APARATO RESPIRATORIO ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA

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APARATO RESPIRATORIO ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA
YÚLIAN LOYOLA FLORES
APARATO RESPIRATORIO
Órganos y estructuras tubulares y cavernosas por medio de los cuales tienen lugar la ventilación pulmonar y el intercambio gaseoso entre el aire ambiente y la sangre.
- Dorland, Diccionario médico 30ed.
ANATOMÍA DEL 
SISTEMA RESPIRATORIO
ZONA DE CONDUCCIÓN: 
Función de calentar, limpiar, humedecer
ZONA RESPIRATORIA:
Función de 
intercambio de gases
Epitelio ciliado de la tráquea
Cilios
Células
Secretoras
de moco
3
VÍAS RESPIRATORIAS
Zona de conducción
Z.Resp
4
VÍAS AÉREAS Y FLUJO AÉREO 
Espacio muerto anatómico: 150 ml. 
No forman parte del intercambio gaseoso
Zona Respiratoria
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
NARIZ
FARINGE
Parte externa: estructura osteocartilaginosa.
Parte interna: cavidad cubierta de epitelio, en su interior hay pelos (vibrisas).
12 cm aprox. 
Dividida en tres partes según su localización: nasofaringe, orofaringe y laringofaringe
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
Permite el paso del aire desde la faringe a la tráquea.
Nivel de C4-C6. 
Compuesta por varios cartílagos irregulares.
LARINGE
TRÁQUEA
12 cm de longitud, y unos 2.5cm de diámetro. 
Tiene una serie de anillos cartilaginosos en forma de C. 
Impiden que se cierre la luz del tubo, 
Su parte posterior, no rígida, permite que los alimentos atraviesen el esófago sin dificultad.
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
Órganos tubulares. Fibro –Cartílago- Musculares.
A medida que se van dividiendo poseen, en su pared, cartílagos hialinos cada vez más fragmentados e incompletos.
Dicha pared es completada con músculo liso
Luego de 23 divisiones ya no poseen cartílago hialino en su pared, denominándose BRONQUIOLOS.
Éstos están constituidos sólo por músculo liso
BRONQUIOS
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
	DIVISIÓN DE LOS BRÓNQUIOS HUMANOS	
	GENERACIÓN	DENOMINACIÓN
	G1	BRONQUIOS PRIMARIOS
	G2	BRONQUIOS SECUNDARIOS
	G3	BRONQUIOS TERCIARIOS
	G4-G8	BRONQUIOS SUBSEGMENTARIOS LARGOS
	G9-G23	BRONQUIOS SUBSEGMENTARIOS CORTOS
	G24-G27	BRONQUIOLOS NO RESPIRATORIOS
	G28 a G30-G32	BRONQUIOLOS RESPIRATORIOS
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
ALVÉOLOS
Estructuras saculares más distales del árbol bronquial. 
Cada uno posee un diámetro de 200 a 300 μm. 
Cada alvéolo esta rodeado por capilares vasculares
Entre los alvéolos y estos capilares se de la HEMATOSIS.
SURFACTANTE PULMONAR
Sustancia presente en los alveolos pulmonares
Su principal función es reducir la tensión superficial alveolar.
COMPUESTA
80% fosfolípidos (dipalmitoilfosfatidilcolina)
12% proteínas
8% lípidos. 
Producido por los neumocitos tipo II
10% del área superficial de los alveolos
MEMBRANA ALVEOLO CAPILAR
Barrera de 0,5 u de espesor y un área de 50 a 100 m2
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
PULMONES
Son 2 vísceras esponjosas y asimétricas, completamente revestidas y amoldadas dentro de las cavidades pleurales. 
Cada pulmón está dividido, por unos surcos o cisuras, en una serie de lóbulos. 
El pulmón derecho tiene tres lóbulos: superior, medio e inferior, 
El izquierdo, dos: superior e inferior.
ANATOMÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
PULMONES
ELASTICIDAD. Depende de las propiedades elásticas de las estructuras del sistema respiratorio. 
VISCOSIDAD. Depende de la fricción interna de un medio fluido, es decir entre el tejido pulmonar y el gas que circula por las vías aéreas. 
En el sistema respiratorio se cuantifica como el cambio de presión en relación al flujo aéreo.
TENSIÓN SUPERFICIAL. Está producida por las fuerzas cohesivas de las moléculas en la superficie del fluido y de la capa de la superficie alveolar. 
Estas fuerzas dependen de la curvatura de la superficie del fluido y de su composición.
HISTÉRESIS. Es el fenómeno por el que el efecto de una fuerza persiste más de lo que dura la misma fuerza
El pulmón tiene unas propiedades mecánicas que se caracterizan por: 
Zona con líquido lubricante que
permite los movimientos pulmonares dentro de la cavidad torácica
Membrana que recubre por dentro la cavidad torácica que contiene los pulmones.
Membrana que reviste la superficie pulmonar.
Entre ambas cavidades el líquido pleural (15 a 20 ml) que lubrica dicho espacio impidiendo la fricción.
PLEURA PULMONAR
La arteria pulmonar recibe la sangre de todo el cuerpo la cual pasa a los pulmones para ser oxigenada.
La sangre ya oxigenada se retira del pulmón mediante las 4 venas pulmonares.
La circulación bronquial esta compuesta por las arterias bronquiales que nacen de las arterias sistemáticas que vacían en las venas bronquiales y estas en la vena ácigos.
SANGRE Y LINFA EN LOS PULMONES
VÍAS CONDUCTORAS
Mucosa de las vías respiratorias
Predomina en las zonas de las vías conductoras de mayor calibre.
Epitelio pseudoestratificado con células ciliadas y secretoras (inmunidad innata) y basales (progenitoras)
Sin glándulas secretoras; el músculo liso tiene una participación y una actividad más notables, casi sin cartílago
Células claras (epitelio cúbico no ciliadas) para la defensa inmunitaria y actúan como elementos progenitores después de lesión.
Las células epiteliales generan inmunoglobulinas secretoras (iga), colectinas (incluidas las proteínas tensioactivas [SP-A y SP-D]), las defensinas y otros péptidos y proteasas, y especies de oxígeno y de nitrógeno reactivas.
Antimicrobiano para evitar infección
MECANICA DE LA VENTILACIÓN
El CICLO VENTILATORIO. FASES:
- LA INSPIRACIÓN: Entrada de aire
- LA ESPIRACIÓN: Salida de un volumen de aire; volumen corriente o tidal (VC)
MECÁNICA DE LA INSPIRACIÓN (Activa)
Reposo
Forzada
MECÁNICA ESPIRATORIA
Reposo
Forzada
(pasiva)
(activa)
MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN
ELASTICIDAD:
Facilidad de un cuerpo de retomar su longitud original una vez terminada la fuerza perturbadora
Ejm:
 Elastina	  elongación (distención)					
			Colágeno  No se deja distender fácilmente
resorte
MECÁNICA VENTILATORIA
NI INSPIRACIÓN
NI ESPIRACIÓN
3000 mL
No músculos
Reposo
Capacidad residual funcional
(CRF)
MECÁNICA VENTILATORIA
650 mL
(volumen mínimo)
MECÁNICA VENTILATORIA
NI INSPIRACIÓN
NI ESPIRACIÓN
3000 mL
No músculos
Reposo
Capacidad residual funcional
(CRF)
MECÁNICA VENTILATORIA
4200 mL
MECÁNICA VENTILATORIA
NI INSPIRACIÓN
NI ESPIRACIÓN
3000 mL
Reposo
Capacidad residual funcional
(CRF)
Retroceso elástico del pulmón = 
retroceso elástico pared de tórax
(sentido opuesto)
REwall
RElung
PRESION ATMOSFÉRICA
Está dada por el aire que rodea la superficie de la tierra, tiene un valor a nivel del mar de 760 mm Hg.
Convencionalmente se le asigna un valor relativo de 0 cm de H2O.
760 mmHg = 0 cm de H2O
MECÁNICA DE LA INSPIRACIÓN (Activa)
inspiración
PRESIÓN INTRAALVEOLAR
La presión intraalveolar o intrapulmonar es la que está presente en los bronquios y los alvéolos.
En reposo es de 0 cm H2O
En la inspiración disminuye a – 2 cm H2O
En la espiración aumenta a +2 cm H2O
Al final de la espiración se iguala con la presión atmosférica O cm de H2O. 
Lung
Pleural 
Space
PRESION ALVEOLAR
La Palveolar determina si el aire ingresa o sale de los pulmones.
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Cambios en la Presión alveolar 
durante la inspiración y espiración 
ANTES DE LA INSPIRACIÓN:
Al final de la espiración precedente, la presión intraalveolar es equilibrada con la presión atmosférica y no hay flujo de aire
INSPIRACIÓN:
Como los pulmones aumentan en volumen, la presión intraalveolar disminuye
 gradiente de presión que favorece el flujo de aire hacia los alveolos desde la atmósfera.
ESPIRACIÓN:
Como los pulmones recuperan su tamaño pre-inspiratorio, la presión intraalveolar aumenta
 gradiente de presión que favorece el flujo de aire fuera de los alveolos a la atmósfera.
PRESION INTRAPLEURAL
La presión intrapleural o intratorácica es aquella dentro del espacio pleural.
En reposo tiene un valor de – 5 cm H20
En la inspiración disminuye a – 8 cm H2O
En la espiración aumenta a – 4 cm H2O
Al final de la espiraciónnuevamente alcanza el valor en reposo.
Lung
Pleural 
Space
Lung
Pleural Space
Crea una presion positiva intrapleural en presencia de una presion extratoracica atmosferica.
Boca( atmosferica), pulmones (atmosferica) 
= Inspiracion. 
VENTILACION A PRESION POSITIVA
Crea una presion negativa extratoracica (subatmosferica) produciendo una gradiente de presion.
Boca (atmosferica),Pulmones(subatmosferica)=Inspiracion.
VENTILACION A PRESION NEGATIVA
MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN
PRESIÓN TRANSMURAL:
Diferencia entre presión del interior y la presión del exterior
Pi - Pe
Pi > Pe = + (cavidad se distiende)
Pi < Pe = - (cavidad se comprime)
Pi = Pe = no dist, no compr.
GRADIENTES DE PRESION
PRESION TRANS-VIA AEREA 
PRESION TRANSPULMONAR
PRESION TRANSTORACICA
PRESIÓN TRANS-VÍA AÉREA
Es la diferencia de presión entre la presión atmosférica o presión en la boca (Pat) y la presión alveolar (Palv).
 Pta = Pat - Palv
En la inspiración la Pta es de +2 cm H20
Al inicio de la espiración la Pta es de –2 cm H20
Lung
Pleural 
Space
-5
-2
-2
-2
-2
0
0
0
En inspiración
PRESIÓN TRANSPULMONAR
Es la diferencia entre la presión alveolar y la presión intrapleural
 Ptp = Palv – Ppl
Al iniciar la inspiración (y reposo)
Palv=0
Ppl=-5
En la espiración:
la Palv es de + 2 cm de H2O y la Ppl es de – 4 cm de H2O siendo la Ptp de + 6 cm de H2O.
Lung
Pleural 
Space
-5
0
0
0
0
Ptp= 0 – (-5) = +5
40
PRESIÓN TRANSTORÁCICA
Está dada por la diferencia entre la presión alveolar (Palv) y la presión de superficie corporal (Pbs)
		Ptt = Palv – Pbs
Durante la inspiración la Palv es de – 2 cm de H2O y la Pbs es de 0 por lo que la Ptt es de – 2 cm de H2O
En la espiración la Ptt es de + 2 cm de H2O
Lung
Pleural 
Space
-5
-2
-2
-2
-2
0
0
0
En inspiración
MECÁNICA DE LA VENTILACIÓN
VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
Capacidad: [ ] de 2 o más volúmenes
Capacidad inspiratoria
(CI)
VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES
CRF = 3000ml
V.Corriente (tidal)= 500ml
VRI = 2500ml
VR = 1500ml
VRE = 1500ml
CPT
6000ml
Luego de una 
máxima inspiración:
CV inspiratoria
Luego de una 
máxima espiración:
CV espiratoria
CRF: Capacidad residual funcional. VRI: Volumen de reserva inspiratoria. VRE: Volumen de reserva espiratoria. 
VR: Volumen residual. CPT: Capacidad pulmonar total. CV: Capacidad vital.
Elaborado por: Yúlian Loyola Flores
Registro de las variaciones
del volumen pulmonar
ESPIRÓMETRO
ESPIROMETRÍA
registro del movimiento del volumen del aire que entra y sale de los pulmones 
Tambor invertido sobre una cámara de agua, con el tambor equilibrado por un peso.
Cuando se respira hacia el interior y el exterior de la cámara, el tambor se eleva y desciende, y se hace un registro en una hoja de papel en movimiento.
Registro de las variaciones
del volumen pulmonar
ESPIROGRAMA
Indica los cambios del volumen pulmonar en diferentes condiciones de respiración. 
VRI: Volumen de reserva inspiratoria. 
VRE: Volumen de reserva espiratoria. 
CV: Capacidad vital. 
CI: Capacidad inspiratoria. 
VR: Volumen residual. 
CPT: Capacidad pulmonar total. 
CRF: Capacidad residual funcional. 
Pletismografía corporal
Dilución del Helio
Lavado de nitrógeno
VOLUMEN RESPIRATORIO MINUTO
Cantidad total de aire nuevo que pasa hacia las vías respiratorias en cada minuto
Es igual al volumen corriente (VC) multiplicado por la frecuencia respiratoria por minuto()
	VALORES NORMALES		
	VC		
	500ml	12rpm	
Una persona puede vivir durante un periodo breve con un DE TAN SÓLO 1,5 y una FR de sólo 2 a 4 rpm.
	ESPACIO MUERTO	
	ANATÓMICO	FISIOLÓGICO
	Mide el volumen de todo el espacio del sistema respiratorio distinto a los alveolos y las demás zonas de intercambio gaseoso que se relacionan con ellos.	El concepto de anatómico más el volumen de los alveolos que no son funcionales o parcialmente funcionales
	En una persona normal son relativamente iguales	
	PERSONA CON ALGUNOS ALVEOLOS NO FUNCIONALES	
	Puede ser mayor en 1 o 2 litros	Relativamente menor por los alveolos no funcionales o parcialmente funcionales.
Presión parcial de O2 inspirado (PIO2)
En las vías aéreas superiores, se adiciona vapor de agua al aire inspirado.
 La presión del vapor de agua es igual a 47 mm Hg a temperatura corporal normal por tanto la presión endotraqueal de oxígeno es igual:
 PIO2 = FiO2 (Pb – PH20) 
TASA DE RECAMBIO GASEOSO: Coeficiente respiratorio (R)
El aire alveolar no tiene la misma composición que el aire atmosférico normal:
 a) En cada respiración solo se sustituye una parte del aire 
 alveolar.
 b) Constantemente se absorbe oxígeno del aire alveolar.
 c) Se difunde constantemente CO2 desde los capilares 
 pulmonares hacia los alvéolos. 
Por tanto cuando el aire se desplaza desde la tráquea al alvéolo la PO2 desciende 1.2 mm Hg por cada 1 mm Hg de incremento en la PCO2. 
Si la PO2 en la tráquea es de 150 mm Hg y la PCO2 alveolar es 40 mm Hg, la presión alveolar de oxígeno es de 102 mm Hg. 
El CO2 inhalado es insignificante, y puede ser considerado cero, mientras el aire inspirado viaja hacia los alvéolos la presión de CO2 se incrementa. La PCO2 a nivel alveolar resulta igual a la PCO2 arterial = 40 mm Hg. 
 
TASA DE RECAMBIO GASEOSO:Coeficiente respiratorio (R)
En condiciones normales 250 ml/min de oxígeno se adicionan a la circulaciòn pulmonar mientras que se remueven 200 ml/min de dióxido de carbono. Su relación constituye el coeficiente respiratorio 
R
PRESION PARCIAL ALVEOLAR DE OXIGENO (PAO2)
La PA depende de la fracciòn inspiratoria de O2. Cuando el aire pasa por la via aérea alta se humidifica y el vapor de agua desplaza las moléculas de oxigeno lo que hace que su presiòn parcial sea menor a la que hay en el aire.
La PA guarda relación con la ventilación alveolar, lo cual puede valorarse con mediante PaCO2 y la tasa de recambio gaseoso a nivel pulmonar (R= VCO2/VO2)
PAO2= FiO2 (Pb – PH20) – PaCO2/ R 
Índices de Oxigenación
PaO2/FiO2
La presión arterial de oxígeno resulta insuficiente para indicar una adecuada transferencia de oxígeno, para ello se hace necesario recurrir a los ìndices de oxigenación.
La relación PaO2/FiO2 nos da un estimado de la fracción de shunt.
A mayor valor, mejor oxigenación arterial, valores debajo de 200 se consideran propios del ARDS.
Índices de Oxigenación
Gradiente alveolo arterial de O2 (D A-a)
Mide la eficiencia del recambio gaseoso .
A-aO2 se altera cuando existe trastornos respiratorios que producen desequilibrio V/Q, shunt o trastornos de difusión. Aun cuando la PaO2 se normalize con oxigeno suplementario, la gradiente seguirá siendo anormal. 
La hipoventilación pura (por ejemplo en enfermedades neurológicas o neuromusculares) se asocia a una gradiente alveolo – arterial normal.
Normalmente encontramos una diferencia de 10 +/- 5 mmHg.
D(A – a) O2 = PAO2 – PaO2
Relaciones ventilación perfusión
Efecto de la alteración de la relación ventilación – perfusión sobre la PO2 y la PCO2 en la unidad del pulmón.
Relaciones ventilacion perfusión
Shunt: Sangre ingresa al sistema arterial sin haber pasado por aéreas de pulmón ventiladas.
Transporte de O2
Combinado con la Hemoglobina
Disuelto
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FACTORES QUE AFECTAN LA AFINIDAD DE LA HEMOGLOBINA
 Desviación Izquierda
Hipocapnia
Alcalosis
Alcalemia
Hipotermia
Disminuido 2,3-DPG
Desviación Derecha
Hipercapnia
Acidosis
Acidemia
Hipertermia
Aumentado: 2,3 - DPG
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Control nervioso de la respiración
Control de la Ventilación:
 a.-centro respiratorio:
 “centro bulbar”: células inspiratorias y 
 espiratorias, coordinan la ritmicidad de la respiración, al hacer conexión con la motoneuronas que gobiernan los músculos inspiratorios y espiratorios.
Control nervioso de la respiración
Control de la Ventilación:
 b.-protuberancia:
 * Apneúsico :Prolonga laactividad inspiratoria
 *Neumotáxico: Inhibir la actividad 
 inspiratoria y actuar sobre la 
 porción espiratotria del centro bulbar.
98,6
97,5
95,8
91,1
74,1
56,7
50
33,8
9,6
0
0
20
40
60
80
100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
98,6
97,5
95,8
91,1
74,1
56,7
50
33,8
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0
0
20
40
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80
100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
98,6
97,5
95,8
91,1
74,1
56,7
50
33,8
9,6
0
0
20
40
60
80
100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
0
5
10
15
20
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Contenido de Oxígeno (mL/100mL)
O2 disuelto mL/100 mL
O2 combinado con Hb (mL/100mL) (14.7 gr Hb/100mL)
O2 total (mL/100mL)
0.3 mL/100mL
19.2 mL/100mL
19.5 mL/100 mL
0.3 mL/100mL
19.2 mL/100mL
19.5 mL/100 mL
0
5
10
15
20
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Contenido de Oxígeno (mL/100mL)
O2 disuelto mL/100 mL
O2 combinado con Hb (mL/100mL) (14.7 gr Hb/100mL)
O2 total (mL/100mL)
0
20
40
60
80
100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 37º; pH: 7.2; pCO2: 40 mmHg
0
20
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020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 37º; pH: 7.2; pCO2: 40 mmHg
0
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Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 90 mmHg
0
20
40
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100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 90 mmHg
0
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Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 39º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
0
20
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Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 39º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
0
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Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 39º; pH: 7.2; pCO2: 44 mmHg
0
20
40
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100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 39º; pH: 7.2; pCO2: 44 mmHg
0
20
40
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80
100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 40º; pH: 7.0; pCO2: 90 mmHg
0
20
40
60
80
100
020406080100120140
Presión parcial de Oxígeno (mm Hg)
Saturación de la Hemoglobina (%)
t: 37º; pH: 7.4; pCO2: 40 mmHg
t: 40º; pH: 7.0; pCO2: 90 mmHg