Respiratory Physiology: Alveolar Pressure (Fisiologia 40)

Curve Flusso-Volume: Analisi della Meccanica Respiratoria

• Queste note si concentrano sulle curve flusso-volume e la loro utilità nell'analisi della meccanica respiratoria.
• La manovra prevede inspirazione fino alla capacità polmonare totale (CPT), seguita da espirazione massima e rapida, utilizzando i muscoli espiratori.
• Il grafico flusso-volume mostra l'aumento del volume verso l'origine, con un flusso espiratorio positivo e uno inspiratorio negativo.
• L'inspirazione comporta il passaggio dal volume residuo alla capacità polmonare totale.
• L'espirazione massimale successiva è la fase finale della manovra forzata.

Respiro Tranquillo vs. Manovra Massimale

• Il respiro tranquillo presenta flussi inspiratori ed espiratori inferiori rispetto alla manovra massimale, essendo appropriati per lo stato di riposo.
• La manovra massimale, invece, mostra flussi maggiori, che possono essere raggiunti con sforzo.

Utilizzo delle Curve Flusso-Volume

• Le curve flusso-volume sono utili per determinare il picco di flusso inspiratorio ed espiratorio.
• Permette di valutare le condizioni respiratorie, identificando eventuali alterazioni della meccanica respiratoria.

Analisi della Curva Espiratoria Massimale

• Il volume espirato nel primo secondo (FEV1) in soggetti sani rappresenta almeno l'80% del volume totale.

Fattori che Influenzano il Flusso Espiratorio Massimale

• La forza dei muscoli espiratori influenza la capacità di espellere l'aria.
• La resistenza delle vie aeree determina la forma della curva ed i valori ottenuti.
• La compliance, ovvero la forza di ritorno elastico delle vie aeree, influenza la rapidità dell'espirazione.

Differenze tra Fase Inspiratoria ed Espiratoria

• L'inspirazione comporta un aumento del flusso proporzionale allo sforzo, senza limiti di flusso (a parte la forza muscolare).
• L'espirazione presenta due fasi: una dipendente dallo sforzo muscolare ed una indipendente.
• Nella fase indipendente, lo sforzo espiratorio non influenza ulteriormente il flusso, a causa della compressione delle piccole vie aeree.

Meccanismi della Limitazione del Flusso Espiratorio

• La riduzione della forza di ritorno elastico comprime ulteriormente le piccole vie aeree, limitando il flusso.

Variazioni delle Curve Flusso-Volume nelle Patologie

• Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO): Il flusso massimo è ridotto, la limitazione del flusso inizia a volumi più elevati e la forma della curva è alterata.
• Fibrosi: la curva presenta una forma differente rispetto alla BPCO.
• Ostruzione Fissa delle Vie Aeree: La curva presenta una riduzione dei flussi sia in inspirazione che in espirazione.

Parametri della Curva Inspiratoria

• Picco di flusso inspiratorio: il flusso massimo raggiunto durante l'inspirazione.
• Flusso a metà volume inspirato: flusso misurato nell'inspirazione della metà del volume totale.
• Differenza di flusso tra 1/4 e 3/4 del volume espirato: un ulteriore parametro per quantificare le variazioni nella curva.

Meccanica Respiratoria Statica: Comportamento Elastico del Polmone

• Pressione transpolmonare (PTP): differenza tra pressione alveolare e pressione pleurica.
• Andamento della curva: all'aumentare della PTP, il volume polmonare aumenta in modo non lineare.
• La compliance polmonare decresce all'aumentare del volume polmonare, dato che è necessario uno sforzo maggiore per espandere un polmone pieno.

Impatto delle Patologie sulla Compliance

• Enfisema polmonare: riduce la forza elastica e aumenta la compliance.
• Fibrosi: aumenta la rigidità e riduce la compliance.

Principi Fondamentali delle Forze Elastiche

• Volume di Equilibrio: Per un corpo cavo con pareti elastiche, la pressione interna è uguale a quella esterna.
• Deformazione: Per spostare un corpo dal volume di equilibrio è necessaria una forza.
• Pressione Transpolmonare e Distensione: La forza distendente è rappresentata dalla PTP, che, aumentando, provoca la distensione.
• Pressione Elastica: La parete reagisce generando una pressione elastica uguale e contraria.
• Compressione dell'Aria: Il ritorno elastico comprime l'aria nel polmone, aumentando la sua pressione.
• Relazione tra Pressione Elastica e Transpolmonare: La pressione elastica è uguale e contraria alla pressione transpolmonare.
• Compliance: Coefficiente di correlazione tra variazione di volume e pressione transpolmonare (o pressione elastica).

Volume di Equilibrio e Capacità Funzionale Residua (CFR)

• Il volume di equilibrio è una situazione teorica dove il polmone è completamente vuoto.
• La CFR è il volume in cui il polmone è a riposo.
• La CFR è mantenuta grazie all'interconnessione con il torace.

Volume di Equilibrio del Polmone: Perché Non Può Essere Raggiunto?

• Il polmone non può mai essere completamente vuoto.
• Anche durante una espirazione massimale, rimane sempre un volume residuo.
• Le vie aeree vengono compresse durante una espirazione massimale, intrappolandone un volume residuo.
• Anche al volume residuo, il polmone mantiene una forza di ritorno elastica.

Forze Opposte: Polmone e Torace

• Polmone: il polmone tende a ridurre il suo volume.
• Torace: il torace tende ad espandersi, raggiungendo un volume di equilibrio maggiore di quello del polmone.
• Equilibrio: il sistema respiratorio si stabilizza nella CFR quando le forze di ritorno elastiche si equivalgono, con direzioni opposte.

Conseguenze dell'Allentamento dell'Accoppiamento Meccanico

• Pneumotorace: se l'aria entra nella cavità pleurica.
• Effetto: il polmone si riduce di volume ed il torace si espande.

Meccanismi di Ventilazione Polmonare: Pressione Positiva e Negativa

• Pressione Positiva: aumento della pressione all'interno del polmone (es. ventilazione meccanica).
• Pressione Negativa: riduzione della pressione esterna al polmone (es. respirazione naturale).

Ventilazione Artificiale a Pressione Negativa

• Il torace viene posto in una camera, dove viene generata una depressione.
• La depressione si trasmette al cavo pleurico, causando l'espansione polmonare.

Costruzione della Curva Pressione-Volume

• Manovra Iniziale: il soggetto inspira fino alla CPT.
• Espirazione a Step: il soggetto espira gradualmente ad ogni step di volume.
• Condizioni Statiche: a ogni step, il soggetto mantiene il volume polmonare costante per un tempo sufficiente.
• Misurazione della Pressione Pleurica: viene misurata la PPI.
• Posizionamento del Punto: la coppia volume-pressione viene graficata.
• Ripetizione della Manovra: l'operazione viene ripetuta per diversi volumi.
• Espirazione Attiva: il soggetto espira attivamente fino ad arrivare a volumi al di sotto della CFR.
• Mantenimento Sotto CFR: il volume polmonare viene mantenuto fermo per poter misurare la pressione pleurica.

Interpretazione della Curva Pressione-Volume

• La curva rappresenta la relazione tra volume polmonare e pressione transpolmonare.
• La CFR indica il punto in cui le forze elastiche di polmone e torace si equivalgono.
• La forza di ritorno elastico del polmone aumenta all'aumentare del volume.
• Compliance: la pendenza della curva, che indica la facilità di espansione del polmone.

Punti di Flesso sulla Curva Pressione-Volume

• Punto di Flesso Inferiore (LIP): in volumi bassi, indica la pressione critica di riapertura delle vie aeree.
• Tratto Lineare: indica una compliance costante.
• Punto di Flesso Superiore (UIP): in volumi elevati, indica quando il polmone è meno distendibile.

Isteresi Polmonare: La Realtà Dinamica della Relazione Pressione-Volume

• Condizioni Statiche vs. Dinamiche: la curva ottenuta in condizioni statiche è diversa da quella in condizioni dinamiche (reali).
• Fenomeno dell'Isteresi: in condizioni dinamiche, la curva pressione-volume mostra un percorso diverso durante l'inspirazione e l'espirazione a causa delle proprietà viscoelastiche dei tessuti.
• Meccanismo: l'isteresi è dovuta alla necessità di una pressione maggiore per espandere il polmone (inspirazione) rispetto a quella necessaria per ridurlo di volume (espirazione).

Lavoro Elastico: Energia Necessaria per l'Espansione Polmonare

• Definizione: lavoro necessario ai muscoli inspiratori per vincere le forze elastiche del polmone durante l'inspirazione.
• Rappresentazione Grafica: il lavoro elastico è rappresentato dall'area del triangolo formato dalla variazione di volume e di pressione durante l'inspirazione.
• Aumento con il Volume Inspirato: maggiore è il volume inspirato, maggiore è il lavoro elastico.
• Riduzione della Compliance: in condizioni patologiche (es. fibrosi polmonare) è necessario un maggiore carico per ottenere un'espansione.

Proprietà Elastiche della Parete Toracica e Interazione con il Polmone

• Sistema Accoppiato: il polmone non può variare liberamente di volume a causa dell'interazione con la parete toracica.
• Parete Toracica come Corpo Elastico: anche la parete toracica ha caratteristiche elastiche.
• Forze Elastiche Opposte: al volume di riposo (CFR, circa 2.5-3 litri) le forze di ritorno elastiche di polmone e torace si bilanciano.
• Adesione Pleurica: l'adesione tra polmone e parete toracica mantiene il sistema accoppiato.
• Trazione Reciproca: il polmone e la parete toracica esercitano una trazione reciproca.

Forze Elastiche Del Torace e Interazione Con Il Polmone A Diversi Volumi

• Volumi Alti: In volumi alti le forze di ritorno del torace e del polmone sono dirette verso la riduzione del volume.
• Volumi Bassi: A volumi bassi, la forza del polmone è diretta verso la riduzione del volume, mentre quella del torace verso l’espansione.
• Forza di Ritorno del Torace: massima al volume residuo e ridotta a volume corrente; è nulla al volume di equilibrio.
• Diretta Verso l’Interno: in volumi superiori al volume di equilibrio.

Misurazione della Forza Elastica del Torace

• Pressione Transtoracica: la forza elastica viene misurata attraverso la pressione transtoracica (differenza tra pressione interna e pressione esterna al torace).
• Metodologia: si raggiunge un volume specifico, si blocca la via aerea e si misura la pressione pleurica.

Combinazione delle Forze Elastiche di Polmone e Torace

• Somma Algebrica: la forza di ritorno elastico dell'intero sistema è la somma algebrica delle forze di polmone e torace.
• Curva Pressione-Volume del Sistema Respiratorio: la curva combina le forze di polmone e torace.

Forze Elastiche al Volume Residuo e alla Capacità Funzionale Residua

• Capacità Funzionale Residua (CFR): quando le forze elastiche di polmone e torace si bilanciano.
• Volume Residuo (VR): la forza elastica del torace è maggiore di quella del polmone.
• Volume Corrente: dopo l'inspirazione, le forze tendono a comprimere il sistema verso la CFR.

Costruzione Curva Pressione-Volume del Sistema Respiratorio

• Raggiungimento del Volume: il soggetto raggiunge il volume polmonare desiderato.

Questo quiz esplora diversi aspetti della fisiologia respiratoria, in particolare la pressione alveolare. Verranno esaminati concetti come la relazione tra pressione e volume nei polmoni e il ruolo dell'enfisema nella compliance polmonare. Testa le tue conoscenze su questi argomenti fondamentali della ventilazione polmonare.