Gradiente de Presión Sin gradiente de presión, no ocurrirá flujo de aire adentro de los pulmones
COMPONENTES NECESARIOS PARA LA MECANICA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
1. Retroceso Elástico Pulmonar Es la capacidad que tiene el pulmón de recuperar su estado natural, gracias a las propiedades elásticas del parénquima pulmonar.
El retroceso elástico tiene otro componente Las fuerzas de tensión superficial ocurren en cualquier interfaz gas-líquido, y son generadas por las fuerzas cohesivas entre las moléculas del líquido, estas fuerzas cohesivas se equilibran entre sí dentro de la fase líquida
La tensión superficial hace que el agua adopte una forma esférica y forme gotitas, y que un líquido disminuya de volumen para formar el área de superficie más pequeña posible.
Dos factores hacen que los alvéolos sean más estables, predicción basada en tensión superficial constante: el surfactante pulmonar y la interdependencia estructural de los alvéolos
Surfactante Pulmonar Es un complejo que consta de alrededor de 85 a 90% de lípidos y 10 a 15% de proteínas, la porción lípida es de alrededor de 85% de fosfolípido, aproximadamente 75% del cual es dipalmitoil fosfatidilcolina, este complejo es producido por células epiteliales alveolares tipo II
Disminuye el retroceso elástico debido a tensión superficial, lo que aumenta la adaptabilidad de los pulmones por arriba de la predicha por una interfaz aire-agua, y disminuye el trabajo inspiratorio de la respiración.
Disminuye la tensión superficial de alvéolos de menor tamaño, esto ayuda a igualar presiones alveolares en todo el pulmón (de modo que la presión al final de la espiración de todos los alvéolos es de 0 cm H2 O, y a estabilizar los alvéolos.
Interdependencia Alveolar Los alvéolos son polígonos interdependientes desde el punto de vista mecánico con paredes planas, compartidas por alvéolos adyacentes, la interdependencia mecánica de los alvéolos ayudan a estabilizar los alvéolos y se oponen al colapso alveolar (atelectasia).
3. Interacción mecánica del pulmón y la pared torácica El retroceso elástico del pulmón hacia adentro normalmente se opone al retroceso elástico de la pared torácica hacia afuera, y viceversa. Si la integridad del sistema de pulmón-pared torácica es alterada , el retroceso elástico del pulmón hacia adentro ya no tiene oposición por el retroceso de la pared torácica hacia afuera, y su interdependencia cesa
2. Resistencia de las vías aéreas respiratorias Para que haya movimiento de aire hacia adentro o hacia afuera de los pulmones deben vencerse varios factores además del retroceso elástico de los pulmones y la pared torácica, estos factores son: la resistencia friccional del pulmón y el tejido de la pared torácica, y la resistencia friccional de las vías respiratorias al flujo de aire
Resistencia del tejido pulmonares causada por la fricción que se encuentra a medida que los tejidos pulmonares se mueven uno contra otro conforme el pulmón se expande
Resistencia de las vías respiratorias más la resistencia del tejido pulmonar a menudo se denomina la resistencia pulmonar. La resistencia del tejido pulmonar normalmente contribuye con alrededor de 20% de la resistencia pulmonar; el otro 80% depende de la resistencia de las vías respiratorias.
4. Flujos laminar, turbulento y de transición El flujo de aire, al igual que el de otros fluidos, puede ocurrir como flujo laminar o turbulento
Flujo turbulento: tiende a ocurrir si el flujo de aire es alto, la densidad del gas es alta, el radio del tubo es grande, o existen las tres condiciones.
Flujo laminar: sólo ocurre en las vías respiratorias de menor tamaño, donde la velocidad lineal del flujo de aire es en extremo baja.
Flujo de transición: ocurre cuando el flujo choca con las bifurcaciones de los bronquios.
Composición de la atmosfera (aire): O2, N2, Ar, CO2, vapor de agua, gases inertes.
Para que el aire se mueva dentro de los pulmones necesita haber una diferencia entre: Presión de la Atmosfera y Alvéolos
Respiración con presión negativa: disminución de la presión alveolar por debajo de la presión atmosférica
Ventilación con presión negativa: se usa en pacientes incapaces de generar un gradiente de presión entre la atmósfera y los alvéolos mediante respiración con presión negativa normal, de manera que, el aire fluye hacia afuera de los pulmones.
Músculos de la Respiración
Músculos Inspiratorios
Los músculos de la respiración son músculos esqueléticos, y su actividad normalmente es iniciada por el sistema nervioso.
Músculos Espiratorios
Diafragma
Músculos intercostales externos
Músculos accesorios de la inspiración
El diafragma es un músculo grande de alrededor de 250 cm2 de área de superficie, en forma de domo, que separa el tórax de la cavidad abdominal, es el músculo primario de la inspiración.
La contracción de los músculos intercostales externos, intercostales paraesternales y escalenos eleva la caja torácica y la agranda.
Los músculos accesorios de la inspiración no están involucrados durante la respiración tranquila normal, pero pueden ser activados durante el ejercicio, durante la fase inspiratoria de la tos o el estornudo, o en un estado patológico, como en el asma
La espiración es pasiva durante la respiración tranquila normal, y ningún músculo respiratorio se contrae.
La espiración activa ocurre durante el ejercicio, el habla, el canto, la fase espiratoria de la tos o el estornudo, y en estados patológicos
los principales músculos de la espiración son:
los músculos de la pared abdominal y los músculos intercostales internos, cuando los músculos abdominales se contraen, aumentan la presión abdominal y empujan el contenido del abdomen contra el diafragma relajado, lo fuerzan hacia arriba, hacia la cavidad torácica, deprimen las costillas inferiores, y tiran de la porción anterior de la parte inferior del tórax hacia abajo.
Gradiente de presión transmural Los alvéolos son incapaces de expandirse por sí mismos, se expanden de manera pasiva en respuesta a una presión de distensión aumentada a través de la pared alveolar
Presión intrapleural (externa) en el espacio delgado, lleno de líquido, entre las pleuras visceral y parietal normalmente es un poco menor que la presión atmosférica, incluso cuando no se están contrayendo los músculos respiratorios.
Esta presión intrapleural negativa (a veces también denominada presión intratorácica negativa) de −3 a −5 cm H2O es causada principalmente por la interacción mecánica entre el pulmón y la pared torácica.
Presión alveolar La presión alveolar es mayor que la presión intrapleural porque representa la suma de la presión intrapleural más la presión de retroceso elástico alveolar:
Presión atmosférica el la que provoca el peso de la masa del aire que actúa sobre la tierra (0cmH2O)
Presión transpulmonar a medida que los músculos inspiratorios se contraen, expande el volumen torácico y aumenta la tensión hacia afuera sobre el pulmón, la presión intrapleural se hace más negativa, por ende, el gradiente de presión transmural que está tendiendo a distender la pared alveolar aumenta
Adaptabilidad del pulmón y la pared torácica La pendiente entre dos puntos en una curva de presión-volumen se conoce como la adaptabilidad. Es el cambio del volumen dividido por el cambio de presión. Los pulmones con adaptabilidad alta tienen una pendiente empinada en sus curvas de presión-volumen, es decir, un cambio pequeño de la presión de distensión causará un cambio grande de volumen. la adaptabilidad es el inverso de la elasticidad
Evaluación clínica de la adaptabilidad del pulmón y la pared torácica La adaptabilidad del pulmón y la pared torácica proporciona datos muy útiles para la evaluación clínica del sistema respiratorio de un paciente porque muchas enfermedades o estados patológicos afectan la adaptabilidad del pulmón, de la pared torácica, o de ambos.
Pueden hacerse mediciones similares conforme el paciente inhala en etapas desde un volumen pulmonar bajo hasta uno alto, esas curvas se llaman curvas de adaptabilidad estática porque todas las mediciones se hacen cuando no está ocurriendo flujo de aire
La adaptabilidad dinámica evalúa las características de presión-volumen durante la respiración.
5. Distribución de la resistencia de las vías respiratorias Alrededor de 25 a 40% de la resistencia total al flujo de aire está localizado en las vías respiratorias superiores: la nariz, los cornetes nasales, la orofaringe, nasofaringe y laringe. La resistencia es más alta al respirar por la nariz que al respirar por la boca.
7. Trabajo de la respiración El trabajo que se realiza al respirar es proporcional al cambio de presión multiplicado por el cambio de volumen.
6. Volumen pulmonar y resistencia de las vías respiratorias La resistencia de las vías respiratorias disminuye con el volumen pulmonar creciente hay dos razones para esta relación; ambas comprenden principalmente las vías respiratorias pequeñas, tienen poco apoyo cartilaginoso o ninguno, por ende, las vías respiratorias pequeñas son más bien distensibles y compresibles, así, el gradiente de presión transmural pasa través de la pared de las vías respiratorias pequeñas
El cambio de volumen es el volumen de aire movido hacia el pulmón y hacia afuera de este último: el volumen de ventilación pulmonar.
El trabajo elástico de la respiración es el trabajo que se efectúa para superar el retroceso elástico de la pared torácica y el parénquima pulmonar, y el trabajo que se realiza para vencer la tensión superficial de los alvéolos.
El trabajo resistivo de la respiración puede ser muy grande durante una espiración forzada, cuando ocurre compresión dinámica, por ejemplo, en pacientes con enfisema, una enfermedad que ataca paredes alveolares y las oblitera
El cambio de presión es el cambio de la presión transpulmonar necesario para superar los trabajos elástico y resistivo de la respiración.
