VENTILACIÓN ALVEOLAR

La ventilación alveolar es el volumen de aire que entra y sale de los alveolos en un minuto INSPIRACIÓN ESPIRACIÓN O2 O2 CO2 CO2

Ventilación pulmonar o volumen minuto pulmonar es el volumen de aire que entra y sale del aparato respiratorio en un minuto Volumen minuto = volumen corriente x frecuencia respiratoria = 500 ml x 12 respiraciones/min = 6 L/min

El espacio muerto anatómico es la parte de las vías respiratorias en la que no se produce intercambio de gases con la sangre Espacio muerto anatómico

Durante la inspiración el espacio muerto anatómico se llena de aire

Durante la espiración el aire del espacio muerto anatómico sale sin haber cambiado su composición (excepto vapor de agua) ESPIRACIÓN

La ventilación alveolar es igual a la ventilación pulmonar menos el volumen de aire que entra y sale del espacio muerto Espacio muerto= 150 ml Volumen corriente = 500 ml Llegan a los alveolos = 350 ml Ventilación alveolar (VA) = 350 ml x frecuencia respiratoria = 4.2 L/min

Si la frecuencia respiratoria aumenta excesivamente la ventilación alveolar puede disminuir aunque la ventilación pulmonar esté aumentada Volumen corriente = 500 ml Ventilación pulmonar = 12 x 500 = 6 L/min Ventilación alveolar = 12 x (500-150) = 4.2 L/min Frecuencia respiratoria = 12 resp/min Volumen corriente = 450 ml Ventilación pulmonar = 17 x 450 = 7.65 L/min Ventilación alveolar = 17 x (450-150) = 5.1 L/min Frecuencia respiratoria = 17 resp/min Volumen corriente = 250 ml Ventilación pulmonar = 30 x 250 = 8.1 L/min Ventilación alveolar = 30 x (250-150) = 3 L/min Frecuencia respiratoria = 30 resp/min

Gas alveolar (con nitrógeno) MEDIDA DEL ESPACIO MUERTO ANATÓMICO: MÉTODO DE FOWLER El sujeto inhala oxígeno puro que llena el espacio muerto anatómico Oxígeno puro Gas alveolar (con nitrógeno) O2 puro O2 CO2 9

MEDIDA DEL ESPACIO MUERTO ANATÓMICO: MÉTODO DE FOWLER Durante la espiración sale primero oxígeno puro que ocupaba el espacio muerto anatómico Concentración de N2 Concentración de N2 Concentración de N2 tiempo tiempo tiempo Oxígeno puro Gas alveolar (con nitrógeno) 10

MEDIDA DEL ESPACIO MUERTO ANATÓMICO: MÉTODO DE FOWLER El espacio muerto anatómico es igual al volumen de oxígeno puro espirado Volumen expirado = espacio muerto anatómico 80 Concentración de N2 (%) 40 tiempo

Espacio muerto fisiológico El espacio muerto fisiológico puede ser mayor que el espacio muerto anatómico si hay alveolos en los que no se intercambian gases con la sangre Aire inspirado (no tiene CO2) Gas alveolar (CO2 procedente de la sangre venosa) Espacio muerto fisiológico CO2 12

MEDIDA DEL ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO: MÉTODO DE BOHR Se recoge el aire espirado durante una respiración. El CO2 proviene únicamente de los alveolos que intercambian gas con la sangre Aire inspirado (no tiene CO2) Gas alveolar (CO2 procedente de la sangre venosa) CO2

MEDIDA DEL ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO: MÉTODO DE BOHR El volumen de gas que procede del espacio muerto fisiológico no contiene CO2 Cantidad total de CO2 = VC x pCO2e = VA x pCO2A pCO2e VA = VC x pCO2e / pCO2A Volumen corriente (VC) VC = VA + Vd Espacio muerto fisiológico (Vd) Vd = VC x (1 - pCO2e / pCO2arterial) Ventilación alveolar (VA) pCO2A = PCO2arterial pCO2A pCO2arterial

El aire contiene un 21 % de oxígeno, el resto es nitrógeno y pequeñas cantidades de otros gases 800 700 600 500 nitrógeno Presión atmosférica al nivel del mar = 760 mmHg 400 300 200 100 pO2 en el aire = 760 x 21 /100 = 160 mmHg

El aire inspirado tiene una pO2 de 160 mmHg pO2 = 160 mmHg Volumen corriente (500 ml) Capacidad funcional residual (2.2 L) 16

En las vías respiratorias el aire se satura de vapor de agua pO2 = 160 mmHg 17

En las vías respiratorias el aire se satura de vapor de agua 37ºC Saturado de vapor de agua pO2 = 150 mmHg pH2O = 47 mmHg 18

En los alveolos entran 350 ml de aire inspirado pO2 = 150 mmHg Espacio muerto (150 ml) Ventilación alveolar (350 ml) Gas alveolar Capacidad funcional residual (2.2 L) pO2 = 100 mmHg pCO2 = 40 mmHg 19

La ventilación alveolar se mezcla con la capacidad funcional residual pO2 = 103 mmHg pCO2 = 38 mmHg 20

Durante la espiración la pO2 alveolar disminuye y la pCO2 aumenta Gas alveolar pO2 = 100 mmHg pCO2 = 40 mmHg Sangre arterial CO2 O2 pO2 = 100 mmHg pCO2 = 40 mmHg 21

La ventilación alveolar se mezcla con la capacidad funcional residual 22

Durante la espiración la pO2 alveolar disminuye y la pCO2 aumenta pO2 = 103 mmHg pCO2 = 38 mmHg 23

Durante la inspiración y la espiración la pO2 y pCO2 alveolares varían muy poco Capacidad funcional residual (2.2 L) pO2 = 100 mmHg pCO2 = 40 mmHg espiración inspiración Ventilación alveolar (350 ml) pO2 = 103 mmHg pCO2 = 38 mmHg

pO2 alveolar = ((760 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 100 mmHg Cálculo de la pO2 en el gas alveolar pO2 alveolar = ((760 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 100 mmHg 25

pO2 alveolar = ((760 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 100 mmHg Cálculo de la pO2 en el gas alveolar Ocupado por el vapor de agua Presión atmosférica total Proporción de oxígeno en el aire pO2 alveolar = ((760 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 100 mmHg 26

pO2 alveolar = ((760 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 100 mmHg Cálculo de la pO2 en el gas alveolar pO2 en el gas que llega a los alveolos (aprox. 150 mmHg) pO2 alveolar = ((760 - 47) x 21/100) – (pCO2/0.8) = 100 mmHg Proporción de oxígeno captada por la sangre O2 CO2 (Por cada molécula de oxígeno consumida se producen 0.8 moléculas de CO2) 27

Si aumenta la ventilación alveolar aumenta la pO2 y disminuye la pCO2 pO2 = 130 mmHg pCO2 = 20 mmHg espiración inspiración pO2 = 133 mmHg pCO2 = 18 mmHg 28

Si aumenta la ventilación alveolar aumenta la pO2 y disminuye la pCO2 150 100 pO2 alveolar (mmHg) 50 2 4 6 8 10 Ventilación alveolar (L/min) 150 100 pCO2 alveolar (mmHg) 50 2 4 6 8 10 Ventilación alveolar (L/min)

La pO2 aumenta proporcionalmente menos de lo que disminuye la pCO2 durante la hiperventilación 150 40% 100 pO2 alveolar (mmHg) 50 2 4 6 8 10 Ventilación alveolar (L/min) 50 70% pCO2 alveolar (mmHg) 2 4 6 8 10 Ventilación alveolar (L/min)

HIPERVENTILACIÓN Hablar, cantar Ejercicio intenso Altitud Ansiedad La hiperventilación y la hipoventilación modifican la pCO2 HIPERVENTILACIÓN Hablar, cantar Ejercicio intenso Altitud Ansiedad HIPOCAPNIA HIPOVENTILACIÓN Sueño Anestesia HIPERCAPNIA

Hidratos de carbono Grasa La pCO2 puede variar ligeramente por el tipo de dieta Hidratos de carbono Cociente respiratorio CO2/O2=1 Grasa Cociente respiratorio CO2/O2=0.7

Fase intestinal Fase gástrica La pCO2 puede variar ligeramente durante la digestión estómago H+ HCO3- H+ CO2 Fase intestinal Fase gástrica HCO3- duodeno CO2 HCO3- H+

En posición erecta la ventilación es mayor en la base del pulmón 133Xe 34

En posición erecta la presión intrapleural es mayor en la base del pulmón -8 Presión intrapleural (cmH2O) -5 -2 35

Espiración Inspiración Los alveolos del vértice pulmonar están más distendidos y tiene menor complianza, por lo que se llenan menos durante una inspiración normal ΔV ΔP volumen Presión transmural volumen ΔV ΔP Presión transmural Espiración Inspiración 36

Espiración Espiración forzada Durante una espiración forzada se colapsan antes las vías respiratorias de la base Espiración Espiración forzada 37

Durante una espiración en reposo el aire espirado procede en mayor proporción de la base del pulmón, y durante el final de una espiración forzada del vértice Espiración forzada MÉTODO DE FOWLER Más nitrógeno Más oxígeno O2 puro IV III 80 Volumen de cierre (10% capacidad vital) Concentración de N2 (%) 40 II I tiempo Volumen residual

Una disminución de la ventilación alveolar puede precisar la aplicación de ventilación mecánica

El “pulmón de acero” era una cámara que aplicaba presión negativa en el exterior del tórax

Actualmente es más frecuente la ventilación mecánica con presión positiva

P. intrapleural negativa P. intrapleural positiva La ventilación mecánica con presión positiva invierte el gradiente vertical de ventilación alveolar P. intrapleural negativa NORMAL Más ventilación VENTILACIÓN MECÁNICA P. intrapleural positiva Menos ventilación

Esto se puede compensar parcialmente realizando una pausa inspiratoria al final de la inspiración

La presión intratorácica aumentada reduce el retorno venoso y el gasto cardiaco P. intratorácica positiva