respiratorio 1 2022

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FISIOLOGÍA RESPIRATORIA (Primera parte)
ASPECTOS GENERALES
MECANICA VENTILATORIA
Pablo Arias
Cátedra de Fisiología Humana
FCM-UNR
2022
Q = ΔP / R
Roza-
mien-
to
R= 8 η l / π r4
La principal zona de resistencia en la vía aérea superior 
está dada por las fosas nasales, y en el pulmón por los 
bronquios de mediano tamaño.
Y LOS BONQUÍOLOS QUE TIENEN MENOR RADIO?
Algunos factores que determinan resistencia en la vía aérea: 
• ∆ Vol. pulmonar: expansión → broncodilatación y viceversa
• Tono del músculo liso (> en bronquios medianos a grandes)
• Viscosidad del aire ↓ ↑
• Longitud de la vía aérea
• Tipo de flujo
Resistencia de la vía aérea
Dependiendo del tipo de flujo:
•Lento: Laminar, regido por Poiseuille (R=8ηl/π r4 ) . Úni-
camente en bronquiolos/alveolos
La velocidad en el centro duplica la velocidad media y 
es ≈ 0 en la zona de contacto.
• De transición: c/remolinos en zonas de división (en el 
árbol bronquial intermedio)
• Turbulento: Muy rápido (en tráquea, grandes bronquios,
↑ durante ejercicio).
Resistencia de la vía aérea
https://slideplayer.es/slide/14467359/
Fosas nasales
• Menor diámetro
• Mayor longitud
• Flujo turbulento
Resistencia de la vía aérea
↑ RESISTENCIA
https://slideplayer.es/slide/14467359/
Concepto de respiración
• Respiración externa: 
Movimiento de gases entre el ambiente y las 
células del organismo.
Se lleva a cabo por los sistemas 
respiratorio, circulatorio y hemático
• Respiración celular o interna:
Interacción intracelular del O2 con moléculas
reducidas provenientes de distintos combustibles
(glucosa, AGL) para producir CO2, H2O y 
energía
membrana celular
GA-
SES
Etapas de la respiración
Respiración celular
Intercambio de O2 y CO2
entre la sangre y los tejidos
4
Transporte de O2 y CO2
entre los pulmones y los
tejidos (hemoglobina)
3
Intercambio de O2 y CO2
entre el aire del alvéolo y la
sangre (difusión + relación
ventilación/perfusión)
2
Ventilación: intercambio de 
aire entre la atmósfera y 
los alvéolos pulmonares
1
Alvéolos 
Atmósfera
O2 CO2
O2 CO2
Corazón
O2 CO2
O2 CO2
O2 + SUSTRATOS 
REDUCIDOS
Circulación 
sistémica
Circulación 
pulmonar
V. aéreas 
CO2 + H2O 
+ ATP 
Funciones del aparato 
respiratorio
✓ Filtrar, calentar y humidificar el aire que 
respiramos
✓ Regulación del pH (reteniendo o eliminando CO2)
✓ Regulación de la temperatura
✓ Conversión/producción de hormonas en el pulmón
✓ Producción del sonido (lenguaje oral)
✓ Pujo (parto, defecación)
✓ Barrera inmune/vía de eliminación de sust. 
volátiles
✓ Transporte y distribución del aire
✓ Intercambio de gases (O2 y CO2) 
APARATO RESPIRATORIO: 
funcionamiento global
• Cada ciclo respiratorio tiene dos fases sucesivas, efectuadas
gracias a la acción muscular del diafragma y de los músculos
intercostales externos, activados rítmicamente por el centro
respiratorio del bulbo raquídeo
• En la inspiración se elevan y ensanchan las costillas, el piso
diafragmático desciende y la caja torácica gana volumen,
disminuyendo la presión intrapulmonar por debajo de la
atmosférica, por lo que el aire penetra hacia los alvéolos.
• Durante la espiración, el diafragma se relaja y las costillas
descienden y se desplazan hacia la línea media. La caja torácica
disminuye su capacidad, la presión intraalveolar aumenta, saliendo
el aire hacia el exterior.
• Detectores de los niveles de O2 y CO2, y otros sensores a nivel
pulmonar (mecánicos, químicos), central (químicos) y periférico
(mecánicos), así como influencias (corticales e infracorticales,
relacionadas con la fonación, o con reflejos como tos, vómito,
defecación) permiten adaptar este patrón rítmico a distintas
necesidades.
PO2: 100 mmHg
PCO2:40 mmHg
PO2: 97 mmHg
PCO2:40 mmHgPO2: 40 mmHg
PCO2:46 mmHg
sensores
PO2: 95 mmHg
PCO2: 40 mmHg
alvéolo
vías aéreas
capilares
pulmonares
capilares
sistémicos
VPAP
AI
VI
VD
AD
AoVCPO2: 40 mmHg
PCO2:46 mmHg
músculos 
respiratorios
SNC
demanda tisular
ML 
bronquial
P
S
 –
A
c
h
 (
M
3
) 
 c
o
n
s
tr
ic
c
ió
n
S
im
p
 →
N
A
 (
β
2
) 
 r
e
la
ja
c
ió
n
Sectores funcionales del Sistema Respiratorio
O2
CO2
VENTILACION
DIFUSION
PERFUSIONAP VP
CONTROL
Ley de los gases (ideales)
PV = nRT
Ley de Boyle-Mariotte 
?
P1V1 = P2V2  P2= (P1V1) /V2
Generación del flujo inspiratorio 
Situación inicial:
Volumen pulmonar al final de una espiración normal= 2300 ml
Presión pulmonar = presión atmosférica = 760 mmHg
¿CUÁL SERÁ LA PRESIÓN PULMONAR TRAS LA EXPANSION
DE LA CAJA TORACICA Y EL CONSIGUIENTE INCREMENTO DEL
VOLUMEN DE LOS PULMONES EN UNOS 500 ml?
P2= (760 mmHg x 2300 ml) / 2800 ml
P2= 624,3 mmHg
P1V1 = P2V2  P2= (P1V1) /V2
H
MECÁNICA VENTILATORIA
• El gradiente de presión necesario para 
determinar el flujo alternante de aire, se 
establece entre la presión atmosférica, y 
la pulmonar, siendo ésta la única que,
en condiciones normales, podemos 
modificar mediante la acción de la bomba 
respiratoria o bomba toraco-pulmonar. 
• Del estudio de esta bomba se encarga la 
MECÁNICA VENTILATORIA.
1. El trabajo ventilatorio es llevado a cabo por el 
componente neuromuscular que involucra al diafragma y 
los músculos accesorios actuando sobre las estructuras 
elásticas pasivas del pulmón y el tórax (resistencia 
elástica a la ventilación). 
2. Una vez vencida esta resistencia, el cambio de volumen 
alveolar genera un cambio de presión y comienza a 
registrarse flujo de aire entre la atmósfera y el alvéolo. 
3. A su vez, el flujo de aire debe vencer la resistencia 
ofrecida por las vías aéreas (resistencia no elástica). 
4. La elasticidad del sistema toracopulmonar permite luego 
de terminada la fuerza que lo deformó, retornar a la 
situación de reposo
Mecánica ventilatoria
La contracción de los músculos 
respiratorios modifica el volumen 
de la caja torácica 
• Músculos inspiratorios
– Diafragma
– Intercostales externos
– Accesorios (insp. forzada)
• Músculos espiratorios (esp.
forzada)
– Intercostales internos
– Pared abdominal
Músculos 
respiratorios
Además: 
-serrato anterior
-pectoral menor
Diafragma contraído
el volumen torácico aumenta
Inspiración: Entra aire
Diafragma relajado
el volumen torácico 
disminuye
Espiración: Sale aire
La inspiración siempre es un 
fenómeno activo
La espiración es, en general, 
un fenómeno pasivo
Modificado de Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
La contracción del diafragma
aumenta los tres diámetros de
la cavidad torácica
La contracción de los 
intercostales externos aumenta
los diámetros anteroposterior
y laterolateral
Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 3rd Ed
Relación entre la contracción del diafragma y la 
presión intrapleural durante la ventilación
https://quizlet.com/130612350/35-phys-control-of-respiration-flash-cards
GENERACION DE LA PRESION INTRAPLEURAL
Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 3rd Ed
Modificado de Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
Pulmón 
colapsado
Pleuras
visceral y 
parietal
Aire
Neumotórax
Diafragma
Costillas
Pleuras 
visceral y 
parietal
Espacio 
intrapleural
Pulmón normal
La integridad de la pleura es esencial para 
mantener expandidos los pulmones y para 
la mecánica ventilatoria
Modificado de Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
Pulmón 
colapsado
Pleuras
visceral y 
parietal
Aire
Neumotórax
Diafragma
Costillas
Pleuras 
visceral y 
parietal
Espacio 
intrapleural
Pulmón normal
La integridad de la pleura es esencial para 
mantener expandidos los pulmones y para 
la mecánica ventilatoria
Neumotórax!!!
Agua
Aire Insp. Esp. Insp. Esp.
Espirometría estática
(espirómetros de volumen)
Espirómetro de campana (Hutchinson, 1844) 
Modificado de Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
Volúmenes y capacidades 
pulmonares
5800
2800
2300
Volumen 
(ml)
1200
Volumen 
corriente 
(500 ml)
Final inspiración 
normal
Finalespiración 
normal
Volumen residual 
(1200 ml)
Volumen de 
reserva 
espiratoria 
(1100 ml)
Volumen de reserva 
inspiratoria 
(3000 ml)
Capacidad 
pulmonar total
Capacidad residual 
funcional
Capacidad vital 
4600 ml
Capacidad 
inspiratoria
Tiempo
- Capacidad inspiratoria o CI= VC + VRI (~3500 ml)
- Capacidad residual funcional o CRF= VRE + VR (~2300 ml)
- Capacidad vital o CV= VC + VRI + VRE (~4600 ml)
- Capacidad pulmonar total= CV + VR (~5800 ml)
VOLÚMENES PULMONARES
➢VOLUMEN CORRIENTE (VC)
Aire movilizado en un ciclo respiratorio normal. En
reposo ~500 ml
> VOLUMEN RESERVA INSPIRATORIO (VRI)
Volumen extra de aire que puede inspirarse después de una 
inspiración normal. En reposo ~3000 ml
> VOLUMEN RESERVA ESPIRATORIO (VRE)
Volumen extra espirado después de una espiración normal. En 
reposo ~1100 ml 
>VOLUMEN RESIDUAL (VR)
Volumen extra de aire que queda en los pulmones después de 
una espiración forzada (~1200 ml)
CAPACIDADES PULMONARES
> CAPACIDAD INSPIRATORIA (VC+VRI)
Volumen de aire que puede inspirarse después de una
espiración normal (~3500 ml)
> CAPACIDAD RESIDUAL FUNCIONAL (VR+VRE)
Volumen de aire que permanece en los pulmones después de 
una espiración normal (~2300 ml)
> CAPACIDAD VITAL (CV = VRI + VC + VRE)
Aire expulsado en una espiración máxima si se ha hecho
previamente una inspiración máxima (~4600 ml)
> CAPACIDAD PULMONAR TOTAL (CPT = CV + VR)
Suma de todos los volúmenes pulmonares (~5800 ml)
Definiciones
• Volumen corriente (VC)
Volumen de aire que intercambiamos en una respiración (~0.5 
litros en reposo)
• Frecuencia respiratoria (FR)
Número de respiraciones por minuto (~12-16 en reposo)
• Ventilación pulmonar (Volumen minuto) 
VC x FR= VP
0.5 l/resp x 12 a 16 resp/minuto= 6-8 litros/minuto
(ojo, no es lo mismo que la Ventilación Alveolar, cantidad total 
de aire que alcanza las unidades de intercambio gaseoso por 
minuto, en teoría
VA= (VC-VD) x FR, siendo VD el espacio muerto)
Espacio muerto
Parte del aparato 
respiratorio que no 
intercambia gases con 
la sangre 
(tráquea →bronquiolos, 
zonas no perfundidas 
del pulmón)
Espacio muerto
Parte del aparato respiratorio que no 
intercambia gases con la sangre (tráquea 
→bronquiolos= VD anatómico)
VD anatómico + zonas no perfundidas del 
pulmón= VD fisiológico
DIFERENCIAS EN LA RELACION V/Q Y 
ESPACIO MUERTO
La suma de la superficie de TODOS los alvéolos es de unos 70 m2.
PERO: -no todos los segmentos del pulmón están sometidos a la 
misma diferencia de presión
-hay regiones que a pesar de estar recibiendo aire tienen una
perfusión sanguínea insuficiente. 
Por estas razones, el AREA DE INTERCAMBIO es, en reposo, varias 
veces inferior a la superficie anatómica de los alvéolos. 
Las alteraciones en la relación V/Q contribuyen a aumentar el espacio
muerto, disminuyendo la efectividad de la ventilación y aumentando
el trabajo respiratorio
Distensibilidad pulmonar 
(“compliance”)
• Depende de:
– Elasticidad pulmonar
– Tensión superficial en los alvéolos (papel del 
surfactante pulmonar)
Al pulmón se lo puede describir como un cuerpo 
distensible y elástico a la vez. 
Distensibilidad o compliance = ΔV / ΔP 
ΔV= cambio de volumen 
(en este caso volumen de aire movilizado en el pulmón) 
ΔP= cambio de unidad de presión 
(gradiente de presión que hay que generar para 
introducir un volumen de aire en el pulmón)
Elasticidad es la capacidad de un tejido para 
expandirse y retornar a su situación original sin 
deformarse o romperse.
https://www.lavoz.com.ar/espacio-de-marca/por-que-algunos-insectos-pueden-flotar/
P = 2 T / r
Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 3rd Ed
Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 3rd Ed
El surfactante 
al reducir la 
tensión 
superficial en 
los alveolos 
minimiza la 
posibilidad de 
colapso 
alveolar 
durante la 
espiración y 
disminuye el 
trabajo 
espiratorio
Neumonocito tipo II, productor de 
surfactante pulmonar
Surfactante pulmonar
Distensibilidad pulmonar 
(“compliance”)
• Depende de:
– Elasticidad pulmonar
– Tensión superficial en los alvéolos (papel del 
surfactante pulmonar)
Distensibilidad pulmonar 
(“compliance”)
• Depende de:
– Elasticidad pulmonar
– Tensión superficial en los alvéolos (papel del 
surfactante pulmonar)
Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
Resistencias pulmonares
• Resistencias elásticas (estáticas):
dependen de la distensibilidad pulmonar 
(elasticidad y tensión superficial) y son las más 
importantes en condiciones normales.
• Resistencias aéreas (dinámicas):
dependen del diámetro de las vías aéreas y del 
flujo de aire. Pueden ser importantes en 
patología por estrechamiento de las vías (asma, 
bronquitis crónica,…)
“Atrapamiento” bronquial
sujeto 
sano
sujeto 
c/EPOC
Espirometría dinámica
(espirómetros de flujo)
Espirómetro de flujo con neumotacógrafo ultrasónico 
Modificado de Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
Patrón 
obstructivo
↓ VEF 1
↓ VEF 1/CVF
(Tiffeneau)
Modificado de Guyton & Hall, Textbook of Medical Physiology, 12nd Ed
Tabaquismo
y función
ventilatoria
Burrows B, Knudson RJ, Cline MG, 
Lebowitz MD. Quantitative relationships 
between cigarette smoking and ventilatory 
function. Am Rev Respir Dis 
1977;115:195–205.
El cálculo de los paquetes por
año surge de multiplicar el número
de cigarillos/día fumados por los 
años que esa persona fumó, o sea
FUMANDO 20 cig/día DURANTE 4
AÑOS EL VEF1 CAE CASI UN 20%