Tema 1: Anatomía y Fisiología del Sistema Respiratorio Inferior PDF

Tema 1 Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición Tema 1. Anatomía y fisiología del sistema respiratorio inferior Índice Esquema Ideas clave 1.1. Introducción y objetivos 1.2. Estructura y fisiología d...

Tema 1 Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición Tema 1. Anatomía y fisiología del sistema respiratorio inferior Índice Esquema Ideas clave 1.1. Introducción y objetivos 1.2. Estructura y fisiología del sistema respiratorio inferior 1.3. Volúmenes respiratorios y mecánica pulmonar 1.4. Referencias bibliográficas A fondo Estructura de la vía aérea inferior Medición de volúmenes pulmonares Test  Esquema Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 3 Tema 1. Esquema © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave 1.1. Introducción y objetivos El aire que sale de los pulmones constituye la fuente de energía de la emisión vocal. Si la mecánica pulmonar se altera, se altera el mecanismo vocal, y por lo tanto la voz. Para su práctica asistencial, el logopeda no solo debe conocer bien tanto desde el punto de vista anatómico como funcional la vía respiratoria superior, sino también la inferior. Es decir, la porción de la vía respiratoria situada por debajo de la laringe y que está formada por la tráquea, los bronquios y los pulmones. Los objetivos que se pretenden conseguir son: ▸ Conocer el sistema respiratorio inferior. ▸ Entender qué constituye la fuente de energía del mecanismo vocal. ▸ Conocer los mecanismos activos y pasivos en la respiración. ▸ Conocer los mecanismos de control de la respiración. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 4 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave 1.2. Estructura y fisiología del sistema respiratorio inferior El sistema respiratorio presenta múltiples funciones entre las que se encuentran: distribución del aire, intercambio del O2 y del CO2, filtrar, calentar y humidificar el aire, regular el pH (reteniendo o eliminando CO2) y la temperatura del organismo (regula la pérdida de agua) y la producción y metabolismo de determinadas hormonas en el parénquima pulmonar. El sistema respiratorio es además primordial para la producción de la voz. Gracias al aire espirado que procede de los pulmones se puede producir la emisión vocal. Si hay alteraciones anatómicas y/o funcionales en el sistema respiratorio habrá problemas en la voz y en el habla. Por ejemplo, repercutirán en la voz los hábitos respiratorios incorrectos, el daño de las estructuras nerviosas que intervienen en el control de la respiración, los problemas pulmonares como el EPOC (enfermedad pulmonar obstructiva crónica) o el asma, la patología de la caja torácica o incluso del abdomen. Por ello, todos aquellos profesionales que vayan a abordar problemas vocales, del habla o del lenguaje han de conocer tanto el funcionamiento normal como las alteraciones o patologías más frecuentes del aparato respiratorio. La evaluación del funcionamiento de la vía respiratoria inferior debería ser una parte de la exploración de problemas vocales o del habla. El sistema respiratorio lo forman todos los órganos que conducen el aire desde la nariz y la boca hasta los pulmones. Algunos de estos órganos forman parte también de la vía digestiva, constituyendo una encrucijada anatómica y funcional de gran complejidad. Cada uno de los órganos del aparato respiratorio posee un papel importante para asegurar el intercambio de gases, que es el proceso por el que el oxígeno entra al torrente sanguíneo y se elimina el dióxido de carbono (CO2) de este. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 5 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave Aunque realmente siempre hay que verlo como una unidad, para su estudio el sistema respiratorio se divide en superior e inferior. El superior incluye la nariz, la cavidad oral, la faringe y la laringe hasta su porción inferior o subglotis. El sistema respiratorio inferior incluye la tráquea, los bronquios y los pulmones. Una vez que pasa la laringe, el aire es conducido por una serie de estructuras tubulares que se van ramificando y disminuyendo su calibre hasta alcanzar los pulmones. Inmediatamente por debajo de la laringe se sitúa la tráquea, de carácter cartilaginoso en su porción anterior y membranoso en su porción posterior. En su parte final (carina), se divide en los dos bronquios principales: el derecho y el izquierdo. L o s bronquios son unos tubos fibrocartilaginosos que entran en el parénquima pulmonar, conduciendo el aire desde la tráquea a los bronquiolos. A medida que disminuyen su diámetro pierden los cartílagos y sus capas muscular y elástica se adelgazan. Los bronquiolos son las pequeñas vías aéreas en que se dividen los bronquios y que alcanzan los alveolos pulmonares. Carecen de cartílago estando su pared constituida únicamente por musculatura lisa. Los alveolos pulmonares son los divertículos terminales del árbol bronquial. En los alveolos tiene lugar el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y los capilares de la sangre. Algunas enfermedades pulmonares que alteran los alveolos o los capilares pueden interferir con la difusión y disminuir la cantidad de oxígeno que entra en el torrente sanguíneo. L a s arterias pulmonares llevan sangre pobre en oxígeno y rica en CO2 a los pulmones desde el corazón y una vez oxigenada, retorna de nuevo al corazón a través de las venas pulmonares. L o s pulmones son dos, uno derecho y otro izquierdo, que se encuentran en el Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 6 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave interior de la caja torácica, a ambos lados del corazón, englobados por la pleura. E l tórax óseo o caja torácica es una cavidad que por un lado aloja y protege el corazón, los grandes vasos y los pulmones; soporta la cintura escapular del hombro y a las extremidades superiores; proporciona los puntos de anclaje de muchos músculos del cuello, la espalda, tórax y hombros; y, por último, actúa a modo de un fuelle para introducir aire en los pulmones. Gracias a su estructura mixta ósea- cartilaginosa, el tórax es elástico y flexible y no se colapsa tras la salida de aire de los pulmones. Tras una espiración incluso profunda queda siempre cierto aire residual en los pulmones. Los elementos que conforman la caja torácica son: las vértebras torácicas posteriormente; las costillas lateralmente y el esternón anteriormente. La caja torácica tiene forma de cono truncado, más ancho inferior que superiormente. Los espacios intercostales (entre las costillas) están ocupados por los músculos intercostales que levantan y deprimen el tórax durante la respiración. La elasticidad del tórax se debe a que está constituido por una serie de arcos flexibles (las costillas) que llevan una dirección, a la vez, oblicua y paralela entre sí. Si se le somete a compresión, el tórax reduce el diámetro en el sentido en el que está sometido a la fuerza y aumenta proporcionalmente el diámetro contrario. Esto se comprende mejor si nos fijamos en el mecanismo que une a las costillas con la columna vertebral. Cada costilla se articula con la columna vertebral mediante dos puntos: la cabeza y la tuberosidad costal. ▸ La cabeza se articula con dos cuerpos vertebrales contiguos y con el correspondiente disco intervertebral (articulación costo-vertebral). ▸ La tuberosidad costal se articula con la apófisis transversal de la vértebra que le corresponde (articulación costo-transversaria o apofisaria). Las costillas undécima y Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 7 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave duodécima no siguen este esquema y solamente se articulan con una vértebra (con la que le corresponde). La disposición de la interlínea de las articulaciones costo-apofisarias presenta distinta orientación desde la zona superior a la inferior del tórax. Esta disposición diferenciada hace que las primeras costillas roten en su articulación y que las últimas roten y se deslicen. Si se considera en conjunto la articulación costo-vertebral y la costo-apofisaria, ambas forman una unidad funcional que puede considerarse una articulación trocoide (se llaman así aquellas articulaciones que realizan un movimiento giratorio, rotando uno de los cuerpos articulares alrededor de su propio eje longitudinal) (figuras 1 y 2). El eje de movimiento de esta articulación lleva la misma dirección que el cuello de la costilla que tiene una dirección oblicua de atrás a delante y de fuera a dentro (con la excepción de la primera costilla). Como las costillas giran en este eje, su extremidad anterior se eleva en la inspiración y se deprime en la espiración (este movimiento se ha comparado con el del asa de un cubo). Figura 1. Articulación costo-vertebral. Fuente: https://anatomiacolumnavertebral.wordpress.com/2014/12/12/movimientos-de-la-columna-vertebral-dorsal/ Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 8 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave Figura 2. Articulación costo-vertebral. Fuente: https://conocimientosanatomiaparanutricionistas.wordpress.com/2014/12/11/las-articulaciones-de-la- pared-toracica/ Al elevarse el tórax, la oblicuidad de las costillas se hace menor pues tratan de aproximarse a la horizontal (figura 3). En consecuencia, el esternón resultará proyectado hacia delante. El movimiento del esternón no es uniforme. La porción superior (o manubrio esternal) se desplaza poco, pues apenas se eleva; por el contrario, la parte inferior (apéndice xifoides) se eleva y se proyecta hacia delante. Figura 3. Movimiento de la caja torácica durante la inspiración y la espiración. Fuente: http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/3ESO/diges/contenidos9.htm Las superficies de las costillas también cambian de orientación con los movimientos respiratorios. Al inspirar las superficies externas se vuelven más hacia fuera. Con todo este conjunto de movimientos el tórax se ensancha especialmente en el sentido transversal en su parte más inferior. La parte superior del tórax apenas si amplía su diámetro transversal. Durante la inspiración, el diafragma (o músculo torácico-abdominal) se contrae Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 9 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave colaborando en la ampliación de los diámetros anterior-superior y transversal de la caja torácica. La pared posterior del tórax es casi inmóvil, estando ausente en ella las fuerzas inspiratorias. Los movimientos de la caja torácica se transmiten a los pulmones porque estos son solidarios a su continente mediante la pleura. Los pulmones están invaginados dentro del saco pleural. Esta invaginación convierte a la pleura en un saco de doble hoja. La hoja más externa está adherida a la caja torácica y la interna al pulmón. Las hojas pleurales no están unidas, sino que están separadas por la cavidad pleural que contiene una película líquida de unas 10 micras de espesor. Cuando las dos láminas están en contacto con una ligera capa líquida se adhieren, y los movimientos de una arrastran a la otra. Esta disposición permite la posibilidad de desplazamiento de una lámina sobre otra, pero no su separación. Músculos responsables de la respiración La inspiración se realiza por la acción de los siguientes músculos : El diafragma. Es el músculo principal (incluso para algunos sujetos el único) de los músculos respiratorios. ▸ Los músculos intercostales externos. Clásicamente se consideran inspiratorios, pero para algunos autores es posible que se contraigan también en la espiración forzada y en la tos, sobre todo en el caso de que los arcos costales inferiores son mantenidos en depresión por la contracción de los músculos abdominales y el cuadrado lumbar. ▸ Los músculos serrato posterior y superior. ▸ Los músculos supracostales o elevadores de las costillas. En caso de enfermedad (disnea, dificultad respiratoria), entran en función los músculos auxiliares de la inspiración: Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 10 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave ▸ Los músculos escalenos que elevan algo las costillas en las que se insertan, pero, que sobre todo estabilizan el tórax impidiendo que los músculos abdominales lo depriman. ▸ Los músculos esternocleidomastoideos que son capaces de elevar el esternón si toman como punto fijo la cabeza. ▸ El músculo subclavio que eleva la primera costilla. ▸ Los músculos pectorales mayor y menor. ▸ Los músculos serrato mayor y lateral. ▸ También colaboran los músculos extensores de la columna vertebral. La espiración forzada puede requerir una serie de músculos: ▸ Los músculos intercostales internos. ▸ El músculo triangular del esternón. ▸ Los músculos subcostales. ▸ El serrato dorsal inferior. ▸ Pero sobre todo los músculos abdominales tales como los músculos anchos del abdomen (oblicuos mayor y menor y transverso) y el músculo cuadrado lumbar. Mecánica respiratoria La respiración consta de dos movimientos : ▸ La inspiración, movimiento con el que el organismo hace que el aire entre desde el exterior, pase por el sistema respiratorio superior y tras atravesar la laringe llegue al sistema respiratorio inferior. De la tráquea pasa a los bronquios y de los bronquios a los pulmones, donde se realiza el intercambio gaseoso a nivel de los alveolos. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 11 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave Para profundizar mejor en el tema, puedes ver la presentación bajo el nombre: «estructura de la vía aérea inferior», disponible en la sección A fondo. ▸ El oxígeno del aire pasa a los tejidos y se retira el CO 2, producto de desecho del metabolismo celular. ▸ La espiración, movimiento por el que se elimina el CO 2 por el mismo camino, en sentido inverso, a la inspiración. Las etapas de la respiración son: ▸ Ventilación o intercambio de aire entre la atmósfera y los alveolos pulmonares. ▸ Intercambio del O 2 y del CO2 entre el aire del alveolo y la sangre. ▸ Movimiento o transporte de gases en la sangre. ▸ Intercambio del O 2 y del CO2 entre la sangre y las células. L a inspiración es un fenómeno activo debido a la contracción de una serie de músculos. La espiración es un fenómeno fundamentalmente, pero no exclusivamente, pasivo. Se debe a la retracción elástica que sufre el pulmón, que es capaz por sí sola de expulsar el aire circulante. Inspiración Para que el aire llegue desde las fosas nasales hasta los pulmones se requiere una presión negativa que genere un mecanismo de «succión». Por lo tanto, la inspiración es un proceso básicamente activo. Dicha presión negativa va a conseguirse gracias a la fuerza que producen varios músculos que participan en la inspiración. El diafragma es el principal músculo que interviene en la inspiración. Está inervado por el nervio frénico. Se sitúa entre el tórax y el abdomen. En reposo o espiración tiene forma de cúpula. En su porción medial el diafragma es poco móvil. Esta zona, Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 12 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave denominada centro frénico, está adherida al pericardio (con el corazón incluido) y no puede descender. La parte lateral del diafragma se inserta en la cara interna de las tres costillas inferiores a cada lado, de tal forma que durante la inspiración el diafragma se contrae, se aplana y desciende, abriéndose y descendiendo la caja torácica y las costillas permitiendo la entrada de aire a los pulmones y que estos se expandan ocupando una gran parte de la caja torácica. El ángulo costo-diafragmático se abre en toda su extensión, iniciándose así la inspiración pulmonar. El descenso del diafragma durante la inspiración arrastra hacia abajo la masa visceral abdominal (especialmente al hígado) lo que hace que se abombe la pared abdominal y a la persona le «salga tripa». Los músculos de la pared abdominal se pueden considerar, en cierto modo, antagonistas del diafragma. Los músculos intercostales externos aumentan el diámetro tanto anteroposterior como transverso de la caja torácica y la elevan durante la inspiración. El diámetro del tórax puede aumentar entre 5 y 8 cm en la mujer y entre 7 y 10 cm en el hombre durante una inspiración máxima. Las costillas tienen un eje fijo en su parte posterior, sobre el que giran, y ascienden en su parte anterior durante la inspiración. Por lo tanto, los movimientos respiratorios se hacen a expensas de las cúpulas diafragmáticas. Este movimiento diafragmático está coordinado con la elevación de los arcos costales que aumentan los diámetros anteroposterior y transversal de la caja torácica. Para realizar una inspiración forzada intervienen los llamados músculos accesorios o auxiliares de la respiración: pectorales mayor y menor, escalenos, esternocleidomastoideo y parte de los músculos serratos. Para que dichos músculos funcionen adecuadamente la persona tiene que adquirir una postura echada hacia delante, con las piernas apoyadas en el suelo, elevando los hombros y con extensión cervical. Cuando una persona adopta dicha postura y dichos músculos entran en Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 13 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave acción, es indicativo de que presenta alguna causa de dificultad respiratoria o disnea. De esta manera intenta inconscientemente aumentar la entrada de aire en el sistema respiratorio. Espiración La salida del aire de los pulmones una vez realizado el intercambio gaseoso es un proceso básicamente pasivo, es decir, en esta fase se relajan los músculos que en la inspiración se habían contraído. Se relaja el diafragma y vuelve a adquirir su forma de cúpula con lo que el volumen pulmonar disminuye y vuelve a su estado inicial gracias a la elasticidad de su tejido o parénquima. La espiración ordinaria no precisa fuerza muscular. Para realizar una espiración forzada los músculos abdominales (músculos recto anterior del abdomen, oblicuo externo, oblicuo interno y transverso del abdomen) deprimen las costillas inferiores y comprimen el contenido del abdomen, subiendo el diafragma y exprimiendo los pulmones, que se vacían de aire de forma casi completa (figura 4). Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 14 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave Figura 4. Músculos de la respiración. Fuente: Netter, lámina 183. Podemos hablar de dos tipos de respiración: la costal o torácica, si el aumento de volumen torácico se realiza gracias a la elevación de las costillas; o la abdominal, si el aumento de volumen torácico se produce por descenso del diafragma, comprimiéndose el contenido abdominal y protruyendo el abdomen hacia el exterior. Claves en anatomía y fisiología de la vía respiratoria inferior. Accede al vídeo a través del aula virtual Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 15 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave 1.3. Volúmenes respiratorios y mecánica pulmonar El objeto de la ventilación es la renovación del aire de los alvéolos pulmonares. La ventilación produce un flujo de aire entre los alvéolos y la atmósfera. Para que se produzca este flujo es necesario un desequilibrio o gradiente entre las presiones de gases del alvéolo y de la atmósfera. En estado de reposo, la presión intrapulmonar oscila entre –2mmHg en la inspiración hasta +3 o 4 mmHg en la espiración. Estos cambios de presión pueden acentuarse mucho si la inspiración y/o la espiración son forzadas, lo que logrará una mayor entrada o salida de aire. La mecánica que condiciona estos cambios de presión radica en las variaciones de volumen de la caja torácica. Como ya se ha explicado, el volumen pulmonar sigue correlativamente al del tórax, ya que la pleura solidariza en cierto modo a los pulmones a la parrilla costal y al diafragma. La presión intrapleural es siempre inferior a la intrapulmonar y varía entre -6 mm de Hg en la inspiración a -2,5 mm en la espiración. Por ello, en condiciones fisiológicas la pleura no comprime a los pulmones, si no que los contiene con aire en su interior. La cohesión de las dos hojas pleurales permite que el tórax expanda el pulmón. Si algún proceso produce una separación de las hojas pleurales, como en los casos en los que se acumula aire, líquido o sangre entre ellas (neumotórax, derrame pleural óhemotórax, respectivamente) el pulmón se colapsa en mayor o menor grado, ya que en estos casos la presión intrapleural supera a la presión pulmonar. En definitiva, el mecanismo osteomuscular responsable de la ventilación radica en el tórax, como ya se ha descrito anteriormente. Los pulmones, en relación con la ventilación, presentan dos propiedades: son elásticos y oponen cierta resistencia al paso del aire. Sin el efecto tórax-pleura que los mantienen desplegados se retraen espontáneamente hasta un volumen inferior al aire residual. La elasticidad pulmonar en sí ofrece resistencia a la entrada de aire (porque Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 16 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave corresponde a una fuerza que se ejerce de fuera hacia adentro) y explica que la presión intrapleural sea siempre inferior a la presión intraalveolar. La resistencia que encuentra el aire al paso por el aparato respiratorio depende de varios factores: ▸ Del diámetro de las vías respiratorias. Este diámetro presenta variaciones fisiológicas durante el acto respiratorio. En la inspiración los bronquios aumentan de calibre y en la espiración disminuyen como consecuencia de la elevación de la presión intratorácica (que los comprime) y de su propia elasticidad. ▸ Del estado de permeabilidad en que se encuentren. En los bronquios existen en situación normal secreciones fluidas en una cantidad no excesiva. Unas células dotadas de cilios las trasladan hacia la zona de la orofaringe y el sujeto las deglute de forma inconsciente. Si la secreción aumenta; o se hace tan espesa que los cilios no lo pueden trasladar; o el aparato ciliar no funciona bien, las secreciones se acumulan y la permeabilidad bronquial disminuye. El reflejo de la tos ayuda a limpiar los bronquios de secreciones. ▸ La velocidad del aire circulante también influye en la resistencia. En inspiraciones o espiraciones muy rápidas se producen turbulencias en la columna aérea que aumentan la resistencia al paso del aire. De forma muy esquemática la ventilación se produce así: cuando los músculos ventilatorios están relajados y la glotis abierta, la presión existente dentro del pulmón es igual a la atmosférica. La inspiración se produce mediante la expansión torácica que produce un descenso de la presión alveolar respecto a la presión atmosférica y una consecutiva entrada del aire hasta que se igualen las dos presiones. La espiración es en gran parte pasiva, y ocurre por la vuelta a la posición de equilibrio por la acción elástica de los pulmones y el tórax. Solo en la espiración forzada actúan los músculos respiratorios. Los músculos respiratorios efectúan un trabajo en contra de una serie de Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 17 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave resistencias: ▸ La elasticidad del tórax. ▸ La resistencia de los tejidos no elásticos (tanto mayor cuanto más rápida es la variación de volumen). ▸ La resistencia al paso del aire. Hay zonas del pulmón mejor ventiladas que otras. Las zonas peor ventiladas son: la cara dorsal de los vértices pulmonares, la cara mediastínica o medial y la cara posterior de los pulmones. Volúmenes pulmonares y mediciones del flujo aéreo La ventilación es una actividad periódica que se cuantifica en ciclos. Cada ciclo ventilatorio comprende una inspiración y espiración. La duración del ciclo es un período. El inverso del valor del período es la frecuencia. La frecuencia es el número de ciclos en una unidad de tiempo. Durante la ventilación pulmonar, los pulmones movilizan una cantidad variable de aire, el llamado volumen respiratorio (inspiratorio y espiratorio). El volumen respiratorio depende de la profundidad de los movimientos respiratorios y de su frecuencia (o número de movimientos respiratorios que ocurren en una unidad determinada de tiempo, por ejemplo, un minuto). El volumen y frecuencia respiratoria variarán de forma importante dependiendo de las necesidades fisiológicas o patológicas del organismo en cada momento. En situaciones de estrés o aumento de necesidades metabólicas aumenta la frecuencia respiratoria para satisfacer el aumento de demanda de oxigenación de los tejidos. Podemos definir una serie de volúmenes. El volumen respiratorio basal o volumen corriente es el volumen de aire que se mueve en cada movimiento respiratorio (inspiración o espiración) en condiciones normales. Es de unos 500 ml Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 18 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave aproximadamente. Es relativamente pequeño si se compara con el volumen total de gases contenido en el pulmón. El volumen de reserva inspiratorio es el volumen de aire que puede ser inspirado, además del volumen corriente, en una inspiración forzada. Es de unos 3 litros. El volumen de reserva espiratorio es el volumen que puede ser espirado de forma forzada después de una espiración normal y es de unos 1.100 ml (figura 5). Figura 5. Volúmenes y capacidades pulmonares. Fuente: https://www.educa2.madrid.org/web/argos/inicio/-/visor/capacidad-pulmonar Denominamos capacidades a los volúmenes compuestos. La capacidad vital (CV) es la suma del volumen respiratorio basal y de los volúmenes de reserva inspiratorio y espiratorio. Es de unos 4.600 ml. La CV es el máximo volumen que puede ser espirado tras una inspiración máxima. Constituye el volumen máximo que un sujeto puede movilizar en un solo movimiento ventilatorio. La CV disminuye a partir de los cuarenta años. Los valores de las mujeres son un 25 % menos respecto de los hombres. En hombres jóvenes, la CV en litros puede calcularse, equivaliendo a la altura expresada en metros multiplicada por 2,5. La capacidad vital es relativamente fija en un sujeto dado, dependiendo de la talla, edad y sexo; oscilando entre 4 a5 litros en el hombre y de 3 a 4 litros en la mujer. Disminuye si el sujeto está en posición de Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 19 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave decúbito. Después de una espiración máxima queda aún un volumen de gas en los pulmones. Es el volumen residual. Su medición solo puede hacerse indirectamente mediante el método de dilución de un gas como el nitrógeno o el helio. Es de unos 1.200 ml. El volumen que corresponde a la suma de la CV y el volumen residual es la capacidad pulmonar total. La capacidad total es también el volumen que hay en los pulmones tras una inspiración máxima. L a capacidad residual funcional (CRF) es la suma del volumen de reserva espiratorio y el volumen residual. Fisiológicamente estos volúmenes de aire se mezclan con el aire inspirado y favorecen que los cambios en las presiones parciales de O2 y CO2 del aire alveolar no sean bruscos. Por término medio la CRF de los hombres jóvenes es de 2,4 litros. En mujeres los valores son un 25 % menos. Los valores de la CRF se incrementan en las personas mayores, llegando en el caso de los hombres hasta los 3,4 litros. La simple cuantificación de los volúmenes y capacidades pulmonares tiene un valor muy limitado. Es más importante valorar factores dinámicos, calcular parámetros que reflejen el grado de resistencia al paso de aire a través de la vía aérea. Esto lo hacemos, de forma indirecta, mediante mediciones de flujo aéreo (habitualmente expresado en litros por segundo). El volumen espiratorio forzado (VEF1), o volumen espiratorio máximo en el primer segundo (VEMS), es el volumen de aire exhalado en el primer segundo de una espiración forzada tras una inspiración máxima. Más interesante aún es el llamado índice de Tiffeneau. Es la relación entre el VEMS y la CV, expresando qué porcentaje de la CV se espira durante el primer segundo de una espiración forzada tras una espiración máxima. En condiciones normales el VEF1/CV = 70 %. Cuando existe patología pulmonar restrictiva que disminuye la CV el índice tiende a aumentar; por el contrario, cuando el problema pulmonar es obstructivo el índice Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 20 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave disminuye. El rango de normalidad para los valores de volúmenes y capacidades pulmonares es muy amplio. Sin embargo, los valores son menos dispersos si se expresan las relaciones que hay entre ellos. La relación entre el volumen residual y la capacidad total tiende a aumentar con la edad, incrementándose aproximadamente un 3 % cada diez años. A los veinte años el volumen residual puede suponer el 20 % de la capacidad total, mientras a los setenta años puede llegar a suponer el 35 %. La evaluación de la función de ventilación de los pulmones puede realizarse con equipos simples como son los espirómetros, con los cuales obtenemos la espirometría. En ella pueden estudiarse la mayoría de los volúmenes y capacidades que hemos explicado anteriormente. Para profundizar más en el tema, puedes ver el vídeo bajo el nombre: «mediciones de volúmenes pulmonares», disponible en la sección A fondo. Intercambio de gases La ventilación suministra oxígeno a la sangre y retira el CO2 que se genera del metabolismo celular. El aire expulsado de los pulmones está empobrecido en oxígeno, es más rico en CO2 y ligeramente aumentado en nitrógeno. Para que el organismo capte un litro de oxígeno debe ventilar de 20 a 40 litros de aire. El aumento del volumen circulante de aire es más importante para la ventilación alveolar que el aumento de la frecuencia respiratoria. Es decir, para tener una mayor oxigenación, es mejor realizar inspiraciones profundas moviendo mucho aire, que realizar muchas inspiraciones moviendo menos aire. En condiciones normales, la composición del aire alveolar varía poco. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 21 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave Regulación de la ventilación La ventilación se regula de forma automática en cuanto al volumen, periodicidad y coordinación de los músculos ventilatorios por una serie de centros nerviosos situados en el bulbo y el puente principalmente. Los estímulos que llegan a estos centros son diversos: ▸ Unos estímulos provienen de los llamados mecanorreceptores que son sensibles al grado de distensión de los pulmones. Cuando estos se dilatan en un cierto grado se produce una inhibición de las neuronas para que cese dicha dilatación. ▸ Otros estímulos provienen de la composición de la sangre y fluidos orgánicos (estímulos de origen humoral o quimiorreceptores). Los estímulos principales provienen de las presiones parciales en sangre de oxígeno, CO2 y del grado de acidez (pH sanguíneo, que expresa la concentración de iones hidrógeno). Otros factores que intervienen también en la regulación de la ventilación son: ▸ Estímulos sensitivos de la piel y mucosas que pueden aumentar la ventilación. ▸ La presión arterial. Mediante unos receptores de presión (barorreceptores) la elevación de la presión arterial aumenta la ventilación y la disminución tiene un efecto inverso. ▸ Estímulos procedentes de centros nerviosos superiores, como lo demuestra la posibilidad de variar la ventilación pulmonar por la voluntad del sujeto. ▸ La acción de agentes farmacológicos. Por ejemplo, los barbitúricos y los opioides como la morfina deprimen la ventilación y la picrotoxina, la aumenta. En condiciones de normalidad los centros respiratorios funcionan automáticamente para regular la ventilación según las necesidades de cada momento para mantener la homeostasis de las presiones parciales de los gases en sangre. Pero en ocasiones este sistema de control nervioso puede estar alterado. Puede hacerse hipersensible Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 22 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave a alteraciones humorales mínimas o bien, aunque estas sean inexistentes, poner en marcha el mecanismo de hiperventilación como ocurre en estados de ansiedad (es la llamada disnea neurógena). Signos y síntomas en los que interviene la vía respiratoria inferior A continuación, estudiaremos algunos síntomas y signos que aparecen bien en situaciones fisiológicas, bien en procesos patológicos, donde interviene la vía respiratoria inferior, como son la tos, la disnea y algunas alteraciones de la vía respiratoria inferior que influyen en la voz. Tos La tos es un reflejo que se produce o bien por un estímulo que irrita las llamadas zonas tusígenas de la mucosa respiratoria; o bien por la estimulación de puntos gatillo diversos situados fuera de la vía respiratoria. La tos de origen respiratorio es generalmente un fenómeno defensivo. Procura eliminar irritantes localizados en la vía aérea (pus, mucosidad, cuerpos extraños procedentes del exterior, etc.). La tos de origen extrarrespiratorio se debe a alteraciones en otros órganos, como puede ser la tos de origen cardiaco o por irritación del nervio vago en el cuello. La irritación del conducto auditivo externo puede causar una tos refleja vía el nervio vago. Conviene recordar que algunos fármacos usados para tratar la HTA (los IECA) son una causa frecuente de tos seca en la población. La tos de origen respiratorio se origina en dos áreas principalmente: ▸ Los estímulos en la rinofaringe, laringe y tráquea causan la tos de tipo alta. Se caracteriza por presentar expectoración escasa de fácil evacuación e ir acompañada de carraspeo. Una causa de tos alta es la llegada de contenido gástrico a esta zona en pacientes que padecen de reflujo gastroesofágico. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 23 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave ▸ La tos de tipo baja es de origen bronquial, pulmonar o pleural. No suele acompañarse de carraspeo y sí de expectoración más abundante, salvo la de origen pleural que es seca. L a tos extrarrespiratoria es siempre seca, sin expectoración y puede ser persistente u ocasional. Ejemplos de causa de tos extrarrespiratoria serían las afecciones del mediastino como adenopatías, tumores, etc.; afecciones de la aorta; lesiones valvulares mitrales, etc. Conviene recordar que las cardiopatías en fase avanzada afectan al pulmón y entonces la tos se asemeja más a la bronquial, con expectoración mucosa o no. También ciertas afecciones del aparato digestivo pueden producir tos, como divertículos de la faringe y el esófago, y tumores malignos de este. El mecanismo de la tos consta de tres fases: ▸ Fase de inspiración profunda. ▸ Fase de compresión (se fija el tórax unos momentos en inspiración, con lo que aumenta la presión intratorácica). ▸ Fase de expulsión en la que se expulsa el aire a gran presión lo que arrastra el material que irritaba el árbol respiratorio. Además de buscar el origen de la tos, la tos se puede describir de diversas maneras: ronca, áspera bitonal (con tonos graves y agudo), tos convulsa, tos productiva o improductiva según se acompañe o no de secreciones, etc. La tos puede acompañarse de otros síntomas. Así es frecuente que aparezcan vómitos (si la tos es muy intensa) y a veces incontinencia de esfínteres, y síncopes que pueden conducir a caídas y golpes. Disnea Se llama disnea a la dificultad de respirar. La respiración, que es normalmente refleja Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 24 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave e inconsciente, se vuelve consciente. En general, expresa un déficit de oxígeno. La disnea suele acompañarse de un aumento de la frecuencia respiratoria (taquipnea), pero no es así siempre. Las causas de disnea son múltiples: ▸ Las más frecuentes son de origen respiratorio. Todas las anomalías estructurales y funcionales que son capaces de disminuir la oxigenación son susceptibles de producir disnea. Las anomalías pueden ser ventilatorias y/o de irrigación pulmonar (perfusión). ▸ Siguen en frecuencia las de origen cardiovascular, especialmente las enfermedades que afectan a la circulación pulmonar. Una congestión en la circulación pulmonar altera la perfusión y la difusión de gases. Si la alteración persiste algún tiempo disminuye también la elasticidad pulmonar (los pulmones están más congestionados con sangre) y pasa líquido plasmático a los alvéolos (trasudación) con lo que se interfiere aún más la difusión de los gases. ▸ Anemia. El oxígeno es captado por la sangre en el pulmón, pero es en los tejidos en donde se necesita para el metabolismo celular. El traslado del oxígeno en la sangre se hace mediante la hemoglobina. En las personas que padecen graves anemias falla el mecanismo de transporte, y en consecuencia existe una hipoxia tisular. Para compensarlo el paciente ventila con más frecuencia y/o más profundidad. Estos mecanismos ventilatorios que exceden a los habituales, inconscientes, dan lugar a la sensación de disnea. ▸ Enfermedades que alteran el pH sanguíneo. Estos cambios en la química sanguínea excitan los centros respiratorios para poner en marcha mecanismos compensatorios de hiperventilación que son percibidos por el sujeto como sensación de disnea. La manifestación clínica de la disnea es variable. La disnea puede ser alta o baja. La disnea alta se acompaña de estridor inspiratorio e indica una obstrucción por encima de la glotis (tumor laríngeo, parálisis de las cuerdas vocales, etc.). Es clásico hablar Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 25 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave de disnea de esfuerzo y de reposo (en realidad es una cuestión de grado, ya que las disneas más graves se manifiestan también en reposo; y las más leves precisan de esfuerzos físicos para manifestarse). Se llama ortopnea a la disnea que obliga al enfermo a estar sentado o semiincorporado para respirar. Es típica de la insuficiencia cardiaca. Se debe a que en la posición de acostado se eleva el diafragma, lo que disminuye la capacidad vital del sujeto. También se han descrito disneas inspiratorias y espiratorias. En la primera aparece el tórax casi continuamente en posición de inspiración. En la segunda se emplea más tiempo en espirar que en inspirar, cuando lo habitual es lo contrario (es típico del asma y enfisema pulmonar). Alteraciones respiratorias y la voz Las alteraciones respiratorias afectan más la producción vocal de los profesionales de la voz y los cantantes. Así, la obesidad tiene un efecto restrictivo en la función pulmonar. El asma o el enfisema son enfermedades obstructivas de las vías respiratorias bajas que con frecuencia asocian tensión en la musculatura lingual y cervical y un mecanismo de producción vocal que propicia la aparición de nódulos vocales. Existen casos de asma inducidos por el ejercicio, y en algún caso, el canto o el uso profesional de la voz pueden desencadenar una crisis de asma más o menos intensa. Las pruebas de función pulmonar en reposo serán normales. El uso de la voz durante cortos períodos de tiempo será satisfactorio. Pero el uso continuado de la voz asociará dificultades ventilatorias y una mala técnica de producción vocal. Para evidenciar enfermedades pulmonares subclínicas se pueden realizar pruebas de función pulmonar antes y después de la administración de metacolina, que Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 26 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave produce estrechamiento de las vías aéreas en personas susceptibles. El tratamiento de la enfermedad pulmonar es esencial para resolver el problema vocal. Una dificultad añadida es que el tratamiento con inhaladores produce sequedad en la vía respiratoria y medicinas que producen broncodilatación pueden producir ligero temblor como efecto secundario. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 27 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Ideas clave 1.4. Referencias bibliográficas Netter FH. Atlas de anatomía humana. USA: Masson S.A.; 1996. Jackson-Menaldi MC, Núñez F. Valoración de la eficiencia vocal (tiempo de fonación, índice s/e, volúmenes, escalas, fonetograma).En: Cobeta I. Patología de la voz. Ponencia Oficial Sociedad Española de Otorrinolaringología y Patología Cérvico- Facial. Barcelona: Ed. Marge Médica Books; 2013. p. 119-134. Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Proyecto Biosfera. Aparatos Digestivo y Respiratorio 3.° ESO [Internet]. [Consultado 17 junio 2019]. Disponible en: http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/3ESO/diges/contenidos 9.htm Word Press. Movimientos de la columna vertebral dorsal [Internet]. [Consultado 17 junio 2019]. Disponible en: https://anatomiacolumnavertebral.wordpress.com/2014/12/12/movimientos-de-la- columna-vertebral-dorsal/ Blázquez Oñate B. Articulaciones de la parte torácica. Conocimientos de Anatomía para Nutricionistas [Internet]. [Consultado 17 junio 2019]. Disponible en: https://conocimientosanatomiaparanutricionistas.wordpress.com/2014/12/11/las- articulaciones-de-la-pared-toracica/ Educa Madrid 2019. Consejería de Educación e Investigación. Revista de Ciencia y Tecnología del IES Alpajes. Capacidad Pulmonar [Internet]. [Consultado 17 junio 2019]. Disponible en: https://www.educa2.madrid.org/web/argos/inicio/- /visor/capacidad-pulmonar Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 28 Tema 1. Ideas clave © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  A fondo Estructura de la vía aérea inferior Captar y procesar el aire: cómo funcionan las estructuras del sistema respiratorio inferior [Internet]. Visible Body. 2022 [citado 9 de noviembre de 2022]. Recuperado a partir de: https://www.visiblebody.com/es/learn/respiratory/lower-respiratory-system Descripción, imágenes y vídeos detallados de la vía aérea inferior y sus funciones. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 29 Tema 1. A fondo © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  A fondo Medición de volúmenes pulmonares 18 de junio de 2019. XXXVII Congreso de la Sociedad Española de Medicina de Familia y Comunitaria. Uso del espirómetro y otros dispositivos de medición de la función pulmonar en atención primaria. Demostración práctica de cómo se miden los volúmenes pulmonares. Accede al vídeo a través del aula virtual o desde la siguiente dirección web: https://www.youtube.com/watch?v=Sv8f0-Y4Zu8 Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 30 Tema 1. A fondo © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Test 1. ¿Cuál de los siguientes elementos no forma parte de la vía respiratoria baja? A. Subglotis. B. Carina. C. Alvéolo. D. Bronquiolo. 2. ¿Cuál es el principal músculo que interviene en la mecánica respiratoria? A. Intercostal externo. B. Diafragma. C. Serrato anterior. D. Pectoral mayor. 3. Relaciona: 4. ¿Cuáles de las siguientes no afecta la voz? A. RGE. B. Asma. C. El uso de inhaladores con corticoides. D. El uso de fármacos para reducir el colesterol. 5. Empareja correctamente: 6. ¿Cuál es la capacidad pulmonar normal de hombres y mujeres? A. 5 litros en las mujeres y 5,75 litros en los varones. B. 5 litros en las mujeres y 6 litros en los varones. C. Entre 3 y 4 litros en las mujeres y 4 y 5 litros en los varones. D. 6 litros en las mujeres y 8 en los varones. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 31 Tema 1. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Test 7. ¿Qué definición se ajusta a la capacidad pulmonar residual? A. El volumen que puede ser inspirado adicionalmente después de una inspiración normal. B. El volumen que puede ser espirado tras una espiración normal. C. El máximo volumen que puede ser espirado tras una inspiración máxima. D. El volumen que queda en los pulmones después de una espiración máxima. 8. En cuanto a la anatomía de los pulmones y los bronquios: A. Existen tres bronquios que se dividen a su vez en bronquiolos. B. Existen dos bronquios principales, que se dividen en bronquiolos que se introducen en tres lóbulos en el pulmón derecho y en dos lóbulos en el pulmón izquierdo. C. El pulmón derecho es más pequeño que el izquierdo. D. Existen dos bronquios principales que al dividirse dan lugar directamente a los alveolos pulmonares. 9. Las costillas: A. Se articulan con las vértebras en la porción anterior de la caja torácica. B. No se mueven durante la inspiración, solo se mueve el diafragma. C. Su parte anterior se eleva en la inspiración y desciende en la espiración. D. Solo las inferiores intervienen en la mecánica respiratoria. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 32 Tema 1. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)  Test 10. ¿Cuál de las siguientes estructuras no interviene en la regulación de la ventilación pulmonar? A. Los centros del sistema nervioso central. B. La tensión arterial. C. Quimiorreceptores situados en los vasos sanguíneos y otros tejidos. D. El grosor del epitelio de las cuerdas vocales. Anatomía y Fisiología de los Órganos del Habla y la Audición 33 Tema 1. Test © Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)