1. Anatomía, fisiología y mecánica respiratoria.pptx

ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y MECÁNICA RESPIRATORIA DR. MIC H EL E B OG ETTI SA LA ZA R N E U M O L O G Í A A D U LT O S  Índice 1. Introducción:  Propiedades mecánicas  Componentes del sistema del pulmón respiratorio ...

ANATOMÍA, FISIOLOGÍA Y MECÁNICA RESPIRATORIA DR. MIC H EL E B OG ETTI SA LA ZA R N E U M O L O G Í A A D U LT O S  Índice 1. Introducción:  Propiedades mecánicas  Componentes del sistema del pulmón respiratorio  Ciclo respiratorio  Volúmenes y capacidades pulmonares 2. Anatomía:  Vía aérea 4. Intercambio gaseoso:  Pulmón  Difusión  Control neurológico  Circulación  Músculos respiratorios y  Ventilación y perfusión caja torácica  Alveolo  Mecanismos de hipoxemia  3. Mecánica: 5. Bibliografía  Conceptos físicos  Introducción Sistema respiratorio: Conjunto de órganos y aparatos altamente especializados en el intercambio de gases (O2, CO2). 3 componentes principales:  Vía de conducción:  Nariz hasta bronquiolos terminales Mecánica  Sistema motor: Respiratori  Caja torácica (óseo, muscular) a  Control de SNC (automático, voluntario)  Área de intercambio: Intercambi  Unidad alveolo-capilar o gaseoso Componentes del sistema respiratorio ANATOMÍA  Vía aérea Vía aérea División dicotómica y asimétrica Superior Inferior Vía aérea de Naríz Tráquea conducción termina en generación 16 Árbol Faringe bronqui al A partir de generación 17 ya hay Larínge sacos alveolares Vía aérea Pulmón Pulmón derecho:  3 lóbulos: superior, medio, inferior  10 segmentos Pulmón izquierdo:  2 lóbulos: superior (+ língula), inferior  8-9 segmentos  Control neurológico  Componente voluntario:  Corteza cerebral  Componente involuntario:  Bulbo: centro inspiratorio, centro espiratorio  Ritmo, fuerza, coordinación  Puente: centro neumotáxico, apnéusico  Ritmo, frecuencia  Retroalimentación  Baro y quimioreceptores  Otros controles de la respiración Mecanoreceptores pulmonares  Distensión e Irritación  Mediación de patrón respiratorio de acuerdo al grado de expansión pulmonar (Reflejo de Hering-Breuer)  Respuesta inmediata a irritantes  Receptores bronquiales C  Reflejo de broncocostricción y taquipnea refleja  Receptores J  Localizadas en intersticio pulmonar  Producen apnea, bradicardia e hipotensión  Control voluntario por corteza cerebral Estímulo emocional a través del sistema límbico Control autónomo por Bulbo y Puente Quimioreceptor es periféricos Mecano Quimioreceptor receptores es centrales Receptores de tacto, temperatur a y dolor Receptores en músculos y articulaciones Músculos de la respiración y caja torácica Músculos inspiratorios Músculos espiratorios * accesorios * * * * * * * Músculos de la respiración y caja torácica Alveolo MECÁNICA  Conceptos físicos en fisiología Presión (presión de un gas): Se define como la fuerza aplicada por una unidad de área  La fuerza implicada en la colisión de las moléculas de un gas con las paredes de un contenedor  Ejemplos: Presión alveolar (Palv), Presión atmosférica/barométrica (Patm), Presión de la vía aérea (Paw), Presión pleural (Ppl)  A más cantidad de moléculas (masa) = más presión; a más velocidad de moléculas = más presión; a menor tamaño del contenedor = más presión  Conceptos físicos en fisiología Volumen: Extensión tridimensional en una región del espacio  Extensión tridimensional de un gas; ¿Qué tanto espacio ocupa? Flujo (respiratorio): La velocidad del volumen  ¿Qué tan rápido se moviliza un volumen determinado?  Intercambio de volumen por unidad de tiempo  Tipos de flujo: laminar, transicional, turbulento  Conceptos físicos en fisiología Resistencia: Se expresa como la relación entre la presión y el flujo. Fuerza que se opone a la administración de volumen, diversas variables:  Diámetro del circuito: a más diámetro menor resistencia  Si el radio del tubo (bronquio) disminuye a la mitad, la resistencia aumenta 16 veces  Longitud del circuito: a más longitud más resistencia  Flujo: mientras más turbulento y rápido más resistencia  Viscosidad (densidad): mientras más denso más Conceptos físicos en fisiología  Otros conceptos físicos Leyes de los gases ideales:  Ley de Boyle (P1V1 = P2V2)  Ley de Charles (V1/T1 = V2/T2)  Ley de Gay-Lussac (P1/T1 = P2/T2)  Ley de Avogadro (V1/n1 = V2/n2) Presión trans-mural (trans-pulmonar): Fuerza responsable de la movilización de aire a los alveolos  Ptp = Palv – Ppl Presión trans-diafragmática: Medida indirecta de la fuerza diafragmática  Pdi = Ppl – Pabd Ley de Poiseuille: Calcula el gradiente de presión necesario para mantener un flujo  Propiedades mecánicas del pulmón  Distensibilidad (“Compliance”)  Capacidad del pulmón para distenderse (deformarse) ante un cambio de volumen  ¿Qué tanto cambia el volumen por cada unidad de presión?  Elasticidad (“Elastancia”)  Capacidad del pulmón para regresar a su estado original y oponerse a la distensión  Ciclo respiratorio Relación 1:2 Inspiració Espiració n n Regla de oro: La presión Contracción alveolar diafragmátic Pasivo (Palv) a siempre tiende a Forzada: Forzada: equilibrarse Apoyo de Apoyo de con la músculos del músculos presión cuello abdominales atmosférica (Patm) Expansión Retorno a Entrada de caja torácica forma Salida de aire = Palv < original = aire Patm Palv > Patm  Inspiración Paso de aire al Gradiente de Diafragma alveolo para Fenómeno activo desciende presión: Palv equilibrar < Patm presión Aumento de Expansión de Disminución volumen la caja de la presión pulmonar torácica alveolar hasta equilibrio Ppl reposo -2 Aumento del Concluye a -3cmH2O  - espacio inspiración 5 a -6cmH2O alveolar  Espiración Salida de aire Gradiente de del alveolo Diafragma se Fenómeno eleva presión: Palv para pasivo > Patm equilibrar presión Constricción Disminución de la caja Aumento de la de volumen torácica + presión pulmonar retracción alveolar hasta elástica equilibrio Ppl -5 a -6 Disminución Concluye cmH2O  del espacio espiración reposo alveolar  Modelo de 2 compartimentos Interrelación cavidad abdominal + cavidad torácica en la respiración Volúmenes y capacidades INTERCAMBIO  Difusión Paso de moléculas a través de una membrana semipermeable, siguiendo un gradiente de concentración Ley de Fick:  Vgas = [A x D (P1 – P2)] / T  Vgas = volumen de gas que pasa a través de la membrana  A = superficie de la membrana  D = coeficiente de difusión del gas  P1 – P2 = diferencia de presión  T = grosor de la membrana  Difusión  Por lo tanto, el paso de un gas a través de una membrana depende de:  Superficie de la membrana: a más superficie, más difusión. La superficie de la membrana alveolo-capilar = 70m2  Grosor de la membrana: a más grosor, menos difusión. El grosor de la membrana alveolo-capilar = 0.3-1 micras - Epitelio alveolar + endotelio vascular = 50% del grosor - Células intersticiales = 35% - Matriz intercelular = 15%  Difusión  Diferencia de concentración: a más diferencia, más difusión. Sangre arterial vs venosa  Coeficiente de difusión: Dependiente a su vez de solubilidad y peso molecular, el oxígeno adicionalmente depende de Hb.  O2: Su solubilidad depende de la cantidad de Hb disponible (cada g transporta 1.3 ml de O2) y del tiempo de tránsito en el capilar (reposo 0.7- 1.2seg)  CO2: Difunde unas 20 veces más rápido que el oxígeno, ya que es mucho más soluble y del mismo peso molecular  Circulación Variable Circulación Circulación sistémica pulmonar Presión arterial 120/80 25/8 Presión capilar 30 12 Presión venosa 10 8 Flujo sanguíneo 5 5 Gasto cardiaco VD: 3-5 lt VI: 3-5 lt Paredes arteriales Gruesas Delgadas Oxigenación Sangre oxigenada Sangre desoxigenada La circulación pulmonar es un sistema de baja presión y baja resistencia  Ventilación y perfusión Ventilación alveolar: medida en Volumen minuto (VM, Ve) = Volumen corriente X FR; restando el espacio muerto anatómico  Espacio muerto anatómico: Volumen de aire que no participa en el intercambio de gases (vía aérea de conducción). ~150ml  Espacio muerto fisiológico: Volumen de aire en alveolos no perfundidos + espacio muerto anatómico Perfusión: Entrega de sangre a un lecho capilar  Relacionado con las características de circulación pulmonar  Ventilación y perfusión VC “ideal”: 0.4 lt; FR “ideal”: 15 VM: 0.4 X 15 = 6 lt  menos el espacio muerto anatómico (~150ml) = 5.85 lt Gasto cardiaco: 5-6 lt aprox. Ventilación (V) 5.85 Perfusión (Q) 5-6 Relación V/Q cercana a 1  Ventilación y perfusión Zonas de West (varía con posición corporal) Zona 1: más ventilación que perfusión. V/Q >1  Efecto patológico: + espacio muerto fisiológico Zona 2: Equilibrio. V/Q ~1 Zona 3: más perfusión que ventilación. V/Q < 0.9  Efecto patológico: sobreperfusión = shunt  Mecanismos de hipoxemia 1. Hipoventilación: Disminución de ventilación alveolar = menos intercambio 2. Alteración Difusión: Por alteraciones en membrana alveolo-capilar 3. Shunt anatómico: Sangre que retiene cifras de vena por no haber pasado por un alveolo ventilado 4. Desequilibrio V/Q: Capaz de provocar shunts o espacio muerto fisiológicos  Bibliografía Bullock J, Boyle J, Wang MB, Ajello RR. The National Medical Series for Independent Study: Physiology. John Wiley & Sons medical publication, N.Y., 1984 Cano Valle F, Ibarra Pérez C, Morales Gómez J. Enfermedades respiratorias, Temas selectos. Elsevier, Madrid, 2006 Macklem PT. The Mechanics of Breathing. Am J Respir Crit Care Med, 1998. 157: S88-S94 Cristancho Gómez W. Fisiología respiratoria: Lo esencial en la práctica clínica. El Manual Moderno S.A. de C.V., México D.F., 2012. 3° Ed. Vázquez García JC, Pérez Padilla R. ALAT: Manual para el uso y la interpretación de la espirometría por el médico. Boheringher Ingelheim Promeco, México D.F., 2007. 1° Ed. GRACIAS!!!