Mecánica de la Respiración

Presentación del tema: "Mecánica de la Respiración"— Transcripción de la presentación:

1 Mecánica de la Respiración
VENTILACION PULMONAR Mecánica de la Respiración Dr. Miguel Ángel García-García Profesor Titular VII Área Fisiología

2 El sistema respiratorio proporciona oxígeno a los tejidos y elimina dióxido de carbono.
VENTILACIÓN PULMONAR: Cómo el aire entra y sale de los alvéolos pulmonares.

3 Microfotografía histológica de un pulmón normal

4 MECANICA DE LA VENTILACIÓN PULMONAR
Los Músculos que producen la expansión y la contracción de pulmones.

5 El volumen pulmonar aumenta y disminuye con la expansión y la contracción de la cavidad torácica.
En cuanto la cavidad torácica aumenta su longitud o su anchura, se producen cambios simultáneos del volumen pulmonar.

6 La respiración normal tranquila por el movimiento   del diafragma.
Durante la inspiración la contracción del diafragma tira de las superficies inferiores de los pulmones hacia abajo. Durante la espiración el diafragma se relaja, y el retroceso elástico de los pulmones, de la pared torácica y de las estructuras abdominales comprime los pulmones.

7 Contracción y expansión de la caja torácica durante la espiración y la inspiración. Muestra la contracción diafragmática, la función de los músculos intercostales y la elevación de presión de la parrilla costal.

8 Modificaciones del volumen pulmonar durante la respiración
Modificaciones del volumen pulmonar durante la respiración. Cambios del volumen pulmonar observados mediante radiografías. (a) durante la espiración y (b) durante la inspiración. El incremento del volumen pulmonar que tiene lugar durante la inspiración completa aparece comparado con el volumen del pulmón en la espiración completa (líneas de guiones).

9 Durante la respiración enérgica las fuerzas elásticas no tienen la potencia suficiente para provocar la espiración rápida. La fuerza adicional se consigue mediante los músculos abdominales, que empujan el contenido abdominal contra el diafragma.

10 La elevación y el descenso de la caja torácica hacen que los pulmones se expandan y se contraigan.

11 Los músculos que elevan la caja torácica son músculos inspiradores intercostales externos; esternocleidomastoideos, serratos anteriores y escalenos. Los músculos que comprimen la caja torácica son músculos espiradores intercostales internos y rectos abdominales.

12 Músculos que participan en la respiración Los principales músculos de la inspiración y los de la espiración.

13 Movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones y Presiones que los producen

14 La presión Pleural es la presión del liquido que se encuentra en el espacio entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torácica. La presión pleural normal al principio de la inspiración es de – 5 cm de agua. Durante la inspiración, la expansión de la caja torácica tira de los pulmones con más fuerza y crea una presión más negativa, unos –7.5cm.

15 MODIFICACIÓN DE LAS PRESIONES DURANTE LA RESPIRACIÓN

16 La presión alveolar es la presión del aire dentro de los alvéolos pulmonares.
Cuando la glotis está abierta y no hay movimiento de aire, las presiones en todas las partes del árbol respiratorio son iguales a la presión atmosférica, que es de cero cm. de agua (0 cm).

17 Durante la inspiración la presión en los alvéolos desciende hasta –1cm de agua, lo que resulta suficiente para mover 0.5 lts. de aire al interior de los pulmones durante los dos segundos necesarios para la inspiración. Durante la espiración ocurre lo contrario; la presión alveolar se eleva hasta + 1 cm de agua, y esto hace salir 0.5 lts. de aire inspirado fuera de los pulmones durante los 2 seg. de la espiración.

18 Mecánica de la ventilación pulmonar
Mecánica de la ventilación pulmonar. Se muestran las presiones (a nivel del mar) (a) en reposo (b) durante la inspiración, y (c) durante la espiración. Durante la inspiración, la presión intrapulmonar es inferior a la presión atmosférica, mientras que durante la espiración es superior a la misma.

19 desde que fué estudiante de medicina.
Y todo por fumar ¡ desde que fué estudiante de medicina.

20 La distensibilidad pulmonar es el cambio del volumen pulmonar por unidad de variación de la presión transpulmonar

21 La presión transpulmonar es la diferencia entre las presiones alveolar y pleural.
La distensibilidad normal total de ambos pulmones en el adulto es de unos 200 ml por cm de agua.

22 *La distensibilidad se determina por:
Las fuerzas elásticas del tejido pulmonar por las fibras de elastina y colágeno. Las fuerzas elásticas producidas por “la tensión superficial” en el interior de los alvéolos, son responsables de las 2/3 partes de las fuerzas totales en los pulmones normales.

23 Agente Tensoactivo (surfactante), tensión superficial y colapso de los pulmones

24 El Principio de “la Tensión Superficial”
Las moléculas de agua se atraen entre sí. La superficie del agua que tapiza los alvéolos intenta contraerse como resultado de la atracción mutua de las moléculas de agua. Esto trata de forzar el aire de los alvéolos y, hace que estos intenten colapsarse. El efecto neto es que se genera una fuerza contráctil elástica de los pulmones completos, que se denomina fuerza elástica de “tensión superficial”

25 El agente tensoactivo reduce el esfuerzo de la respiración (aumenta la distensibilidad) al disminuir la tensión superficial alveolar. El agente tensoactivo es secretado por las células epiteliales alveolares de tipo II. El surfactante se extiende sobre la superficie alveolar y reduce la tensión superficial hasta entre 1/12 y ½ de la tensión superficial de una superficie de agua pura.

26 Producción del tensioactivo pulmonar Elaborado por las células alveolares de tipo II, el tensioactivo esta compuesto por un derivado de la lecitina combinado con proteínas.

27 Relación entre los alvéolos pulmonares y los capilares pulmonares.
Se observa que las paredes alveolares son muy estrechas y que están revestidas por células alveolares de tipo I y II.

28 Imagen ultraestructural de barrido correspondiente al tejido pulmonar
Imagen ultraestructural de barrido correspondiente al tejido pulmonar. (a) Los alvéolos observados a mayor aumento, con una flecha que indica un poro alveolar a través del cual puede pasar el aire de un alvéolo a otro. (b) Un pequeño bronquiolo discurre entre numerosos alvéolos.

29 El agente tensoactivo (surfactante), la “interdependencia” y el tejido fibroso pulmonar son importantes para “estabilizar” el tamaño de los alvéolos. Si unos alvéolos fueran grandes y otros pequeños, los de menor tamaño tenderían a colapsarse y producir la expansión de los más grandes.

30 Esta inestabilidad de los alvéolos NO ocurre normalmente debido a:
Interdependencia. Los alvéolos adyacentes, los conductos alveolares y otros espacios aéreos tienden a organizarse de forma que un alvéolo grande no se encuentra al lado de uno pequeño porque comparten tabiques comunes. Tejido fibroso. Todos los alvéolos están rodeados por tabiques fibrosos que actúan como un ¨entablillado¨adicional.

31 Surfactante (agente tensoactivo).
El surfactante reduce la tensión superficial, permitiendo que el fenómeno de la interdependencia y el tejido fibroso den cuenta de los efectos de la tensión superficial. Cuando un alvéolo se hace más pequeño, las moléculas de agente tensoactivo de la superficie alveolar se ¨aprietan¨ unas con otras, aumentando su concentración; esto reduce aún más la tensión superficial.

32 Ley de Laplace: La presión debida a la tensión superficial debe ser mayor en los alvéolos pequeños que en los grandes. Esto implica que (si no fuera por el tensioactivo) los alvéolos pequeños se podrían colapsar y vaciar en los alvéolos mayores el aire que contienen. P = 2 T r

33 VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES.
El volumen y la capacidad pulmonar se mide con un espirómetro.

34 ESPIRÓMETRO

35 LOS VOLUMENES PULMONARES,
sumados, igualan al máximo volumen al que es posible expandir los pulmones. Los cuatro volúmenes pulmonares son: El Volumen Corriente (VT) es el volumen de aire (unos 500 ml) inspirado o espirado en cada respiración normal. El Volumen Inspiratorio de Reserva (IRV) es el volumen adicional máximo de aire ( unos 3000 ml) que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal.

36 El Volumen Espiratorio de Reserva (ERV) es el volumen adicional de aire (unos 1100 ml) que se puede espirar forzadamente después de una espiración corriente normal. El Volumen Residual (RV) es el volumen de aire (unos 1200 ml) que queda en los pulmones tras la espiración forzada.

37 LAS CAPACIDADES PULMONARES son combinaciones de dos o más volúmenes pulmonares.
La Capacidad Inspiratoria (IC) Suma de Volumen Corriente + Volumen de reserva inspiratorio. Es la cantidad de aire (unos 3500ml) que una persona puede respirar comenzando en el nivel de una espiración normal e hinchando al máximo los pulmones.

38 La Capacidad residual funcional (FRC) Es igual al Volumen de reserva espiratorio + volumen residual.
Es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración normal (unos 2300 ml).

39 La Capacidad Vital (VC) Es igual al volumen de reserva inspiratorio + el volumen corriente + el volumen de reserva espiratorio. Es la máxima cantidad de aire que puede expulsar una persona de los pulmones tras llenarlos al máximo y espirando al máximo (unos 4600 ml).

40 La Capacidad Pulmonar Total (TLC) es el máximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el mayor esfuerzo inspiratorio posible (unos 5800 ml); es igual a la suma de la capacidad vital + el volumen residual.

41 Diagrama que muestra las excursiones respiratorias durante la respiración normal y durante la inspiración y la expiración máximas.

42 Proyecciones radiológicas de tórax. a) Mujer normal b) Hombre normal

43 VOLUMEN MINUTO RESPIRATORIO Y
VENTILACIÓN ALVEOLAR El Volumen minuto respiratorio es la cantidad total de aire nuevo que penetra en las vías respiratorias cada minuto. Equivale al volumen corriente multiplicado por la frecuencia respiratoria. (VT= 500 ) x FR= 12 = 6 lts./min.

44 La ventilación alveolar (V. A
La ventilación alveolar (V.A.) es la tasa a la que el aire nuevo alcanza las zonas de intercambio gaseoso de los pulmones. Durante la inspiración, parte del aire no llega nunca a las áreas de intercambio gaseoso, sino que ocupa las vías respiratorias; este aire se denomina aire del espacio muerto.

45 V.A. = volumen de ventilac. alveolar. X ´ Frec.= frec. resp. X´,
V. A. = Frec. ( VT – VD ) V.A. = volumen de ventilac. alveolar. X ´ Frec.= frec. resp. X´, Vt = volumen corriente Vd = volumen de espac. muerto fisiológico.- Por lo tanto, la V.A. = 4,200 ml/min. = 12 x   

46 Hay tres tipos de aire del espacio muerto:
El Espacio muerto “anatómico” es el aire en las vías respiratorias que no están implicadas en el intercambio gaseoso. El Espacio muerto “alveolar” es el aire en las zonas pulmonares de intercambio gaseoso pero que no participa en dicho intercambio; casi nulo en personas normales. El Espacio muerto “fisiológico” es la suma de los muertos anatómico y alveolar (el total del espacio muerto.)

47 FUNCIONES DE LAS VIAS RESPIRATORIAS
Tráquea, bronquios y bronquíolos: El aire se distribuye a los pulmones a través de la tráquea, los bronquios y los bronquíolos. Las paredes de los bronquios y los bronquíolos son musculares. Están constituidas por músculo liso.

48 La mayor resistencia al flujo aéreo no se produce en los pequeños bronquíolos terminales, sino en los grandes bronquios. La razón es que hay pocos bronquios en comparación con los 65,000 bronquíolos terminales. A través de los cuales solo pasa una ínfima cantidad de aire.

49 ZONA DE CONDUCCIÓN DEL SISTEMA RESPIRATORIO
ZONA DE CONDUCCIÓN DEL SISTEMA RESPIRATORIO. (a) Vista anterior desde la laringe hasta los bronquios terminales (b) Vista desde la tráquea hasta los bronquiolos terminales.

50 Zonas de conducción y de respiración del sistema respiratorio.
La Zona de Conducción constituída por las vías respiratorias, a través de las cuales discurre el aire hasta la Zona respiratoria que es la región en la que tiene lugar el intercambio de gases.

51 Relación entre los alvéolos y los vasos sanguíneos
Relación entre los alvéolos y los vasos sanguíneos. La extensa superficie de contacto entre los capilares pulmonares y los alvéolos permite el rápido intercambio de gases entre el aire y la sangre.

52 La adrenalina y la noradrenalina producen la dilatación del
árbol bronquial. La adrenalina por su mayor estimulación de los receptores beta, produce dilatación bronquial.

53 El sistema nervioso parasimpático constriñe los bronquíolos.
Pocas fibras parasimpáticas, derivadas de los vagos que secretan acetilcolina, pueden producir constricción bronquial leve o moderada.

54 Revestimiento mucoso de las vías respiratorias y acción de los cilios en la limpieza de dichas vías.
Todas las Vías respiratorias se mantienen húmedas gracias a una capa de moco. Toda la superficie de las vías resp. está tapizada de epit.ciliado con unos 200 cilios por cada célula epitelial.

55 Imagen de microscopía electrónica de barrido correspondiente a los cilios de la pared bronquial
Los cilios que se originan en la parte superior de las células epiteliales son útiles para la limpieza del pulmón debido a su efecto de desplazamiento de las partículas atrapadas.

56 A. Anatomía de la Faringe B
A. Anatomía de la Faringe B. Función Laríngea en la Fonación que muestra la posición de las cuerdas vocales en los diferentes tipos de fonación.

57 Imagen fotográfica de la laringe en la que se observan las cuerdas vocales verdaderas y falsas; así como la glotis. Las cuerdas vocales verdaderas actúan en la producción de sonidos, mientras que las cuerdas vocales falsas (pliegues ventriculares) no realizan esta función.

58 Gracias . . .

59

60 El agua es una molécula formada por 2 átomos de Hidrógeno (H) y uno de Oxígeno, por lo que su fórmula química es H2O. Esta unión es tan fuerte que por mucho tiempo se creyó que el agua era un elemento y no un compuesto. Al unirse estos 3 átomos se forma una nueva nube de electrones alrededor de los 3 núcleos, que se sitúan en forma de triángulo (no en línea). De esta forma se obtiene una molécula bipolar, es decir que tiene dos polos: Negativo en el lado del oxígeno y positivo en el lado de los átomos de hidrógeno. La nube de electrones adopta una forma extraña (enlace de hidrógeno) que hace que atraiga a los átomos de hidrógeno de otras moléculas de agua, uniéndose fuertemente y causando algunas de las curiosas y necesarias propiedades que tiene el agua.

61 El agua tiene una gran tensión superficial debido a sus enlaces de hidrógeno, que buscan adherirse a las paredes del tubo. Las superficies de algunos líquidos actúan como una membrana. La tensión superficial es una característica de la superficie de un líquido. La tensión superficial es causada por la cohesión (la atracción de las moléculas a como moléculas). Como las moléculas en la superficie del líquido no están rodeados por moléculas como en todos los lados, son más atraídos por sus vecinos en la superficie.

62 La separación de aceite y el agua: La separación de aceite y agua se debe a la diferencia de tensión superficial de los dos líquidos. El aceite es  todavía menos denso y tenderá a colocarse en la superficie, pero lo hará lentamente pues la densidad de la mezcla no es tan grande como la del agua sola.  La tensión superficial del aceite hará que éste forme esferas y figuras extrañas

63 Las burbujas de jabón Por lo general las burbujas de jabón en el agua son inestables, pero cuando los tensioactivos se introducen en el agua de su tensión superficial se reduce en un factor de tres o más. Los detergentes son otra clase de agente tensioactivo, y físicamente van a interactuar tanto con el aceite y el agua. Este principio es explotado en el jabón para remover la grasa con el fin de la limpieza.

64 Insectos que andan sobre el agua
 ¿Has visto alguna vez cuantas especies de insectos acuáticos corretean por encima de un estanque sin hundirse, como patinando? No es que floten, lo que requeriría que una parte de ellos se hundieran y desplazara algo de agua, pero si se miran a contraluz del sol se puede llegar a ver la pequeña depresión que hacen las patas en la superficie del agua. Las larvas del mosquito pueden respirar aire por estar suspendidas de la superficie acuática hacia adentro. Por este motivo, si se vierte una gota de aceite en el agua en que se crían, se mueven, porque, al romperse la cohesión superficial no pueden seguir estando suspendidas.