Curve Flusso-Volume: Analisi della Meccanica Respiratoria PDF

CURVE FLUSSO-VOLUME: ANALISI DELLA MECCANICA RESPIRATORIA Questa lezione conclude l'argomento delle misure di meccanica respiratoria, concentrandosi sulle curve flusso-volume e la loro utilità. Curva Flusso-Volume durante Manovra di Capacità Vitale Forzata Manovra: Il soggetto inspira fino al...

CURVE FLUSSO-VOLUME: ANALISI DELLA MECCANICA RESPIRATORIA Questa lezione conclude l'argomento delle misure di meccanica respiratoria, concentrandosi sulle curve flusso-volume e la loro utilità. Curva Flusso-Volume durante Manovra di Capacità Vitale Forzata Manovra: Il soggetto inspira fino alla capacità polmonare totale (CPT) e poi espira in modo massimale e il più rapidamente possibile, attivando i muscoli espiratori. Grafico: Il volume aumenta verso l'origine, con il flusso espiratorio sopra lo zero e quello inspiratorio sotto. Fasi: Inspirazione: Il soggetto passa dal volume residuo alla capacità polmonare totale. Espirazione: Espirazione massimale successiva. Respiro Tranquillo vs. Manovra Massimale Respiro Tranquillo: Presenta flussi inspiratori ed espiratori minori rispetto alla manovra massimale, adeguati al riposo. Manovra Massimale: (Curva in verde) Mostra i flussi massimali che possono essere raggiunti. Utilizzo delle Curve Flusso-Volume Le curve flusso-volume sono utili per: Picco di Flusso: Evidenziare il massimo flusso inspiratorio ed espiratorio. Valutazione delle Condizioni Respiratorie: Identificare alterazioni della meccanica respiratoria. Analisi della Curva Espiratoria Massimale Volume Espirato nel Primo Secondo (FEV1): In un individuo normale, nel primo secondo viene espirato almeno l'80% del volume totale. Fattori che Influenzano il Flusso Espiratorio Massimale 1. Forza dei Muscoli Espiratori: Determina la capacità di espellere l'aria. 2. Resistenza delle Vie Aeree: Stimata dalla forma della curva e dai valori ottenuti. 3. Compliance: La forza di ritorno elastico, che nel tratto dalla CPT alla capacità funzionale residua (CFR) favorisce l'espirazione. Più bassa è la compliance, più forte è il ritorno elastico e più rapida sarà l'espirazione. Differenze tra Fase Inspiratoria ed Espiratoria Inspirazione: Il flusso aumenta con lo sforzo inspiratorio, senza un limite di flusso (a parte la forza  muscolare). Espirazione: Fase Dipendente dallo Sforzo: La prima parte della curva, in cui il flusso dipende dalla forza dei muscoli espiratori. Fase Indipendente dallo Sforzo: La seconda parte della curva, dove il flusso non aumenta ulteriormente anche aumentando lo sforzo espiratorio. In questa fase, le piccole vie aeree vengono compresse, limitando il flusso. Le curve con diversi sforzi convergono sulla stessa relazione. Meccanismo della Limitazione del Flusso Espiratorio Con la riduzione della forza di ritorno elastico, uno sforzo espiratorio maggiore comprime ulteriormente le piccole vie aeree, limitando il flusso. Variazioni delle Curve Flusso-Volume nelle Patologie Broncopneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO): Il flusso massimo è minore, la limitazione del flusso inizia ad un volume più alto e la forma della curva è alterata. Fibrosi: La curva assume una forma differente rispetto alla BPCO. Ostruzione Fissa delle Vie Aeree: Si osserva una riduzione dei flussi sia in inspirazione che in espirazione. Parametri della Curva Inspiratoria Picco di Flusso Inspiratorio: Massimo flusso raggiunto durante l'inspirazione. Flusso a Metà Volume Inspirato: Flusso misurato quando è stato inspirato metà del volume totale. Differenza di Flusso tra 1/4 e 3/4 del Volume Espirato: Altra misura che aiuta a quantificare le variazioni della curva. Questi parametri sono utili per valutare la meccanica respiratoria e sono utilizzati nelle cliniche per monitorare e quantificare eventuali cambiamenti nella funzionalità respiratoria. MECCANICA RESPIRATORIA: CONCETTI CHIAVE DI STATICA E DINAMICA Questa lezione introduce i concetti di base della meccanica respiratoria, dividendo l'analisi in statica (forze elastiche) e dinamica (flussi e resistenze). Componenti della Pressione Inspiratoria La pressione necessaria per aumentare il volume polmonare, esercitata dai muscoli inspiratori, è composta da due elementi: 1. Pressione Elastica (PEL): Necessaria per vincere le forze elastiche che si oppongono all'espansione. 2. Pressione Resistiva (PRES): Necessaria per vincere la resistenza al flusso d'aria nelle vie aeree. Questi componenti sono descritti dalle seguenti equazioni: PEL = Volume / Compliance PRES = Flusso × Resistenza Meccanica Respiratoria Statica: Comportamento Elastico del Polmone Iniziamo l'analisi con la statica, focalizzandoci sulle forze elastiche del polmone. Relazione Pressione Transpolmonare-Volume Polmonare Pressione Transpolmonare (PTP): È la differenza tra la pressione alveolare (PAlv) e la pressione pleurica (PPl), rappresentando la pressione transmurale per il polmone (PTP = PAlv - PPl). Andamento della Curva: All'aumentare della pressione transpolmonare, il volume polmonare aumenta in modo non lineare. La pendenza della curva, ovvero la Compliance, diminuisce all'aumentare del volume polmonare. In altre parole, più il polmone è pieno, maggiore è la pressione necessaria per espanderlo ulteriormente. Impatto delle Patologie sulla Compliance Enfisema Polmonare: Riduzione della forza elastica a causa della distruzione dei setti interalveolari. Aumento della compliance, quindi minore pressione necessaria per espandere il polmone. Fibrosi: Aumento della rigidità polmonare. Riduzione della compliance, quindi maggiore pressione necessaria per ottenere una certa variazione di volume. Principi Fondamentali delle Forze Elastiche 1. Volume di Equilibrio: In un corpo cavo con pareti elastiche, non c'è differenza di pressione tra interno ed esterno, ovvero la pressione transpolmonare è nulla. 2. Deformazione: Per spostare il corpo dal volume di equilibrio, è necessaria una forza che lo deforma. Questa forza deve essere almeno uguale alla forza elastica con cui il corpo si oppone all'espansione. 3. Pressione Transpolmonare e Distensione: La forza distendente è rappresentata dalla pressione transpolmonare, che, aumentando, provoca la distensione. 4. Pressione Elastica: La parete reagisce generando una pressione elastica, uguale e contraria a quella distendente. Quando si interrompe la forza distendente, la forza elastica riporta il corpo al volume di equilibrio. 5. Compressione dell'Aria: La forza di ritorno elastico comprime l'aria nel polmone, aumentando la sua pressione. 6. Relazione tra Pressione Elastica e Transpolmonare: La pressione elastica è uguale e contraria alla pressione transpolmonare. 7. Compliance: Coefficiente di correlazione tra la variazione di volume e la pressione transpolmonare (o pressione elastica). Compliance e Relazione Pressione-Volume Compliance Lineare: In un palloncino con caratteristiche elastiche perfette, la relazione tra pressione applicata e aumento di volume è lineare e la sua pendenza è la compliance. Compliance Maggiore: Una maggiore compliance significa che con una data pressione si ottiene un maggiore aumento di volume. Compliance Minore: Una minore compliance significa che con la stessa pressione si ottiene un minore aumento di volume. Pressione Distendente: Per aumentare il volume, è necessario aumentare la pressione transpolmonare (PTP = PAlv - PPl). Pressione Transpolmonare a Riposo  Vie Aeree Aperte (senza flusso): PAlv = Pressione Atmosferica. Pressione Pleurica a Riposo: Circa -5 cmH2O Pressione Transpolmonare: PTP = PAlv - PPl = 0 - (-5) = +5 cmH2O. In queste condizioni, la pressione transpolmonare corrisponde al valore assoluto della pressione pleurica con segno opposto. Aumento del Volume Polmonare Aumento della Pressione Transpolmonare: Per aumentare il volume da quello di capacità funzionale residua (CFR), ad esempio di 500 ml, è necessario aumentare la pressione transpolmonare a partire da 5 cmH2O. Raddoppio del Volume: Per raddoppiare l'aumento del volume (es. da 500 ml a 1000 ml), è necessario raddoppiare la pressione transpolmonare (es. da 5 cmH2O a 10 cmH2O). Ritorno al Volume di Equilibrio: Quando si cessa di applicare le forze che espandono il polmone, la forza elastica lo riporta al volume di equilibrio. C'è quindi un'identità tra la pressione necessaria per espandere e la pressione con cui il polmone torna indietro. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere i principi della meccanica respiratoria statica e la relazione tra pressione, volume e compliance. VOLUME DI EQUILIBRIO DEL POLMONE E CAPACITÀ FUNZIONALE RESIDUA (CFR) In questa lezione approfondiamo il concetto di volume di equilibrio del polmone, la sua impossibilità di essere raggiunto in condizioni fisiologiche e l'importanza della capacità funzionale residua (CFR). Volume di Equilibrio del Polmone: Perché Non Può Essere Raggiunto? Volume Teorico: Il volume di equilibrio del polmone sarebbe teoricamente quando è completamente vuoto, ovvero 0L. Impossibilità Pratica: Il polmone non può mai essere completamente vuoto. Anche durante un'espirazione massimale, rimane sempre un volume residuo. Chiusura delle Vie Aeree: Durante un'espirazione massimale, i muscoli espiratori comprimono le vie aeree, intrappolando un certo volume d'aria negli alveoli, impedendone l'uscita. Forza di Ritorno Elastico: Anche al volume residuo, il polmone conserva una piccola forza di ritorno elastico. Capacità Funzionale Residua (CFR): L'Equilibrio Toraco- Polmonare Definizione: La CFR è il volume a cui si trova il sistema respiratorio a riposo (circa 2.5-3 L), in equilibrio tra le forze elastiche di polmone e torace. Forza di Retrazione Elastica del Polmone: A questo volume, il polmone ha una forza di retrazione elastica che tende a farlo sgonfiare (poiché il suo volume di equilibrio è 0L). Mantenimento della CFR: Perché il polmone si mantiene a questo volume, nonostante la sua forza di retrazione elastica? La risposta è l'accoppiamento con il torace. Accoppiamento Toraco-Polmonare Accoppiamento Funzionale: Il polmone è funzionalmente accoppiato al torace, da cui non può separarsi.  Forze Opposte: Polmone: Il polmone, come un palloncino, tende a svuotarsi e ridursi di volume. Torace: Il torace, come una pallina da tennis, ha un volume di equilibrio più grande (circa 4L), e tende ad espandersi per raggiungerlo (circa 1L sopra la CFR). Equilibrio delle Forze: Il sistema respiratorio si stabilizza alla CFR quando la forza di ritorno elastico del polmone (che tende a farlo sgonfiare) e la forza di ritorno elastico del torace (che tende a farlo espandere) si equivalgono in modulo e direzione, pur essendo opposte. Analogo Idraulico per Torace e Polmone Polmone: Analogo a un palloncino, che più è pieno più cerca di svuotarsi. Torace: Analogo a una pallina da tennis. Se si aspira aria, la pallina si riduce di volume, e viceversa se si immette aria nel sistema. Rappresentazione Grafica delle Forze Forza di Ritorno Elastico del Polmone: (Rossa) Tende a ridurre il volume polmonare. Forza di Ritorno Elastico del Torace: (Blu) Tende ad aumentare il volume toracico. Pressione Elastica: È 0 nel polmone al suo volume di equilibrio e lo stesso vale per il torace. Volumi di Equilibrio: Il polmone 0L, il torace 4L. Equilibrio alla CFR: Il sistema si stabilizza in un equilibrio dinamico alla CFR, con le due forze elastiche in opposizione e di modulo uguale. Conseguenze dell'Allentamento dell'Accoppiamento Meccanico Pneumotorace: Se si permette che dell'aria entri nella cavità pleurica, si interrompe l'accoppiamento tra polmone e torace. Effetto: Il polmone, libero dalla forza opposta del torace, si riduce di volume andando verso il suo volume di equilibrio, mentre il torace si espande verso il suo volume di equilibrio.  Evidenza Radiologica: Si può vedere in radiografia toracica un emitorace più espanso, con un polmone collassato, e una iper-trasparenza legata alla presenza di aria nella cavità pleurica. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere il concetto di volume di equilibrio del polmone, la capacità funzionale residua e l'accoppiamento toraco-polmonare. MECCANISMI DI VENTILAZIONE POLMONARE: PRESSIONE POSITIVA E NEGATIVA In questa lezione, esploreremo i due principali meccanismi attraverso i quali il volume polmonare può essere aumentato: applicazione di una pressione positiva all'interno del polmone e applicazione di una pressione negativa all'esterno del polmone. Pressione Positiva all'Interno del Polmone Principio: Un palloncino aumenta di volume se la pressione al suo interno (P interna) supera la pressione all'esterno (P esterna), creando una pressione transmurale positiva (Ptransmurale = P interna - P esterna > 0). Modalità: Per gonfiare un palloncino, è necessario aumentare la pressione all'interno (P interna), mantenendo la P esterna costante (ad esempio, la pressione atmosferica). Meccanismo con Contenitore: In un contenitore chiuso e stagno, con una membrana mobile (ad esempio, un polmone) , se espandiamo il volume del contenitore si abbassa la P esterna, mentre la pressione nel polmone è rimasta costante perché è aperta all’atmosfera. La P transmurale aumenta (essendo P interna maggiore) e il volume del polmone aumenta.  Ventilazione Meccanica a Pressione Positiva: L'applicazione diretta di una pressione positiva (pompata da una macchina) all'interno del polmone è la modalità utilizzata nella ventilazione meccanica a pressione positiva. In questo caso, la macchina genera una pressione (misurabile con un manometro) che si trasmette alle vie aeree fino agli alveoli, aumentando il volume polmonare. Pressione Transpolmonare nella Ventilazione a Pressione Positiva: Ptranspolmonare = PAlveolare - Pesterna, dove P esterna è la pressione atmosferica (0). Se, ad esempio, viene applicata una P alveolare di 5 cmH2O, la P transpolmonare sarà 5 cmH2O (5 - 0 = 5) e il volume polmonare aumenta. Pressione Negativa all'Esterno del Polmone Principio: L'aumento del volume polmonare può essere ottenuto anche diminuendo la pressione esterna al polmone. In questo caso, la pressione transpolmonare diventa positiva perché la pressione dentro è maggiore di quella fuori. Modalità Fisiologica: Il nostro corpo utilizza questo meccanismo durante la respirazione naturale. La contrazione dei muscoli inspiratori abbassa la pressione pleurica, portandola da circa -5 cmH2O (a CFR) a valori più negativi (es. -7 cmH2O). Effetto: La riduzione della pressione pleurica aumenta la pressione transpolmonare (Ptranspolmonare = PAlv - PPl), determinando l'espansione del polmone e l'aumento del volume. Modello Sperimentale di Pressione Negativa Simulazione: In un modello sperimentale, il polmone è contenuto in un contenitore stagno. Se si aspira aria dal contenitore (e quindi si riduce la pressione all'esterno del polmone), la pressione transpolmonare aumenta e il polmone si espande. Equivalenza con Pressione Positiva: L'aumento di volume è lo stesso che si otterrebbe applicando una pressione positiva di pari entità all'interno del polmone. Relazione Univoca: Esiste una relazione univoca tra pressione transpolmonare e variazione di volume, indipendente dal modo in cui si ottiene quella pressione. Sia con la ventilazione meccanica che con la contrazione muscolare, il volume polmonare aumenta in maniera proporzionale alla  pressione transpolmonare. Pressione Transpolmonare con Pressione Negativa: Nella ventilazione spontanea, la P transpolmonare = P pleurica cambiata di segno (e la pressione dentro è uguale a zero). Ventilazione Artificiale a Pressione Negativa Modalità: La pressione negativa non viene applicata direttamente nel cavo pleurico, ma all'esterno del torace. Il torace del paziente è contenuto in una camera in cui viene generata una depressione. Trasmissione: La depressione si trasmette al cavo pleurico attraverso la parete toracica, causando l'espansione polmonare. Polmone d'Acciaio: Il paziente è completamente dentro una camera, tranne per la testa, che viene decompressa ritmicamente. Metodiche Meno Invasive: Come il Poncho, che viene posizionato intorno al torace e sigillato per generare una pressione negativa. In Sintesi Pressione Positiva: Aumento della pressione all'interno del polmone (utilizzata nella ventilazione meccanica). Pressione Negativa: Riduzione della pressione esterna al polmone (utilizzata nella ventilazione spontanea e in alcune forme di ventilazione meccanica). Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere i meccanismi della ventilazione polmonare. COSTRUZIONE DELLA CURVA PRESSIONE-VOLUME POLMONARE In questa lezione, vedremo come si può ricavare la curva pressione-volume di un polmone in un individuo senza doverlo rimuovere dal corpo, e come questa curva ci aiuta a capire le forze in gioco nel sistema respiratorio. Metodologia per Ottenere la Curva Pressione-Volume 1. Manovra Iniziale: Il soggetto inspira fino alla capacità polmonare totale (CPT), utilizzando i muscoli inspiratori. 2. Espirazione a Step: Dopo aver raggiunto la CPT, il soggetto espira gradualmente, fermandosi a diversi volumi polmonari. 3. Condizioni Statiche: Ad ogni stop, il soggetto mantiene il volume costante per un tempo sufficiente, eliminando i flussi e le influenze visco-elastiche. Durante questa fase di pausa, le vie aeree sono aperte. 4. Misurazione della Pressione Pleurica: Con le vie aeree aperte (P alveolare = 0) e il volume costante, viene misurata la pressione pleurica (PPl). 5. Posizionamento del Punto: La coppia di valori volume e pressione pleurica viene riportata su un grafico per creare un punto della curva pressione-volume. 6. Ripetizione della Manovra: Il soggetto continua ad espirare a step, fermandosi a diversi volumi, e per ogni volume si ripete la misurazione della pressione pleurica. 7. Espirazione Attiva: Una volta raggiunta la capacità funzionale residua, il soggetto espira attivamente usando i muscoli espiratori fino a quando riesce a fermarsi a volumi inferiori a quello di equilibrio. 8. Mantenimento del Volume Sotto la CFR: In questa fase il soggetto deve mantenere il volume polmonare fermo grazie all'azione dei muscoli espiratori, in modo da poterne misurare la pressione pleurica e posizionare i punti della curva pressione volume. Interpretazione della Curva Pressione-Volume La curva così ottenuta rappresenta la relazione tra il volume polmonare e la pressione transpolmonare in condizioni statiche. Ogni punto sulla curva indica il valore di pressione pleurica che corrisponde a un certo volume polmonare. Capacità Funzionale Residua (CFR) e Forze Elastiche CFR: La CFR è il volume a cui si trova il sistema respiratorio a riposo, in equilibrio tra le forze elastiche del polmone e del torace. Forza di Ritorno Elastico del Polmone: Al volume della CFR, il polmone ha una forza di ritorno elastico che tende a farlo ritornare al suo volume di equilibrio. Equilibrio delle Forze: La CFR è il punto in cui la forza di ritorno elastico del polmone e quella del torace si equivalgono, anche se il polmone non è nel suo volume di equilibrio. Forze di Ritorno Elastico a Diversi Volumi Polmonari Volume Residuo: Anche al volume residuo (raggiunto con i muscoli espiratori attivati), il polmone ha una piccola forza di ritorno elastico. Aumento del Volume Polmonare: Se dal volume di riposo si aggiunge il volume corrente (circa 500 ml), la forza di ritorno elastico del polmone aumenta, poiché il polmone si è allontanato maggiormente dal suo volume di equilibrio. Capacità Polmonare Totale: Alla CPT, la forza di ritorno elastico è massima, poiché il polmone è il più lontano possibile dal suo volume di equilibrio. Rappresentazione Grafica Forza di Ritorno Elastico del Polmone: (Freccia rossa) Indica la forza che tende a ridurre il volume polmonare. Forza dei Muscoli Espiratori: (Freccia nera) Indica la forza dei muscoli espiratori, che permettono  di ridurre il volume polmonare sotto il livello della CFR. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere come si ottiene la curva pressione-volume polmonare e il significato delle forze elastiche a diversi volumi polmonari. ANALISI DETTAGLIATA DELLA CURVA PRESSIONE-VOLUME POLMONARE In questa lezione, analizzeremo più nel dettaglio la curva pressione-volume del polmone, focalizzandoci sulla compliance, sulla sua variabilità e sull'importanza del punto di flesso. Rappresentazione Schematica delle Forze Elastiche L'immagine mostra le forze di ritorno elastico del polmone a diversi volumi, dove la lunghezza delle frecce rappresenta l'intensità della forza: Volume Residuo: La forza di ritorno elastico è minima, ma non nulla. Volume Corrente: La forza aumenta rispetto al volume residuo. 1-1,5 Litri Oltre la CFR: La forza di ritorno elastico è ulteriormente aumentata. Capacità Polmonare Totale (CPT): La forza di ritorno elastico raggiunge il valore massimo. Analisi della Curva Pressione-Volume e del Suo Significato Pressione Transmurale: La pressione transmurale (Ptrans = PAlv - PPl) corrisponde alla pressione di ritorno elastico ed è uguale alla pressione pleurica cambiata di segno (in condizioni statiche, PAlv = 0). Volume di Equilibrio: La pressione transmurale varrebbe 0 se il polmone potesse svuotarsi completamente, cosa che non accade a volume residuo, a causa della chiusura delle vie aeree. Variazione della Forza di Ritorno Elastico con il Volume Forza Massima alla CPT: La forza di ritorno elastico aumenta con il volume polmonare, diventando massima alla CPT. Aumento Sproporsionata: Oltre un certo volume, la forza di ritorno elastico aumenta in modo sproporzionato rispetto all'aumento del volume. Compliance: Pendenza della Curva Pressione-Volume Definizione: La compliance è la pendenza della curva pressione-volume e indica la facilità con cui il polmone si espande. Compliance= variazione volume/variazione pressione. Misurazione Intorno alla CFR: Clinicamente, la compliance viene misurata nell'intorno della capacità funzionale residua (CFR), il volume in cui si respira normalmente. Esempio di Compliance Normale: Per inspirare 1 litro, la pressione pleurica si riduce di circa 5 cmH2O. La compliance è di 1000 ml/5 cmH2O = 200 ml/cmH2O. Variazione con il Volume: La compliance si riduce a volumi elevati. Con un stessa ΔP il volume aumenta meno. Punti di Flesso sulla Curva Pressione-Volume Un'analisi più dettagliata della curva pressione-volume mostra la presenza di punti di flesso, che indicano variazioni nella compliance: 1. Punto di Flesso Inferiore (LIP): A bassi volumi, dopo che il polmone è stato svuotato fino a volume residuo, è necessario applicare una pressione minima per riaprire le vie aeree collassate. La compliance è molto bassa in questa fase. Pressione Critica di Riapertura (LIT): Il tratto iniziale della curva, a compliance molto bassa, descrive la pressione che serve per riaprire le vie aeree collassate. 2. Tratto Lineare: Un tratto intermedio, in cui la relazione tra pressione e volume è quasi lineare (compliance quasi costante). 3. Punto di Flesso Superiore (UIP): A volumi elevati, la compliance torna a ridursi, in quanto il polmone si fa meno distensibile. Importanza Clinica dei Punti di Flesso Questi due punti sono importanti per il rianimatore quando sta ventilando un paziente. Infatti deve: Pressione Minima: Applicare una pressione sufficiente per riaprire gli alveoli collassati (oltre la LIP). Pressione Massima: Evitare una pressione eccessiva che possa danneggiare gli alveoli già espansi o sovradistesi (sotto la UIP). Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere l'analisi della curva pressione-volume, il concetto di compliance e l'importanza dei punti di flesso per la ventilazione polmonare. ISTERESI POLMONARE: LA REALTÀ DINAMICA DELLA RELAZIONE PRESSIONE-VOLUME Condizioni Statiche vs. Dinamiche: La curva pressione-volume che abbiamo analizzato finora è stata ottenuta in condizioni statiche, misurando la pressione a ogni step di volume dopo aver aspettato un breve periodo di tempo. Fenomeno dell'Isteresi: In condizioni dinamiche (reali), se misurassimo i valori di pressione a ogni volume senza soste, otterremmo valori di pressione maggiori durante l'espansione (inspirazione) e minori durante la riduzione di volume (espirazione). Questo fenomeno, definito isteresi, è dovuto alle proprietà viscoelastiche dei tessuti. Definizione: L'isteresi è la condizione per cui la relazione pressione-volume ha un percorso diverso durante l'inspirazione rispetto all'espirazione, con un "ritardo" nella risposta causato dalla deformazione dei tessuti. Meccanismo: Per espandere il polmone (andata), è necessaria una pressione maggiore di quella che viene restituita quando il polmone si riduce di volume (ritorno). Lavoro Elastico: Energia Necessaria per l'Espansione Polmonare Definizione: Il lavoro elastico è il lavoro compiuto dai 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 compiuto dai muscoli inspiratori. Riduzione della Compliance: In condizioni patologiche, come la fibrosi polmonare (dove la compliance è ridotta), per inspirare lo stesso volume è necessario un lavoro elastico maggiore. La curva si sposta a sinistra, diventando meno ripida, e l'area aumenta. Proprietà Elastiche della Parete Toracica e Interazione con il Polmone Sistema Accoppiato: Il polmone non può variare liberamente di volume a causa della sua interazione con la parete toracica. Parete Toracica come Corpo Elastico: Anche la parete toracica ha un comportamento elastico, con un proprio volume di equilibrio di circa 4 litri (1L maggiore della CFR). Forze Elastiche Opposte: Al volume di riposo del sistema respiratorio (2,5-3L), il polmone tende a svuotarsi, mentre la parete toracica tende ad espandersi. Adesione Pleurica: L'adesione tra polmone e parete toracica, assicurata dal liquido pleurico, impedisce che le due strutture si separino. Trazione Reciproca: Polmone e parete toracica esercitano una trazione reciproca: la forza elastica del polmone tira la parete toracica verso l'interno, mentre la forza elastica della parete toracica tira il polmone verso l'esterno. Equilibrio alla CFR: Il sistema respiratorio è in equilibrio quando le forze elastiche di polmone e parete toracica si bilanciano, il che avviene al normale volume di riposo (CFR), pari a 2-3 litri. Forze Elastiche a Diversi Volumi Volume Residuo: Il torace esercita la massima forza di ritorno elastico diretta all'espansione (il polmone ha una forza minima). Volume Corrente: La forza di espansione elastica del torace si riduce. Volume di Equilibrio del Torace: La forza elastica del torace è nulla. Volumi Superiori a 4L: Oltre il volume di equilibrio, il torace tenderà a ritornare al suo volume di equilibrio, con una forza che avrà la stessa direzione di quella del polmone. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere i concetti di isteresi polmonare, lavoro elastico e l'interazione tra polmone e parete toracica. FORZE ELASTICHE DEL TORACE E INTERAZIONE CON IL POLMONE A DIVERSI VOLUMI Volumi Alti: A volumi polmonari superiori al volume di equilibrio del torace, la forza di ritorno del torace si somma a quella del polmone, entrambe tendenti alla riduzione di volume. Volumi Bassi: A volumi inferiori al volume di equilibrio del torace, le due forze hanno direzione opposta: quella del polmone che tende a ridurre il volume, e quella del torace che tende ad espandere. Forza di Ritorno del Torace: Massima al Volume Residuo: La forza del torace è massima e diretta all'espansione quando il volume polmonare è al valore residuo. Ridotta al Volume Corrente: La forza si riduce durante l'inspirazione fino al volume corrente. Zero al Volume di Equilibrio: La forza è nulla quando il torace è al suo volume di equilibrio. Diretta Verso l'Interno a Volumi Superiori al Volume di Equilibrio: La forza del torace è diretta verso l'interno quando il volume è maggiore al suo volume di equilibrio (4L). Misurazione della Forza Elastica del Torace Pressione Transtoracica: La forza elastica del torace è misurata attraverso la pressione transtoracica (P transtoracica) che è la differenza tra la pressione interna al torace (pressione pleurica) e la pressione esterna (pressione atmosferica). Metodologia: 1. Raggiungimento del Volume: Il soggetto inspira o espira fino al volume desiderato, con l'aiuto dei muscoli respiratori. 2. Occlusione della Via Aerea: Una volta raggiunto il volume, la via aerea viene occlusa, impedendo il flusso di aria e mantenendo il volume costante. 3. Rilascio Muscolare: Il soggetto rilascia completamente i muscoli inspiratori o espiratori, lasciando agire solo le forze elastiche.  4. Misurazione della Pressione Pleurica: In questa condizione statica, viene misurata la pressione pleurica (PPl), che corrisponde alla pressione transtoracica, poiché la P atmosferica è zero. 5. Ripetizione: La manovra viene ripetuta a diversi volumi per costruire una curva pressione- volume del torace. Combinazione delle Forze Elastiche di Polmone e Torace Somma Algebrica: La forza di ritorno elastico dell'intero sistema respiratorio è pari alla somma algebrica delle forze elastiche del polmone e del torace. Curva Pressione-Volume del Sistema Respiratorio: Combinando le forze del polmone e del torace, si ottiene la curva pressione-volume dell'intero sistema respiratorio (curva rossa nel grafico). Forze Elastiche al Volume Residuo e alla Capacità Funzionale Residua Capacità Funzionale Residua (CFR): Alla CFR le forze elastiche del polmone e del torace si equivalgono, quindi il sistema è in equilibrio e non si muove se non interviene una forza dall'esterno. Volume Residuo (VR): Al volume residuo (raggiunto con un'espirazione massimale), la forza elastica del torace predomina sulla forza elastica del polmone, portando il sistema a espandersi fino alla CFR. Volume Corrente: Dopo aver inspirato un volume corrente, la forza di ritorno elastico del polmone aumenta, mentre quella del torace si riduce; la risultante tende a comprimere il sistema verso il volume di equilibrio. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere le forze elastiche del torace, la loro interazione con quelle del polmone e la costruzione della curva  pressione-volume del sistema respiratorio. COSTRUZIONE DELLA CURVA PRESSIONE-VOLUME DEL SISTEMA RESPIRATORIO In questa lezione, vedremo come si ottiene la curva pressione-volume dell'intero sistema respiratorio senza misurare separatamente le curve di polmone e torace. Misurazione della Pressione Trans-Respiratoria (PAlveolare) Definizione: La pressione trans-respiratoria corrisponde alla pressione alveolare (PAlv) che rappresenta la pressione transmurale per il sistema respiratorio. Obiettivo: Misurare la PAlv in condizioni statiche a diversi volumi polmonari. Metodologia per Ottenere la Curva Pressione-Volume del Sistema Respiratorio 1. Raggiungimento del Volume: Il soggetto inspira o espira fino al volume polmonare desiderato.  2. Occlusione della Via Aerea: Una volta raggiunto il volume, la via aerea viene occlusa. Questa occlusione è cruciale per creare una condizione statica, con volume costante, dove la PAlv può essere misurata in modo affidabile. 3. Rilascio Muscolare: Il soggetto rilascia completamente i muscoli inspiratori ed espiratori. In questa condizione statica, la PAlv riflette la pressione necessaria a mantenere quel determinato volume nel sistema toraco-polmonare, ovvero la risultante delle forze elastiche del sistema. 4. Misurazione della Pressione Alveolare: In questa condizione statica, si misura la pressione alveolare (PAlv). PAlv Positiva: Se il volume polmonare è superiore al volume di equilibrio del sistema, la PAlv avrà un valore positivo. PAlv Negativa: Se il volume polmonare è inferiore al volume di equilibrio del sistema, la PAlv avrà un valore negativo. 5. Posizionamento del Punto: La coppia di valori volume e pressione alveolare viene riportata su un grafico per creare un punto della curva pressione-volume. 6. Ripetizione: La manovra viene ripetuta a diversi volumi polmonari per ottenere i vari punti della relazione. Principi Fondamentali Vie Aeree Aperte (senza flusso): PAlv = 0. Inspirazione: La PAlv si riduce (diventa negativa) per creare il gradiente di pressione necessario al flusso d'aria. Occlusione della Via Aerea: L'occlusione crea una condizione statica, con volume polmonare costante. Interpretazione della Curva Pressione-Volume del Sistema Respiratorio La curva ottenuta rappresenta la relazione tra il volume polmonare e la pressione trans-respiratoria (PAlv) in condizioni statiche. Ogni punto sulla curva indica la pressione alveolare necessaria per mantenere un determinato volume nel sistema respiratorio. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere la costruzione della curva pressione-volume dell'intero sistema respiratorio e il ruolo dell'occlusione delle vie aeree nel misurare la pressione trans-respiratoria (PAlv). L'ATTO RESPIRATORIO: INSPIRAZIONE ED ESPIRAZIONE In questa lezione, analizzeremo in dettaglio le fasi dell'atto respiratorio, dalla capacità funzionale residua (CFR) all'inspirazione e all'espirazione, esaminando le variazioni di pressione, volume e flusso d'aria. Fase Iniziale: Capacità Funzionale Residua (CFR) Condizioni: A CFR, la pressione pleurica (PPl) è di -5 cmH2O, la pressione alveolare (PAlv) è 0, il flusso è nullo e il volume polmonare è pari alla CFR. La pressione transpolmonare (PTP = PAlv - PPl) è di +5 cmH2O. Equilibrio delle Forze: Le forze elastiche del polmone (che tendono a sgonfiarlo) e del torace (che tendono ad espanderlo) si bilanciano, mantenendo il sistema a riposo. Non c'è flusso d'aria perché la pressione alveolare è uguale a quella atmosferica. Inspirazione: Contrazione Muscolare e Flusso d'Aria 1. Contrazione Muscoli Inspiratori: I muscoli inspiratori si contraggono, aggiungendo una forza esterna a quella di espansione del torace. 2. Diminuzione Pressione Pleurica: La PPl diminuisce (diventa più negativa), ad esempio da -5 a -7 cmH2O. Il polmone, aderendo alla parete toracica, si espande di conseguenza. 3. Riduzione Pressione Alveolare: Appena prima che inizi il flusso d'aria, l'espansione del volume polmonare riduce la PAlv (legge di Boyle). Questo crea un gradiente di pressione che fa fluire l'aria verso gli alveoli. La PAlv scende da 0 a un valore negativo (esempio -1 cmH2O). 4. Ingresso dell'Aria: Man mano che l'aria entra nei polmoni, la legge di Boyle non è più valida, in quanto il numero di moli aumenta nel volume polmonare. La PAlv inizia a risalire verso lo zero. 5. Fine Inspirazione: Alla fine dell'inspirazione, il gradiente pressorio si azzera, la PPl ha raggiunto il suo valore minimo e il volume polmonare è aumentato. Nuovo Bilancio al Termine dell'Inspirazione Aumento Forza Elastica del Polmone: La forza di ritorno elastico del polmone è aumentata, perché più lontano dal suo volume di equilibrio. Riduzione Forza Espansione del Torace: La forza di espansione del torace si è ridotta perché più vicino al suo volume di equilibrio. Prevalenza Forza di Ritorno Elastico del Polmone: La prevalenza della forza elastica del polmone rispetto a quella del torace innesca l'espirazione. Espirazione: Ritorno al Volume di Riposo e Flusso in Uscita 1. Aumento Pressione Alveolare: La forza di ritorno elastico del polmone comprime l'aria negli  alveoli, aumentando la PAlv. 2. Gradiente Inverso: La PAlv diventa maggiore rispetto a quella atmosferica, generando un gradiente di pressione che fa uscire l'aria dai polmoni. 3. Ritorno al Volume di Riposo: Man mano che l'aria esce dai polmoni, la PAlv ritorna progressivamente verso lo zero e il volume polmonare torna alla CFR. La pressione transpolmonare torna a +5 cmH2O. Dinamica delle Pressioni durante l'Atto Respiratorio Pressione Pleurica (PPl): Diminuisce progressivamente durante tutta l'inspirazione. Pressione Alveolare (PAlv): Si riduce (diventa negativa) nella prima fase dell'inspirazione per poi risalire a zero, e aumenta (diventa positiva) nella prima fase dell'espirazione per poi ritornare a zero. Pressione Transpolmonare (PTP): Aumenta progressivamente durante l'inspirazione. Riepilogo Grafico Un grafico che illustri le variazioni di: Volume polmonare Pressione alveolare Pressione intrapleurica Pressione transpolmonare Flusso d'aria durante un atto respiratorio normale evidenzia: Inizio dell'Inspirazione: La PAlv = 0 e non vi è flusso d’aria. La PPl si riduce (diventa più negativa), ad esempio da −4 mmHg a −7 mmHg. I polmoni seguono l’espansione del torace e anche la PAlv si riduce, da 0 a circa −1 mmHg. La PTP (Palv – Pip), aumenta. Un gradiente di pressione tra l’ambiente (Patm = 0) e gli spazi alveolari (Palv = −1 mmHg) provoca l’ingresso di aria nei polmoni. Fine dell'Inspirazione: Cessa la contrazione muscolare e si innesca l'espirazione Il sistema torace-polmone risente della forza elastica e ritorna alla posizione di equilibrio. La forza di ritorno elastico del polmone comprime l’aria negli alveoli. La PAlv aumenta fino a circa + 1 mmHg Il gradiente pressorio tra spazi alveolari (Palv = + 1 mmHg) e l’ambiente (Patm = 0) determina l’uscita dell'aria. Spero che questa spiegazione dettagliata sia utile per comprendere la complessa dinamica dell'atto respiratorio.