FISILOGÍA RESPIRATORIA

INTRODUCCIÓN

1 la fisiología respiratoria involucra muchos procesos desde la molécula de oxigeno que se encuentra en la atmosfera hasta la llegada de esta a todas las células del cuerpo.

2 funciones que involucran la respiración:

-función de ventilación

-función perfusión

-función difusión

-función de relación ventilación/perfusión

-función de transporte de los gases

-función de oxigenación de las células

3 es importante tener en cuenta los conocimientos previos relacionados con las leyes de los gases:

4 la base anatómica es también muy importante

5 la fisiología cardiovascular es muy importante en la comprensión de ciertos procesos relacionados con la función respiratoria. Es importante saber por ejemplo que la bomba derecha del corazón es una bomba de baja presión.

6 Todo lo que condiciona la llegada del oxígeno al alvéolo corresponde a la función ventilatoria.

7 cuando el oxígeno pasa del alvéolo a la sangre estamos tratando el tema en la relación a la función de difusión.

8 cuando el alvéolo es perfundido con sangre hablamos de la función de perfusión.

9 la relación V y Q es la relación ventilación /perfusión.

10 una vez que el oxigeno se encuentra en la sangre se liga a la hemoglobina y este oxigeno se transporta hacia los tejidos entonces hablamos de la función de transporte.

11 cuando el oxigeno llega a la célula podemos hablar de la función de oxigenación de la célula.

12 La espirometría  evalúa la función de ventilación del pulmón y a ello nos dedicaremos en lo que viene de estos capítulos.

CONCEPTOS GENERALES: ATMOSFERA, LEYES DE LOS GASES PRESIÓN ATMOSFÉRICA, OTRAS FUNCIONES NO VENTILATORIAS.

"La utilidad del 02 en los seres vivos fue fruto de una larga historia de descubrimientos.A fines de siglo XVIII, no se sabia que el 02 intervenía en la respiración, hasta que un sacerdote Joseph Priestley demostró que el volumen de aire disminuye una quinta parte durante la respiración, la combustión y la putrefacción. Solo por intuición quiso comprobar si el aire usado por los animales era adecuado para las plantas. Así 1774 colocó en una campana de cristal donde un ratón había muerto de asfixia una planta verde, la planta no se marchitó al contrario restauró la bondad del aire ( La planta absorbió el C02 y produjo 02) En 1777 Lavoisier químico francés descubrió el 02"

1774 Priestley: Las plantas expuestas a la luz producen 02 a diferencia de los animales. 

1779 Ingen Hansz: Las plantas en la oscuridad producen CO2.
1807 Senebler: Demostró que las plantas transforman el CO2 por O2.
1872: Paul Bert establece que la sensación de asfixia al subir a las grandes alturas es por la disminución de la presión parcial de oxígeno.

1 la respiración del feto se da no por la ventilación que realice el organismo en la vida intrauterina porque estos órganos de la respiración aun no están totalmente desarrollados. El feto obtiene el oxigeno necesario para su subsistencia de la placenta. Debemos recordar que la presión de oxigeno arterial de la madre es baja y por lo tanto el oxigeno que le llegue al feto será insuficiente. Existe un mecanismo por el cual el feto recibe un aporte de oxigeno suficiente. La hemoglobina del feto es diferente a la de un individuo adulto. La hemoglobina fetal es capaz de captar el oxigeno a bajas tensiones.

En este gráfica tensión de oxigeno versus captación de oxigeno observamos como a bajas tensiones la hemoglobina del feto es capaz de captar más oxigeno que la hemoglobina de la madre.

2 recordemos además que el feto se desarrolla frenéticamente por lo cual demanda una cantidad de energía muy grande. Como es obvio la obtención de energía depende mucho de la cantidad de oxigeno que el organismo tenga a su disposición. Por ello la hemoglobina fetal es muy importante en el desarrollo del feto.

3 en un individuo adulto el consumo de oxigeno es de aproximadamente 250 ml de oxigeno por minuto. Durante el ejercicio este volumen aumenta mientras que si dormimos disminuye este volumen. Lo mismo ocurre con la producción de CO2.

4 recordemos que la concentración de CO2” es bastante baja en la atmósfera llegando solamente a constituir el 0.03 % de la composición de los gases. mientras que el oxigeno constituye aproximadamente el 20 % de la composición atmosférica.

5 La presión de un gas resulta de la cantidad de choques que las moléculas de un gas sobre una superficie por ello depende del  volumen del contenedor ,de la cantidad de moléculas y de la velocidad cinética de estas moléculas es decir de la temperatura. 

6 a cualquier altura respecto del nivel del mar la concentración de oxigeno es de aproximadamente el 20 % del total. Por otro lado las presiones parciales si disminuyen considerablemente a medida que ascendemos en la atmósfera.

7 una ley muy importante para entender el comportamiento de los gases es la ley de Dalton de las presiones parciales: “la presión total de un sistema gaseoso es igual a la sumatoria de las presiones parciales de los gases de constituyen el sistema”. Por ello indicamos que cada uno de los componentes de la atmósfera terrestre ejerce una presión particular y que depende de su concentración en la atmósfera. Indicaremos entonces que si el porcentaje de oxígeno en la atmósfera es de alrededor del 20 % entonces la presión parcial del oxígeno debe ser el 20 % de la presión total de los gases de la atmósfera terrestre. Esta ley es muy importante para entender la fisiología del sistema respiratorio. Es evidente que la hematosis depende mucho de las presiones parciales de los gases implicados en la respiración.

8 la presión parcial del oxigeno es de 152 mmhg pero en el organismo es de 100 mmhg porque no consideramos antes la presión parcial que ejerce el vapor de agua. Sabemos que en la costa existe mucha mas humedad a diferencia de otras zonas como en en las alturas donde el aire es seco. Por ello podemos determinar que en la altura el oxigeno ejerce una presión ligeramente mas alta debido a que la presión de vapor es baja.

9 la ley de Boyle y Marriotte también es importante en la fisiología respiratoria porque nos explica el comportamiento de los gases en razón de su volumen y presión. El producto de estas dos variables de estado siempre es una constante. Por lo cual podemos determinar matemáticamente como varia una variable respecto de la otra. la presión y el volumen son inversamente proporcionales de forma si una baja la otra aumenta en su valor.

10 la ley de Henry nos explica que los gases son solubles en los líquidos y que esta solubilidad depende la presión a la que se encuentra el gas. Los gases están disueltos en los líquidos corporales a ciertas presiones.

11 la ley de Charles nos explica que el volumen de un gas depende la temperatura del medio en el que se encuentra. Un ejemplo de ello seria el volumen que ocupa el aire en el medio ambiente que puede ser de 17º C pero en el momento de entrar en el organismo este volumen se dobla porque la temperatura también se dobla (37º C).consideramos la presión constante.

12 el desarrollo de los pulmones, en especial de los bronquios y alveolos se da hasta los 7 años de vida aproximadamente por lo cual podemos decir que en el feto y en el recién nacido la distancia desde la traquea hasta los bronquios terminales es bastante corta mientras que en el adulto es muy grande.

En la figura se muestra el desarrollo de las vías respiratorias progresivamente por años de vida. a los 7 años esta completamente formado el árbol bronquial.

13 los conductos respiratorios constan de 27 generaciones desde la traque (generación 0) hasta los alvéolos (generación vigésimo séptima)

14 la resistencia al paso del aire por los conductos de la vía respiratoria aumenta cuando se presentan enfermedades obstructivas y se evalúa midiendo la velocidad de salida en una espiración forzada.   

Las vías aéreas consisten en una serie de tubos ramificados que se vuelven más estrechos, más cortos y más numerosos a medida que penetran más profundamente dentro de los pulmones. La tráquea se divide en los bronquios principales derecho de izquierdo, que a su vez se dividen en bronquios lobulares y luego en segmentarios. Este proceso continúa hasta alcanzar los bronquios terminales, que representa a las vías aéreas de menor calibre con excepción de los alvéolos. Todos estos bronquios constituyen las vías aéreas de conducción. Su función es la de conducir el aire inspirado hacia las regiones de intercambio gaseoso del pulmón. Como las vías aéreas de conducción no contienen alveolos y, por lo tanto, no toman parte en el intercambio gaseoso, constituyen el espacio muerto anatómico. Su volumen es de alrededor de150 ml.

Estructura de la tráquea y los bronquios principales. La tráquea se divide en los bronquios principales derecho e izquierdo antes de penetrar en los pulmones. Las vías aéreas se ramifican hasta 23 veces, llegando a los alvéolos. Las vías aéreas desde la tráquea hasta los bronquiolos terminales constituyen la zona de conducción del pulmón. Con las ramificaciones, el calibre de las vías aéreas disminuye. Hay menos colágeno en las paredes de las vías aéreas pequeñas y los bronquiolos carecen de él.

Los bronquios terminales se dividen en bronquios respiratorios, que en ocasiones presentan alveolos que nacen de sus paredes. Se llega por último a los conductos alveolares, que están completamente revestidos de alvéolos. Esta región del pulmón es donde se efectúa el intercambio gaseoso se conoce como zona respiratoria. La porción del pulmón distal al bronquiolo terminal forma una unidad anatómica denominada acino. La distancia desde el bronquiolo terminal al alvéolo más distal es de unos pocos milímetros, pero la zona respiratoria constituye la mayor parte del pulmón y su volumen en reposo es de alrededor de 2,5 a 3 litros.

Vías aéreas intrapulmonares. Después de ramificarse hasta 23 veces, el sistema de conducción del pulmón alcanza los bronquiolos terminales en los lóbulos pulmonares. Los bronquiolos respiratorios y los conductos alveolares dan lugar a los sacos alveolares, el principal lugar donde ocurre el intercambio gaseoso. La zona respiratoria del pulmón (región del intercambio gaseoso) está formada por las estructuras distales a los bronquiolos terminales (sacos y conductos alveolares y bronquiolos respiratorios).

Durante la inspiración, el volumen de la cavidad torácica aumenta y el aire es llevado hacia el interior del pulmón. El aumento del volumen se consigue por la contracción del diafragma, que causa su descenso y en parte por la acción de los músculos intercostales, que elevan las costillas, aumentando de tal forma el área de sección transversal del tórax.

El aire inspirado fluye hacia adentro hasta las inmediaciones de los bronquios terminales mediante un flujo conectivo, como el agua a lo largo de una manguera. Después de éste punto, el área de sección transversal combinada de las vías aéreas es tán enorme a causa de gran número de ramas que la velocidad frontal del aire se vuelve pequeña. Entonces la difusión del aire dentro de las vías aéreas se convierte en el mecanismo dominante de la ventilación en la zona respiratoria. La tasa de difusión de las moléculas ligadas dentro de las vías aéreas es tan rápida y las distancias por cubrir son tan cortas que las diferencias de concentración dentro de los acinos se cancelan virtualmente en un segundo. No obstante, como la velocidad del aire cae rápidamente en la región de los bronquios terminales, el polvo inhalado se deposita con frecuencia allí.

15 un detalle interesante en el momento de entubar a un paciente es saber que si el paciente deglute un poco de agua en el momento de introducir la sonsa esta seguirá el camino hacia el esófago indefectiblemente. En otro caso si le pedimos al paciente tomar aire en el momento de introducir una sonda esta ira a parar a la traquea a través de la laringe.

16 la presión del vapor de agua reduce las presiones parciales de los gases que componen la atmosfera. Sabemos que la presión del axigeno es de 152 mmhg fuera del cuerpo humano pero dentro en las cavidades alveolares es de 100 mmhg esto se debe a una reducción causada por la presión del vapor de agua.

 “En la mayoría de los climas el vapor de  agua en el aire reduce la presión parcial de los gases”

FUNCIONES PULMONARES

-funcion ventilatoria:

Respiración mitocondrial o tisular: se realiza en la célula y produce energía 

Respiración alvéolo-capilar: se denomina también hematosis y consiste en el intercambio de gases entre el alvéolo y los capilares.

-función no ventilatoria:

Metabólica: el pulmón es evidentemente un órgano buffer por el control que ejerce sobre el PH de la sangre. interviene en el metabolismo de vitaminas y otros compuestos.

-función excretoria: a través del pulmón vía los alvéolos se eliminan sustancias toxicas tamos como el etanol (aliento alcohólico). Los diabéticos al no poder consumir la glucosa que se encuentra en la sangre   consumen la grasa por lo tanto producto del metabolismo se  elimina gran cantidad de cuerpos cetonicos a través de los alvéolos. Este olor es percibido por su característico parecido con el olor de manzana.

-función Protectora no inmunitario: recordemos que el epitelio respiratorio tiene origen endodermal excepto las células de kurchinky que tienen su origen en la cresta neural. En este epitelio además encontramos diferentes tipos de células con capacidad protectora:

-celulas de Goblet: aparece en la décimo tercera semana de gestación en la tráquea y bronquios. Estas células secretan una sustancia pegajosa que capta las partículas extrañas que entran en las vías respiratoria y que pueden dirigirse al árbol respiratorio interno. Pueden ser consideradas células limpiadoras porque purifican el aire que ingresa a los pulmones.

-células cerosas: estas células son capaces de elaborar inmunoglobulina A y lisocina   un potente bactericida que también encontramos en la saliva.

-Células de la glándula bronquial: son células que producen mucosidad en las vías respiratorias (traquea y bronquios).

-células ciliadas: que aparecen a la decimotercera semana en el bronquio y la tráquea. El polo luminal del epitelio de las vías respiratorias las células presenta cada una de 200 a 300 cilios que estas en constante movimiento para mover el moco de la superficie hacia la faringe desde donde será deglutida con todas las partículas atrapadas. El movimiento de arrastre de los cilios en los asmáticos se ve disminuido por ello existen medicamentos para estimular el movimiento ciliar de forma que se alivie el malestar de estos pacientes.

- células claras: aparecen en la decimosexta semana en los bronquiolos. Estas células tienen capacidad metamórfica para transformarse en diferentes tipos celulares cuando se presenta un daño en el tejido.     

-células de kulchitsky: aparecen en la decimoquinta semana en los bronquios. Estas células regulan la contracción o relajación del tubo bronquial por lo tanto está implicada en la fisiopatología del asma bronquial. Se encuentran en los filetes desnudos de los nervios bronquiales y además sabemos que producen serotonina y calcitonina.

-función Inmunológico: recordaremos que en la sangre existen células con capacidad de diapédesis tales como los macrófagos. Al desplazarse estas células toman el nombre del tejido en el que se encuentran. Un ejemplo de ello son la células de kuffer en el hígado encargadas de eliminar elementos ajenos al organismo. En los pulmones estos macrófagos tomen el nombre de neumocitos. Es importante tener presente que existen diferentes tipos de neumocitos con funciones diferentes. Tenemos tres tipos de neumocios: el neumocito tipo 1 que se encarga de la hematosis y que es el màs numeroso, el neumocito tipo 3 que no conocemos su función aun y el neumocito tipo 2 que se encarga de elaborar la sustancia surfactante para el inflado y desinflado de los alveolos.    
-función Hormonal:

-función de Absorción: el pulmón tiene una importante función abortiva de forma que se administra hoy en día muchos medicamentos por las vías respiratorias tales como la insulina los broncodilatadores, la calcitonina también.

CONTRIBUCIÒN DEL SITEMA RESPIRATORIO

18 para todos los órganos aporta oxígeno y retira dióxido

19 el pulmón junto a los riñones regulan el PH y los líquidos corporales   

20 el pulmón también tiene una función cardiovascular ayudando al retorno venoso hacia el corazón durante la inspiración.   

21 contribuye al funcionamiento del sistema nervioso porque la nariz contiene receptores del sentido del olfato. También sabemos que las vibraciones del aire que fluyen a través de las cuerdas vocales producen los sonidos del habla.

22 contribuye con el sistema endocrino. el ECA (enzima convertidora de angiotensina) en los pulmones cataliza la formación de la hormona angiotensina II a partir de la angiotensina I. sabemos que esta hormona esta implicada en la regulación de la presión arterial.

23 para el sistema linfático e inmunitario sabemos que los pulmones promueven el flujo linfático durante la inspiración.

24 sistema muscular: el aumento de la frecuencia y la profundidad de la respiración apoyan el aumento de la actividad de los músculos esqueléticos durante el ejercicio. 

CONTROL DE LA RESPIRACION

11 cuando la célula se encuentra en su estado de actividad normal consume oxigeno que lo toma de la sangre y como consecuencia del metabolismo la célula produce CO2.

existen dos tipos de quimioreceptores para la respiración:

-quimioreceptores centrales
-quimioreceptores perifericos

los quimioreceptores centrales se encuentran en el tronco cerebral y miden fundamentalmente las concentraciones de CO2 en el liquido cefalorraquideo. 

12 como consecuencia del metabolismo el oxigeno en sangre cae mientras que el CO2 se incrementa  en sangre. Estos dos eventos de caída y de subida son detectados por quimioreceptores periféricos que se encuentran en el cayado de la aorta y en las arterias carótidas interna.

13 los qumireceptores periféricos que son unos corpúsculos tubulares van a detectar fundamentalmente la caída del O2 y en menor cuantía el aumento del CO2.

14 los quimiorectores van a dar información al centro respiratorio que se encuentra en el tronco encefálico. Y la información que les llega a los núcleos de los centros respiratorios es que se ha dado una caída de la concentración de oxígeno en la sangre. en el centro de control respiratorio existen varios núcleos centrales que controlan la frecuencia respiratoria. estos núcleos son fundamentalmente el nuceo apneutico y el nucleo neumotaxico. 

15 cuando los quimireptores detectan una caída en las concentraciones de oxígeno en la sangre se informan al centro respiratorio este último envía un impulso nervioso a través del nervio frenico para que produzca una contracción del diafragma de forma que este adopte una posición horizontal generando así una presión negativa en la cavidad torácica. Ahora sabemos que la única forma que entre aire en la cavidad torácica es por debido de las vías respiratorias hacia los pulmones que al fin de cuentas  se comporta como una bolsa de aire estrechamente relacionada con las paredes de la cavidad torácica de manera que al descender la presión en la cavidad torácica el aire entra desde fuera porque fuera existe mayor presión que dentro de la cavidad torácica. Debemos dejar apuntado que antes de que diafragma adoptara una posición horizontal y generara una presión negativa las presiones dentro y fuera de la cavidad torácica eran las mismas por lo tanto no salía ni entraba aire.

La actividad nerviosa aumenta cuando se da la inspiración y disminuye cuando se presenta la expiación. el consumo de oxigeno y recursos energéticos es alto durante la inspiración mientras que durante la expiración es muy bajo ya que se trata de una actividad pasiva.

55 el núcleo neumotaxico es el inhibidor de la inspiración

56 el núcleo abneutico es el que estimula la inspiración

57 La inspiración es activa mientras que la espiración es pasiva por lo que es evidente que el núcleo neumotaxico inhibe al núcleo abneutico para que se de la espiración.

58  el nervio vago llega al grupo dorsal respiratorio trayendo la información de los quimirreceptores, mientras que el nervio frénico sale de aquí mismo llevando los impulsos que se dirigen hacia el musculo frénico.

59 por otro lado el grupo ventral respiratorio está encargado de elaborar los impulsos para una espiración o inspiración forzada y por lo tanto es de control voluntario. Este grupo respiratorio emite señales a varios músculos que ayudan a la espiración o inspiración forzada.

60 La inspiración y la espiración forzadas son activas al igual que la inspiración normal mientras que la espiración normal es pasiva.

61 controladores del tronco encefálico:

-centro medular (área rítmica)

            Grupo dorsal : inspiración

            Grupo ventral: inspiración –espiaron (activas)

-centro neumotaxico: inhibe la inspiración

-centro apneutico :  estimula la espiración

62 el nervio vago y la respiración: 

el nervio vago es un importante regulador del sistema cardiopulmonar

-Aferencias del vago:

•  Reflejo de hering-Breuery(se encuentran en el parénquima pulmonar y están encargados del estiramiento del parénquima pulmonar) el paradogico
•  Inervación sensorial de las vías aéreas
• Quimirreceptores y baroreceptores aorticos

-Eferencias del vago:

•   Bronco-motor, secreción bronquial

-Respiración luego de la sección vagal

INERVACIÓN

63 Los pulmones y la vías aéreas están inervadas por dos sistemas autónomos de control nervioso como lo es el sistema simpático y el sistema parasimpático.

64 el sistema simpático inerva el musculo liso de las vías aéreas. Sabemos que los nervios de este sistema utilizan el neurotransmisor noradrenalina o adrenalina en los órganos efectores. El neurotransmisor de estos nervios tiene receptores alfa o beta 1 y beta 2 los cuales se encuentran  en el musculo liso de las vías áreas y producen la relajación de este musculo.

65 el sistema parasimpático también inerva a los músculos de las vías áreas. Este sistema utiliza como neurotransmisor la acetilcolina el cual llega a  los músculos lisos donde se encuentran los receptores muscarinicos para este tipo de receptor. Este sistema de control nervioso produce la contracción del musculo produciendo por ejemplo una bronco constricción. A esta vía también se le denomina vía colinérgica.

66 tengamos en cuenta que la vía colinérgica también puede actuar sobre las glándulas de la vía respiratoria produciendo hipersecreción.

67 vías nerviosas

Vías ascendentes: de los quimiorreceptores, ramas parasimpáticas del nervio vago y glosofaríngeo se dirigen al área rítmica

Vías descendentes: axones de las neuronas del núcleo del fascículo solitario que se dirigen a las moto neuronas del musculo frénico. Y las del núcleo ambiguo y retro ambiguo que se dirigen a las neuronas motoras de los músculos lisos.

CONCLUSIÓN
En el tronco encefálico encontramos a nivel del puente el núcleo neumotaxico que inhibe al nucle apneutico que es el estimulador de la inspiración. El núcleo apneutico estimula el grupo dorsal respiratorio. Que recibe la información de los quimiorreceptores y que emite impulsos hacia el diafragma y hacia los músculos intercostales.

69 los quimiorreceptores periférico, se encuentran en los cuerpos carotideos y responden a cambios de la presión de oxigeno.

70 los quimiorreceptores centrales se encuentran en la superficie ventral del tronco encefálico y responden a cambios de presión de CO2 y de hidrogeno arterial.

71  los centros respiratorios que controlan a la función respiratoria se ven influenciados más por las concentraciones de CO2.

72 cuando el paciente no es capaz de cumplir con su función ventilatoria entonces su presión de CO2 va ha subir drásticamente y a eso le denominamos hipercarbia.

73 la depresión del centro respiratorio produce hipercarbia.

74 si se da el caso de que la presión de oxigeno arterial cae hasta menos de 80 mmhg se considera un estado de hipoxemia.

75 la hipoxemia es leve si es de 80-70, de 70-60 moderadas y menos de 60 es severa. Recordar que a una presión de 60 mmhg la saturación de oxigeno es de solo 90 %. Y es bastante peligroso porque eso quiere decir que el oxigeno se encuentra en bajas concentraciones en la sangre y que las células sufrirán estrés por falta  de oxigeno.

76 cuando se tenga hipoxemia o hipercarbia se debe estimular en centro de control respiratorio para que se aumente la frecuencia respiratoria. Por lo tanto a niveles críticos de CO2 o de O2 se presentara la hiperventilación.

77 Si deprimimos el centro de control de la respiración se presentará hipercarbia e hipoxemia.

78 la hipercarbia o la hipoxemia también estimulan a los centros nerviosos de control de la respiración a través de los quimioreceptores centrales y periféricos.

79 un aumento de la concentración de CO2 o de la disminución de O2 causa igualmente un aumento de la ventilación o de la frecuencia respiratoria.

80 sabemos que cuando un apersona hiperventila sin necesidad de hacerlo entonces puede perder la conciencia por un momento. Esto se debe porque al hiperventilar se pierde mayor cantidad de CO2 y esto causa una hipocarbia lo cual es  causa del desmayo. La mejor forma de reanimar al paciente es haciéndole respirar su propio CO2

81 las fallas ventilatorias se rigen por las concentraciones de CO2

82 la taquitmia es el aumento de la frecuencia respiratoria pero ello no implica necesariamente que  se esté hiperventilando porque la hiperventilación se produce como efecto de la caída de CO2 y la hipoventilacion como la subida de CO2. Puede darse el caso de que este taquitneico con valores normales de CO2 . en conclusión la función ventilatoria depende exclusivamente de las concentraciones de CO2 y no de la frecuencia respiratoria.

83 se puede dar el caso de que tengamos una frecuencia respiratoria bastante alta pero las concentraciones de CO2 sea alta en este caso hablamos de una falla ventilatoria.  

84 regulaciòn de la ventilación: control central

-grupo dorsal(inspiracion)

Neuronas somato motoras

Escaleno y esternocleidomastoideo

Intercostales externos

Diafragma

-Grupo ventral (expiración)

Neuronas somato-motoras

Intercostales externos

Musculos abdominales

85 tiempo de la respiración: la respiración es un evento cinético, la duración de cada respiración depende de la frecuencia respiratoria. La fuerza de contracción del musculo inspiratorio y la duración de la inspiración controlan el volumen tidal. la espiración es normalmente pasiva durante el tiempo disponible.       

86 son importantes los receptores de estiramiento pulmonar tales como los receptores Hering-Breuer(inhibe la inspiración) que protegen a los pulmones de un estiramiento forzado.

87 dolor y temperatura:

-la estimulación de los nervios aferentes causan un cambio en la respiración

-el dolor causa apnea e hiperventilación      

-el calentamiento de la piel causa hiperventilación

-el descenso de la temperatura corporal causa una disminución en la frecuencia respiratoria.

-la hiperventilación en la fiebre se debería a la estimulación de termoreceptores hipotalámicos.

El control involuntario regido por el sistema nervioso autónomo es mucho más fuerte que el control voluntario de la respiración. Un ejemplo de ello se en individuos que mueren ahogados.

VENTILACIÓN

16“aire inspirado”. Cuando la presión baja en la cavidad torácica e ingresa aire en las vías respiratorias para alojarse finalmente en los pulmones este aire inspirado contiene todos los gases que existen en la atmósfera en las concentraciones indicadas tales como 21% de oxigeno,78% de nitrógeno y 0.03 % de dióxido de carbono. En consecuencia tendremos solo una parte de oxígeno en todo el volumen de aire inspirado al cual denominamos “fracción de oxigeno inspirado” que siempre será resultado de multiplicar 0.21 por la concentración total de gases en el aire inspirado. También podemos decir que 0.21 es la  proporción de oxígeno en el aire inspirado.

17 la  fracción inspirada de oxigeno es equivalente a la presión inspirada de oxigeno cuando ingresa en la via aérea del sistema respiratorio. La presión inspirada de oxigeno está en relación a la presión barométrica y a la presión de vapor de agua y también a la fracción inspirada de oxígeno.

18   según las leyes que gobiernan el comportamiento de los gases  la presión de un gas en un compartimento a volumen y temperatura constante depende del número de moléculas en ese compartimento. Si aumentamos la fracción de oxigeno inspirado (0.21) entonces automáticamente aumentará la presión inspirada de oxígeno. Lo cual queda indicada por la siguiente formula:

         

la presión inspirada de oxigeno es igual a la presión barométrica menos la presión de vapor de agua toda esta diferencia por la fracción inspirada de aire.

Un ejemplo claro de esto sería: Si aumentamos la fracción de oxigeno inspirado a 0.5(concentración de oxigeno) entonces la  presión de oxigeno inspirado aumentara en esa misma proporción porque estas dos magnitudes son directamente proporcionales.

19 Según la ley de los gases  si variamos el volumen manteniendo constante la temperatura y la cantidad de moléculas en un contenedor entonces la presión baja. Podemos aplicar esta ley normalmente al funcionamiento de la ventilación durante la respiración. El volumen de la cavidad torácica varia por lo tanto varia también la presión de los gases dentro de ella.

20 Podemos incrementar la fracción inspirada de oxigeno en la medida que incrementamos la concentración o proporción de oxígeno en el aire inspirado.

21si respiramos aire ambiental la fracción inspirada de oxigeno es de 0.21 pero existen dispositivos que pueden aumentar la fracción de oxigeno inspirado hasta llegar a un valor de 1 es decir a una concentración máxima. Si la fracción de oxigeno inspirado se incrementa también se incrementara la presión de oxigeno inspirado que es una variable muy importante para los procesos fisiológicos de la respiración.

22 las formas de incrementar la fracción de oxigeno inspirado:

-balbula binasat

-mascaras:

            Sistema de venturi de 0.24-0.5

            Mascara sinte… de 0.6-0.7

            Mascara con reservorio de 0.8-0.9

23 La presion barométrica no es mas que la sumatoria de las presiones de cada una de los gases de la atmosfera terrestre ejerce sobre la superficie. Esta presión barométrica asciende a nivel del mar a 760 mmhg.

24 se sabe que cada 11 metros bajo la superficie del agua la presión aumenta en una atmosfera es decir que a 11 metros de profundidad en el agua la presión total es de dos atmosferas.

25 si ascendemos en la superficie terrestre y aun en la atmosfera de la tierra la presión barométrica caerá a medida que vamos ascendiendo. A cierta altura la presión atmosférica es tan baja que la vida sin soporte técnico de oxigeno es imposible.

26 sabemos que la presión barométrica es directamente proporcional a la fracción de oxigeno inspirado y que estos dos valores son a su vez directamente proporcionales a la presión de oxigeno inspirado. Por ello toda variación en la presión barométrica implicara un variación en la presión de oxigeno inspirado y por lo tanto en la fisiología del aparato respiratorio.

27  una cosa muy importante que debemos tener siempre en cuenta es la presión que ejerce el vapor de agua en la atmósfera. La presión de vapor de agua ejerce una influencia importante sobre la presión parcial del oxígeno en la atmósfera. Explicamos esto de la siguiente forma: el vapor de agua está formado por moléculas de oxígeno e hidrógeno de forma que si incrementamos la concentración de vapor de agua disminuimos la concentración de oxígeno. La razón de ello es evidente el oxígeno pasa a formar parte de las moléculas de agua y disminuye el oxígeno molecular en el aire. Es evidente también que un aumento de la presión de vapor de agua implica un decremento en la presión parcial del oxígeno en la atmósfera. Esto trae como consecuencia una disminución de la presión de oxigeno inspirado una variable importante en la fisiología de la ventilación pulmonar.

28 normalmente la presión de vapor de agua en la atmósfera es de 47 mmhg a 37º C.

29 entonces de esta forma ya podemos hallar cual es la presión de oxigeno aspirado: (760 – 47) X 0.21 = 150 mmhg.

30 a nivel del mar la presión inspirada de oxigeno es de 150 mmhg  esta es la presión que ejerce el oxígeno en nuestro organismo.

31la presión alveolar de oxigeno es también directamente proporcional a presión inspirada de oxígeno. Es decir si aumentamos la presión inspirada de oxigeno aumentando la fracción inspirada de oxigeno entonces también aumenta la presión alveolar de oxígeno.

32 la presión arterial de oxigeno depende de la presión alveolar de oxígeno y esta a su vez de la presión inspirada de oxigeno que a su vez depende de la fracción inspirada de oxígeno.

31 la presión arterial de oxigeno es una constante vital muy importante en ciencias médicas así que debemos comprender su mecanismo a la perfección es imperativo que sea así. 

32 la presión alveolar de oxigeno es igual a la presión inspirada de oxigeno menos el cociente de la presión arterial de CO2 entre 0.8: sabemos la presión inspirada de oxigeno es de 150mmhg y que la presión arterial de CO2 es de 40 mmhg entonces : 

33 la presión que ejerce el oxígeno en el alveolo es de 100 mmhg 

34 la gradiente alveolo capilar o arterial de oxigeno es la diferencia entre la presión alveolar de oxígeno y la presión arterial de oxigeno: esta gradiente se encuentra en 0 y 20 mmhg.

35 la presión arterial de oxigeno es muy importante  porque de su valor depende cuanta hemoglobina se puede saturar con el oxígeno disponible.  la presión arterial de oxigeno  por lo dicho antes se encuentra entre 100 y 80 mmhg en condiciones relativamente normales.Existe una curva que relaciona la presión arterial de oxígeno y la saturación de oxígeno en hemoglobina. Es importante saber esto porque si la presión arterial de oxigeno disminuye entonces la saturación de oxígeno en hemoglobina también lo hará por lo que decimos que estas dos magnitudes son directamente proporcionales. También debemos entender que la presión arterial de oxigeno es directamente proporcinal a la cantidad de moléculas de oxigeno que se encuentra en la sangre. Si la cantidad de moléculas de oxigeno es exigua entonces la presión cae por debajo de lo normal y la saturación porcentual de oxigeno es bastante menor.

Curva de disociación deoxígeno-hemoglobina normal. Observe la relación entre la presión parcial del oxígeno y el porcentaje de saturación de O2 de la hemoglobina. El oxígeno se une a la hemoglobina en los pulmones y se desprende de la hemoglobina en los tejidos.

36 Sería muy bueno aclarar cual es la función de la hemoglobina. El oxigeno pasa del alveolo al capilar constituyéndose en presión arterial de oxigeno esta presión justamente hace que la hemoglogina se ligue con el oxigeno y la transporte vía el torrente sanguíneo hacia las células de todo el cuerpo. Es evidente que la hemoglobina se convierte así en el mejor transporte de oxigeno que tiene el cuerpo.

37 la cantidad máxima que puede ser transporatada por la hemoglobina se le llama capacidad de carga de oxigeno. La cantidad real de oxigeno unido a la hemoglobina es el contenido de oxigeno en hemoglobina. La razón del contenido de oxigeno sobre la capacidad de oxigeno es la saturación porcentual de oxigeno de la hemoglobina.  

38 la saturación porcentual de hemoglobina es del 100% cuando la presión arterial de oxigeno es del 100 mmhg. Cuando la presión arterial es de 60 mmhg lla saturación porcentual es de 90% mientras que cuando la presión arterial de oxigeno es de 40 mmhg la saturación porcentual es de 75 % y a una presión arterial de oxigeno de 27 mmhg es de 50% de saturación porcentual de oxigeno.

39 ahora podemos decir que la saturación porcentual de oxigeno depende de la presión arterial de oxígeno y que esta a su vez depende de la presión alveolar de oxigeno que a su vez depende de la presión de oxigeno inspirado que finalmente depende de la fracción de oxigeno inspirado.   

40 los quimiorreceptores periféricos que se encuentran en la aorta y en las arterias carótidas internas informan a través del nervio vago y glosofaríngeo a los cuatro núcleos que se encuentran en el centro de control de la respiración que el oxígeno se encuentra en una determinada concentración en sangre.  si esta concentración de oxigeno baja en sangre por el consumo de las células durante el metabolismo el centro de control de la respiración genera un impulso que viaja a través del nervio frénico hacia el diafragma para que este se contraiga. Este último hecho genera una presión negativa en la cavidad torácica y el aire de la atmósfera ingresa por esta diferencia de presión en las vías respiratorias. La fracción de oxigeno inspirado genera una presión de oxigeno inspirado y este genera una presión alveolar de oxigeno que genera a su vez una presión de oxigeno arterial, esta última es responsable de la saturación porcentual del oxígeno en la hemoglobina. Cuando la saturación de oxigeno es adecuada el oxígeno en sangre esta en las concentraciones adecuadas de forma que esto es detectado por los quimiorreceptores externos que se encuentran en las principales arterias.

41 por otro lado al  consumirse oxígeno en el metabolismo las células generan CO2 el cual aumenta en la sangre de forma que es detectados por los quimiorreceptores centrales en la leptomeninge. Estos quimiorreceptores centrales también detectan el PH de la sangre. los quimiorreceptores centrales informan al centro de control de la respiración y sus cuatro núcleos que dejen de genera el impulso que viaja por el nervio frénico hacia el diafragma y por lo tanto el diafragma deja de contraerse y se relaja. Podemos decir por lo tanto que la espiración es un evento pasivo. Que se da por el hecho de que ya no se genera un impulso para contraer el diafragma.

42 La espiración se da por la inhibición de la inspiración, por el simple hecho de que ya no existe un impulso nervioso que haga contraerse al diafragma. De forma que la presión en la cavidad torácica sube y el volumen disminuye. No olvidemos que si la presión baja el volumen aumenta y que si la presión sube el volumen baja.

43 la frecuencia de respiración en reposo es de 15 por minuto lo que significa la inspiración-expiación dura 4 segundos de forma que la inspiración dura 1 segundo y la expiación 3 segundos que es aproximadamente la relación entre inspiración /expiación.

44 la respiración como vemos es un proceso normalmente involuntario controlado por el centro de control de la respiración en el tallo cerebral. Pero no debemos olvidar que la respiración puede ser un evento influenciado por el control voluntario que se encuentra en la corteza cerebral, por ejemplo cuando se desea hacer una inspiración máxima.

45 durante la inspiración la presión dentro de la cavidad torácica se hace negativa y el volumen aumenta mientras que durante la espiración la presión se hace menos negativa y el volumen de la cavidad torácica baja.  Durante estos dos eventos normales las presiones se han mantenido negativas en ningún momento aparece una presión positiva mientras que los volúmenes se han mantenido positivos tanto en la inspiración donde se hizo mas positiva y en la espiración donde se hizo menos positiva. Durante estos eventos nunca aparece un volumen negativo.

Modificaciones del volumen pulmonar, presiónalveolar, presión pleural y presión transpulmonar durante la respiración normal.

46 ya hemos dicho que la inspiración esta controlada por el sistema nervioso autónomo, pero también puede ser influenciado por un control voluntario debido a que la corteza cerebral puede ejercer este control voluntario sobre los centros respiratorios. Tomando esto en cuenta podemos voluntariamente hacer una inspiración máxima a partir del final de una espiración normal. Los efectos nerviosos y mecánicos de esta decisión producirán una acción sobre el diafragma y otros músculos relacionados con la inspiración forzada tales como los músculos esternocleidomastoideos los músculos escalenos o los músculos intercostales externos y generar una presión negativa mucho mayor sobre la cavidad torácica. Esta presión negativa como es evidente es mayor que la presión negativa generada por una inspiración normal y posibilita la entrada de un mayor volumen de aire inspirado. Esto quiere decir que durante este evento el volumen de la cavidad torácica aumenta mucho más que cuando se hace una inspiración normal es decir se hace mucho más positiva. Después de una inspiración máxima se hace una expiración involuntaria y se regresa a punto normal donde finaliza una espiración normal.

47 el  punto de balance elástico se encuentra al final de la espiración y es donde el sistema se encuentra en equilibrio.

49 después de una espiración normal se puede hacer voluntariamente, como en el caso anterior, una espiración forzada de manera que obliguemos a salir el aire que constituye el volumen de reserva espiratorio. Para esto debemos hacer uso de varios músculos implicados en la espiración tales como el diafragma, los músculos intercostales internos, los rectos del abdomen y otros más. Cuando realizamos una espiración forzada producimos una presión positiva y es la única presión que está por encima del punto de balance elástico. La presión positiva en el diafragma realizada en la espiración forzada hace que el volumen de la caja torácica se reduzca considerablemente lo cual se logra expulsando el volumen de reserva espiratorio. Es decir que el volumen en este caso es negativo y es el único caso en el que el volumen es negativo, solamente cuando se realiza una espiración forzada.

50 a estas alturas debemos saber cuales son los volúmenes pulmonares y las capacidades pulmonares:

Volúmenes pulmonares:
sumados todos los volúmenes representa el valor máximo al que puede expandirse los pulmones

-volumen tidal: es el volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal. Supone unos 500 ml. En el adulto joven promedio.

-volumen de reserva inspiratoria: es el volumen de aire adicional que puede inspirarse por encima del volumen tidal generalmente equivale a unos 3000 ml.

-Volumen de reserva espiratoria: es el volumen de aire adicional que pude expulsarse realizando una espiración forzada al final de una espiración norma; es aproximadamente unos 1100 ml.

-Volumen residual: es el volumen de aire que permanece aún en los pulmones tras una espiración forzada. Es de aproximadamente 1200 ml.

Capacidades pulmonares:
 las capacidades constituyen la suma de dos o más volúmenes pulmonares y nos sirve para estudiar las etapas del ciclo pulmonar.

-capacidad inspiratoria: equivale al volumen tidal mas el volumen de reserva inspiratoria. Se trata de una cantidad de aire (unos 3500ml.) que puede respirar una persona que puede respirar una persona comenzando desde el nivel de espiración normal y distendiendo sus pulmones hasta su capacidad máxima.

-capacidad funcional residual: supone el volumen de reserva inspiratoria más el volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al finalizar una espiración normal (aproximadamente unos 2300 ml)  

-capacidad vital: es el volumen de reserva inspiratoria mas el volumen tidal mas el volumen de reserva espiratoria. Es la máxima cantidad de aire que una persona puede expulsar de sus pulmones tras haberlos llenado primero al máximo y después aspirado también al máximo (unos 4600 ml)

-capacidad pulmonar total: es el volumen máximo al que puede dilatarse los pulmones con el mayor esfuerzo inspiratorio posible. Cerca de 5800 y equivale a la capacidad vital mas el volumen residual.

51 Con el espirómetro nos es imposible medir el volumen residual por lo que tampoco es posible medir la capacidad funcional residual ni la capacidad total.  

52 estas ultimas capacidades y volumen son medibles con el platismògrafo.

54  la mecánica pulmonar constituye las presiones negativas y positiva que se manifiestan sobre los  volúmenes y capacidades que se generan en el pulmón.

MECÁNICA DE LA RESPIRACION
músculos que intervienen en la mecánica de la respiración:

88 en el pulmón existen principalmente dos tipos de neumocitos el neumocito tipo 1 se presenta en mayor porcentaje cerca del 97 % mientras que el neumocito tipo 2 solo el 3 % pero estas últimas son muy importantes porque son responsables de la producción del surfactante(fosfolípido) una sustancia tenso activa capaz de evitar que las paredes de los alveolos se colapsen.

89 mecánica de la respiración:

La respiración consiste en el intercambio de gases (O2, CO2) entre las células y la atmosfera puede dividirse en:

Externa: intercambio de gases a nivel pulmonar

Interna: transporte de gases en la sangre

            Intercambio tisular

            Respiración celular

90 el pulmón es un órgano elástico porque tiene fibra elástica dentro del parénquima pulmonar. Existen enfermedades de la fibra elástica del pulmón denominado fibrosis pulmonar.

91 El control respiratorio se traduce en la mecánica pulmonar. Todos los eventos nerviosos y de control por parte del sistema nervioso autonómico accionan  los efectores que forman parte de la mecánica de músculos  del sistema respiratorio.

93  la distensibilidad o conprais es la relación entre  unidad volumen por unidad fuerza(presión).

94 cada individuo tiene una distensibilidad diferente porque cada individuo maneja volúmenes y resistencias diferentes. Por lo tanto fuerzas diferentes

95 la distensibilidad compromete a todos aquellos eventos relacionados con el hecho de hacer llegar aire a los alveolos por lo que debemos ser capaces de vencer resistencias tales como:

-resistencia de las vías aéreas

-resistencia de la caja torácica a expandirse

-resistencia de los pulmones a expandirse 

-generan un impulso nervioso suficiente para producir una actividad muscular efectiva

-para generar una inspiración máxima debemos ser capaces de tener voluntad. Recordemos que existen enfermedades que anulan la voluntad.

- debemos vender cualquier resistencia del musculo en contracción

-la caja torácica debe ser extensible 

96 la distensibilidad adecuada garantiza una ventilación suficiente y para que esto ocurra se debe vencer la resistencia de:

 -las vías aéreas

 -la resistencia toraco-pulmonar: que incluye al SNC, al SNP, caja torácica y al pulmon

97 la distensibilidad aumenta con el enfisema mientras que disminuye con: fibrosis, edema pulmonar, atelectasia, obesidad, deformidad de la caja torácica

98 la distensibilidad es la fuerza de presión( esta fuerza es generada por el organismo en proporción a la resistencia que presenta el propio organismo y los elementos físicos) que se necesita para que ingrese un volumen determinado de aire en los pulmones.

99 cada individuo tiene una compliancia especifica y se da la posibilidad de que esta compliancia pueda disminuir o aumentar. Existen enfermedades que hacen disminuir la compliancia como la fibrosis pulmonar y enfermedades que hacen aumentar la compliancia como el enfisema pulmonar. Si la compliancia aumenta se dice que a una misma fuerza d presión aumenta el volumen de ingreso de aire al pulmón mientras que en una compliancia disminuida se dice que a una misma presión de fuerza generada por el organismo ingresa un volumen menor de aire a los pulmones.

100 efectos del sulfractante pulmonar:

-mejora la función pulmonar

-mejora la expansión alveolar

-mejoria en la oxigenación

-disminuye el soporte ventilatorio
- aumenta la capacidad residual funcional

-aumenta la distensibilidad pulmonar

-disminuye los cortos circuitos intrapulmonares

- mejora la ventilación /perfusión

101 la vía aérea se va dividiendo en la misma medida que va disminuyendo su diámetro aproximadamente en la decimosexta generación el diámetro de la vía aérea es menor de 2 mm y es donde terminan las vías aéreas propiamente dichas. En esta generación los conductos aéreos toman en nombre de bronquiolos terminales y se considera el ultimo tramo en donde no existe intercambio de gases.

102 a partir de la decimoséptima generación de bronquiolos encontramos conductos en donde se puede dar el intercambio de gases y a los cuales denominamos bronquiolos respiratorios que están formados en ciertos tramos por sacos alveolares. Posteriormente a los bronquiolos respiratorios encontramos solamente sacos alveolares. La unión entre bronquiolos respiratorios y sacos pulmonares se denomina acino pulmonar, que es la unidad funcional del pulmón. 

103 desde la tráquea hasta el bronquiolo terminal es denominado zona de conducción mientras que desde el bronquiolo respiratorio hasta los alvéolos pulmonares la zona de intercambio de gases o acimo pulmonar.

104 si consideramos el esquema de un alvéolo y las vías de conducción como parte de sistema respiratorio diremos que no todo el alvéolo es capaz de hacer intercambio de gases por que solamente consideraremos el volumen alveolar como la zona capaz de un intercambio de gases mientras que todo lo demás incluidas las vías de conducción es el denominado espacio muerto. En otras palabras no todo el aire que llega al pulmón hace intercambio gaseoso.

105 existen dos tipos de espacios muertos:

-espacio muerto anatómico: considera solamente las vías de conducción. Es el aire que no hace intercambio gaseoso pero que se encuentra en las vías de conducción.

-espacio muerto fisiológico: considera la vías de conducción más la zona de intercambio de gases. Es el aire que no hace intercambio gaseoso que se encuentra en zonas de intercambio de gases como en zonas que no hacen intercambio de gases como lo son la vías de conducción.   

106 por otro lado diremos también que el espacio muerto fisiológico es igual al espacio muerto general (VD) mientras que el espacio muerto anatómico es parte del espacio muerto general. Recordar que el espacio muerto fisiológico y el espacio muerto anatómico no son sumatorios.

107 el VOLUMEN TIDAL es igual la sumatoria del espacio muerto (VD) más el volumen alveolar (VA), que es el volumen de aire que estamos respirando normalmente.

108 el espacio muerto es parte del volumen residual y el volumen residual es parte de la capacidad residual funciona. Por otro lado sabemos que en el alvéolo existen dos zonas una de intercambio gaseoso y otra donde no se da el intercambio gaseoso, que es parte del espacio muerto fisiológico o espacio muerto. Si imaginamos el colapso de un alvéolo concluiremos fácilmente que se ha perdido el volumen alveolar totalmente pero también parte del espacio muerto que era la zona de no intercambio gaseoso en el alvéolo. Y por lo tanto se ha perdido volumen residual y finalmente también parte de la capacidad residual funciona. Por este hecho podemos decir que al perder surfactante en los alvéolos y permitir el colapso de estos se pierde tanto volumen alveolar como volumen residual y capacidad residual funcional.

109 la ateletacsia es el colapso alveolar.

110 a mayor distensión del alvéolo menor corto circuito a menor distensión del alvéolo mayor corto circuito.

111 cortocircuito pulmonar: sabemos que la presión venosa de oxigeno es de 40 mmhg justo en el momento antes de llegar al alvéolo pulmonar. La presión alveolar de oxigeno es de 100 mmhg cuando se encuentra bien distendido y lleno de aire inspirado. Normalmente el oxígeno debe pasar del alvéolo pulmonar al capilar hasta que las concentraciones de oxigeno sean iguales es decir la presión arterial de sangre sea también de 100 mmhg. Una vez que ocurre este evento la sangre sigue su curso como sangre arterial hacia el corazón. Imaginemos el caso en el que un alvéolo se encuentra colapsado, este como es evidente no genera ninguna presión de oxígeno y la presión venosa de oxigeno sigue siendo de 40 mmhg después de haber pasado por el alvéolo, es decir tenemos una presión arterial de oxigeno de 40mmhg. Esta sangre con concentraciones bajas de oxigeno se mezcla con sangre  arterial que tiene una presión de oxigeno normal proveniente de alvéolos normalmente distendidos. Cuando esto ocurre decimos que se ha producido un cortocircuito pulmonar. La consecuencia de esto es que la sangre que llega al corazón es menos oxigenada.    

112 el volumen de aire inspirado necesario para cumplir los requerimientos del organismo en reposo es de aproximadamente 10 ml  por kilogramo de peso. en una persona de 60 kilos hará falta 600 ml de aire aproximadamente en cada inspiración a esto es lo que denominado volumen tidal.   

113 presión de la vía aérea: el acto fundamental de la respiración espontanea requiere de la generación de una presión de la vía aérea (impulso)   como consecuencia la fuerza contráctil inspiratoria que inicia el flujo que sobrepasa las propiedades elásticas, de resistencia al flujo y de inercia de la totalidad del aparato respiratorio. en otras palabras la fuerza contráctil inspiratoria genera una presión en la vía aérea (impulso) para vencer la resistencia de: 1 la expansión toracopúlnar (incluye pared toxicara, sistema SNC , SNP y parenquima pulmonar)  y 2 la resistencia de las vías aéreas (solo incluye las vías aéreas).

114 flujo de la vía área:

-turbulento: ocurre si el flujo de aire es grande, la densidad del aire es elevada, el radio de la via aérea es grande. Ocurre mas que nada en la tráquea.

-transicional: ocurre en los puntos de ramificación de las vías aéreas

-laminar: vías aéreas periféricas donde la velocidad es muy baja. 

115 consideremos que en la caja torácica la presión es de 0 al final de la espiración.

116 resistencia pulmonar: está dada por la resistencia del tejido pulmonar más la resistencia de la vía aérea. La resistencia de las vías aéreas constituye el 80% de la resistencia total. La resistencia de las vías aéreas puede elevarse en forma significativa en presencia de algunas enfermedades.

117 distribución de la resistencia:  

-las vías aéreas superiores son responsables del 20-40 % de la resistencia total de las vías aéreas, aumenta al respirar por la nariz.

- la resistencia de las vías aéreas periféricas es menor: la superficie de corte transversal es mayor.

-la mayor resistencia del flujo del aire la oponen las vías aéreas de mediano calibre.

118 factores que modifican la resistencia de la vía aérea:

119 la finalidad de los movimientos respiratorios es incrementar el flujo aéreo en los pulmones.

FACTORES QUE MODIFICAN LA VÍA AÉREA

COMPRESIÓN DINÁMICA   

Aumento de la resistencia de la vía aérea durante la espiración forzada

Punto de presiones iguales: la presión dentro de la vía aérea es igual a la presión por fuera de ella. Gradiente de presión transmural = 0

Punto de cierre: cuando la presión afuera es > que la presión en el interior de la vía aérea.

la espiración normal es resultado de  elasticidad pulmonar 

120 TRABAJO RESPIRATORIO:

-el trabajo respiratorio depende del cambio de presión por unidad de cambio de volumen.

-el trabajo elástico es necesario para vencer el retroceso elástico

-el trabajo de resistencia sirve para vencer la resistencia de las vías aéreas

121 la ventilación de los pulmones está determinada por el esfuerzo del sistema respiratorio y las propiedades elásticas y resistencias del aparato respiratorio.

FUNCIÓN DE  DIFUSIÓN

122 para entender la difusión de los gases debemos entender primero las leyes que gobiernan a los gases.

123 ley de Frick es la ley de la difusión de los gases:

-la difusión es netamente pasiva porque se produce por diferencia de presiones. En un sistema en el que un gas se encuentre de un lado de una membrana permeable al gas  este pasará al otro lado de la membrana hasta que se logre un equilibrio en las concentraciones del gas dentro del contenedor. El equilibrio implica que las presiones en ambos lados de la membrana sean iguales.

- a un mayor grosor de la membrana el tiempo en el que se alcanza el equilibrio de presiones o concentraciones es mayor mientras que si la membrana es mucho mas delgada el tiempo en el que se alcanza el equilibro es menor.

-los gases tienen una propiedad inherente que es la solubilidad (constante de solubilidad). A mayor solubilidad mayor velocidad de difusión y por lo tanto se alcanza el equilibrio de presiones en menor tiempo.

- El tiempo de equilibrio de presiones en una difusión depende del área de difusión. A mayor área menor tiempo de difusión a menor área mayor tiempo de difusión

El área de difusión y la presión de difusión son directamente proporcionales a la difusión mientras que el grosor de la membrana es inversamente proporcional a la difusión.  

124 la ley de la difusión de los gases es una ley para sistemas estáticos mas no dinámicos como lo es el caso de los alvéolos pulmonares. Si consideramos a los alvéolos como parte de un sistema de gases entonces funcionaria como un contenedor en el que varia constantemente el volumen el área de difusión y el grosor de la membrana.

125 expliquemos porque durante la respiración la ley de los gases se deben aplicar en sistemas dinámicos. Sabemos que durante un reposo momentáneo el alvéolo se encuentra exento de toda función respiratoria al no intervenir en la difusión de los gases, también sabemos que durante la respiración los alvéolos se pueden distender si se realiza una inspiración o se pueden contraer si se realiza una espiración. Debido a estos fenómenos de distensión del alvéolo la difusión de los gases varia constantemente. Durante el reposo no se da ningún intercambio de gases mientras que durante la inspiración, en el que el alvéolo se encuentra distendido , la difusión se realiza a través de la membrana basal del alvéolo. En este momento al encontrarse distendido el alvéolo el área de difusión aumenta y por lo tanto se da una mayor difusión de los gases. Mientras durante la espiración el alvéolo pierde volumen y la difusión desciende drásticamente.

126 sabemos que la inspiración dura aproximadamente 1 segundo. Por la ley de la difusión de los fases en la respiración sabemos también que la sangre que trae una presión venosa de 40 mmhg pasa en 0.25 segundos a 100 mmhg, y que además esta sangre atraviesa el capilar en 0.75 segundos. Por lo cual podemos deducir que existe una reserva  de 0.5 segundos. En conclusión diremos que en tan solo un cuarto de segundo puedo tener una buena oxigenación de la sangre o que la sangre venosa se convierte en sangre arterial a nivel de los capilares alveolares en tan solo un cuarto de segundo durante la inspiración.

127 ley de Dalton: la sumatoria de las presiones parciales es la presión barométrica.

  

128 la ley de Boyle: a temperatura constante y concentraciones constantes una variación en el volumen causa una variación en la presión y viceversa.

129 ley de Charles: a una presión constante y concentración constante si variamos la temperatura el volumen del gas también varía.

130 La sangre que llega al capilar pulmonar se encuentra a una presión de 40 mmhg de oxigeno y se encuentra saturada en la hemoglobina al 75 %, es decir que hay bastante oxigeno aun en la sangre venosa. La presión de oxigeno pasa de 40 mmhg a 100mmhg, es decir aumenta en 60 mmhg porque como  la hemoglobina se encuentra en un 75 % de saturación en la sangre venosa. 

Todo este proceso dura tan solo 0.25 segundos y  tarda en recorrer el capilar alveolar 0.75 segundos.   

            

  

RELACION VENTILACIÓN/PERFUSION

1 observando  la siguiente se puede deducir que la perfusión (Q) es superior en la base del pulmón y disminuye hacia el ápice del pulmón. La ventilación pulmonar(V) es constante en todo el pulmón. La relación ventilación/perfusión (V/Q) es mayor a uno en el ápice mientras que en la base es menor a uno. La perfusión varia de mayor a menor(base-ápice), y es lo que hace posible que la relación V/Q sea mayor o menor que uno. Una relación ventilación perfusión menor a uno propicia que una proporción  de la sangre que circula por los capilares pulmonares no se oxigene adecuadamente y se libere del CO2. Esto se debe a que la fracción de oxigeno alveolar no es suficiente para alimentar tal volumen de sangre circulante. en los ápices de los pulmones no ocurre así porque la relación ventilación perfusión es mayor a uno y la sangre circulante por los ca´pilares alveolares se oxigenan y liberan el C02 adecuadamente.

 2 En el ápice se presenta hiperventilación debido a que la perfusión es menor que la ventilación y por ello la relación V/Q es mayor que uno. Por esta condición es posible que el O2 este en mayores concentraciones en los capilares del ápice que los de la base, mientras el CO2 se mantiene en bajas concentraciones por la alta perfusión. Un efecto directo de esta condición de hiperventilación es que se acumule menor cantidad de hidrogeniones y por lo tanto el PH sea ligeramente alto. Mientras que en la base del pulmón la perfusión es mayor y la ventilación menor esto ocasiona que la relación V/Q sea menor que uno y las concentraciones de CO2 sean mayores que en el ápice mientras que las concentraciones de O2 sea menor. Una consecuencia de esto es que se acumulen mayores cantidades de hidrogeniones en la base que hagan que el PH baje.   

3 en el apice se presenta una menor concentración de CO2 por ello la presión de CO2 es menor. Normalmente la presión del CO2 es de 40 mmhg pero en el apice es de 38,37,36 mmhg. Por el contrario en la base del pulmón donde las concentraciones de CO2 son altas la presión de este gas será de 42,43,44 mmhg. los valores de presión de O2 también serán diferentes. en el ápice los valores de O2 sonde hasta 110 mmhg mientras que en la base puede ser hasta de 80 mmhg

TRANSPORTE DEL OXIGENO

4 el oxigeno tiene dos maneras de transportarse:

Disuelta en el suero: para saber como se da el transporte de oxigeno en la sangre, vale decir en el plasma sanguíneo, debemos saber la ley de Henrri. Esta ley nos dice que la concentración de oxigeno disuelto en sangre es igual a una constante de solubilidad por la presión  de O2 en sangre. Entendamos la presión como la cantidad de moléculas de oxigeno que se encuentra en la sangre como producto de la  ventilación y de la perfusión. Recodemos también que el oxigeno es un gas y por lo tanto esta sujeto a la ley general de los gases por ello aplicamos la ley de Frick cuando este gas se encuentra en el alvéolo, mientras que cuando está disuelto en la sangre debemos aplicar la ley de Henrri que explica el comportamiento de un gas diluido en un liquido 

La concentración de oxigeno disuelto en sangre es de 0.3 volumenes % lo que significa 0.3 ml de O2 por cada 100 ml de sangre.

A la concentración de oxigeno disuelto le denominamos el contenido de oxigeno disuelto y no es el más importante. 

Ligada a la hemoglobina: se define como el contenido de oxigeno en la hemoglobina. El contenido del oxigeno en la hemoglobina depende de tres variables:

-cantidad de de oxigeno en mililitros que puede ser transportado en un gramo de hemoglobina: para determinarlo hace falta saber los pesos moleculares de la hemoglobina y la de oxigeno. Con fines prácticos este valor es de 1.34 ml de oxigeno por gramo de hemoglobina. Observe que el oxigeno trasportado en la sangre por la hemoglobina es mucho mayor que el trasportado en la sangre disuelto en el plasma.

-cantidad de gramos de hemoglobina que tiene la persona: 15 gramos aproximadamente.

-saturación de oxigeno en la hemoglobina: que normalmente es del 0.98 por el chunt fisiológico o cortocircuito fisiológico

Nota: recordemos que la hemoglobina está constituida por un grupo Hem y cuatro moléculas de globina. Cada una de las moléculas de globina se liga con una molécula de oxigeno por ello se sabe que cada hemoglobina puede transportar cuatro moléculas de oxigeno.

La hemoglobina tiene un valor normal de 15 gramos en la sangre por individuo y esto depende por supuesto de las características del individuo.

Es importante aclarar qué es el cortocircuito fisiológico. En los capilares alveolares se da la oxigenación de la sangre pero en algunos casos esos capilares no se encuentran cerca de un alvéolo por lo que no se oxigena la sangre que circula a través de estos capilares. Al mezclarse la sangre oxigenada con la sangre no oxigenada entonces la saturación disminuye generalmente un 2 %.

Sabemos que existen alvéolos que no están perfundidos pero si están ventilados de la misma manera hay capilares que no están ventilados pero si están perfundidos. En el primer caso tenemos un alvéolo  bien ventilado pero que no se encuentra relacionado con capilar alguno. En el segundo caso el capilar se encuentra lleno de sangre pero no está ventilado porque no está en contacto con el alvéolo por lo que la sangre pasa sin oxigenarse y contribuye al cortocircuito fisiológico.

Tenemos tres situaciones en el parénquima pulmonar:

-alveolos ventilados y no perfundidos: contribuyen al espacio muerto fisiológico, V/Q mayor que 1

-Capilares perfundidos pero no ventilados: contribuyen al cortocircuito,V/Q menor que 1

-alvéolos ventilados y perfundidos: contribuyen a la oxigenación de la sangre venosa

Existen otros factores que contribuyen al cortocircuito fisiológico como las diferencias de perfusión en el ápice y en la base del pulmón, alvéolos colapsados que por mas que están perfundidos no aportan oxigeno a la sangre.

La arteria bronquial que sale de la arteria aorta lleva sangre oxigenada al parénquima pulmonar. Los desechos del parénquima bronquial van a parar a las venas bronquiales. Estas ultimas se van a unir a las venas pulmonares que tienen sangre oxigenada causando también un cortocircuito fisiológico

5 si por cada 100 ml de sangre se trasportan 20 ml de oxigeno entonces la cantidad de oxigeno contenida en el gasto cardiaco seria:  el gasto cardiaco es de 5 L por minuto en cinco litros hay 50 veces 100 ml entonces debemos multiplicar 20 por 50 entonces hay 1000 ml de oxígeno en el gasto cardiaco.

6 la hemoglobina puede transportar oxigeno pero también transporta CO2 por ello en un momento es oxihemoglobina y en otro momento es dexocicarboxihemoglobina.

7 las cuatro moléculas de oxigeno no se ligan a la hemoglobina a la vez. Primero se liga a una y después a otra, pero en el segundo caso es más fácil que en el primero luego se liga a la a tercera molécula y es mas fácil que la segunda y luego se liga la cuarta molécula de oxigeno que es mas fácil que la tercera. La hemoglobina se satura de acuerdo a la cantidad de oxigeno que se encuentra en la sangre, vale decir de su presión de oxígeno.

8 la propiedad por la cual la hemoglobina se va ligando al oxigeno paulatinamente se llama alosterismo cooperativo.

9 debemos explicar que la curva de la saturación de la hemoglobina vs la presión arterial de oxigeno se puede desplazar a la derecha y a la izquierda. En primer lugar debemos mencionar dos zonas importantes en donde se da el intercambios de gases y donde la hemoglobina se comporta como un buen trasportador dejando una sustancia  y llevando otra. Estas zonas constituyen: la barrera hematogaseosa en el conjunto alveolo-capilar donde se da el intercambio gaseoso de la hemoglobina  asimilando O2 por CO2 y por otro lado la zona los tejidos donde se da el intercambio en la hemoglobina de CO2 por O2. El organismo se encuentra en una constante demanda de oxigeno y las células requieren cantidades adecuadas de este elemento. El oxigeno es transportado por la hemoglobina hasta los tejidos (medio intersticial) donde la hemoglobina pierde afinidad por el oxigeno y lo libera para el consumo de las células. Se dice entonces que la hemoglobina se encuentra en una zona de baja afinidad por el oxigeno. Para que la hemoglobina libere el oxigeno  se une al foglicerato. Entonces adquiere además una afinidad muy fuerte por el CO2 que ha sido liberado por la célula como desecho. Cuando existe una alta tasa de actividad por organismo las células incrementan el metabolismo celular por lo que se entra fácilmente en un estado hipercabolico. Bajo estas condiciones aumenta la temperatura, la cantidad del CO2 que hace que la sangre se acidifique ligeramente y genere un ambiente en el que la hemoglobina entra en una zona de muy poca afinidad por el O2 que es requerido con urgencia por las células en estas condiciones. La hemoglobina cargada con CO2 se desplaza hasta el capilar alveolar donde pierde afinidad por el y lo libera para que este gas se movilice por difusión, de la sangre a los alvéolos, y después hacia fuera del cuerpo por espiración. Posteriormente la hemoglobina empieza un nuevo ciclo en la circulación y el transporte de gases.

10 por lo visto tenemos dos momentos en el ciclo de la hemoglobina en su constante transporte de gases uno frente a los alvéolos y otro frente a la célula. En el primer caso la molécula de hemoglobina entra en condiciones que hacen que la curva saturación/presión se desplace  hacia la izquierda mientras que la hemoglobina frente a la célula entra en condiciones que hacen la curva saturación/ presión se desplace hacia la derecha.  

Efecto del pH sobre la curva de oxígeno-hemoglobina (efecto Bohr). El pH normal de la sangre humana es 7.4. Encuentre la ubicación sobre el eje horizontal donde la presión parcial del oxígeno es 40 y siga la línea hacia arriba a través de las curvas. Observe que la saturación de la hemoglobina con oxígeno difiere entre las tres curvas, inclusive si la presión parcial del oxígeno es la misma. La carga de oxígeno aumenta a mayor pH (7.6). A menor pH (7.2) la hemoglobina descarga más oxígeno

11 el efecto Borh no es más que la consecuencia del medio acido en el que la hemoglobina pierde afinidad por el O2.

12 vemos que durante la enfermedad las células entran en un estado hipercatabolico porque buscan urgentemente mantener su funcionalidad. El estado de alto metabolismo incrementa la demanda de O2 y aumenta la producción de CO2 por lo cual podemos ver que la acidez de la sangre aumenta ligeramente.

13 veamos el siguiente gráfico para entender el metabolismo basal :

PRUEBA DE ESPIROMETRÍA

1 recordemos que la respiración incluye:

-función de ventilación

-Función de difusión

-función de perfusión

 -función de relación ventilación perfusión

-función de transporte

-función de oxigenación

2 la función ventilatoria necesita la participación de varios órganos y sistemas para que el oxígeno que se encuentra en la atmosfera llegue a los alveolos que es la finalidad de la ventilación. Los componentes funcionales más importantes en la función de ventilación son :

-SNC

-SNP

-Caja torácica

 - vía aérea

3 en un momento determinado tras una espiración normal puedo hacer una inspiración máxima y luego una espiración normal. De la misma forma después de una espiracion normal puedo hacer una espiración máxima y expulsar un mayor volumen de aire.

4 Se puede dividir el volumen total o la capacidad total en varios volúmenes y capacidades del siguiente modo: debemos saber cuales son los volúmenes pulmonares y las capacidades pulmonares:

Volúmenes pulmonares: sumados todos los volúmenes representa el valor máximo al que puede expandirse los pulmones

-volumen tidal: es el volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal. Supone unos 500 ml. En el adulto joven promedio.

-volumen de reserva inspiratoria: es el volumen de aire adicional que puede inspirarse por encima del volumen tidal generalmente equivale a unos 3000 ml.

-Volumen de reserva espiratoria: es el volumen de aire adicional que pude expulsarse realizando una espiración forzada al final de una espiración norma; es aproximadamente unos 1100 ml.

-Volumen residual: es el volumen de aire que permanece aún en los pulmones tras una espiración forzada. Es de aproximadamente 1200 ml.

Capacidades pulmonares: las capacidades constituyen la suma de dos o más volúmenes pulmonares y nos sirve para estudiar las etapas del ciclo pulmonar.

-capacidad inspiratoria: equivale al volumen tidal mas el volumen de reserva inspiratoria. Se trata de una cantidad de aire (unos 3500ml.) que puede tomar una persona comenzando desde el nivel de espiración normal y distendiendo sus pulmones hasta su capacidad máxima.

-capacidad funcional residual: supone el volumen de reserva inspiratoria más el volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al finalizar una espiración normal (aproximadamente unos 2300 ml)

-capacidad vital: es el volumen de reserva inspiratoria mas el volumen tidal mas el volumen de reserva espiratoria. Es la máxima cantidad de aire que una persona puede expulsar de sus  pulmones tras haberlos llenado primero al máximo y después expirado también al máximo (unos 4600 ml)

-capacidad pulmonar total: es el volumen máximo al que puede dilatarse los pulmones con el mayor esfuerzo inspiratorio posible. Cerca de 5800 y equivale a la capacidad vital más el volumen residual.

5 Con el espirómetro no es imposible medir el volumen residual por lo que tampoco es posible medir la capacidad funcional residual ni la capacidad total.

6 estas ultimas capacidades y volumen son medibles con el pletismógrafo.

7 haciendo un análisis somero podemos ver que entre volúmenes pulmonares y capacidades pulmonares existen 8 valores de los cuales cinco son magnitudes medibles con el espirómetro(tres volúmenes y dos capacidades) mientras que tres magnitudes (un volumen y dos capacidades) no son medibles con el espirómetro.

8 el volumen de aire que somos capaces de alojar en nuestros pulmones dependen de la edad sexo y talla de los individuos.

9 existen valores aproximadamente normales según los datos del individuo para los volúmenes de aire que pueden alojar en sus pulmones este valor se denomina el valor previsto.

10 existen factores que influencian en los volúmenes y capacidades pulmonares y que deben corregirse en la lectura del espirómetro para ser luego contrastada con los valores previstos de lectura espirométrica. Estos factores son la presión barométrica del lugar y la temperatura que  son factores ambientales.

11 El espirómetro electrónico elabora una serie de valores previstos de acuerdo a las características del individuo(edad, sexo y talla ) y la contrasta con los valores medidos luego presenta los datos en forma de porcentaje.

12 el espirómetro en principio mide:

 - la capacidad vital forzada: se realiza después de una expiración normal y se inspira hasta que no se pueda más.

-el volumen espiratorio forzado en el primer segundo: se realiza después de una inspiración forzada y se expulsa el aire hasta que no se pueda más. Normalmente somos capaces de eliminar más del 70% de la capacidad vital forzada en la que se está midiendo el volumen espiratorio forzado. Por ejemplo si una persona tienen una capacidad vital forzada de 5 litros y un volumen espiratorio forzado en el primer segundo de 5 litros la razón porcentual sería de 100 % .

13 es importante tener en cuenta que la capacidad vital forzada medida no debe ser menor del 80% de la capacidad vital forzada prevista.

 14 a partir del porcentaje %  podemos establecer varios estados tanto normal como anormal según la prueba de la espirimetria:

En conclusión diremos que el patrón obstructivo lo define la %   mientras que el patrón mixto lo define  %  disminuida más la capacidad vital forzada disminuida, el patrón posiblemente obstructivo lo define la disminución de la capacidad vital forzada y por ultimo el patrón normal lo define la   %  normal y la capacidad vital forzada normal.

15 tener presente que en un individuo joven la   % debe ser mucho mayor al 70 % si queremos  considerarlo un buen resultado. Pero si esta cerca del 70 % aunque este bien no será un buen resultado para el paciente.

OXIMETRO DE PULSO (POR COLORIMETRIA)

16 debemos recordar que la saturación porcentual de oxígeno en sangre depende de la presión arterial de oxigeno. a 100 mmhg la saturación es de 100%, a 60 mmhg la saturación es de 90% y a 40mmhg la saturación es de 75 %.

17 para dar un diagnostico de los problemas que se pueden presentar en una persona que presente posiblemente una disminución en la presión arterial de oxigeno es importante hacer un análisis de sangre arterial.

18 el aximetro es un instrumento electrónico que mide la saturación de oxígeno en sangre. que normalmente es de 100% pero que puede normalmente marcar entre un 98 y un 100 % La medición de la saturación de sangre en la hemoglobina es una medida indirecta de la presión arterial de oxigeno.

19 recordemos también que la saturación de oxígeno en sangre es regulada por el sistema nervioso autónomo.