haber realizado una inspiración forzada al máximo. Es igual a

la suma de VC, VR y VRE.

Capacidad pulmonar total (CPT): es el volumen máximo al que se puede

expandir un pulmón con el máximo esfuerzo posible. Es igual a la sumatoria

de la CV y VR.

La espirómetria consiste en el estudio de la ventilación pulmonar, al registrar el

movimiento del volumen del aire que entra y sale de los pulmones, utilizando un

espirómetro. Este consiste en un tambor invertido ubicado sobre una cámara de

agua, con el tambor equilibrado por su peso. En el interior del tambor hay un gas

respiratorio habitualmente aire u oxigeno; un tubo conecta la boca del paciente

con una cámara de gas. Cuando se respira hacia el interior y exterior de la

cámara, el tambor se eleva o desciende generando un registro de los cambios de

volumen en una hoja de papel en movimiento.

Metodología

El laboratorio de dividió en dos secciones:

1. En la primera parte se realizo una espirometria en un estudiante voluntario

del grupo. El espirómetro constaba de una manguera que se conectaba a

un cilindro sin aire. El estudiante debía espirar e inspirar a través de esta

manguera de tal forma que los cambios en el volumen de aire se

registraban en una hoja milimetrada. Se realizaron pruebas de respiración

normal y respiración rápida para la medición de flujos, medición de

volúmenes pulmonares y partir de estos se determinaron las capacidades

pulmonares. Posteriormente se realizo el análisis de los datos obtenidos y

el estado del paciente.

2. En la segunda parte del laboratorio se utilizo un montaje, para ilustrar la

mecánica respiratoria en lo que respecta al manejo de presiones que

favorecen y impiden la entrada de aire a los pulmones. El montaje consistía

en una botella sellada; que simulaba el tórax, con una bomba en su

interior; que simulaba el pulmón. La botella tenia aire en su interior, el cual

podía ser extraído por una jeringa con una capacidad límite de 10 ml,

teóricamente se podría comparar este aire con las presiones internas

manejadas por el tórax. El montaje también tiene dos instrumentos

adicionales que se conectan al interior de la botella: un barómetro que mide

como fluctúa la presión cuando se extrae aire con la jeringa y una pipeta

que medía la entrada de aire al globo para compensar la disminución del

aire en el interior de la botella. Cuando se extrae aire del interior de la

botella con la jeringa, la presión interna en la botella disminuye y permite la

entrada de aire al interior del globo debido a la diferencia de presiones; la

cual es detectada por el barómetro, de tal forma que el globo se infla.

Resultados

Espirometria

Volumen (BTPS) Capacidad (BTPS) Flujo (STDP)

V.C: 757,06 ml C.I: 2595,642 ml FR: 17

V.R.I: 1838,58 ml C.V: 3828,57 ml Ventilación: 12L/mm

V.R.E: 1232,93 ml C.P.T: se necesita la V.R

para determinarla

VO2: 740 ml de O2

V.R: no se mide

Montaje 1:

Delta Presión (mmHg) Delta Volumen (ml) Volumen extraído

5 0,5 1 cm3

7,7 0,9 2 cm3

7,2 1,2 3 cm3

6,8 1,1 4 cm3

16,5 1,1 5 cm3

Montaje 2:

Delta Presión (mmHg) Delta Volumen (ml) Volumen extraída

2,8 1,3 2 cm3

6,0 2,9 4 cm3

8,1 3,1 6 cm3

6,1 3,8 8 cm3

9,0 4,2 10 cm3

1 2 3 4 50

2

4

6

8

10

12

14

16

18

delta presion

delta volumen

MONTAJE 1

VOLUMEN EXTRAIDO CM3

2 4 6 8 100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

delta presion

delta volumen

MONTAJE 2

VOLUMEN EXTRAIDO CM3

Análisis de resultados

Espirometria:

El estudiante al cual se le realizo la medición presenta unos valores de volumen y

capacidades reducidas en comparación con los valores estándar observados en

libros de fisiología.

El V.C que presenta el estudiante es de aproximadamente 750 ml mientras que el

V.C estándar es de aproximadamente 500 ml, esto se puede explicar por dos

razones: primero, el evaluado se encontraba enfermo y tenía un compromiso de

las vías aéreas que posiblemente podían llegar alterar los resultados; segundo, el

espirómetro tenía una manguera de larga longitud lo que dificultaba el flujo de aire

a través de esta, por tal razón la inspiración y la espiración se tornaban

complicadas y los volúmenes que el evaluado debía movilizar eran mayores.

El V.R.E y el V.R.I se puede ver que el volumen máximo que puede soportar el

pulmón del evaluado es inferior al esperado en las mediciones estándar. El

volumen de reserva inspiratorio del sujeto es de aproximadamente 1800 ml y el de

reserva espiratorio es de aproximadamente 1200 ml mientras que los valores

estándar oscilan entre 3000 ml y 1100 ml respectivamente. Teniendo en cuenta

estos dos valores se puede observar que la capacidad del pulmón en este

individuo es bastante pequeña y esto se evidencia al ver la capacidad vital del

evaluado la cual es de 3800 ml aproximadamente cuando el valor estándar suele

ser de 4600 ml aproximadamente. Con estos resultados se puede concluir que el

individuo presenta una función pulmonar reducida, posiblemente debido al

sedentarismo, de lo contrario se puede explicar lo observado por errores de la

maquina encargada de realizar la medición o errores en la interpretación de la

espirometria.

Montajes:

Se parte del hecho de que al realizar las mediciones de los montajes respectivos,

ocurrieron algunos errores durante el procedimiento.

En el montaje 1 se observa que al extraer aire del interior de la botella usando la

jeringa, el delta de presión no se altera tan radicalmente en comparación con el

montaje 2. Esto se puede interpretar de manera que la cantidad de aire en el

interior de la botella es mayor, por lo que un cambio en el volumen de aire por

medio de la jeringa no genera cambios significativos en la presión detectada por el

barómetro, es decir, las presiones al interior de la botella del montaje 1 son

mayores a las presiones manejadas en el montaje 2, por lo que la fuerza que se

opone a la entrada de aire en el montaje 1 es mayor a la que se opone a la

entrada de aire en el montaje 2.

Haciendo una analogía con el tórax la presión intratoracica equivale a la presión

generada por el aire en el interior de la botella. La presión intratoracica comprende

la presión pleural (liquido pleural sobre el pulmón) y la distensibilidad del tórax,

durante la inspiración el tórax se expande, la presión intratoracica disminuye y el

aire entra a los pulmones debido al gradiente de presión; opuesta a la espiración

en la que el tórax se retrae, la presión intratoracica aumenta y el aire sale de los

pulmones debido al gradiente de presión.

Adicionalmente, en el montaje 1 se observa un delta de volumen bajo mientras

que en el montaje 2 el delta de presión es bastante elevado, esto se puede

interpretar como:

1. La entrada de aire hacia el globo 1 se ve limitada debido a que la presión

(la cantidad de aire en el interior de la botella 1) es mayor que en la botella

2. La cantidad de aire que entra al globo depende de la presión atms.

Cuando la presión interna en la botella disminuye hasta valores negativos

(menores que la presión atmosférica) el aire entra al globo hasta que se

alcanza el equilibrio.

2. La entrada de aire en al interior del globo se ve comprometida por la

distensibilidad del mismo. Es decir, en el montaje 1, el globo presenta una

menor distensibilidad por lo que la entrada de aire se ve limitada

comparada con el globo 2 el cual presenta mayor elasticidad y la entrada de

aire se ve facilitada. Un globo una distensibilidad disminuida presenta una

“fuerza opositora” mayor a la entrada de aire que un globo con una

elasticidad mayor.

Haciendo una analogía, el globo representa el pulmón y la elasticidad es análoga

a la distensibilidad del tejido pulmonar, que se ve influido por la cantidad de fibras

elásticas y de colágeno. Un pulmón con gran capacidad distensiva facilita la

entrada de aire en su interior, mientras que un pulmón fibroso o con un

compromiso patológico del tejido pulmonar puede tener dificultades para permitir

el paso del aire hacia el interior del órgano.

Conclusiones

La diferencia de presiones ejercida por la mecánica respiratoria respecto al

medio ambiente es la que hace posible la difusión alveolo capilar

permitiendo que por gradiente de concentración pase el aire de un lugar de

mayor concentración a uno de menor

La espirometria es una técnica fundamental para el conocimiento del estado

funcional del sistema respiratorio midiendo las capacidades y volúmenes

propios de un paciente permitiendo conocer su estado funcional.

El sedentarismo y el cigarrillo en cierta forma disminuyen la condición

pulmonar haciendo que se necesite de un mayor esfuerzo para realizar la

función respiratoria correctamente, opuesto al ejercicio que aumenta la

funcionalidad del tejido pulmonar.

Bibliografía:

GUYTON, Arthur. Fisiología medica. 11 ed. Madrid, España. Elsevier. 2009. Pags. 471 – 482

ESPIROMETRIA

Presentado por:

Andersson Arias Hernández – 2100786

Diego Javier Bravo Flórez – 2100823

Jorge Eduardo Peñaloza Wandugarra – 2091150

Andrés Felipe Ruiz Benítes – 2100782

Presentado a:

CARLOS ARTURO CONDE. pHD

OSCAR LEONEL RUEDA OCHOA. Msc

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE SALUD

ESCUELA DE MEDICINA

BUCARAMANGA

2011