Tema 11 - Ventilación y Mecánica Respiratoria PDF

Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte Fisiología Humana Bloque IV. Fisiología respiratoria 11. Ventilación y mecánica respiratoria Dr. David Ramiro Cortijo [email protected] Contenidos Funciones y generalidades del aparato respiratorio. Componentes estructurales...

Grado en Ciencias de la Actividad Física y del Deporte Fisiología Humana Bloque IV. Fisiología respiratoria 11. Ventilación y mecánica respiratoria Dr. David Ramiro Cortijo [email protected] Contenidos Funciones y generalidades del aparato respiratorio. Componentes estructurales del aparato respiratorio. Fisiología de los alveolos. Mecánica respiratoria: inspiración / espiración. Volúmenes y capacidades pulmonares: la espirometría. Factores que regulan el flujo ventilatorio. Funciones del aparato respiratorio Respiración: Captación de oxígeno y eliminación de CO2 Pulmones: Órgano encardo del intercambio de gases Temperatura Acondicionamiento del aire inspirado Humedad Filtro sanguíneo Eliminación de partículas Funciones “no respiratorias” Depósito de sangre Funciones metabólicas y protección contra patógenos Regulación del equilibrio ácido-base Componentes estructurales del aparato respiratorio Vías aéreas Superiores: boca, cavidad nasal, faringe y laringe. VÍAS AÉREAS PULMONARES Inferiores: tráquea, bronquios, y bronquiolos Sistema de conducción: lleva el aire del exterior a la superficie Vasos sanguíneos de intercambio Vasos linfáticos Estructuras de soporte El diámetro de la vía va  pero, la sección total va  Fibras nerviosas El flujo de aire es lento en los bronquiolos terminales Tráquea 0 Vías de conducción Bronquio principal 1 Espacio muerto Bronquios 2 anatómico 3 4 5 6… Bronquiolos 16 - 17 terminales Zona respiratoria 24 Alvéolos Superficie de intercambio: Alveolos Componentes estructurales del aparato respiratorio: estructuras de soporte Caja torácica: 1. Costillas 2. Músculos respiratorios 1. Inspiratorios: esternocleidomastoideo, escalenos, intercostales externos 2. Espiratorios: Intercostales internos, oblicuo, abdominal, diafragma 3. Tejidos de soporte pulmonar Componentes estructurales del aparato respiratorio: los pulmones El saco pleural forma una doble membrana que rodea el pulmón, como un globo lleno de líquido que rodea un globo lleno de aire Función del líquido pleural: 1. Superficie húmeda de desplazamiento de las membranas 2. Mantiene unidas las membranas entre si 3. Mantiene los pulmones unidos a la caja torácica Componentes estructurales del aparato respiratorio: Epitelio respiratorio Ayuda a eliminar el polvo y los detritos. Cilios. Moco. Escalador mucociliar. Componentes estructurales del aparato respiratorio: Los alveolos 300 millones de alveolos por pulmón. 75 m2 superficie de intercambio. Tejidos de sostén (parte de las estructuras de soporte): Las fibras elásticas se disponen formando una malla. Son las responsables de la elasticidad de los pulmones. Componentes estructurales del aparato respiratorio: Los alveolos Capilares. Red extensa y delgada que cubre la superficie externa de los alvéolos → Rápida difusión/intercambio de gases Capa única de epitelio. 1. Células alveolares tipo I. Sitio principal de intercambio de gases. 2. Células alveolares tipo II. Secretan surfactante. Fisiología de los alveolos: la tensión superficial Tensión superficial: propiedad de los fluidos que deriva de las fuerzas que ejercen las moléculas cuando entran en contacto con otro fluido con el que no se puede mezclar. El interior del alveolo tiene una lámina de agua, pero también gas La tensión superficial alveolar tiende a cerrar los alveolos La presión del interior del alveolo, derivada de la tensión superficial agua-aire, hace que las moléculas en el agua quieran colapsar el alveolo (P intra-alveolar) Para mantener los alveolos abiertos, la P intra-alveolar debe ser  que en el exterior Fisiología de los alveolos: El surfactante pulmonar El surfactante pulmonar. Es un líquido que recubre el interior del alveolo formado por fosfolípidos y proteínas específicas que se sintetiza en las células tipo II del epitelio alveolar No es esencial en el feto, sí en el nacimiento (se sintetiza a partir de la semana 30 del embarazo) → Distrés respiratorio del recién nacido (prematuridad) Funciones: Favorece la estabilidad alveolar (evita colapso alveolar) Aumenta la distensibilidad pulmonar SIN SURFACTANTE CON SURFACTANTE El surfactante pulmonar evita el colapso alveolar porque  la tensión superficial alveolar tanto más cuanto menor es el volumen del alvéolo. Fisiología de los alveolos: El surfactante pulmonar El surfactante pulmonar evita el colapso alveolar porque  la tensión superficial alveolar tanto más cuanto menor es el volumen del alvéolo. Ley de Laplance 𝟐 × 𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 = 𝒓𝒂𝒅𝒊𝒐 Sin surfactante Con surfactante Pierre-Simon Laplace r=1 P T=3 r=2 P 2×3 T=3 𝑃= =6 1 2×3 𝑃= =3 2 Componentes estructurales del aparato respiratorio: Fibras nerviosas Los músculos respiratorios reciben inervación somática (son músculos esqueléticos) Los pulmones reciben inervación del sistema nervioso autónomo: Fibras parasimpáticas (nervio vago) Musculo liso bronquial → broncoconstricción (Receptores M3) Glándulas →  secreción mucosa (Receptores M3) Fibras simpáticas Musculo liso bronquial → broncodilatación (Receptores β2) Glándulas →  la secreción Vasos sanguíneos → vasoconstricción (Receptores α) Mecánica respiratoria El aire se mueve, como cualquier otro fluido, siempre que exista un gradiente de presión Inspiración (entra aire).  Presión fuera de los pulmones que dentro Espiración (sale aire).  Presión fuera de los pulmones que dentro Frecuencia respiratoria (FR) en reposo 12-16 ciclos/min El gradiente de presión entre el interior y el exterior de los pulmones se origina debido a los músculos respiratorios Mecánica respiratoria: inspiración Caja torácica y pulmones se Contracción de los  Volumen conectan por la pleura y se  Volumen  Presión ENTRA AIRE músculos inspiratorios torácico mueven conjuntamente pulmonar alveolar Es un proceso activo siempre: En reposo: participan los músculos inspiratorios: diafragma e intercostales externos Forzada: participan los músculos accesorios de la inspiración: escaleno y esternocleidomastoideo  Mecánica respiratoria: espiración Caja torácica y pulmones se Relajación de los  Volumen conectan por la pleura y se  Volumen  Presión SALE AIRE músculos inspiratorios torácico mueven conjuntamente pulmonar alveolar En reposo es un proceso PASIVO: participan los músculos inspiratorios relajándose. Forzada es un proceso ACTIVO: participan contrayéndose los músculos espiratorios: abdominales e intercostales internos. Volúmenes y capacidades pulmonares: la espirometría Volúmenes y capacidades pulmonares Conceptos clave en la ventilación Ventilación pulmonar (VP; mL/min): Volumen de aire que entra (o sale) de los pulmones por unidad de tiempo 𝑽𝑷 = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 × 𝑭𝒓𝒆𝒄𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒊𝒓𝒂𝒕𝒐𝒓𝒊𝒂  Se parece al GC! (Recuerda GC=VS·FC) Ventilación alveolar (VA; mL/min): Volumen de aire que llega al alveolo por unidad de tiempo, que depende: Del volumen pulmonar: VP → VA // Espacio muerto anatómico → VA De la Frecuencia respiratoria: Ejercicio →  FR → VA 𝑽𝑨 = (𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 − 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝒆𝒔𝒑𝒂𝒄𝒊𝒐 𝒎𝒖𝒆𝒓𝒕𝒐) × 𝑭𝒓𝒆𝒄𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒊𝒓𝒂𝒕𝒐𝒓𝒊𝒂 Factores que regulan el flujo de aire Utilizamos un 3-5% de la energía corporal en la respiración en reposo. Resistencias elásticas. Resultan de las propiedades elásticas de la caja torácica y de los pulmones. Se deben al colágeno y la elastina Distensibilidad: Se refiere al grado de esfuerzo que se necesita para estirar los pulmones y la pared torácica. Alta = Los pulmones se expanden fácilmente. Baja = Dificultad en la expansión de los pulmones. Elasticidad: capacidad de resistir a la deformación. Resistencias no elásticas. Debidas a la fricción tisular y del aire en las paredes de las vías aéreas Se puede hallar resistencia a medida que el aire se mueve a través de las vías respiratorias. La mayor parte de estas resistencias se encuentra en los bronquíolos y puede ser afectada por: El tamaño del bronquíolo. Dilatación =  la resistencia (R). 𝑮𝒓𝒂𝒅𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊𝒐𝒏 (∆𝑷) Constricción =  la resistencia (R). 𝑭𝒍𝒖𝒋𝒐 𝑸 =  Repasa 𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂(𝑹)