3 Mecánica de la ventilación

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FISIOLOGÍA II. Fisiología del sistema respiratorio.
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La bomba toracopulmonar tiene como función mantener una ventilación alveolar acorde
con las necesidades de la oxigenación tisular.
La ventilación consiste en el ingreso de aire oxigenado y el egreso de aire con exceso de CO2
en la espiración. Para lograr este movimiento de aire entre el pulmón y la atmósfera se
requiere un trabajo que es llevado por el componente neuromuscular que actúa sobre las
estructuras elásticas pasivas del pulmón y el tórax.
Punto de reposo: este coincide con la capacidad residual funcional (CRF) que es el volumen
que posee el pulmón en reposo y que es la suma del volumen residual (VR) y del volumen de
reserva espiratorio (VRE). Este punto en una persona sin alteración respiratoria se puede
sostener sin dificultad, ya que no requiere ningún esfuerzo muscular. Esto se debe al
equilibrio entre 2 fuerzas elásticas: la fuerza de las retracción elástica pulmonar y la fuerza
de retracción en las chicas del tórax.
La fuerza elástica pulmonar (FEP) tiende a colapsar el pulmón, mientras que la fuerza
elástica torácica (FET), lleva el tórax hacia un volumen de equilibrio cercano a los 4 L en un
adulto. Por lo tanto, en reposo el tórax está menos extendido y ejerce fuerza hacia afuera.
Tiene un volumen equivalente a la CRF las 2 fuerzas tienen igual magnitud y sentido
opuesto a lo que el sistema está en equilibrio y por lo tanto no se requiere contracción
muscular alguna para mantener este punto.
Como el tórax está revestido por la pleura parietal y el pulmón por la visceral. La contracción
en sentido opuesto genera en la cavidad lograr una presión subatmosférica de unos - 5
centímetros de H2 O en promedio.
Para sacar al sistema respiratorio del punto de reposo se requiere trabajo muscular.
Trabajo diafragmático
El diafragma es un músculo estriado inervado por el nervio frénico (cuyas raíces emergen
de los segmentos C3 – C5) dependiendo de su contracción, del estilo central originado en
los centros respiratorios.
Las fibras musculares del diafragma conforman unidades motoras con diferentes
propiedades contráctiles y de resistencia a la fatiga. Por lo que se describen:
● Fibras rápidas fatigables.
● Fibras rápidas de fatigabilidad intermedia.
● Fibras rápidas resistentes a la fatiga.
● Fibras lentas resistentes a la fatiga.
No todas las unidades motoras se emplean simultáneamente. Durante la respiración lenta,
se utilizan fibras lentas resistentes a la fatiga. A medida que aumenta la fuerza de
contracción diafragmática, se activan las fibras rápidas de fatigabilidad intermedia y por
último se activan las fibras rápidas fatigables (sólo durante esfuerzos explosivos como tos y
vómito).
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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El diafragma se asemeja a una emisora, de modo tal que, cuanto menor es el radio de la
curvatura para una tensión generada por una contracción, mayor será la presión obtenida.
Por lo que se aplica la ley de Laplace:
P= 2T/r
Donde:
P = presión.
T= tensión.
R= radio de curvatura.
La presión generada por el diafragma puede ser medida a través de una determinación
denominada presión transdiafragmática.
La conformación en cúpula, característica del diafragma, determina que su posición lateral
contacte con las últimas costillas. Esta región se denomina zona de oposición del
Diafragma.
Cuando se realiza una inspiración, el diafragma desciende y al mismo tiempo que desciende
la presión intratorácica, aumenta la presión abdominal. Esta presión positiva intraabdominal
actúa sobre la zona de oposición del diafragma, favoreciendo el desplazamiento lateral y
anteroposterior, contribuyendo a una generación de volúmenes inspiratorios (volumen
corriente, capacidad inspiratoria).
Las enfermedades que causa aumento del volumen pulmonar con aplanamiento
diafragmático, determinan una disminución del área de posición, con la consiguiente caída
de los volúmenes inspirados (enfisema).
Por lo que los pacientes con enfisema no sólo tendrán una desventaja mecánica, sino
también menor cantidad de generar volúmenes inspiratorios (por pérdida del área de
aposición).
Los sistemas mecánicos pueden caracterizarse mediante un modelo matemático que
contempla variables y parámetros de la ecuación de movimiento.
Esta ecuación tiene relación con las variables fuerza, desplazamiento y velocidad.
En el caso de un fluido, la fuerza para desplazarlo es la presión (fuerza sobre área) el
desplazamiento es el volumen de fluido desplazado y la tasa de desplazamiento en este
caso es el flujo.
Para el proceso respiratorio la fuerza es la presión generada por el trabajo muscular
(diafragma) que produce un cambio de volumen torácico e interior gracias al flujo de aire
desde la atmósfera.
Los parámetros constantes serían aquí, la resistencia elástica o compliance tóraco
pulmonar y la resistencia de las vías aéreas. La ecuación que describe esta relación se
expresa:
Presión = V/C+FxR
Resistencia al trabajo ventilatorio
El trabajo realizado por el diafragma debe vencer primero a la resistencia elástica, a la
ventilación que ofrece al tejido tóraco pulmonar. Una vez vencida esta resistencia, el cambio
de volumen alveolar genera un cambio de presión.
La ley de Boyle – Mariotte y comienza a registrarse el flujo entre la atmósfera y el alveolo
gracias a un cambio de presión.
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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La elasticidad del sistema toracopulmonar permite, luego de terminar la fuerza que lo
deformó, retornar a la situación de reposo. Por lo tanto, la resistencia de parénquima
pulmonar al paso del aire se puede dividir en elástica y no elástica, aunque hay otras, como
la inercia de los gases y la fricción de los tejidos, al deformarse no son tan importantes.
Los cuerpos elásticos son los que tienden a volver a su punto de reposo, por lo que el
pulmón es un cuerpo elástico y distensible a la vez.
La distensibilidad o compliance se puede entender como la fuerza que debemos aplicar
para sacar a la banda elástica de su punto de reposo.
En tanto, la electricidad se describe como la fuerza que hace que el elemento retorna al
punto de reposo.
De distensibilidad se caracteriza por el cociente.
Compliance = v/p
Donde V corresponde al cambio de volumen y P corresponde a cambio de la unidad de
presión. Si aplicamos esta fórmula a la ventilación pulmonar, podríamos decir que el cambio
de volumen corresponde al volumen corriente, en tanto que el cambio de presión
corresponde al cambio de la presión intrapleural.
Hay algunas patologías que cursan con cambios importantes en el volumen pulmonar,
como en la fibrosis pulmonar o el síndrome de estrés respiratorio agudo del adulto, que
cursa con capacidad pulmonar total obstruida, a expensas de la capacidad residual
funcional o del asma bronquial, en la que el paciente tiene un aumento del volumen residual
por atrapamiento aéreo.
Ambos tipos de patologías, con mecanismos fisiopatológicos diferentes tienen la
compliance disminuida.
El tamaño pulmonar es otra variable que afecta la confianza, dado que cuando más grande
sea el pulmón, mayor gradiente de presión habrá que generar para movilizar un volumen de
aire.
Tensión pulmonar
Es la fuerza que actúa a través de una línea imaginaria de 1 cm de largo en la superficie de
un líquido y se debe a la mayor contracción de las moléculas de líquido que con las del gas
de la interfaz líquido – gas. Una burbuja es una lámina fina de líquido con aire en su interior.
La forma esférica se debe a la tensión superficial de las moléculas de agua que forman la
cubierta.
En el alveolo existen burbujas de aire formadas por una fina capa de líquido mezclado con
su perfectamente pegado al epitelio alveolar.
SurfactanteEl alveolo pulmonar está cubierto por una capa delgada de agua (al igual que una burbuja)
Lo que quiere decir que hay una interfaz, agua – aire.
Eso significa que el O2 para difundir a la sangre debe pasar entre las moléculas de agua y
dado que éstas tienen cargas eléctricas, están estrechamente unidas entre sí y como el
alveolo tiene forma circular, las moléculas generan que el alveolo tienda colapsar y
disminuye el área de superficie.
La interfaz agua aire es uno de los principales determinantes de la tensión superficial y en
estas condiciones se cumplirá la ley de Laplace.
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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El surfactante es una lipoproteína formada por fosfolípidos sintetizados en los neumáticos
tipo 11, cuyo constituyente principal es el dipalmitoilfosfatidilcolina (DPFC) y varias
apoproteínas, denominadas A, B, C Y D. Tiene un extremo hidrofóbico y uno hidráulico que le
permitió intercalarse con las moléculas de agua.
El factor surfactante:
1. Disminuye el trabajo durante la inspiración:
● Disminuye la tensión superficial de los alvéolos.
● Disminuye el retroceso elástico del pulmón.
● Aumenta la distensibilidad.
2. Ayuda a estabilizar los alvéolos de diferentes tamaños.
3. Reducción del edema alveolar. La presencia de surfactante disminuyó el pasaje de
agua desde el capilar al alveolo.
4. La presencia del surfactante disminuye este efecto y evita el edema pulmonar.
Componentes del surfactante pulmonar
90% son lípidos y 10% son proteínas.
Lípidos:
● Fosfatidilcolina 60%
● Fosfatidilglicerol
● Fosfatidilinositol
Proteínas:
● SP – A es inmunomoduladora
● SP – B
● SP – C
● SP – D es inmunomoduladora
● SP – B y C Participan en estructura coma en la actividad de disminuir la tensión
superficial y estimular la absorción de fosfolípidos.
El surfactante se produce en los neumáticos II
Se almacena en los cuerpos laminares
Van al alvéolo por medio de exocitosis.
Mielina tubular (monocapa)
Disminución tensión superficial
Reemplaza el agua en la superficie por aire
Efectos
1. Mejora la función pulmonar.
2. Mejorar la expansión alveolar.
3. Mejoría en la oxigenación.
4. Disminuye el soporte ventilatorio.
5. Aumente la capacidad residual funcional.
6. Aumentar la distensibilidad pulmonar.
7. Disminuye los cortocircuitos intrapulmonares.
8. Mejorar la ventilación/perfusión.
Gutiérrez Ayón Laura Ximena
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Suspiros
Los suspiros consisten en inspiraciones mayores que el volumen corriente que tiene como
objetivo no sólo expandir los alvéolos del colapso, sino que parece que tienen una función
importante en la renovación de la atención tensioactiva del surfactante.
Flujo laminar
Cuando la velocidad del flujo es baja, es decir, cuando el volumen de aire circula con lentitud
y el diámetro de la vía aérea es pequeño, tiene las características de un flujo laminar.
Es decir, que al circular por un tubo recto sin ramificaciones, el aire se dispondrá en cilindros
concéntricos, que se desplazan unos sobre otros y a distintas velocidades, el más periférico,
más lento y el central más rápido.
Esto significa que el cono de aire que circula más rápido por la parte central permite la
llegada de aire a el albergue sin la necesidad de que llegue todo el volumen corriente
inspirado.
Flujo turbulento
Cuando el aire circula a gran velocidad en vías aéreas de gran calibre y en especial en las
bifurcaciones o ramificaciones de un tubo, el flujo pierde las características de cilindros
concéntricos y las moléculas de aire se mueven en forma irregular a lo largo del tubo.
Cuando el flujo es turbulento, tiene características diferentes al laminar:
● La disposición de las moléculas es irregular y el tubo ya no es cilíndrico, sino
cuadrado. Eso significa que no llegará aire fresco al alveolo hasta que no haya
ingresado un volumen como mínimo equivalente a el del tubo.
● El ingrediente de presión es proporcional al flujo a el cuadrado.
● El gradiente de presión es directamente proporcional a la densidad del gas e inverso
a la viscosidad.
● Ingrediente de presión, es inversamente proporcional al radio del tubo a la quinta
potencia.
Lo importancia del flujo turbulento es por 2 razones:
● En primer lugar, porque se presenta en situaciones patológicas con dificultad
respiratoria (En particular, por obstrucciones de las vías aéreas.)
● En segundo lugar, porque desde la terapéutica se pueden modificar algunas
determinantes de la resistencia de la vía aérea, como la velocidad a la que se
administra un gas, el tipo de gas que se administra y el calibre de la vía aérea.
Gutiérrez Ayón Laura Ximena