Mecanica ventilatoria

Vista previa del material en texto

H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
 
 
MECÁNICA 
VENTILATORIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Leandro J. de Gregorio 
Ayudante del Carril “A” de Fisiología Humana, UBA 
 
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
mbos pulmones tienen en conjunto, la 
capacidad de contener aproximadamente seis 
litros de aire durante una inspiración 
máxima. A su vez, puede reducir su volumen 
notablemente durante la espiración, quedando con un 
volumen mínimo de aproximadamente 1200mL. 
Esto significa que, potencialmente el pulmón 
puede movilizar en un ciclo de inspiración – 
espiración máxima un volumen de 4.8 litros, es decir 
la capacidad vital. 
Sin embargo, un pulmón aislado del tórax no puede 
llevar a cabo esta tarea, debido a que para poder 
llenar sus alvéolos de aire debe contar con un 
mecanismo que genere presiones alveolares por 
debajo de la presión atmosférica determinando así 
una diferencia de presiones tal, que favorezca el 
movimiento de aire desde los orificios nasales hasta 
los sacos alveolares. 
De la misma manera, para realizar una espiración 
debe generarse una presión alveolar supra-
atmosféricas que permitan un movimiento aéreo 
desde los pulmones hasta el medio externo. 
Por ello es importante comprender los pulmones, 
las pleuras y el tórax conforman una unidad funcional 
llamada Sistema Toraco-pulmonar que posibilita 
llevar a cabo los movimientos ventilatorios. 
 
 
ELASTICIDAD PULMONAR 
Al estudiar un pulmón en forma aislada del tórax se 
evidencia la característica elástica de este órgano. 
Para poder hablar de fuerzas elásticas pulmonares 
primero debemos comprender el concepto de 
elasticidad de un cuerpo en general. Definimos la 
elasticidad de un cuerpo como la capacidad de 
recobrar la forma y tamaño original luego de haber 
sido sometido a una fuerza deformante. 
El ejemplo más claro para visualizar la propiedad 
elástica de un cuerpo es pensar en un resorte. Como 
bien sabemos, los resortes tienen un punto de reposo 
en el cual permanecen con una longitud constante 
mientras no haya ninguna fuerza externa que lo 
deforme. Cuando nosotros aplicamos sobre éste una 
fuerza, el resorte puede estirarse y deformarse 
proporcionalmente a la fuerza aplicada, pero por ser 
un cuerpo elástico, una vez que dejamos de aplicar la 
fuerza deformante vuelve nuevamente a su longitud y 
forma inicial, o sea a su punto de reposo. 
 La razón por la cual el resorte puede retornar a su 
punto de reposo luego de ser estirado es que, a 
medida que sufre una deformación se va generando 
una fuerza que se opone a este cambio en su forma o 
longitud, llamada Fuerza Elástica. (Ver Figura 1) 
 Igual criterio podemos usar para la elasticidad 
pulmonar: El pulmón tiene su punto de reposo cuando 
en su interior el volumen de aire es cero, aunque en 
condiciones normales, siempre tiene un volumen 
residual en su interior debido al proceso de 
compresión dinámica (ver espiración forzada). 
A medida que uno va insuflando el pulmón con aire a 
presión, el aumento de volumen que sufre genera una 
Fuerza elástica pulmonar (FEP) que intenta llevarlo 
nuevamente a su punto de reposo. Finalmente, 
cuando se deja de aplicar el aire a presión o bien la 
 A
Figura 1 Al estirar un resorte a partir de su reposo se 
genera una fuerza elástica (F) en sentido contrario a 
ese estiramiento. 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 1 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
fuerza deformante, la FEP lo lleva nuevamente al 
reposo. 
 El pulmón debe su elasticidad fundamentalmente a 
dos componentes físicos, la tensión superficial de la 
interfase aire-líquido y la histología pulmonar. 
 
Tensión Superficial 
 Por definición, la tensión es una fuerza tangencial 
a una superficie. En el caso de la Tensión Superficial 
(TS) podemos entenderla como una fuerza tangente a 
la superficie de la interfase aire-liquido que se origina 
por interacciones de las moléculas que actúan como 
dipolos. En la figura 2 se muestran diferentes 
ejemplos de la TS, en los cuales se observa que la 
interacción entre las moléculas de agua entre si 
generan una fuerza tangencial a la zona de contacto 
entre el aire y el agua. 
En los alvéolos hay una finísima capa de líquido, que 
entra en contacto con el aire que ingresa por las vías 
respiratorias. La tensión superficial allí generada 
produce según la Ley de Laplace una presión positiva 
dentro de los alvéolos, que tiende a sacar el aire de 
los mismos (Figura 3). Esta presión será mayor 
cuanto menor sea el radio del alveolo. 
 De esta forma, a menos de que exista alguna 
manera de disminuir la TS la presión que habría que 
vencer para insuflar el pulmón sería muy elevada y 
por otro lado, al ser esta presión mayor en los 
alvéolos más pequeños (en posición de pie los de la 
base pulmonar) trasladen su contenido aéreo a los del 
vértice que tienen mayor radio. 
 Se estima que un 66% de la fuerza de retracción 
elástica pulmonar (FEP) se debe al componente de la 
TS. Por otro lado de la ley de Laplace se desprende 
que a medida que aumenta el volumen pulmonar y 
por lo tanto el radio alveolar, y si la TS se mantiene 
constante, la presión alveolar será menor. Esto quiere 
que a medida que aumentamos el volumen alveolar se 
necesitará menos diferencia de presión para 
insuflarlo. 
Figura 2 Arriba: La TS genera una fuerza
de atracción entre moléculas de agua que
permite la formación de una gota de agua.
Abajo: la TS permite que un insecto camine
sobre el agua. 
Figura 3 Efectos de la TS en el alveolo pulmonar. Nótese que se trata de una fuerza tangente a la pared 
alveolar que tiende a llevarlo al colapso. Eso se debe a que se genera una presión positiva en el alveolo que
expulsa el aire hacia la exterior a causa de una reducción de su volumen. 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 2 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
Esto se comprueba en la curva de compliance o 
distensibilidad pulmonar (Figura 4), en donde a 
volúmenes pulmonares bajos (cercanos a VR) se 
necesitan grandes diferencias de presión para poder 
insuflarlo. Una vez que los alvéolos comienzan a 
distenderse con el aire, se necesita menos diferencia 
de presión para aumentar su volumen, hasta que 
finalmente se alcanza CPT y llegamos al límite de la 
distensibilidad, más allá del cual el pulmón estallaría. 
También se comprueba, que si en lugar de insuflar 
el pulmón con aire, lo hacemos con un líquido 
(solución fisiológica), la presión necesaria para 
insuflar el pulmón es mucho menor, debido a que la 
TS es prácticamente cero, ya que no hay interfase 
aire-liquido. 
Cuando observamos lo que ocurre durante la 
espiración de este pulmón lleno de aire, observamos 
que la curva correspondiente difiere con respecto a la 
curva graficada en la insuflación. A esta diferencia 
que se produce en los valores de volumen pulmonar 
para una determinada presión dependiendo de si nos 
encontramos inspirando o espirando se lo denomina 
“histéresis” y representa otra consecuencia funcional 
que ocurre en el ciclo ventilatorio a causa de la 
tensión superficial, ya que esto no sucede cuando 
instilamos solución fisiológica en el pulmón. 
Es interesante marcar que según la curva de 
compliance pulmonar, comenzar una inspiración 
partiendo desde un volumen muy pequeño, requeriría 
generar una gran presión de inspiración, y por lo 
tanto un gran trabajo para los músculos inspiratorios. 
Por ello, el volumen residual remanente luego de una 
espiración máxima resulta muy ventajoso, 
permitiendo comenzar la siguiente inspiración desde 
un volumen de aproximadamente 1200mL con lo se 
necesita mucha menos diferencia de presión para 
insuflar el pulmóny por lo tanto menos trabajo 
muscular. 
 
Histología Pulmonar 
 Los tabiques alveolares contienen componentes 
estructurales que colaboran aproximadamente en un 
33% a la FEP. 
 Entre estos componentes se encuentran las fibras 
elásticas y a los proteoglicanos de la pared alveolar, 
pero aquel que más contribuye a la FEP son las fibras 
colágenas. En realidad no son las fibras de colágeno 
en sí lo que provee elasticidad (ya que su función es 
proveer rigidez y sostén mecánico), sino la disposición 
espacial de esas fibras dentro del tabique. 
Figura 4 Curva de Compliance pulmonar en insuflación y espiración con aire y con
solución fisiológica en un pulmón de gato. 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 3 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
Papel del surfactante pulmonar 
 Como hemos visto, la TS tiene una función 
importante en la producción de fuerza de retracción 
elástica pulmonar. 
 Si bien esto resulta útil funcionalmente para el 
proceso de espiración pasiva (ver más adelante), a 
menos de que exista un mecanismo que disminuya la 
TS cuando el alveolo se encuentra a volúmenes muy 
bajos, ocurrirá un movimiento de de aire desde los 
alvéolos de menor volumen hacia los de mayor 
volumen. 
 Cuando una persona se encuentra de pie la base 
pulmonar está sometida, por efecto de la gravedad, a 
todo el peso del pulmón que se encuentra por 
encima. Esto genera como consecuencia que los 
alvéolos de las bases tengan un menor diámetro (por 
menor volumen de aire) que los del vértice pulmonar. 
 Según la ley de Laplace que vimos en la figura 3, 
cuanto menor sea el radio del alveolo y a TS se 
mantiene constante, será mayor la presión de 
retracción, por lo que los alvéolos de la base tendrán 
mayor presión que los del vértice y entonces el aire 
pasará de los de la base hasta los del vértice como se 
muestra en la figura 5. 
 
Este fenómeno determinaría el colapso de los alveolos 
básales ya que el aire se movería hacia el vértice. 
Este efecto es contrarrestado por el surfactante 
pulmonar que actúa de la misma manera que un 
jabón: interponiéndose entre las moléculas de agua e 
impidiendo que estas establezcan uniones puente de 
hidrogeno y en consecuencia reduciendo la TS. Esta 
sustancia es sintetizada y secretada tanto a nivel 
alveolar por los neumonocitos de tipo II, como 
también a nivel bronquiolar por las células de Clara. 
Tal como los jabones o detergentes, se compone 
principalmente de lípidos, de los cuales la 
dipalmitoil-fosfatidilcolina es el de mayor 
concentración (70%). También contiene otros 
fosfolípidos (fosfatidilglicerol y fosfatidiletanolamina) 
y apoproteinas (SP A -> D). 
Es notable que cuanto más pequeño es el volumen 
alveolar más se concentra la sustancia surfactante, 
disminuyendo más eficazmente la TS. Por ello, en 
presencia de surfactante, la disminución del radio de 
los alvéolos basales es compensada por una 
disminución de la TS por acción de este detergente, 
evitando así que se produzca el flujo de aire desde las 
bases a los vértices. 
 
 
ELASTICIDAD DEL TORAX 
 Es bastante habitual encontrar una tendencia a 
pensar intuitivamente al tórax como una simple caja 
dentro de la cual están contenidos los algunos 
órganos vitales como el corazón, pulmones y grandes 
vasos. Sin embargo, podemos observar durante un 
ciclo de inspiración y espiración que el tórax es por el 
contrario, un conjunto de huesos y articulaciones que 
permiten amplios movimientos que acompañarán e 
incluso tienen un papel capital en las variaciones del 
volumen pulmonar. Figura 5 Según la Ley de Laplace los alvéolosbasales tienen menor radio, por lo que a TS constante
generan mayor presión que los del vértice, los cuales
tienen mayor radio. Esta diferencia de presión hace
que el aire pase de la base al vértice. 
 Se puede comprobar experimentalmente que el 
tórax (costillas – esternón – vértebras – cartílagos 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 4 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
costales – y sus respectivas articulaciones) aislado del 
pulmón, o bien sin interacción entre la pleura 
parietal y la viseral, tiene al igual que el pulmón 
propiedades elásticas importantes. 
 En efecto, tiene como todo cuerpo elástico un 
punto de reposo que se encuentra a un volumen 
aproximado de 4 litros, y si comprimimos o 
disminuimos su volumen se genera una fuerza elástica 
torácica (FET) que tiende a expandirlo. Por el 
contrario, cuando aumentamos el volumen por 
encima del reposo de su reposo, se genera una FET 
que tiende a comprimirlo. 
 Fisiológicamente, las variaciones en el volumen del 
tórax dependen tanto de la fuerza de retracción 
elástica pulmonar (debido a que esta se transmite a 
través de las hojas pleurales) y de la actividad de los 
músculos inspiratorios y espiratorios (ver más 
adelante). 
 
 
REPOSO TORACO-PULMONAR 
 Hasta el momento hemos comprendido que el 
pulmón aislado del tórax, posee una elasticidad 
intrínseca que intenta colapsarlo o bien reducir su 
volumen de aire hasta el mínimo posible y que por 
otro lado el tórax aislado también es elástico y que 
tendrá una tendencia natural a mantenerse en reposo 
a un volumen aproximado de 4litros. 
 Cuando integramos estas dos fuerzas elásticas a un 
mismo sistema empezamos a comprender que ambas 
competirán por alcanzar el reposo torácico en el caso 
de la FET y pulmonar en el caso de la FEP. 
 Podemos imaginar entonces una “cinchada” donde 
en un extremo la FEP intenta llevar el sistema toraco-
pulmonar hacia el menor volumen posible y en el otro 
la FET intenta llevarlo hacia los 4 litros, y la soga o 
nexo entre ambas fuerzas lo da la presión 
intrapleural (PIP), la cual al ser negativa en reposo, 
 transmite las fuerzas del tórax hacia el pulmón y 
viceversa. 
 Finalmente, cuando ambas fuerzas se igualan, 
queda un volumen relativamente intermedio entre sus 
dos puntos de reposo, que fisiológicamente es de 
2400ml, o bien equivalente a la capacidad residual 
funcional (CRF). 
 Por ello se marca a esta capacidad como punto de 
reposo toraco-pulmonar y es importante entender que 
a este volumen, nos encontramos en la parte de alta 
complacencia de la curva de distensibilidad pulmonar 
de la figura 4, por lo que se necesita poco esfuerzo 
muscular para poder ejecutar una respiración de 
reposo de aproximadamente 500ml (volumen 
corriente) 
 Otro parámetro a considerar es la presión alveolar 
(PA), entendiendo a esta como la que se genera 
dentro del alveolo. Esta presión al igual que todas las 
presiones se considerará relativa a la presión 
atmosférica. Esto significa que cuando la PA sea igual 
a la Patm será igual a cero. De manera que cuando la 
PA=0 no hay flujo de aire entre los alvéolos y el 
ambiente, debido a que no hay diferencia de presión. 
 Justamente en reposo de los músculos inspiratorios 
y espiratorios, el pulmón se encuentra en CRF, debido 
a que solo actúan sobre el sistema toraco-pulmonar la 
FEP y la FET. En la figura 6 se observa que cuando el 
sistema se encuentra en reposo (FET = FEP) y la PIP es 
negativa (aprox. – 5cmH20) la presión alveolar es igual 
a la atmosférica y por lo tanto igual a cero. 
 Cuando uno toma por ejemplo una bandita elástica 
nota que cuanto uno más la estira, más fuerza 
elástica se genera, y por el contrario, cuanto más 
cerca de su reposo menos fuerza elástica genera. 
Lo mismo ocurre en este sistema toraco pulmonar, 
en donde si el volumen pulmonar aumenta, y por lo 
tanto también el del tórax, la FEP aumenta porque 
estamos alejándolo de su reposo y la FET disminuye 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 5 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.com
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
porque esta más cerca de su reposo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cuando accidentalmente o intencionalmente se 
produce una solución de continuidad entre la 
atmósfera y el espacio intraplaural (por ejemplo por 
un traumatismo de tórax), la PIP deja de ser 
negativa. Esto determina que ya no sea posible 
transmitir las fuerzas torácicas y pulmonares, y por lo 
tanto cada una de ellas actúa libremente de la otra. 
El resultado será un colapso del pulmón por 
retracción elástica causada por al FEP y una 
expansión del tórax hasta su volumen de reposo (4 
litros) por acción de la FET. 
 
 
MECÁNICA INSPIRATORIA 
 Como se ha mencionado anteriormente, el aire es 
un fluido y, como tal, no escapa a las leyes que 
gobiernan la dinámica de los mismos. De modo que un 
concepto a fijar fuertemente es el de diferencia de 
presiones (ΔP). Como es lógico, esto habla de una 
diferencia de presión entre dos puntos del sistema, 
estableciendo entre dichos puntos un “gradiente” de 
Presión que favorece el flujo de aire desde el 
extremo de mayor presión hacia el de menor presión. 
Aplicando este criterio, será lógico pensar que, en 
efecto, para que ocurra un movimiento de aire desde 
las fosas nasales hasta los alvéolos, deberá haber una 
diferencia de presión entre estos dos puntos que 
favorezca ese movimiento. Esta diferencia en las 
presiones se consigue haciendo subatmosférica a la 
presión alveolar, o dicho de otra manera, hacer a la 
PA negativa respecto a la Patm. 
Torax
PIP = -5
PA= 0
FEP= +5 FETFET
PA = FEP + PIP
Según la Ley de Boyle: 
 
P . V = cte. 
 
 
Figura 6 Reposo toraco-pulmonar. Nótese que 
la interacción de la FET y FEP se da a través de
la presión intrapleural negativa, la que a su vez
es uno de los determinantes de la PA 
 De manera que, a temperatura constante, el 
producto de la presión y el volumen de un punto del 
sistema será constante. Esto quiere decir que si 
aumentamos el volumen, por ejemplo del alveolo, la 
presión disminuye mintiendo constante este 
producto, siendo esta la base para generar presiones 
alveolares subatmosféricas. 
 Para poder generar un aumento del volumen del 
alveolo y por lo tanto una disminución de su presión, 
es necesario expandir el pulmón, y es en este punto 
cobra fundamental importancia el concepto de 
sistema toraco-pulmonar, ya que de hecho, es el 
tórax el que posee la musculatura que permitirá 
generar esta distensión, y la PIP actuará como nexo 
entre las fuerzas que genera el tórax y el pulmón. 
 El mecanismo entonces es muy sencillo, todo el 
proceso consiste en aumentar el volumen torácico a 
partir de los músculos inspiratorios y entonces los 
pulmones acompañarán al tórax expandiéndose y 
aumentando el volumen de los alvéolos, con lo cual 
disminuye la presión en estos. 
 Entre los músculos inspiratorios, debemos 
mencionar al diafragma como la principal bomba 
generadora de presión subatmosférica. Este músculo 
cuando está relajado tiene forma de cúpula y tiene 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 6 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
la mayor parte de su superficie dentro de la caja 
torácica, mientas que sus inserciones se encuentran 
mas abajo a la altura de las ultimas costillas. El 
espacio que queda entre las inserciones abajo y su 
parte más superior se denomina zona de aposición. 
Cuando el diafragma se contrae, esta forma de cúpula 
pasa a ser más aplanada y desciende acercándose a 
sus inserciones, por lo que la zona de aposición 
disminuye. Es notable entonces, como se muestra en 
la figura 7, que mientras se produce este movimiento 
descendente del diafragma, el volumen torácico 
aumenta, y esto hace más negativa a la PIP que como 
vimos antes junto la FEP determina la PA, haciéndose 
esta ultima subatmosférica. 
 Tal es la importancia del diafragma, que en una 
ventilación tranquila y de reposo es el único músculo 
inspiratorio que se utiliza. 
 Cuando en ciertas condiciones, necesitamos 
ampliar el volumen de aire inspirado por ejemplo 
hasta CPT se torna importante la contribución de los 
músculos accesorios de la inspiración, que 
contribuyen aún más a ampliar el volumen de tórax y 
generar una PIP más negativa. 
 
El esternocleidomastoideo lleva la clavícula hacia 
arriba; Los escálenos llevan la primer y segunda 
costilla hacia arriba; y los intercostales externos 
llevan el resto de las costillas hacia arriba y afuera 
 Por ultimo queda mencionar que cuando el 
diafragma se contrae al máximo, la zona de aposición 
disminuye a tal punto que se generan presiones 
abdominales supra-atmosféricas, lo que también 
contribuye a la expansión del diámetro transversal 
del tórax. 
 Es notable lo que ocurre con las fuerzas elásticas 
pulmonar y torácica durante la inspiración. En 
principio sabemos que a un volumen similar a CRF 
(2400ml) la FEP tiene la misma magnitud que la FEP y 
pero sentido opuesto. Sin embargo como dijimos 
antes a medida que inspiramos y aumenta el volumen 
tanto del tórax como del pulmón, la FET tiende a 
disminuir porque nos acercamos al reposo del tórax 
(4L) y la FEP aumenta porque nos alejamos del reposo 
del pulmón (0L). 
 Más aún, cuando nuestro sistema toraco-pulmonar 
alcanza un volumen superior a los cuatro litros 
(reposo del tórax), se produce una FET de igual 
Figura 7 Partiendo del reposo toraco pulmonar (A) se puede ver que al descender el diafragme la PIP se hace 
más negativa generando una PA subatmosférica y se produce la inspiración (B). Finalmente a medida que 
aumenta el volumen alveolar la FEP comienza a aumentar hasta igualarse a la PIP por lo que la PA vuelve a
ser igual a la atmosférica y deja de inspirarse aire (C). 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 7 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
sentido que la FEP, por lo que ambas fuerzas elásticas 
contribuyen a disminuir el volumen del sistema. Esto 
se ilustra en la figura 8. 
 
MECÁNICA ESPIRATORIA 
Con la misma lógica que en la inspiración, en 
donde había que generar una diferencia de presión 
que favorezca el flujo de aire desde el ambiente 
hasta los alvéolos, en la espiración se necesita 
exactamente lo mismo, solo que esta ΔP deberá 
favorecer la salida del aire, desde los alvéolos hasta 
la atmósfera. Para lograr esto es necesario generar 
presiones alveolares (PA) supra-atmosféricas. 
Cuando tenemos una ventilación tranquila y de 
reposo, la espiración es un proceso totalmente 
pasivo, en donde las fuerzas para generar esa PA 
supra-atmosférica provienen pura y exclusivamente 
de la interacción de las fuerzas elásticas (FEP y FET) y 
de relajar los músculos inspiratorios, siempre y 
cuando no se quiera espirar más allá de CRF. 
De manera que a volúmenes pulmonares mayores de 
2400ml, solo con dejar de contraer los músculos 
inspiratorios, lo cual vuelve a la PIP menos negativa, 
el sistema toraco-pulmonar volverá a su punto de 
reposo ya que la fuerza resultante de la suma de FEP 
y FET lleva a la retracción elástica del sistema, por lo 
que a esta espiración la denominamos pasiva. 
Por otro lado, en ciertas circunstancias es 
necesario movilizar un mayor volumen de aire (por 
ejemplo capacidad vital) y hacerlo más rápidamente, 
por lo que además aumentamos el flujo de aire. Esto 
ocurre por dar un ejemplo fisiológico en el ejercicio 
físico intenso, o luego de una apnea máxima. 
En estos casos, necesitamos hacer aún menos 
negativa la PIP e incluso hacerla positiva si queremos 
espirar el VRE. Para poder generar esta PIP positiva 
no basta solo con relajar los músculos inspiratorios 
sino que debemos contraer los músculos espiratorios 
que al disminuir el volumen del tórax y por lo tanto 
del pulmón generarápresiones alveolares 
Figura 8 En este gráfico se ilustra la relación entre la FEP y la FET en función de los volúmenes pulmonares y
torácicos. (A) a VR la FET es mayor que la FEP por lo que el sistema toraco-pulmonar tiende a expandirse. (B) a CRF 
, la FEP y la FET tienen la misma magnitud pero sentido contrario, por lo que el sistema se encuentra en reposo. (C) a 
los 4 litros, nos encontramos en el reposo torácico, por lo que no hay FET, y la FEP tiende a llevar el sistema
nuevamente a volúmenes menores. (D) a CPT la FEP y la FET tienen el mismo sentido, por lo que sinérgicamente
contribuyen a disminuir el volumen del pulmón 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 8 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
supra-atmosféricas mayores que en la espiración 
pasiva favoreciendo la salida de aire mas rápidamente 
y a volúmenes por debajo de CRF. 
Tanto la espiración pasiva como activa se detallan 
en la figura 9. 
Es notable el hecho de que el pulmón nunca espire 
completamente todo su volumen de aire, sino que 
siempre queda en volumen residual (VR) al final de 
cada espiración forzada. Este volumen será siempre 
el mismo independientemente de cuanta fuerza 
generemos con los músculos espiratorios. 
El fenómeno físico que impide eliminar del pulmón 
este volumen de aire residual consiste en una 
compresión de la pequeña vía aérea intrapulmonar, 
más específicamente los bronquiolos, que al no 
poseer cartílago son susceptibles a que cuando se 
enfrenten una presión transmural negativa. 
La presión transmural se define como la diferencia 
de presiones entre la presión interna de nuestras vías 
aéreas y la presión externa de las mismas. 
En general, las vías aéreas durante la espiración 
pasiva poseen una presión interna positiva que deriva 
de la presión supra-atmosférica generada a nivel de 
los alvéolos. A medida que el aire por estás vías que 
presentan cierta resistencia va perdiendo presión 
gradualmente desde el alveolo hasta la nariz. Pero 
como la PIP en mayor o menor medida es negativa, la 
presión transmural es siempre positiva y no hay 
colapso de la vía aérea. (Figura 10.A) 
 Sin embargo no ocurre lo mismo cuando queremos 
espirar más allá de CRF, ya que como se dijo 
anteriormente, para esto es necesario la acción de los 
músculos espiratorios que producen PIP positiva. 
 A medida que se lleva a cabo la espiración forzada 
y el volumen de aire en los alvéolos va disminuyendo 
también disminuye la FEP ya que esta fuerza elástica 
depende directamente del volumen pulmonar (Ver 
Fig. 8.A) y también hemos visto que la PA es la suma 
algebraica de la FEP y de la PIP, por lo que a medida 
que vamos espirando el VRE en espiración forzada, la 
presión alveolar depende mucho más de la PIP 
positiva que de la FET que es cada vez menor. 
 
Figura 9 Al final de una inspiración (A) debemos relajar los músculos inspiratorios para generar presiones alveolares supra-
atmosféricas que permitan la espiración del aire (B) hasta que la FET disminuye y se iguala a la PIP volviendo a una situación de 
reposo toraco-pulmonar(C). Si queremos espirar más allá de CRF, debemos hacer un esfuerzo espiratorio con los musculos
torácicos que permitan generar una PIP positiva y de esa manera PA supra-armosféricas. 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 9 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
Así es que finalmente se alcanza un punto en el 
que la PIP tiene un valor muy cercano a la PA y 
entonces por la resistencia de las vías aéreas al flujo 
de aire estas presiones se igualan dentro de la vía 
aérea colapsable, produciéndose un punto de igual 
presión que determina la compresión dinámica de la 
pequeña vía aérea y que impide que el alveolo pueda 
espirar su contenido aún teniendo presión supra 
atmosférica en su interior. Esto se ilustra en la figura 
10.B 
Lo más notable de este proceso de compresión 
dinámica es que es independiente del esfuerzo 
espiratorio que voluntaria o involuntariamente el 
individuo realice, ya que como se muestra en la 
figura 10.C aunque uno duplique el esfuerzo 
muscular y por lo tanto la PIP y la PA, 
inevitablemente el punto de igual presión quedará 
fijado y no se moverá. Por ello, en toda espiración 
forzada se definen dos fases: Aquella en donde el 
flujo de aire espirado depende del esfuerzo muscular 
realizado (fase esfuerzo dependiente), y aquella en 
donde el se produce la compresión dinámica sin 
importar el esfuerzo realizado (fase esfuerzo 
independiente). Como es lógico y razonable, la fase 
que depende del esfuerzo será aquella en donde la 
FET sea muy grande, por lo tanto a grandes 
volúmenes pulmonares. Esto será fundamentalmente 
desde CPT hasta CRF, que representa 
aproximadamente un 80% de la capacidad vital. Por el 
contrario, la fase esfuerzo independiente será 
representada cuando espiramos volúmenes por debajo 
de CRF y hasta VR. 
De manera que la consecuencia directa de la 
compresión dinámica de las vías aéreas que se 
produce exclusivamente durante la fase esfuerzo 
independiente de la espiración forzada es un residuo 
de aire imposible de espirar que como vimos, muy 
lejos de ser un aspecto negativo, es fundamental para 
iniciar una inspiración en la zona de alta compliance 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 En espiración pasiva no hay compresión dinámica 
(A). En espiración forzada, durante la fase esfuerzo
independiente se produce un punto de igual presión entre la
PIP y la presión interna de las vías aéreas, produciéndose
compresión dinámica (B). Si se alimenta la fuerza muscular no 
cambia el punto de igual presión (C) 
de la curva de distensibilidad pulmonar (fig. 4) y de 
esa manera disminuir el esfuerzo y el trabajo 
muscular en cada ciclo ventilatorio. 
Tal es así, que el único momento en que un ser 
humano no posee volumen residual es en la vida 
intrauterina, previo al nacimiento. Y por ello el 
esfuerzo enorme que debe realizar un neonato para 
vencer la tensión superficial y poder generar la 
primer inspiración, luego de la cual siempre quedará 
un volumen residual en sus pulmones causado por la 
compresión dinámica. 
 
CONCLUSIONES 
El pulmón y el tórax son dos cuerpos elásticos, que 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 10 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
como tales, tienen la propiedad de retornar a su 
volumen de reposo luego de haber sido estirados o 
comprimidos. La magnitud de las fuerzas elásticas 
que estos generan dependerán en mayor medida de 
que tan alejado de su volumen de reposo esté cada 
uno. Ambos funcionan en conjunto como un único 
sistema (aparato toraco-pulmonar) y sus fuerzas 
elásticas “compiten” entre si, determinando en el 
punto en que se igualan un reposo toraco-pulmonar 
que coincide con un volumen similar a CRF (2400ml) a 
partir del cual se puede ejecutar una ventilación de 
reposo de volumen corriente (500ml), con un esfuerzo 
mínimo de los músculos inspiratorios (principalmente 
el diafragma) ya que nos encontramos en la zona de 
alta compliance de la curva de distensibilidad 
pulmonar. 
 Tanto para inspirar volumen corriente como para 
inspirar volúmenes mayores, es necesario un trabajo 
de los músculos inspiratorios que permitan disminuir 
hacer más negativa la PIP y de esa forma generar 
presiones alveolares subatmosféricas fluir el aire 
desde las fosas nasales hasta los alvéolos. 
 Partiendo desde CPT, es posible espirar el aire 
contenido en el pulmón en forma pasiva hasta 
alcanzar el reposo toraco-pulmonar (CRF). Esto se 
consigue solo con relajar los músculos inspiratorios y 
dejar que las fuerzas elásticas produzcan la 
retracciónpulmonar generando presiones supra-
atmosféricas que expulsan el aire de los alvéolos. 
 Para espirar más allá de CRF hasta que quede en el 
pulmón el VR, es necesaria la acción de músculos 
espiratorios que al comprimir el tórax generan PIP 
positiva y esto permite generar nuevamente presiones 
supra-atmosféricas en los alvéolos. 
 Una vez realizada la primera inspiración luego del 
nacimiento, nunca podremos espirar el volumen 
residual debido al proceso de compresión dinámica 
que se da en las pequeñas vías aéreas colapsables que 
se encuentran sometidas a la presión intrapleural. 
 Esta compresión dinámica se produce solo durante 
la fase esfuerzo independiente de la espiración 
forzada, o sea a volúmenes pequeños, ya que al estar 
la FEP notablemente disminuida, la presión alveolar 
depende virtualmente de la PIP y en mucho menor 
medida de la FEP, generándose así un punto de igual 
presión entre la vía aérea y PIP. Cuando esto ocurre 
la presión transmural es igual a cero y se colapsa la 
vía aérea impidiendo espirar el volumen residual de 
los alvéolos independientemente de la magnitud del 
esfuerzo espiratorio 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 11 -
H
ttp
://
fis
io
ca
r1
.g
oo
gl
ep
ag
es
.c
om
MECÁNICA VENTILATORIA 
 
 
 
NOMENCLATURA UTILIZADA 
CI Capacidad Inspiratória 
CPT Capacidad Pulmonar Total 
CRF Capacidad Residual Funcional 
CV Capacidad Vital 
ΔP Diferencia de presión 
FEP Fuerza Elástica Pulmonar 
FET Fuerza Elástica Torácica 
P Presión 
PA Volumen 
Patm Presión Atmosférica 
PIP Presión Intra-Pleural 
TS Tensión Superficial 
V Volumen 
VC Volumen Corriente 
VR Volumen Residual 
VRE Volumen de Reserva Espiratorio 
VRI Volumen de Reserva Inspiratorio 
 
 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA: 
 
√ Fisiología Humana de Houssay (8ª Ed.), Horacio E. Cingolani – Alberto B. Houssay 
√ Fisiología Respiratoria de West (7ª Ed.), John B. West 
√ Fisiología de la Respiración (2ª Ed.) Carlos F. Reyes Toso – Ignacio de la Riva – Fernando M. Planes 
 
Leandro J. de Gregorio, Ayudante del carril “A “de Fisiología Humana de la U.B.A. 
- 12 -
	Portada
	Mecánica Ventilatoria
	Elasticidad Pulmonar
	Tensión Superficial
	Histología Pulmonar
	Papel del surfactante pulmonar
	Elasticidad del Tórax
	Reposo Toraco-Pulmonar
	Mecánica Inspiratoria
	Mecánica Espiratoria
	Conclusiónes