Biofísica de la Respiración - UNIDAD 3

CURSO: PREMEDICO “CONCEPTOS BÁSICOS DE BIOFÍSICA” Docente: CARLA IRENE FRANQUIZ CHACÓN [email protected] UNIDAD 3: Biofísica de la Respiración Docente: CARLA IRENE FRANQUIZ CHACÓN [email protected]...

CURSO: PREMEDICO “CONCEPTOS BÁSICOS DE BIOFÍSICA” Docente: CARLA IRENE FRANQUIZ CHACÓN [email protected] UNIDAD 3: Biofísica de la Respiración Docente: CARLA IRENE FRANQUIZ CHACÓN [email protected] Biofísica de la Respiración. ¿Qué es la respiración? La respiración es un proceso biofísico complejo, que involucra dos procesos: la ventilación externa, que garantiza el intercambio de aire entre la atmósfera y el volumen alveolar; y la ventilación interna o respiración propiamente dicha, que consiste en el intercambio de gases entre las células y los fluidos corporales, en especial la sangre. El control respiratorio en la estructura pulmonar inicia cuando el aire entra al sistema a través de la nariz o la boca. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Aparato respiratorio. Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. ¿QUÉ REPRESENTAN LAS CURVAS PRESIÓN-VOLUMEN? La curva estática de presión-volumen se obtiene mediante la representación gráfica del volumen pulmonar para una presión estática (es decir, en ausencia de flujo en la vía aérea) determinada. Al prescindir de este componente resistivo, la presión medida es la verdadera presión de retroceso elástico del parénquima pulmonar. La histéresis del sistema respiratorio hace que la relación volumen- presión sea diferente durante la inspiración y la espiración. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0210569109717590 Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. Las curvas estáticas de presión-volumen son una herramienta excelente para aprender fisiología respiratoria. En pacientes con lesión pulmonar aguda, además permiten identificar la gama de presiones en que ocurren sucesos relevantes como el inicio del reclutamiento o del colapso alveolar. Hay amplia evidencia de estudios experimentales y en pacientes sobre esta relación de los puntos de inflexión con los cambios en la aireación del parénquima. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0210569109717590 Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. Las mediciones del flujo de aire y el volumen pulmonar pueden utilizarse para diferenciar los trastornos pulmonares obstructivos de los restrictivos, caracterizar la gravedad y medir las respuestas al tratamiento. De modo característico, las mediciones se informan como flujos y volúmenes absolutos y como porcentajes de los valores esperados que utilizan datos provenientes de grandes poblaciones de personas que se supone tienen una función pulmonar normal. https://www.msdmanuals.com/es-co/professional/trastornos-pulmonares/pruebas-de-la-funci%C3%B3n-pulmonar-pfp/flujo-de-aire-vol%C3%BAmenes-pulmonares-y-curva-de-flujo-volumen Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. Los estudios han encontrado que los valores de flujo y volumen no ajustados predicen mejor los resultados del paciente que los valores ajustados según la etnia, lo que sugiere que estos ajustes podrían conducir a una subidentificación (y por lo tanto, a un subtratamiento) de las verdaderas disminuciones en la función pulmonar en individuos no blancos. https://www.msdmanuals.com/es-co/professional/trastornos-pulmonares/pruebas-de-la-funci%C3%B3n-pulmonar-pfp/flujo-de-aire-vol%C3%BAmenes-pulmonares-y-curva-de-flujo-volumen Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. En las evaluaciones del flujo espiratorio, los pacientes realizan una inspiración tan profunda como sea posible, con sus labios cerrados alrededor de una boquilla, y espiran con tanta fuerza y de una manera tan completa como puedan en un aparato que registra el volumen espirado (capacidad vital forzada [CVF; capacidad vital forzada]) y el volumen espirado en el primer segundo (el volumen espiratorio forzado en 1 s [VEF1]. Los dispositivos más modernos miden sólo el flujo de aire e integran el tiempo para estimar el volumen espirado. https://www.msdmanuals.com/es-co/professional/trastornos-pulmonares/pruebas-de-la-funci%C3%B3n-pulmonar-pfp/flujo-de-aire-vol%C3%BAmenes-pulmonares-y-curva-de-flujo-volumen Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. En las evaluaciones del flujo inspiratorio y el volumen, los pacientes espiran tan completamente como sea posible; después, inspiran con fuerza. Estas maniobras brindan varias medidas: CVF: la cantidad máxima de aire que el paciente puede espirar con fuerza y es especialmente útil después de realizar una inspiración máxima VEF1: volumen exhalado en el primer segundo Flujo espiratorio máximo (FEM): velocidad máxima del flujo de aire a medida que el paciente exhala. https://www.msdmanuals.com/es-co/professional/trastornos-pulmonares/pruebas-de-la-funci%C3%B3n-pulmonar-pfp/flujo-de-aire-vol%C3%BAmenes-pulmonares-y-curva-de-flujo-volumen Biofísica de la Respiración. Curva presión-volumen en pulmón aislado. Espirometría normal FEF25–75% = flujo espiratorio forzado durante la espiración del 25 al 75% de la CVF; VEF1 = volumen espiratorio forzado en el primer segundo de la maniobra de capacidad vital forzada; CVF = capacidad vital forzada (la cantidad máxima de aire espirado con fuerza después de una inspiración máxima). https://www.msdmanuals.com/es-co/professional/trastornos-pulmonares/pruebas-de-la-funci%C3%B3n-pulmonar-pfp/flujo-de-aire-vol%C3%BAmenes-pulmonares-y-curva-de-flujo-volumen Biofísica de la Respiración. Histéresis pulmonar. En fisiología respiratoria, se entiende por histéresis pulmonar, a la diferencia de la distensibilidad (o compliancia) del pulmón, en la fase de llenado o insuflación del pulmón, respecto a la fase de vaciamiento o deflación pulmonar. Biofísica de la Respiración. Histéresis pulmonar. Biofísica de la Respiración. Histéresis pulmonar. Una estructura presenta histéresis si al eliminar una fuerza, la deformación es distinta de la descrita al aplicar la misma fuerza. La Histéresis depende del reclutamiento alveolar y del comportamiento del surfactante, existe una asimetría entre la presión crítica de apertura alveolar y la presión crítica de cierre alveolar. Una vez que se abrieron unidades previamente colapsadas, se requiere menor presión para mantenerlas abiertas. Estirar la película de surfactante requiere > energía que compactarla. A > magnitud de expansión pulmonar, mayor histéresis. Biofísica de la Respiración. Tensión superficial alveolar. La tensión superficial es la fuerza ejercida por las moléculas de agua sobre la superficie del tejido pulmonar a medida que esas moléculas de agua se unen. El agua (H 2 O) es una molécula altamente polar, por lo que forma fuertes enlaces covalentes con otras moléculas de agua. Biofísica de la Respiración. Tensión superficial alveolar. El surfactante pulmonar es un agente tensoactivo presente en los alveolos pulmonares que en contacto con el agua modifica su tensión superficial. Está formado por una mezcla de proteínas y lípidos secretada por los neumocitos tipo II, células de forma cuboidea que cubren aproximadamente el 5% del alvéolo pulmonar. Biofísica de la Respiración. Trabajo respiratorio. El trabajo respiratorio tiene una serie de componentes representados por las fuerzas elásticas, viscoelásticas, plastoelásticas, inerciales, gravitacionales, de compresibilidad y distorsión de la pared torácica, sin olvidar que el trabajo en fase acelerativa, se recupera en la fase decelerativa. https://uninet.edu/tratado/c020108.html#:~:text=x%20VT%2FTI%20x%20TI%2FTT%2C%20que%20expresa%20que,Tiempo (PPT%20o%20PTP). https://uninet.edu/tratado/c0201f302.html https://uninet.edu/tratado/c0201f301.html Biofísica de la Respiración. Trabajo respiratorio. UTILIDAD DE LA MEDIDA DEL TRABAJO RESPIRATORIO Los pacientes en fracaso respiratorio preterminal, hacen un uso de todos sus músculos respiratorios, el diafragma el esencial, pero también los intercostales, y los llamados accesorios: escaleno, esternocleidomastoideo, incluso se observa la apertura de las aletas nasales, sobre todo en pediatría, en graves insuficiencias respiratorias. En la citada fase preterminal, a pesar de los signos clínicos expresivos de un enorme trabajo respiratorio, la medida de los volúmenes de gas que el enfermo mueve en cada ciclo, muestra unos valores mínimos. https://uninet.edu/tratado/c020108.html#:~:text=x%20VT%2FTI%20x%20TI%2FTT%2C%20que%20expresa%20que,Tiempo (PPT%20o%20PTP). https://uninet.edu/tratado/c0201f302.html https://uninet.edu/tratado/c0201f301.html Biofísica de la Respiración. Trabajo elástico. Trabajo resistivo. Biofísica de la Respiración. Difusión gaseosa respiratoria. Los tres procesos esenciales para la transferencia del oxígeno desde el aire del exterior a la sangre que fluye por los pulmones son: ventilación, difusión y perfusión. La ventilación es el proceso por el cual el aire entra y sale de los pulmones. La difusión es el movimiento espontáneo de gases entre los alvéolos y la sangre de los capilares pulmonares sin intervención de energía alguna o esfuerzo del organismo. La perfusión es el proceso por el cual el sistema cardiovascular bombea la sangre a los pulmones. Biofísica de la Respiración. Difusión gaseosa respiratoria. Los mecanismos que determinan la difusión de oxígeno y dióxido de carbono en la membrana alveolo capilar nos permiten entender el comportamiento de estos gases ante situaciones de estrés (por ejemplo ejercicio), pero además facilita la comprensión en aquellas enfermedades que comprometen el espacio intersticial pulmonar. Biofísica de la Respiración. Intercambio de gases a nivel pulmonar. Biofísica de la Respiración. Gradientes gaseosos a través de la membrana alveolo-capilar. La pO2 del alveolo es de 104 mm Hg, mientras que la pO2 en la sangre capilar pulmonar, que regresa de los tejidos periféricos, es solo de 40 mm Hg. Por tanto, el oxígeno ingresa con una diferencia de presión de 64 mm Hg Por el contrario, el CO2 , en la sangre capilar pulmonar, tiene una pCO2 de 45 mm Hg, producto del metabolismo de las células, y en el aire alveolar es menor, solo 40 mm Hg; por tanto, el CO2 sale desde el capilar hacia el alveolo con una diferencia de presión de 5 mm Hg. Biofísica de la Respiración. Tiempo de intercambio. Esta diferencia de gradientes se debe a que la capacidad de difusión del CO2 es veinte veces mayor que la del oxígeno. Todo este proceso se efectúa en menos de medio segundo, tiempo durante el cual la hemoglobina se satura al 100% y se dirige a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares. Biofísica de la Respiración. Cociente ventilación/perfusión. Las alteraciones de la relación entre la ventilación y el flujo sanguíneo (V/Q) en diversas regiones del pulmón alteran el aporte de oxígeno (O2) y remoción del dióxido de carbono (CO2) al organismo. Fisiológicamente existen diferencias regionales en la relación V/Q. Determinadas patologías pueden alterar esta relación, produciendo tres escenarios distintos: Cortocircuito (Shunt), Alteración V/Q y aumento del espacio muerto. Para evaluar estos escenarios y realizar una aproximación diagnostica son de utilidad el estudio de los gases arteriales y venosos, la diferencia alveolo arterial y la respuesta al suministrar O2 Biofísica de la Respiración. Capacidad de difusión pulmonar. Volúmenes y capacidades Los principales volúmenes y capacidades, o suma de dos o más volúmenes, se describen a continuación. Volumen corriente (VT o Tidal volume). Es el volumen de gas que entra y sale de los pulmones en una respiración basal. Volumen de reserva inspiratorio (IRV o Inspiratory reserve volume). Representa el volumen adicional de gas que puede introducirse en los pulmones al realizar una inspiración máxima desde volumen corriente. Biofísica de la Respiración. Capacidad de difusión pulmonar. Volúmenes y capacidades Los principales volúmenes y capacidades, o suma de dos o más volúmenes, se describen a continuación. Volumen de reserva espiratorio (ERV o Expiratory reserve volume). Es el volumen de gas adicional que puede exhalarse del pulmón tras espirar a volumen corriente. Volumen residual (RV o Residual volume). Corresponde al volumen de gas que permanece dentro del pulmón tras una espiración forzada máxima.