Eventos de la Respiración: Inspiración y Espiración

Eventos de la Respiración

• La respiración se divide en inspiración (entrada de aire) y espiración (salida de aire).

Inspiración

• Proceso por el cual el aire ingresa a los pulmones.
• La contracción de los músculos inspiratorios aumenta el volumen del tórax.
• Esto causa expansión del pulmón y el ingreso de aire al sistema.
• Los músculos involucrados son el diafragma, intercostales externos y accesorios (esternocleidomastoideos, escalenos, pectoral mayor, dorsal ancho, músculos de la nariz y laringe).

Espiración

• Proceso por el cual el aire sale de los pulmones.
• La contracción de los músculos espiratorios reduce el volumen del tórax.
• Esto facilita la retracción del pulmón y la salida del aire del sistema.
• Los músculos involucrados son los abdominales (rectos, oblicuos externos e internos, transverso) e intercostales internos.

Mecanismo de Generación del Proceso Respiratorio

• Aumento y disminución del volumen de la caja torácica y, por ende, de los pulmones.
• Durante la inspiración, el diafragma se contrae, se aplana y desciende facilitando la expansión de la caja torácica.
• La contracción de los músculos intercostales externos eleva las costillas, aumentando los diámetros anteroposterior y lateral de la caja torácica.
• Durante la espiración, los músculos inspiratorios se relajan y el diafragma adopta forma de campana o paracaídas, las costillas descienden y reducen el volumen de la caja torácica.
• En la espiración forzada, los músculos espiratorios generan un aumento de la presión intraabdominal que empuja el diafragma reduciendo aún más el volumen de la caja torácica.

Ley de Boyle y Gradientes de Presión

• El cambio de volumen pulmonar precede al desplazamiento del aire.
• Inspiración:
  • Los músculos inspiratorios se contraen aumentando el volumen de la caja torácica.
  • La presión extrapulmonar (Pext) disminuye.
  • Se genera un efecto expansivo que facilita la expansión del pulmón.
  • La presión intrapulmonar (Pint) disminuye siendo menor a la presión atmosférica (PB).
  • El aire entra a los pulmones.
• Espiración:
  • Los músculos inspiratorios se relajan o los espiratorios se contraen.
  • El volumen de la caja torácica se reduce.
  • La presión extrapulmonar (Pext) incrementa.
  • Se produce un efecto retractivo que promueve la retracción del pulmón.
  • La presión intrapulmonar (Pint) incrementa siendo mayor a la presión atmosférica (PB).
  • El aire sale de los pulmones.
• La magnitud del gradiente de presión para la inspiración depende de las resistencias elásticas y dinámicas a vencer.
• Una mayor contracción muscular genera un gradiente de presión más grande.
• A mayor contracción del diafragma, mayor descenso, mayor expansión de la caja torácica/pulmón, mayor disminución de Pext y Pint, incrementando el gradiente de presión y permitiendo mayor entrada de aire.
• La eficacia del proceso de inspiración depende de la longitud inicial del músculo, es decir, su estado de elongación o relajación.

Proceso de Inspiración: Normal vs Submáxima o Máxima

• En reposo:
  • Es un proceso activo que dura 1.7 segundos.
  • La contracción del diafragma desciende 1 cm (ΔP = 1-3 mmHg, ingreso de 500 mL), contribuyendo con el 75% del ingreso de aire.
  • La contracción de los músculos intercostales externos contribuye con el 25% del ingreso de aire.
  • Los músculos accesorios tienen poca contribución.
• Submáxima o máxima:
  • La contracción del diafragma desciende hasta 10 cm (ΔP = 100 mmHg, ingreso de 2 a 3 L).
  • Los músculos intercostales externos y accesorios tienen una contribución significativa.

Proceso de Espiración: Normal vs Máxima

• En reposo:
  • Es un proceso pasivo que dura 2.3 segundos.
  • Se produce la relajación y contracción decreciente de los músculos inspiratorios disminuyendo el volumen de la cavidad torácica y de los pulmones.
  • No hay contracción muscular.
  • La fuerza de retracción elástica del pulmón, comanda el proceso debido a la energía elástica acumulada durante la inspiración.
• Máxima:
  • Es un proceso activo.
  • Hay contracción de los músculos de la pared abdominal (rectos, oblicuos externos e internos, transverso abdominal) e intercostales internos.
  • Esto aumenta la presión intra-abdominal y reduce el volumen de la cavidad torácica y de los pulmones.
  • Esta espiración es necesaria durante la hiperventilación (> 20 L/min), esfuerzo físico, al tocar un instrumento, soplar o cantar.
  • Tambien está presenta en la defecación, el vómito en la toz, y cuando hay un aumento de la resistencia en la vía aérea (asma, bronquitis, resfriado).

Volúmenes y Capacidades Pulmonares

• Dependen de las maniobras respiratorias realizadas.
• CRF (Capacidad Residual Funcional): Volumen de aire dentro de los pulmones al final de una espiración normal, cuando la musculatura respiratoria está relajada (aproximadamente 2.3 L).
• VC (Volumen Corriente): Volumen de aire que entra y sale de los pulmones durante la respiración en reposo (aproximadamente 0.5 L).
• VRI (Volumen de Reserva Inspiratoria): Volumen máximo de aire adicional que se puede inspirar a partir de una inspiración normal hasta alcanzar la CPT.
• CI (Capacidad Inspiratoria): Volumen total de aire que se puede inspirar después de espirar en reposo, a partir de la CRF.
• CPT (Capacidad Pulmonar Total): Volumen total de aire contenido en los pulmones después de una inspiración máxima (CPT = CRF + VC + VRI).
• VRE (Volumen de Reserva Espiratoria): Volumen máximo de aire que se puede espirar después de una espiración normal, a partir de CRF.
• VR (Volumen Residual): Volumen de aire que queda en los pulmones después de una espiración máxima.

Fuerzas de Retroceso Elástico del Sistema Toracopulmonar

• En condiciones in vivo, el pulmón y la pared torácica están acoplados mecánicamente.
• Durante el ciclo respiratorio, cada estructura tiende por separado a su volumen de equilibrio.
• Ese proceso genera fuerzas de retroceso elástico a nivel pulmonar y torácico.
• El tipo de fuerza de retroceso elástico depende del volumen en que se encuentra cada estructura con respecto a su volumen de equilibrio.
• Estas fuerzas interactúan determinando el volumen pulmonar óptimo en cada fase del proceso.

Espirometría

• Prueba para evaluar la función respiratoria, midiendo la magnitud de los volúmenes pulmonares y la velocidad con la que se movilizan.
• Puede ser simple o forzada.
• La espirometría simple mide los volúmenes de aire que entran y salen de los pulmones mediante maniobras respiratorias lentas, no forzadas.
• Esto cuantifica volúmenes de aire movilizables, que entran y salen de los pulmones, no mide la cantidad total de aire en los pulmones.
• Con esta prueba no se puede medir VR, CRF ni CPT.

Capacidades Pulmonares y su Significado

• Capacidad Residual Funcional (CRF): Volumen de aire presente en los pulmones después de una espiración normal (en reposo), con la musculatura respiratoria relajada.
• Capacidad Inspiratoria (CI): Máximo volumen de aire que puede inhalarse después de una espiración normal.
• Capacidad Vital (CV): Máxima cantidad de aire que puede ser movilizada en una maniobra respiratoria. Incluye el volumen corriente y los volúmenes de reserva inspiratoria y espiratoria.
• Capacidad Pulmonar Total (CPT): Volumen total de aire contenido en los pulmones después de una inspiración máxima (CV + VR); depende de la fuerza muscular máxima.

Volumen Corriente y sus Variaciones

• En reposo es de 500 mL (10% de la CV).
• Normalmente, un 70% del VC (350mL) alcanza la zona respiratoria.
• En condiciones normales y reposo, un mayor VC evidencia un sistema muscular más eficiente.
• Aumenta en respuesta a hiperventilación, actividad psíquica, llanto, risa, tos, canto, bostezo, durante un esfuerzo físico, actividad metabólica o en la regulación de la temperatura.
• El volumen corriente puede incrementar a expensas de los volúmenes de reserva.