Tema 9. Mecánica respiratoria. Ventilación pulmonar

7/30/2019 Tema 9. Mecnica respiratoria. Ventilacin pulmonar

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TEMA 9: MECNICA RESPIRATORIA.

VENTILACIN PULMONAR.

INTRODUCCIN AL ESTUDIO DE LA RESPIRACIN PULMONAR

El sistema respiratorio se ha desarrollado para que la clula pueda realizar las reacciones de

oxidacin, reduccin y amortiguacin que le permiten vivir en un ambiente seco. El cuerpo,

por ser un medio lquido requiere un intercambio de gases del medio seco al medio lquidomediante procesos de difusin simple, para lo cual se requiere una gran superficie de

intercambio.

El objetivo funcional es proporcionar un reservorio (mezcla de gases) estable. Existe un gran

depsito dentro de los pulmones a partir del cual se realiza el intercambio; los pulmones

nunca estn vacos de aire, pero es necesario que ese aire se renueve. De ese reservorio es

donde la sangre intercambia gases con mayor o menor velocidad, dependiendo del

metabolismo.

Como los procesos de difusin simple son dependientes del gradiente de difusin y son lentosa larga a distancia, el proceso de difusin del aparato respiratorio debe poseer una estrecha

membrana de separacin entre la atmsfera y el cuerpo lquido. Sin embargo, esta membrana

estrecha podra permitir el paso de gases del cuerpo lquido a la atmsfera a lo largo de la gran

superficie de difusin existente, produciendo deshidratacin. El sistema evita la prdida de

lquido por vaporacin desde el compartimento sanguneo por un truco de morfologa,

consistente en tapar la superficie para conseguir que el vapor de agua que sale se equilibre con

el que entra. Sin embargo, el CO2 debe salir y el O2 debe entrar, por lo que se establecen

orificios en esa membrana, de tal manera que se pueda dar un intercambio de estos gases, sin

perder vapor de agua en el resto de la superficie.


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Los pulmones, en esencia, lo que hacen es mover la membrana

respiratoria y ampliarla durante una fraccin de tiempo. Actan sobre

el espacio donde estn los gases como si se tratase de un fuelle. El SN

y los msculos son los que controlan el armazn donde se halla esta

superficie, es decir, el trax. El diafragma permite expandir las

dimensiones de la jaula hacia abajo y hacia los laterales. El sistema

nervioso es el que regula este proceso.

Los principales msculos respiratorios son el diafragma, los intercostales externos y los

escalenos, todos ellos msculos esquelticos. Los msculos esquelticos aportan la fuerza para

la ventilacin; la fuerza de contraccin aumenta cuando se estiran los msculos y se reduce

cuando se acortan. La fuerza de contraccin de los msculos respiratorios aumenta cuando el

volumen pulmonar es ms elevado.

La corteza cerebral y la mdula bulbar mandan impulsos a la

mdula espinal, que a su vez los envan a los msculos deltrax que mueven las paredes para que se pueda dar el

intercambio respiratorio en la membrana alveolo-capilar y

lleguen los gases a la sangre. Los mecanorreceptores del trax

informan de ese movimiento de los pulmones y la pared

torcica y los quimiorreceptores informan al centro

respiratorio bulbar de las presiones parciales de los gases,

para que se pueda controlar el proceso respiratorio.

En definitiva, disponemos de un dispositivo mecnico capaz de

cambiar el volumen dentro de la cavidad torcica.

Todo nuestro flujo de sangre pasa por el territorio capilar, llega a los

alveolos, donde se intercambian gases y sale sangre con menor

concentracin de CO2. Esa sangre llega al corazn y de ah a los

rganos, donde se consume el oxgeno. Finalmente, vuelve al corazn

y de ah a los pulmones para repetir el proceso.

Los alveolos estn rodeados de una red de capilares. Durante el

intercambio de CO2 procedente de la sangre venosa entra en los

alveolos para ser expulsado. El O2 captado del aire

Hablamos de unos 50 ml/L de O2 y 40 ml/L de CO2. El N2 se intercambia

tambin y es muy importante, pues atena la capacidad oxidativa del

oxgeno. Adems, es parte estructural de protenas y sustancias como

el ON que es fundamental para las variaciones en las paredes de los

vasos.


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La circulacin lo que hace es repartir los gases con una

cierta presin parcial, los lleva hacia los tejidos que

utilizan el oxgeno metablicamente con lo que cae la

presin parcial de oxgeno en el lado arterial. En ese

momento el gradiente de presin de CO2 es el que

impulsa la sangre para un nuevo intercambio. El

gradiente de entrada de oxgeno es de 150-120 mm

Hg, mientras que el de CO2 pasar de la presin parcialvenosa que est entre 60-40 mm Hg y la atmosfrica,

cercana a 0.

Eso se hace utilizando la estructura anatmica de

la caja torcica y de los pulmones. Nuestra

estructura pulmonar est enclavada en la caja

torcica y posee una comunicacin con el exterior

que es la trquea y un suelo, el diafragma. La

estructura pulmonar consta de tubos conectados

a vesculas y no tiene ninguna conexin con lapared torcica a excepcin de la adhesin, por

motivos fsicos, de las pleuras visceral y parietal.

Entre ambas pleuras hay un espacio virtual (vaco) en el que en ocasiones hay un poco de

lquido que mantiene ambas pleuras unidas. Este es el enlace mecnico que expande a los

pulmones, aunque estos siempre tienden a retraerse. Si no fuera por esta adhesin de las

pleuras, los pulmones se retraeran.

Por otro lado, la conexin del pulmn con la trquea, laringe, faringe y boca supone que

cuando nos encontramos en relajacin, con slo respirar por los agujeros de la nariz se


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abastece el sistema, con lo que se evita la prdida de agua y se produce un calentamiento de

gases por los cornetes y la retrofaringe.

La va respiratoria alta incluye todas las estructuras localizadas entre la nariz y las cuerdas

vocales, incluyendo los senos y la laringe. Su principal funcin es preparar el aire para que

cuando llegue a la trquea tenga la misma temperatura del cuerpo y est humificado.

El aire se humedece, lo que facilita su trnsito y

mantiene la mucosa de la superficie de intercambio

hmeda. Ante un ejercicio intenso, utilizamos tambin

la boca para respirar.

El aire se calienta en los cornetes nasales, que son

estructuras de una gran superficie, que incluyen los

senos malares y frontales que se implican en la

conservacin de aire caliente. El aire posteriormentepasa a la trquea. El moco retiene las partculas de

polvo y otras partculas que no sean gases, es decir,

limpia el aire de partculas contaminantes.

Los cilios facilitan el flujo de moco desde las vas altas y limpian las

vas nasales cada 15 minutos aproximadamente.

Los pulmones son estructuras complicadas, interpretables con

racimos de uvas. El pulmn izquierdo se divide en 2 lbulos y el

derecho en 3 por una cisura oblicua, que se puede ver en la

radiografa como una divisin entre el lbulo inferior y el superior.

A su vez los lbulos se subdividen.

Si rellenamos el pulmn con resina podemos obtener una imagen

en la que observamos la trquea, la arteria pulmonar y podemos

ver el esqueleto del pulmn.

Funcionalmente, del tubo original de la trquea se producen dos divisiones en los bronquios

principales derecho e izquierdo que a su vez se van subdividiendo en bronquios lobulares,

bronquios segmentarios y en ramas cada vez ms pequeas, los bronquiolos; hasta llegar al

alveolo.

El aire llega a los pulmones a travs de las bifurcaciones de la trquea, hasta llegar a los sacos

alveolares que son estancias cuyas paredes estn formadas por alveolos.

Los alveolos son espacios tapizados por endotelio humedecido formando una capa finsima de

una sola clula que lo separa del espacio intersticial y los capilares. Esta membrana fina es la

membrana alveolar, donde se produce el intercambio. El aire entra y sale por los alveolos,

pues estos son el lugar donde realmente se produce el intercambio de gases con la sangre.


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La trquea tiene anillos cartilaginosos y capas intermitentes de msculo traqueal acoplados al

cartlago. El cartlago sirve para evitar el colapso de los tubos y el cambio de su dimetro ante

los numerosos cambios de presin a los que est sometido.

Las vas respiratorias se bifurcan numerosas veces. Se van ramificando hasta llegar a labifurcacin nmero 17, donde empiezan a aparecer los primeros alveolos. A partir de la

bifurcacin 19, prcticamente todo son alveolos. Son estructuras fractales, que repiten la

misma estructura numerosas veces pero aumentando o disminuyendo las proporciones.

CARACTERSTICAS MORFOLGICASEl sistema pulmonar lo que hace es proporcionar gases a la mitocondria, que es la que respira

realmente.

Los elementos que van a intervenir en el intercambio de gases:

Pulmones: sostenidos en la pared interna de la caja torcica por un mecanismo virtual,en el que la tendencia de separarse de las pleuras es contrarrestada por la tensin de

las propias pleuras.

Pleuras: entre ellas hay lquido que permite el desplazamiento de la pleura parietalsobre la visceral, pero ejerce una fuerza que se opone a su separacin. Si

introdujsemos un sensor de presin entre las pleuras podramos medir la tensin que

se genera cuando la pleura parietal tira para fuera y la visceral hacia dentro, que sera

aproximadamente de -6 mm Hg. No hay ninguna sujecin entre ambas, si no una

fuerza fsica.

La presin es negativa con respecto a la presin atmosfrica. Elcompartimento entre ambas pleuras est hermticamente cerrado y tiene

unos mm Hg menos que la presin atmosfrica. Al entrar el aire ocupar ese

espacio.

Fuerza de los msculos inspiratorios: se aplica sobre la pleura parietal que al estarunida a la pleura visceral, es la que permite el arrastre de los pulmones. El espacio

interpleural es el nexo de unin entre los movimientos inspiratorios de la caja torcica

y el movimiento de los pulmones. Son el diafragma y los msculos de la parrilla costal.

Estructuras anatmicas que humedecen, calientan y acondicionan el aire . Reciben elnombre de vas areas superiores. En ellas se encuentran la glotis y las cuerdas

vocales. Los cornetes nasales constituyen una amplia superficie muy bienvascularizada que permite calentar el aire que va al interior.


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ZONAS DE CONDUCCINDesde que entra el aire por la trquea hasta que se produce la bifurcacin nmero 16 el aire es

conducido a travs de esos tubos de cartlagos hasta el espacio subsecuente. No hay

intercambio entre estructuras respiratorias y capilares sanguneos. Al volumen aire en las vas

respiratorias de conduccin se denomina volumen del espacio muerto anatmico.

A partir de la bifurcacin nmero 17 se empieza a producir el intercambio. A esta zona se le

denomina zona de intercambio. En esa zona, el aire dentro de los alveolos est muy cerca de

la sangre, por lo que solo tendra que pasar la membrana del alveolo, el espacio intersticial y la

membrana basal.

Las dimensiones de las vas de conduccin son extremadamente interesantes y les pasa algo

semejante a lo que ocurra en los vasos sanguneos, en los que se producan divisiones en

paralelo en los que la superficie era muy superior a la superficie de la aorta.

El dimetro de la trquea es de unos 2 cm aproximadamente y en sus divisiones se va

reduciendo el dimetro. En los bronquiolos terminales alcanzamos los 0,06 cm y en los

bronquiolos respiratorios 0,05. La longitud tambin cambia, y a medida que se va dividiendo

las estructuras son ms cortas. La diferencia radica en el nmero, pues slo hay una trquea

pero hay aproximadamente unos 5 x 106 bronquiolos respiratorios que hacen que se

multipliquen las magnitudes. La superficie equivalente de corte en los sacos alveolares es de104 cm2.


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Cuando los conductos se unen en paralelo su resistencia equivalente disminuye, mientras que

si lo hacen en serie aumenta. Al aumentarse el nmero de divisiones en paralelo, se consigue

un aumento de superficie y una disminucin de la resistencia.

Los mayores valores de resistencia se darn en el paso de bronquiolos a bronquiolos

terminales.

Los alveolos estn rodeados por una malla de

capilares, que hace una especie de septo para

cada alveolo, de tal manera que llega la sangre

arterial, perfunde a todos los alveolos y se va.

Uno de los factores ms importantes del

sistema respiratorio es la gran superficie de

contacto con la sangre. Al dividirse en paralelo,

la resistencia es muy baja, lo que se certifica por

la presin que necesita el corazn para impulsar5L de sangre a la gran superficie del aparato

respiratorio, que es muy baja (25 mm Hg).

En la imagen se indican dos peculiaridades de la circulacin pulmonar. Su

principal objetivo es hacer pasar la sangre venosa al territorio alveolar. Sin

embargo, hay que alimentar al msculo liso, mediante ramas arteriales

procedentes del ventrculo izquierdo, como cualquier msculo de nuestro

cuerpo. Despus esa sangre es recogida por las venas que sern oxigenadas.

Existen vasos sanguneos de cortocircuito (shunt), que permiten que la sangrese pueda desviar de un territorio alveolar a otro, si un alveolo no funciona bien.

ELEMENTOS DE CONTROL Y REGULACIN

1. Nervios vasomotores: los mismos quecontrolaban la musculatura lisa de los vasos sanguneos

controlan la musculatura lisa de los bronquios.

2. Red de capilares linfticos: recogen elrezumado de los capilares sanguneos y de los ganglios

del territorio pulmonar y devolverlo a la circulacingeneral.

Cortes histolgicos de los alveolos

La distancia que tienen que atravesar los gases desde el territorio alveolar al espacio capilar es

sumamente pequea (alrededor de media micra). Si se hace un corte histolgico de la masa de

capilares que envuelve al alveolo podemos ver que la densidad de dicha malla es muy grande.

Vemos alveolos normales de un pulmn, con paredes muy finas que en ocasiones permiten la

comunicacin de dos o ms alveolos.


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Enfisema: se forma un alveolo grande por destruccin de las paredes que separan los alveolos.

Esto supone una prdida drstica de superficie de intercambio. El tabaco puede producir

enfisemas alveolares.

VENTILACIN PULMONAR

Ventilar es hacer circular el aire para que se recambie. Nuestros pulmones consiguen laventilacin transformndose en un fuelle, aumentando la presin en su interior, lo que

permite que se abran las vlvulas y salga el aire.

Cuando los msculos respiratorios gobiernan a las costillas y el esternn, encargndose de

variar los dimetros de la caja torcica para as aumentar o disminuir el volumen de aire que se

encuentra en su interior.

Los msculos bsicos son:

Diafragma: se contrae durante la inspiracin y se relaja en la espiracin. Msculos intercostales externos: participan en la inspiracin. Msculos intercostales internos: participan en la espiracin. Msculos abdominales: se contraen en la espiracin. Msculos accesorios: esternocleidomastoideo y escalenos. Solo intervienen en

respiraciones de gran amplitud. Ayudan a expandir la parte superior de la caja

torcica.

El diafragma es una especie de cpula que est

tapizando la pared costal. Debajo del diafragma se

hallan las vsceras abdominales y encima de l se hallan

los pulmones.


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La ventilacin se consigue mediante ese movimiento de la caja torcica.

El proceso de la respiracin se inicia con la inspiracin, que comienza por la contraccin del

diafragma. Cuando se contrae, este msculo protruye hasta la cavidad abdominal y desplaza el

abdomen hacia fuera lo que crea una presin negativa dentro del trax. La apertura de la glotis

crea una puerta de conexin entre el exterior y el aparato respiratorio. Dado que los gasesfluyen de la zona de mayor presin a la de menor presin, el aire entra en los pulmones desde

el exterior. El volumen pulmonar aumenta en la inspiracin y se introduce oxgeno al pulmn.

Durante la espiracin, el diafragma se relaja, la presin intratorcica aumenta y se produce

flujo pasivo de CO2 y otros gases al exterior del pulmn.

Otros msculos importantes en la respiracin son los intercostales externos, que tiran de las

costillas hacia arriba y hacia delante durante la inspiracin. Esto condiciona un aumento del

dimetro lateral y anteroposterior del trax. En la espiracin participan los msculos de la

pared abdominal y los msculos intercostales internos, que tiran de las costillas hacia abajo y

adentro.

Durante la espiracin disminuyen los dimetros de

la caja torcica y aumentan durante la inspiracin. El

dimetro aumenta a pesar del esqueleto compuesto

por esternn y costillas puesto que la unin costo-

esternal es cartilaginosa, y el cartlago permite

cierto movimiento. En condiciones de inspiracin las

costillas se llevan hacia arriba. Ese cambio de

posicin es el que aumenta el dimetro

anteroposterior y transversal.


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Es el cerebro el que controla la respiracin. Hay

un control voluntario y tambin un control

involuntario y automtico (cuando dormimos

se sigue controlando la respiracin). En el

sndrome de Ondina, hay un dao en los

centros de control respiratorio del bulboraqudeo, por parte del SNA, por lo que cuando

el individuo se duerme, deja de respirar y

muere.

La respiracin es un proceso automtico, rtmico y regulado a nivel central bajo control

voluntario. El SNC y, en particular, el tronco del encfalo sirven como principal centro de control

de la respiracin. La regulacin de la respiracin pasa por:

a) La generacin y mantenimiento de un ritmo respiratoriob) La modulacin de este ritmo mediante circuitos de retroalimentacin y reflejos,

manteniendo un coste de energa mnimo

c) El reclutamiento de los msculos respiratorios que se pueden contraer de formaadecuada para el intercambio de gases.

Lo que ocurre en los pulmones depende directamente de lo que ocurre en el espacio pleural,

que es un espacio virtual, por lo que ambas pleuras estn prcticamente unidas. Cuando las

costillas se desvan hacia afuera, arrastran la pleura parietal y esta a su vez a la visceral junto

con los pulmones.

El paquete vasculonervioso intercostal va por debajo de las costillas.


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CAMBIOS QUE ACARREA LA MODIFICACIN DE VOLUMEN EN LA

PARRILLA COSTALEn reposo, ni los pulmones ni la parrilla costal estn en posicin de reposo. Los pulmones

siempre tienden a retraerse, ocupando el mnimo volumen y la parrilla costal, por el contrario,

tiende a expandirse.

Si quitamos el enlace entre las pleuras, la parrilla costal se ira hacia fuera y el pulmn hacia

dentro. Esto no ocurre porque la unin de las pleuras con su presin negativa est adhiriendo

fuertemente la parrilla costal a los pulmones.

En la inspiracin, cuando el aire entra en los pulmones, aumenta la contraccin muscular en la

pared torcica y aumenta la fuerza elstica pulmonar. El aumento de este vector distiende los

pulmones e incrementa el volumen pulmonar. Tambin se produce un aumento de volumen

en sentido longitudinal por contraccin del diafragma. Si aumenta el volumen, la presin tiene

que disminuir para que se mantenga constante el valor del producto. En este caso se produce

un aumento de volumen de la caja torcica. La presin ser negativa con respecto a la

atmosfrica.

En la espiracin tendremos el efecto contrario. La fuerza elstica de la pared torcica

disminuye porque los msculos se relajan y predomina la fuerza de retraccin del pulmn,

disminuyendo as los dimetros transversales y anteroposteriores. Como se reduce el volumen,

aumenta la presin. En el territorio alveolar habr una presin positiva respecto a la

atmosfrica.

Si en algn momento se rompe la unin entre pleura y pulmn, se producir una retraccin del

pulmn, que se reducir a su mnimo tamao.

MODIFICACIN DE PRESIONES EN LA RESPIRACIN La presin atmosfrica normal es de 760 mm Hg y es la que usamos como referencia,

con lo que sera el 0.

La presin en el espacio pleural es 756 mm Hg (4 mm Hg por debajo de la presin dereferencia, por eso decimos que es negativa).


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La presin intralveolar depender de la situacin del pulmn y la pared torcica. Enreposo, ser igual a la atmosfrica (760 mm Hg o 0).

La presin transpulmonar corresponde a la diferencia entre la presin alveolar menosla presin pleural.

En los pulmones siempre va a haber una retraccin elstica, mientras que en la pared torcica

la tendencia ser a expandirse, a excepcin de la espiracin forzada. Del equilibrio entre las

dos surge la posicin normal. El saco pleural, por su presin negativa, tiende a unir las dos

pleuras. Siempre habr una presin de -4 mm Hg.

Los gases se van a mover de la misma forma que lo hacen los fluidos.

J= P/R

El flujo es directamente proporcional al gradiente de presin e inversamente proporcional a la

resistencia. El flujo, por tanto, ir de las zonas de ms presin a las zonas de menos presin. Es

por esto que la ventilacin pulmonar se basa en cambiar las presiones del territorio pulmonar

para facilitar el flujo de gases.

Como vemos en la imagen superior, la presin en el espacio interpleural es siempre negativa,

pero vara de un territorio a otro. Esto se debe a que la gravedad influye en los pulmones, que

debido a su peso tienden a irse hacia abajo. Por ello, los vrtices de las pleuras soportan mayor

presin que la parte basilar. La presin en la base de la pleura es, por tanto, menos negativa

que en los vrtices.

La fuerza que genera la presin negativa de la pleura es la quecontrarresta la tendencia a retraerse de los pulmones.

NEUMOTRAXCuando se rompe la continuidad de la pleura parietal, se equilibra el

espacio intrapleural con el aire y el pulmn se retrae hacia los

bronquios, en lo que se llama un neumotrax.

La consecuencia inmediata es como si se retiraran 2L de sangre de la

circulacin, porque la sangre no llega al pulmn daado, aunque

despus se desva la circulacin al otro pulmn.


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Los neumotrax espontneos (ms frecuentes en fumadores) se deben a la rotura de la

conexin de los pulmones con la pleura visceral, pasando el aire al espacio interpleural.

Ante esta situacin, la parrilla costal de ese lado se expande y suele darse una desviacin de la

trquea, dependiendo de la intensidad del neumotrax. Se pone un apsito o vlvula de forma

que cuando el individuo espira sale aire y cuando inspira no entra aire. De esta forma seequilibran un poco las presiones, pero si el neumotrax es importante hay que succionar.

PRINCIPIOS FSICOS FUNDAMENTALESLey de Boyle

El producto de la presin por el volumen es constante en un diferencial de tiempo (instante de

tiempo), puesto que el aire equilibra las diferencias. El movimiento del flujo del aire va a

depender de la relacin constitutiva tipo Ohm.

J= P/R

Los gases difunden de las reas de mayor

presin a las de presin ms baja,

dependiendo de la velocidad de difusin del

gradiente de concentracin y de la

naturaleza de la barrera entre las dos reas.

Cuando una mezcla de gases est en

contacto y se permite que se equilibre con unlquido, cada gas en la mezcla se disuelve en

l, de acuerdo con su presin parcial y su

solubilidad.

El trnsito de gases atmosfricos y salida de los gases que hay que desechar se explica por:

- rea de la superficie de intercambio- Coeficiente de difusin- Gradiente de presin- Espesor de la membrana de difusin


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Presiones parciales

Dice que dado un volumen, un gas X, ejerce una presin en las paredes del recipiente en

funcin de la concentracin molecular. Esta es la definicin de presin parcial de un gas.

Las molculas tienden a expandirse lo mximo posible en el espacio debido a su energaextrnseca.

La presin parcial de dos gases diferentes no se ve afectada por el contacto entre ellos puesto

que la distancia entre las molculas es muy grande y no tienen que tocarse. Las presiones

sern independientes y cada uno ejerce su presin en funcin de la concentracin de

molculas que tiene.

Sin embargo, hay una excepcin que hace que esto no se cumpla, es el vapor de agua, que

quita espacio al resto de las molculas e influye en sus presiones parciales, retrayendo el

sumatorio de presiones parciales de todos ellos.

Por tanto, la presin parcial depender del nmero de molculas de gas que haya en la mezcla

y ser independiente del tamao de la molcula.

Si la presin atmosfrica es de 760 mm Hg y el O2 supone un 21% de la mezcla de gases, la

presin parcial de O2 ser el resultado de multiplicar 760 x 0,21, que ser aproximadamente

159 mm Hg. En el caso del N2 que se halla presente en un 78%, la presin parcial haramos lo

mismo. La presencia del vapor de agua en la atmsfera modificar las presiones parciales, de

forma que la presin parcial de oxgeno en la atmsfera sera (760-PH2O) x 0,21, es decir, (760-

47)x 0,21 que dar aproximadamente 150 mm Hg.

Ley de Henry

La ley de Henry dice que la presin parcial de un gas en un fluido depender de la

concentracin del gas disuelto y su coeficiente de solubilidad. La presin a la que estn los

gases en el espacio alveolar va a afectar al nmero de molculas que vayan a pasar a la sangre.

Dependiendo del coeficiente de solubilidad, un gas entrar ms o menos fcilmente en un

lquido.


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Ley de Dalton o de las mezclas

La presin parcial de un gas ideal en una mezcla de gases es igual a la presin que ejercera en

caso de ocupar l solo el mismo volumen que toda la mezcla, a la misma temperatura. Esto

sucede porque las molculas de un gas ideal estn tan alejadas unas de otras y no interactan

entre ellas.

Los gases respiratorios no son ideales, son cuasi ideales porque influye en ellos el vapor de

agua.

Ecuacin de los gases ideales: P V = nRT

Mezcla de gases: la presin total es igual a la suma de las presiones parciales individuales de

los gases que forman la mezcla.

P= PN2 + PH2 + PNH3

La presin parcial de un gas en la atmsfera= la presin atmosfrica x la fraccin del gas en la

atmsfera.

Ley de Gay- Lussac

Conforme aumenta la temperatura, aumenta la presin.

Cuando aumenta la temperatura, las molculas tienden a

separarse, con los que aumenta la presin.

Ley de Poiseuille

El desplazamiento del aire por los tubos bronquiales y del sistema vascular (que no son rgidos)

se puede explicar por la ley de Poiseuille, de la misma manera que estudiamos para la sangre.

- A mayor longitud mayor cada de la presin- A mayor dimetro, menor presin

Las caractersticas presin-flujo laminar fueron descritas

por vez primera por Poiseuille y pueden aplicarse a los

lquidos y al aire. Se puede observar que la presin rectora

es proporcional a la velocidad de flujo, por tanto, cuanto

mayor sea la presin, mayor ser el flujo. La resistencia al

flujo en un conjunto de tubos determinado se define como

el cambio de presin rectora dividido por la velocidad de

flujo.

Dependiendo de la velocidad del gas por las vas de

conduccin, se sobrepasar o no el nmero de Reynolds,

que determinaba el umbral entre el flujo laminar y el

turbulento.

La velocidad del aire que recorre nuestros tubos, variar dependiendo de la zona en que est.Habr zonas de flujo laminar, flujo turbulento o flujo transicional (mezcla de ambos flujos).


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El flujo turbulento tiene un exponente mayor. Para que el gas haga turbulencia, ser necesario

un gradiente de presin mayor que en el caso del flujo laminar.

El flujo laminar discurre paralelo a las vas areas y esta presente cuando la velocidad de flujo

es baja. Al aumentar la velocidad de flujo y, sobretodo, al irse ramificando las vas areas, este

flujo se vuelve inestable y aparecen pequeos remolinos o turbulencias.

EFECTO DE LA SUSTANCIA TENSIOACTIVA O SURFACTANTE

Todos los alveolos estn recubiertos de una sustancia tensioactiva o surfactante, cuya funcin

es disminuir la tensin superficial entre el lquido que recubre la pared del alveolo y el gas que

hay dentro del alveolo.

Hay una zona que se denomina interfase gas-lquido o lquido-gas, que es la zona que separa

el lquido del gas, y tiene una tensin diferente. Las molculas de la superficie producen una

tensin paralela al aire, esa tensin se denomina tensin superficial y puede ser

tremendamente fuerte hasta llegar a curvar la superficie del lquido (menisco).


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La tensin superficial es una fuerza generada por las molculas de agua en la superficie de

contacto entre el aire y un lquido, y tiende a reducir el rea superficial, dificultando la

insuflacin pulmonar. La tensin superficial es una medida de la fuerza de atraccin de las

molculas de superficie por unidad de longitud al material al cual se anclan.

El problema que presenta la tensin superficial es que si los alveolos no son del mismo tamaoy el vapor de agua es el mismo para todos, los alveolos de menor dimetro soportarn una

mayor tensin superficial, por lo que los alveolos pequeos se vaciaran en los grandes, lo que

dificultara el intercambio de gases y podra que hacer que el alveolo se colapsase.

Cuando no existe surfactante, la tensin superficial en la unin entre el aire y un lquido sera

constante y la presin transmural (transalveolar) necesaria para mantenerla para este volumen

sera mayor cuanto menor fuera el volumen pulmonar (alveolar). Por tanto, sera necesaria una

presin transmural mayor para generar un aumento determinado del volumen pulmonar con

volmenes pulmonares bajos que con volmenes altos.

La tensin superficial se podr disminuir introduciendo una molcula que no es atrada por la

que tiene al lado, lo que har que el vector se reduzca en longitud y la fuerza disminuya. Esta

molcula es el surfactante. Las paredes de los alveolos pequeos sintetizan ms surfactante

por unidad de superficie que en el alveolo grande, consiguiendo que el gradiente de presin

sea el mismo y no haya flujo entre alveolos.

El surfactante estabiliza la insuflacin de los alveolos, porque permite reducir la tensin

superficial cuando los alveolos aumentan de tamao. En consecuencia, la presin transmural

necesaria para mantener un alveolo insuflado aumenta cuando lo hace el volumen pulmonar y

transpulmonar y se reduce al hacerlo el volumen pulmonar. La consecuencia es que el pulmnpuede puede mantener alveolos con volmenes muy distintos. Si no fuera as, los alveolos de

mayor tamao se vaciaran en los grandes.

Cuando nos sometemos a transfusiones de volumen de aire de forma artificial se pierde

surfactante. Se puede ocasionar una situacin de distress respiratorio, en el que se acumula

aire en el espacio intersticial.

EFECTO DE LA TENSIN SUPERFICIAL EN LOS PULMONESGrfica presin volumen que representa qu ocurre con

un pulmn al llenarlo y vaciarlo con aire y con lquido. De

ella deducimos que es ms fcil llenar un pulmn con

agua que con aire, porque para llenarlo con agua es

necesario un menor gradiente de presin. Por eso, los

fetos respiran lquido amnitico, puesto que cuesta

menor trabajo. A la salida, el nio llora, debido al gran

esfuerzo que supone el llenado de aire del pulmn la

primera vez.

El trabajo es el rea comprendida entre la lnea de inflado

y de vaciado. La grfica indica que el trabajo que se

consume en llenar los pulmones con aire es mayor que si


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usamos agua. Sin embargo, no respiramos agua porque no se da en la atmsfera.

El agente tensioactivo es importante en el nacimiento. El feto hace movimientos respiratorios

en el tero, pero los pulmones permanecen colapsados hasta el alumbramiento. Despus de

este, el nio hace varios movimientos inspiratorios fuertes y los pulmones se expanden. El

agente tensioactivo es el que impide que se colapsen de nuevo. La deficiencia de agentetensioactivo es causa de la enfermedad de la membrana hialina (sndrome de sufrimiento

respiratorio SSR)

COMPOSICIN DE LA SUSTANCIA TENSIOACTIVA PULMONAR

El agente tensioactivo es una mezcla bifsica de protenas y lpidos, pero el principal

componente es la dipalmitoilfosfatidicolina.

- El colesterol tiene la capacidad de modificar la hidrofobicidad de las molculas.- 90% dipalmitoil lecitina.es un fosfolpido con una cabeza hidrfila y dos colas paralelas

de cidos grasos hidrfobos.Los cidos grasos repelen al agua que recubre las paredes

alveolares. Es producido por las clulas del endotelio alveolar. Probablemente, las

molculas estn paralelamente orientadas en la interfase aire-lquido de los alveolos y

la tensin superficial es inversamente proporcional a su concentracin.

Espiracin (en ingls: expiration)Expiracin: ltima respiracin.


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ESPIROMETRAConsiste en medir los volmenes movilizables de un

individuo.

La conexin con un tubo a las vas respiratorias

superiores, permite el paso del aire de los pulmones alinterior de un cilindro que est flotando sobre un

lquido. Segn el volumen de aire, el cilindro subir

hacia arriba o hacia abajo. El cilindro se conecta con un

papel mediante una aguja y se registran las variaciones

de volumen.

Al registro de los volmenes pulmonares, que vara segn nos hallemos en inspiracin o

espiracin, se le denomina espirograma. Podemos distinguir segn sus dimensiones, si nos

encontramos en respiraciones mximas, inspiraciones mximas o en reposo.

Volmenes pulmonares

Volumen tidal, volumen de corriente, volumen de corriente en reposo o volumen deventilacin pulmonar (VT): Volumen de aire que se moviliza en cada respiracin

tranquila, es decir, la cantidad de aire que penetra a los pulmones con cada inspiracin

(o la cantidad que sale con cada espiracin). La ventilacin en reposo mueve 500 ml de

aire.

Volumen de reserva inspiratoria (VRI): El aire inspirado con un esfuerzo mximo queexceda al de ventilacin pulmonar. Se obtiene si sobrepasamos el volumen tidal e

introducimos aire al mximo. Podemos meter hasta 3000 ml de aire. Volumen de reserva espiratoria (VRE): Volumen expelido por un esfuerzo espiratorio

activo, despus de la espiracin pasiva. Se obtiene si expulsamos aire al mximo a

partir de la franja de volumen tidal. Supone aproximadamente 1100 ml.

Volumen residual (VR): Volumen de aire que queda en los pulmones despus de unesfuerzo espiratorio mximo. Suele encontrarse en torno a 1L de volumen.

Capacidades pulmonares

Las capacidades son suma de volmenes.

Capacidad residual funcional (CRF): Volumen de aire que el pulmn contiene al finalde la espiracin en una respiracin tranquila. VRE + VR.

Capacidad inspiratoria (CI): VR + VT. Aproximadamente 3500 ml en un arquetipofisiolgico.

Capacidad vital (CV): El volumen total de aire espirado desde la inspiracin mxima ala espiracin mxima. VRI + VT + VRE. Suele tener un valor de 4,5-5L.

Capacidad pulmonar total (CPT): CV + VR. El volumen total de aire que puedecontener el pulmn.

El espirograma nos indica la cantidad de volumen movilizado por el pulmn en respiracin

normal y forzada.


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En la respiracin forzada, cuando se expulsa el mximo aire, en la curva de velocidad del aire

hay datos del comportamiento de los bronquios de mediano calibre. Si el VR sube, como es el

que peor se recambia, cuanto ms arriba est la CRF, ms difcil se har la ventilacin

pulmonar. Los individuos con elevada CRF suelen estar cianticos.

Si sumamos todos los alveolos y obtenemos un alveolo equivalente, vemos que los alveolos

estn rellenos de aire hasta un porcentaje equivalente al VR + VRE + VT, que es

aproximadamente la mitad.

El volumen movilizado (VT) es slo una

pequea proporcin de todo el volumen

que hay en los alveolos. El aire que entra

desde el exterior a los pulmones se diluye y

se mezcla con lo que hay, es decir, que ha

cada minuto, se van introduciendo

aproximadamente 12 inyecciones de 500

mL.

Cada minuto = 12 x 500 mL. (Ventilacin en

reposo o volumen-minuto en reposo).

La cantidad de aire inspirado por minuto (ventilacin pulmonar o volumen respiratorio por

minuto) normalmente es de 6 L/min aproximadamente (500 mL x respiracin x 12

respiraciones/min).

Si en un momento dejamos de respirar, no pasa nada pues existe un volumen suficiente dentro

del alveolo para intercambiar con la sangre.

La masa de aire no se recambia de golpe, si no que existe una mezcla que se ir renovando

cada cierto tiempo.


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PRESIONES Y FLUJO PULMONARSe miden directamente mediante un pneumotacgrafo. Se basa en la ley de Poiseuille. El

pneumotacgrafo est formado por tubos metlicos de una misma longitud y dimetro, por lo

que la resistencia ser constante. Ambos extremos se conectan a un transductor de presin

diferencial y se obtiene la presin antes y despus de los tubos. A partir de este gradiente de

presin podemos obtener el flujo instantneo, que se deriva para obtener el volumen en

relacin al tiempo.

J = V/t = dV/dt V=flujo dt

Durante la inspiracin aumenta el volumen hacia dentro y

durante la espiracin este aumenta hacia afuera.

La grfica muestra que los incrementos de volumen al

principio son muy pequeos, pero conforme va subiendo

la curva el incremento se hace ms grande en poco

tiempo, lo que nos indica que el volumen est entrando

ms rpido, por lo que el flujo es ms rpido.

CICLO RESPIRATORIOEl aire fluye a travs de las vas areas cuando existe

una diferencia de presin entre los dos extremos de

las mismas. Durante la inspiracin, el diafragma se

contrae, la presin se vuelve ms negativa y el gas

fluye al interior de los pulmones.

El flujo va a ser generado por una presin negativa

en el interior de los alveolos, por lo que ir hacia

adentro, es decir, desde la atmsfera a los pulmones.

El cambio de flujo se integra y tendremos el cambio

de volumen. El valor de flujo durante la inspiracin es

de 500 ml por segundo.

El valor mximo no se obtiene al final de llenado,

porque el flujo mximo se produce en la regin de

mxima pendiente de la entrada de aire, lo que

ocurre aproximadamente a la mitad del tiempo de la

inspiracin (tiempo medio que dura la inspiracin

son 2 segundos). El pico mximo est al final del

primer segundo.

A partir de ah el flujo se va enlenteciendo por relajacin de la musculatura torcica, acta la

fuerza elstica del pulmn y vara la direccin del flujo, vacindose los pulmones.


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Lo que hace que se genere el flujo inspiratorio es el gradiente de presin entre la atmsfera y

el alveolo.

- Inspiracin: La presin en los alveolos es negativa, entra el aire y se llenan lospulmones. Cuando se llenan los pulmones el gradiente de presin desaparece y se

hace 0 (760 mm Hg).- Espiracin: La presin en el espacio alveolar se hace ms positiva que la atmosfrica,

por lo que el aire sale hacia fuera.

El cambio de presin en el alveolo es transitorio, pero se da lo suficientemente rpido como

para que entren 500 mL de aire en los pulmones.

La inspiracin (2 segundos) suele ser ms rpida que la espiracin (2,5-3 segundos).

En la segunda grfica de la imagen superior se muestra el cambio

de presin en las pleuras. La presin en el espacio pleural es

siempre negativa, ya sea inspiracin y espiracin; puesto que en

cualquier posicin los pulmones estn tirando del centro

geomtrico hacia dentro y las costillas hacia fuera. La tensin

entre ambas vsceras hace que la tensin sea negativa. Durante la

espiracin la negatividad aumenta, mientras que en la inspiracin

la negatividad disminuye.

ESPIROMETRA FORZADAEl pneumotacgrafo mide diferencia de presiones a travs de un sistema de tubos o rejillas,

que generan un gradiente de presin, que es la que se mide. Los cambios de presin son

equivalentes a los cambios de flujo. La integracin del flujo es el volumen, por lo que nos

permite medir volmenes y flujos.

Se suele utilizar en una maniobra de espirometra forzada, que consiste en que el sujeto llegue

al punto de mxima inspiracin (llene al mximo los pulmones) y seguidamente, espire todo el

aire que tiene en los pulmones, en el menor tiempo posible.

En la curva de espirometra forzada se refleja el tiempo en el eje de las x y el volumen en el eje

de las y (capacidad vital forzada). En ella podemos averiguar cul es la regin de mximo flujo

(lnea discontinua). Los aparatos modernos dividen esa curva en segmentos y nos permiten

obtener distintas capacidades y volmenes, al igual que el pico de flujo mximo; que nos darnuna idea del volumen de aire que manejan los pulmones y cmo estn las vas de conduccin

respiratorias. Tambin nos permiten estableces patrones respiratorios, es decir, el tiempo que

dedica el sujeto a la espiracin e inspiracin.

Flujo = V/t

Curvas flujo-volumen

Se genera al representar la velocidad de flujo instantnea durante una maniobra forzada en

funcin del volumen de gas. Esta velocidad de flujo instantnea se puede mostrar tanto

durante la espiracin como durante la inspiracin.


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Las velocidades de flujo espiratorio se representan por encima de la lnea horizontal y las

inspiratorias por debajo de la misma. La curva flujo-volumen aporta datos de tres pruebas de

funcin pulmonar importantes:

a) La CVF.b) La velocidad de flujo mxima conseguida durante la maniobra de de espiracin,

denominada velocidad de flujo espiratorio mximo (PEFR).

c) Velocidades de flujo espiratorioTiene dos ramales, uno hacia arriba y otro hacia abajo, de forma que se pueden relacionar el

sentido de flujo durante la inspiracin y la espiracin. El flujo en la inspiracin se considera

positivo y en la espiracin negativo. Lo normal es que la grfica est invertida. La inspiracin

aumenta mucho el flujo pero despus este va disminuyendo. Lo ms corriente es representar

el flujo inspiratorio hacia abajo y el espiratorio hacia arriba. En la espiracin partimos del

volumen residual y en la inspiracin desde la CPT, es decir, el volumen mximo que alcanza el

pulmn.

En una respiracin normal, partimos desde una posicin de reposo CRF. El punto sealado

como rest equivale al punto donde termina una espiracin normal. Las grficas flujo-volumen

no son simtricas, porque el flujo no es regular durante la espiracin sino que es ms rpido al

principio y ms lento despus.

Durante una curva de espirometra forzada se trata de obtener una inspiracin mxima que

vaya desde el volumen residual al la CPT, y luego expulsa todo ese aire. Se expulsa todo el aire

y despus se establece una pendiente.

Llega un momento en el que al llegar al nivel de

una respiracin normal se alcanzan

prcticamente los mismos niveles de flujo, puesto

que los bronquios de pequeo y mediano calibre

no son controlados por nuestra voluntad si no

que estn determinados por una serie de

fenmenos que generan una resistencia en la

salida de aire de los pulmones, provocando el

enlentecimiento en la salida de aire.


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Independientemente del volumen de flujo que partamos, siempre se alcanzar la misma

pendiente, ya que est determinado por las estructuras de los bronquios de pequeo y

mediano calibre. Con esta prueba nos hacemos una idea de la resistencia que oponen los

bronquios al paso del aire. A menor pendiente, se da una mayor resistencia al flujo, debido al

rozamiento del aire con molculas y paredes. Ese rozamiento genera calor.

El dimetro equivalente de todos los bronquios de pequeo y mediano calibre es menor al de

los alveolos pulmonares, lo que genera el mayor valor de resistencia. Esta resistencia se

establece en la parte final de la curva de salida de aire, que como hemos visto, ser

prcticamente igual, independientemente del flujo y de la voluntad del sujeto.

EJERCICIODurante el ejercicio nos desplazamos hacia la izquierda en la

curva de flujo-volumen normal. La posicin de reposo se

desplaza, puesto que cuando uno hace ejercicio el aire se

mueve rpidamente y llegamos a un punto de la curva en laque se pueda controlar la salida del aire con la voluntad hasta

cierto punto, pues si aumentamos mucho la frecuencia de

respiracin no se puede incrementar el volumen. Si la curva se

desplazara a la derecha estaramos en una situacin ineficaz,

puesto que debido a la situacin de resistencias la pendiente

no se modificara.

Flujo (VE o VM) = VT x FR

El flujo o ventilacin o volumen-minuto es igual al volumen tidal por la frecuencia respiratoria.

El flujo se representa como una V con un punto arriba, pues: V x F; V x 1/T = v/T

El aumento de frecuencia dificulta la respiracin, pues el volumen tidal disminuye.

PLETISMOGRAFAEs otro sistema para medir los volmenes respiratorios, pues el

espirmetro o el pneumotacgramo no permiten medir el volumen

residual y por tanto no pueden medir la CPT ni la CRF con exactitud.

La pletismografa consiste en poner al sujeto en una cmara yconectarlo a un saco de Douglas, un pneumotacgrafo y un medidor

de presin. Se controlan muchas cosas, pero sobre todo se controla el

volumen y la presin que hay en la cmara, mediante un dispositivo de

gran sensibilidad. Se pide al individuo que inspire, por lo que se inflan

los pulmones, disminuye el volumen de la caja y aumenta su presin.

Con el volumen inspirado y la presin a la que ha inspirado, siguiendo

la ley de Boyle-Mariotte, medimos con precisin el cambio de volumen

que se da en la caja ante una variacin del volumen del trax. As se

mide la CPT, lo que nos permitir detectar distintas patologas.


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PATOLOGAS PULMONARESEnfermedades obstructivas

En los individuos con enfermedades obstructivas la CPT es superior a la normal, pero a

expensas del volumen residual en los pulmones, y por eso siempre respiran en la parte alta. La

CV en un sujeto normal es mayor que en patologas de tipo obstructivo, pero la CPT es menor,lo que le dar menor reserva de modificacin del volumen residual.

Enfermedades restrictivas

Los individuos con patologas restrictivas tienen una CPT ms pequea a expensas de una

limitacin en el volumen residual. Esto se produce por una limitacin en el proceso de

expansin de la caja torcica. Un ejemplo de patologa restrictiva son las fibrosis pulmonares

en la que se depositan sustancias qumicas en las paredes de los bronquios, que los hacen

menos distensibles.

PRESIN ALVEOLAR. TCNICA DE INTERRUPCIN DEL FLUJO.Se utiliza el pneumotacgrafo, al que se le pone un medidor por delante, conectado a un tubo

que sale de la boca del sujeto y un interruptor que regula el paso de aire.

Cuando el individuo espira, se mide la presin que

sale de la boca, que es el equivalente a la presin

transmural en los vasos sanguneos, que suele ser

ms baja que la que utilizan los alveolos en s. En

definitiva, se mide la presin que sale del tubo que

conecta la boca con el aparato.

Cuando la va est despejada se marca un flujo que

puede ir hacia arriba o hacia abajo segn entre o

salga el aire. Cuando sale el aire hacia fuera la

presin ser ligeramente positiva y cuando entra el

aire a los pulmones, ser ligeramente negativa.

Si en un instante pequeo (200 ms) cerramos y

abrimos el tubo mediante el interruptor, cuando el


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tubo est cerrado se equilibran las presiones entre el tubo y los alveolos, por lo que se registra

la misma presin que hay en los alveolos.

Ese cierre hay que producirlo varias veces para medir con exactitud esa presin. A la tcnica se

le denomina de interrupcin del flujo. La presin alveolar sera la que resultara de unir todos

los puntos de interrupcin del flujo.

DISTENSIBILIDAD PULMONARLa fuerza que utilizamos para ventilar los pulmones se consume en distender el tejido

pulmonar y en mover el aire por las vas areas. En caso de que hagamos una respiracin muy

forzada, intervendran otros componentes, ya que la pared torcica opone cierta resistencia.

Algunos experimentos consistan en coger un trozo de pulmn o un pulmn entero, de un

animal y se le introduca mediante una jeringa un cierto volumen y dentro del sistema se

inclua un medidor de presin. Lo normal era incrementar la presin y ver cunto se expandan

los pulmones. As se llegaba a un mximo y luego se volva al mnimo. Mediante esos datos seva componiendo una grfica. La grfica de a, b y c es la grfica de inflado y la de a, b y c es la

de desinflado. As se nos muestra la relacin entre la presin y el incremento de volumen. En la

recta de regresin de todos esos valores se dice que la tangente de alfa es igual a la

distensibilidad y se calcula as:

tg = V/P Distensibilidad

La distensibilidad, que es la pendiente de la recta, va a depender de las caractersticas del

territorio pulmonar. Como se ha hecho en fases discretas, es decir, punto a punto, no hay

apenas diferencia entre inflado y desinflado.

La distensibilidad pulmonar es una medida de las propiedades elsticas del pulmn. Mide con

qu facilidad se distiende el pulmn. La distensibilidad pulmonar se define como el cambio de

volumen pulmonar derivado de un cambio de 1 cmH2O en la presin de distensin del pulmn.


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Mover el aire por las vas de conduccin respiratoria conlleva un esfuerzo adicional, pues hay

que generar un gradiente de presin y vencer un rozamiento. Lo que medimos ahora son los

cambios estticos en la respiracin, pero en la respiracin normal esta curva est variando, lo

que verifica la presencia de un flujo de aire y para mover ese aire hace falta fuerza. Si

incrementamos el flujo hay que incrementar la presin para as vencer la resistencia. Esa

fuerza se suma a la que hemos empleado en distender los pulmones.

A la distensibilidad se le llama tambin adaptabilidad, complianza o compliance. Dependiendo

del volumen del que partamos se obtendr un grfica distinta, por lo que hay que

normalizarla. Para normalizarla hay que dividir por el volumen del que partimos. A ese

resultado de dividir el cociente entre volumen y presin por el volumen del que partimos se le

denomina adaptabilidad especfica.

La elasticidad es la inversa de la adaptabilidad especfica. La elasticidad es la capacidad que

tiene un cuerpo de recuperar su forma original cuando se ha deformado por alguna otrafuerza.

La oposicin a la deformacin se denomina rigidez y la capacidad de volver a su estado

original una vez que se ha deformado es la elasticidad.

Elasticidad = P/ (V/V)

Los pulmones son deformables y elsticos, porque tienden a volver a su posicin mnima.

TRABAJO RESPIRATORIO

En la curva presin-volumen el producto de la presin por el volumen es una unidad detrabajo. Dimensionalmente el producto de presin por volumen es trabajo.

Para respirar se deben emplear los msculos respiratorios, lo cual consume energa. Se necesita

un esfuerzo para superar las propiedades mecnicas inherentes del pulmn, es decir, las

fuerzas que se oponen al flujo, y para mover los pulmones y la pared torcica. Este esfuerzo se

denomina esfuerzo respiratorio.

Representamos los 500 mL que movilizamos en cada proceso respiratorio frente a los cambios

de presin que tienen que ejercer los alveolos para meter o sacar esos 500 mL. Los cambios de

presin que se dan cuando se introducen 500 mL en los pulmones se representan en la parte

de la curva AXB, mientras la parte de la curva BZA refleja los cambios de presin que se dan al


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sacar 500 mL de los pulmones. Como vemos, la relacin volumen-presin en el ciclo

respiratorio no es homognea. Hay que ejercer ms presin para introducir aire que para

extraerlo.

Hay que vencer un rozamiento para hacer posible el movimiento del aire. A ese rozamiento se

le denomina resistencia al paso del aire por las vas areas. La energa que utilizamos paramover el aire hacia fuera se obtiene de la energa elstica almacenada en el pulmn. Parte de

este trabajo por tanto se haba almacenado durante la inspiracin.

Las reas comprendidas entre puntos nos muestran valores de trabajo. Por ejemplo, el rea

comprendida en OAYBC es el trabajo elstico empleado para volver a la forma original y el rea

de OAZBC supone el trabajo disipado por calor.

ELASTICIDAD DEL TRAXEl pulmn siempre tiende a retraerse. Cuanto ms hinchado ms se retraer, pero siempre

tiende a retraerse.

En posicin de reposo la pleura tambin tiende a retraerse, pero no lo hace puesto que existe

un equilibrio por la tendencia a expandirse de la parrilla costal. Por ello, en un neumotrax, el

trax se expande pues se rompe la conexin con el pulmn.

Situaciones experimentales que salen de la posicin de reposo

1. Si quitamos la fuerza elstica que ejerce el pulmn, la parrilla costal se expandir haciala zona verde que es la posicin de reposo de la parrilla costal, distinta de la posicin

de reposo respiratorio que se basa en un punto de equilibrio.

2. Si expandimos el trax ms all de la posicin de reposo del trax este tender avolver a su posicin de reposo.

3. Si retraemos el trax por debajo de su posicin de reposo, si no hubiera pulmn laparrilla costal tender a volver a su posicin de reposo.

Por otra parte la presin de reposo del pulmn ser la que se da en un colapso.


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Si no extraemos el pulmn, la tendencia tras una inspiracin o una espiracin, ser volver a la

posicin de reposo respiratorio.

PRESIN DE RELAJACINSe utiliza para medir la distensibilidad sin necesidad de inyectar presiones en los alveolos

utilizamos las presiones de respiracin.

Inyectamos un transductor de presin en el esfago para medir la presin intratorcica.

Inspiracin-relajacin: presin positiva Espiracin-relajacin: presin negativa

Grfica volumen-presin de relajacin

Lnea discontinua: cambios de relajacin cuando vara el volumen en los pulmones. Curva T: cambios del trax y pulmn.


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La relacin volumen-presin es la complianza. Con esta grfica determinamos las

caractersticas de distensibilidad del trax, pulmn y de ambos juntos. Y cuando hayamos

terminado podremos saber tambin el trabajo que le cuesta respirar al individuo.

Los cambios de presin del esfago son equivalentes a los que se van a producir en el espacio

intrapleural. La grfica nos ayuda a identificar las caractersticas de distensibilidad del pulmny el trax para no daar al individuo.

Para medir la presin se introduce un catter por la boca de manera que se alcanza el esfago

y medimos la presin intraesofgica que equivale a la presin intrapleural.

Si medimos la presin transmural en situacin de mxima inspiracin tenemos que ensear al

sujeto a efectuar una presin de relajacin, que recibe este nombre porque para tratar de

medir las caractersticas de elasticidad y distensibilidad estticas hay que pedirle que inspire al

mximo y seguidamente relaje la musculatura respiratoria, de forma que el sistema llega a su

posicin de equilibrio y eso es lo que medimos.

Si no lo hacemos as, medimos la fuerza de los msculos respiratorios, mientras que lo que

queremos evaluar son las caractersticas presin-volumen del pulmn y del trax.

Eje x: Presin en cm H2O. Positivo hacia la derecha, negativo hacia la izquierda Eje y: Se expresa en trminos relativos.

o Izquierda: Capacidad vital del sujeto. Llega al volumen residualo Derecha: Volumen. Incluye el volumen residual.

Cuando el volumen son 6L, por ejemplo, la presin en cm de H 2O es del orden de +30. La

presin es positiva porque se le ha dicho que se relaje en esa posicin (mxima inspiracin). Elsensor de presin mide el momento de relajacin muscular, de ah que la presin sea positiva,

a pesar de que lo normal sea que la presin en el espacio intrapleural sea negativa en el

momento de mxima inspiracin. La positivad de dicha presin, por tanto, depende del sensor.

Por eso, la presin recibe el nombre de presin de relajacin.

La posicin de equilibrio del trax es aquella a la que llegara de no estar anclado a los

pulmones. En esa posicin, la presin ejercida por el trax sera 0 y la nica presin que

quedara ah sera la presin de retraccin del pulmn, que es el nico que ejercera presin

positiva en el eje de las x.

Por el contrario, en la posicin de reposo respiratorio el trax est fuera de su posicin de

equilibrio, en un radio menor. Por lo tanto, si dejamos que se relajen los msculos y quitamos

el pulmn, el trax tendera a expanderse. Por tanto, en el punto de la presin ejercida por el

trax en posicin de reposo respiratorio (CRF), la presin sera negativa, ya que tienen

tendencia a expandirse hasta su posicin de equilibrio. En esta posicin el pulmn est fuera

de su posicin de equilibrio, por lo que tender a retraerse, midiendo el sensor una presin

positiva. Como el trax est ejerciendo presin negativa y el pulmn presin positiva el valor

del conjunto vale 0, porque se van a equilibrar las presiones. En esta posicin los msculos no

tienen que hacer ningn esfuerzo, estn en posicin de equilibro.


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Mientras ms descenso haya habido del volumen intratorcico e intrapulmonar, ms se

desviar la curva hacia la izquierda, midiendo el sensor un valor negativo de presin, lo

contrario a lo que ocurre normalmente.

En una espiracin mxima el pulmn tambin tender a retraerse, aunque en menor medida y

el trax tiende a expandirse al mximo, por eso el valor de presin relajacin va a ser la msnegativa, por su compresin mxima. En cambio, si soltamos el pulmn este tender a

retraerse aunque menos de lo que se expande el trax. Es por ello que su presin de relajacin

en cualquier caso ser positiva.

En el volumen residual la presin para el pulmn ser 0.

PPULMN + PTRAX dependiendo de cul de las dos presiones sea mayor, el resultado ser

positivo o negativo.

En la posicin de reposo, como se neutralizan las presiones, la musculatura no tiene que hacer

ningn esfuerzo, es decir, se halla en reposo. El rea entre CRF y P=0 ser el producto de

presin de relajacin por el volumen; por la situacin en que est el trax y cmo se comporta

le est ahorrando trabajo a la musculatura y el proceso respiratorio.

Los trabajos realizados se muestran en las reas punteadas.

En condiciones normales el hecho de tener el pulmn y el trax fuera de su posicin de

equilibrio, ahorra energa, de la pendiente de la curva y la energa que se consume en el

proceso se obtienen las caractersticas de elasticidad y distensibilidad del pulmn y la caja

torcica. Sirve para detectar patologas.


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La inclinacin de la curva pulmn-trax variar dependiendo de las caractersticas del sujeto.

Estudiamos condiciones estticas, sin tener en cuenta las vas respiratorias.

Cuando se tiene en cuenta el trabajo que hay que hacer para arrastrar el aire por los tubos de

conduccin la grfica engorda.

GRFICA A: Trabajo mecnico desarrollado durante un ciclo respiratorio en un pulmnsano.

o Lnea B: trabajo que cuesta pasar el aire inspiratorio por la va de conduccin ypasarlo por las vas de espiracin (curva de isuflado-desinflado esttico).

o Desde la lnea B hasta la izquierda (ABCF): trabajo que cuesta expandir lospulmones. El trabajo necesario para mover el aire por las vas de espiracin, ya

haba sido incluido en la curva pulmn-trax. Trabajo necesario para superar la

resistencia no elstica durante la espiracin (se corresponde con la energa

elstica almacenada durante la inspiracin).

o OABCD: trabajo necesario para superar la resistencia elstica.o AECF: trabajo necesario para superar la resistencia no elstica.o AECB: trabajo necesario para superar la resistencia no elstica durante la

inspiracin.

GRFICA B: Trabajo mecnico desarrollado en un pulmn con distensibilidad reducida.En las neumopatas restrictivas, como la fibrosis pulmonar, la distensibilidad pulmonar

se reduce y la curva presin-volumen se desplaza hacia la derecha, lo que se traduce en

un aumento significativo del esfuerzo para respirar. Se muestra una patologa

restrictiva, como es el caso de la fibrosis pulmonar. El volumen es ms pequeo. El

individuo tiene que utilizar la musculatura abdominal de forma adicional para expulsar

el aire de los pulmones. Esto es debido a que el dimetro de los bronquios est ms

reducido por lo que le costar ms trabajo sacar el aire y necesita una energa

adicional adems de la elstica, pues tienen que vaciar el aire a travs de una

contraccin de msculos espiratorios y accesorios. Esta grfica se da en situaciones de

EPOC grave o asma intenso.

o Inspiracin: disminuye la resistencia de los bronquios al paso de aire poraumento de su radio y cuesta menos respirar.

o Espiracin: aumenta la resistencia por la disminucin del radio de losbronquios.

GRFICA C: trabajo mecnico desarrollado durante un ciclo respiratorio en un pulmncon aumento de la resistencia de la va area. En las neumopatas obstructivas, como

el asma o la bronquitis crnica, la resistencia de la va area aumenta y se necesitar

una presin pleural ms negativa para mantener las velocidades de flujo espiratorio

normales. Adems del aumento de esfuerzo inspiratorio total (OAECD), los pacientes

con una enfermedad pulmonar obstructiva presentan un aumento de la presin

pleural positiva durante la espiracin debido al incremento de las resistencias y al

aumento del esfuerzo respiratorio, que se reconoce en el rea DFO. La energa elstica,

que se representa como el rea ABCF en la figura A, no resulta suficiente y se

necesitar energa adicional para la espiracin.


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En los individuos con EPOC los bronquios tienen menor calibre pues tienen la fosa bronquial

inflamada y tienen una mayor produccin de moco. El efecto ms duro se dar durante

espiracin, pues el radio disminuye y al estar la mucosa engrosada, la resistencia al paso del

aire es mayor y les costar ms respirar.

CONSTANTE DE TIEMPOCONSTANTE DE TIEMPO (TAU)=C X R

Si aumenta la resistencia, aumentar tau, lo que significa que el proceso se dar ms despacio.

Los procesos no son repentinos, si no que el aire debe

entrar por las vas respiratorias en un cierto tiempo.

La tau es el 63% del valor mximo que alcanza la

curva. Este valor nos permite caracterizar la curva,

obteniendo un punto que es tau y coincide con el

63% del cambio, independientemente del grado decambio que se d. Como adems sabemos que se

corresponde por el producto de capacidad y

resistencia, podremos comparar diversas curvas. La

constante de tiempo del proceso de inspiracin o

espiracin nos indicar si el individuo tiene un

problema de resistencia o de volumen.

Patologa restrictiva: En el caso de fibrosis pulmonar (B), el volumen es ms pequeo.

Como no hay mucho cambio de volumen, no hay mucho efecto sobre los bronquios y

la tau es pequea, siendo el llenado y el vaciado rpido.

Las caractersticas elsticas pasivas estn representadas por la recta, mientras que las lneas

curvas representan la situacin dinmica. El verdadero trabajo de la respiracin se hace en

condiciones normales durante la inspiracin y en condiciones patolgicas durante la

espiracin.

RESISTENCIAS PULMONARESLa presin transpulmonar total es la diferencia de presin entre el espacio intrapleural y el

espacio alveolar en condiciones estticas, es decir, en condiciones de reposo.

Lo que hace que el aire sale de los pulmones es que los alveolos arrastran un volumen de aire

por las vas de conduccin. En condiciones dinmicas la presin en la boca ser ligeramente

superior (inspiracin) o inferior (espiracin) a la alveolar. As, en este caso, la presin

transpulmonar total ser igual a presin intrapleural menos la presin bucal.

Si dividimos la presin transpulmonar por el flujo respiratorio obtenemos la resistencia

pulmonar total, que es muy baja, del orden de 1 o 2 cmH2O/L/s. esa resistencia procede de:

- La resistencia que opone el pulmn al distenderse: supone aproximadamente un 30%del total.

- La resistencia a la circulacin del aire por las vas areas: en condiciones de reposo esaproximadamente un 70% del total. Se diferencia segn el calibre de las mismas. Al


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pasar de la trquea hacia los alveolos, las vas areas individuales son cada vez ms

estrechas y se produce un aumento muy importante en el nmero de ramificaciones. La

RVA es igual a la suma de las resistencias en cada una de estas vas.

Cuando un enfermo de EPOC viene con disnea (dificultad para respirar) y fatiga, el problema se

halla en la resistencia al flujo de aire por las vas respiratorias. Si conseguimos disminuir esaresistencia, el paciente se aliviar, ya que la resistencia tiene que ver con el radio del bronquio

y la mucosa bronquial.

Uno de los problemas ms habituales en clnica y en los enfermos de EPOC es la acumulacin

de moco en las vas respiratorias, que tambin se da en enfermos de bronquitis. Este moco

acta disminuyendo el calibre de las vas respiratorias. En condiciones normales, su funcin es

eliminar microorganismos y sustancias patgenas de las vas respiratorias y despus es

eliminado por expulsin o deglutido. Sin embargo ante una acumulacin de moco en las vas

respiratorias o ante una neumona, en la que se acumula moco infectado; los pulmones no

pueden distenderse muy bien y se produce un tiraje intercostal para movilizar el aire y venceresa resistencia. El tiraje genera una fatiga importante.

BUSCAR GRFICA.- Relacin entre la frecuencia respiratoria y el trabajo que cuesta respirar a

diferentes frecuencias. Nuestro sistema fisiolgico es un sistema oscilatorio. El ritmo de

oscilacin es normalmente el ms econmico. Con una lnea discontinua se muestra el trabajo

total. El punto ms bajo de la curva corresponde con 15-16 respiraciones por minuto. Esa es la

frecuencia a la que nos cuesta menos trabajo respirar. A partir de ah si se respira a mayor o

menor frecuencia se emplear un mayor gasto de energa.

BUSCAR GRFICA.- En rojo vemos el trabajo elstico y en azul el no elstico (paso por las vas

respiratorias). A mayor frecuencia respiratoria, mayor trabajo no elstico habr que realizar y

menor trabajo elstico, pues la velocidad de recuperacin es ms rpido y en esas condiciones

el trabajo elstico disminuye. La suma de esas dos curvas nos da aproximadamente la curva del

trabajo total.

- El aumento de frecuencia respiratoria sin variacin de volumen hablamos detaquipnea.

- El concepto de hiperpnea se da durante el ejercicio, pues se aumenta la frecuencia yse aumenta el volumen de las respiraciones.

- Apnea: falta de respiracin.


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CONSUMO ENERGTICO EN LA VENTILACINCuando se aumenta la ventilacin el trabajo de los msculos

respiratorios sigue una variacin exponencial. La ventilacin

(VT x FR) normal del arquetipo fisiolgico es de 6 L/min.

Mientras mayor sea la magnitud de la ventilacin, mayor es

el consumo energtico por minuto. Por debajo de 30 el

consumo energtico es casi despreciable, puesto que se

llega a un punto en que las tensiones de los pulmones y el

trax se equilibran y apenas es necesario hacer esfuerzos

para respirar. Uno empieza a consumir energa cuando la

respiracin sube de 40 L/min.

Tema 9. Mecánica respiratoria. Ventilación pulmonar

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