VENTILACIÓN PULMONAR La respiración tiene como funciones proporcionar oxígeno a los tejidos y retirar el dióxido de carbono. La respiración se puede dividir en cuatro funciones principales: 1) ventilación pulmonar, 2) difusión de oxígeno y dióxido de carbono entre los alveolos y la sangre, 3) transporte de oxígeno y dióxido de carbono en la sangre y los líquidos corporales y 4) regulación de la ventilación.
Mecánica de la ventilación pulmonar Dos funciones hacen posible contraer y expandir los pulmones, 1) mediante el movimiento del diafragma hacia arriba y hacia abajo, 2) elevación y descenso de las costillas para aumentar o reducir el diámetro anteroposterior. La respiración normal se lleva a cabo por el primer mecanismo del diafragma. En espiración forzada se consigue una fuerza adicional con la contracción de los músculos abdominales que comprimen el abdomen. Para expandir los pulmones se necesita elevar la caja torácica. Los músculos que hacen descender la caja torácica se llaman inspiratorios (intercostales externos, esternocleidomastoideo, serratos anteriores, escalenos) y los que la hacen descender se llaman espiratorios (rectos del abdomen, intercostales internos).
Presión pleural y sus cambios durante la respiración. La presión pleural es la presión del liquido que está en el delgado espacio que hay entre la pleura pulmonar y la pleura parietal torácica. Normalmente hay una aspiración linfática continua que mantiene una presión ligeramente negativa. Al comienzo de la inspiración es de -5cm de H 20, que es la presión para mantener los pulmones en reposo, durante la inspiración la caja tira de los pulmones y genera una presión más negativa hasta -7.5cm H 2O, esto representa un aumento de volumen de 0.5 litros, la espiración se produce inversamente.
Presión alveolar Es la presión de aire que hay en el interior de los alveolos. Cuando a glotis está abierta la presión en todas las partes es igual a la presión atmosférica (presión de referencia 0cm H 2O. Durante la inspiración normal la presión alveolar disminuye hasta aproximadamente -1cm de H 2O, en la espiración la presión aumenta hasta 1cm de H2O, fuerza necesaria para circular 0.5 litros. La diferencia entre la presión alveolar y la presión pleural es llamada presión transpulmonar.
Distensibilidad pulmonar. El volumen que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de la presión transpulmonar. La distensibilidad total de los pulmones en conjunto es en promedio de 200 ml de aire por cada cm de H2O de presión transpulmonar.
Surfactante, tensión superficial y colapso de los alveolos.
La superficie de agua intenta contraer se, lo que da lugar a un inte nto de colapso alveolar, y se denomina fuerza elástica de la tensión superficial. El surfactante es un agente activo de superficie en agua, es secretado por las células epiteliales alveolares tipo II, 10% del área alveolar, también secretan lípidos hacia los alveolos. El surfactante es una mezcla de carios fosfolípidos, proteínas e iones (dipalmitoilfosfatidilcolina, apoproteínas del surfactante e iones calcio. Son responsables de la disminución de la tensión superficial. Mientras menor es el radio del alveolo mayor es la presión interior, y la tendencia a colapsarse. El surfactante comienza a secretarse entre a el sexto y séptimo mes de gestación, en los neonatos con poco o ningún surfactante se presenta un síndrome de dificultad respiratoria del recién nacido.
Efecto de la caja torácica y sobre la expansibilidad pulmonar El trabajo de la respiración se puede dividir en tres partes, 1) Trabajo necesario para expandir los pulmones contra las fuerzas elásticas del pulmón (trabajo de distensibilidad o trabajo elástico) 2) El trabajo necesario para mejorar la viscosidad de las estructuras del pulmón (trabajo de resistencia) y 3) El trabajo necesario para superar la re sistencia de las vías aéreas al movimiento de entrada de aire a los pulmones (trabajo de resistencia de las vías aéreas). Durante la respiración tranquila normal es necesario del 3 al 5% de la energía total que consume el cuerpo, durante el ejercicio intenso la cantidad de energía aumenta hasta 50 veces.
Volúmenes y capacidades pulmonares Cuatro volúmenes pulmonares y cuatro capacidades. Cuando se suman los volúmenes son iguales al máximo al que se pueden expandir los pulmones. 1. Volumen corriente. Es el volumen de aire que se inspira y expira en cada respiración, equivale a 500ml. 2. Volumen de reserva inspiratoria. Es el volumen adicional que se puede inspirar desde el volumen corriente y por encima del mismo cuando la persona inspira con una fuerza plena, es 3000ml. 3. Volumen se reserva espiratoria. Es el volumen adicional máximo de aire que se puede espirar mediante una espiración forzada después del final de una espiración a volumen corriente normal. 4. Volumen residual. Es el volumen e aire que queda en los pulmones después de la espiración más forzada, equivale a 1200ml.
Capacidades pulmonares. 1. Capacidad inspiratoria. Es la suma del volumen corriente y el volumen de reserva inspiratoria (3500ml). 2. Capacidad residual funcional. Es la suma del volumen de reserva espiratoria más el volumen residual (2300). 3. Capacidad vital. Es la suma del volumen de reserva inspiratoria más el volumen corriente más el volumen de reserva espiratoria (4600ml).
4. Capacidad pulmonar total. Es el volumen máximo al que se pueden expandir los pulmones (5800ml) capacidad vital más el volumen residual. Todos los volúmenes y capacidades pulmonares son aproximadamente un 20 a 25% menores en mujeres que en varones y mayores en atletas y personas gr andes. El volumen minuto es la cantidad total de aire nuevo que para hacia las vías respiratorias en cada minuto, es igual al volumen corriente multiplicado por la frec uencia respiratoria.
Ventilación alveolar La función de la ventilación pulmonar es renovar el aire de las zonas de intercambio gaseoso de los pulmones. Estas zonas incluyen los alveolos, sacos alveolares, conductoa alveolares y los bronquiolos respiratorios. La velocidad a la que llega a estas zonas el aire nuevo de denomina ventilación alveolar. Las zonas en las que no se produce intercambio gaseoso son la nariz, la faringe y la tráquea que se llama espacio muerto. Es el primero en expulsarse en la espiración antes que el de los alveolos por lo tanto es muy desventajoso para retirar los gases espiratorios pulmonares. El aire normal del espacio muerto de un varón adulto joven es de aproximadamente 150ml que aumenta ligeramente con la edad. La ventilación alveolar es uno de los principales factores que determinan las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en los alveolos. El volumen de ventilación alveolar por minuto (4200 ml/min) es igual a la frecuencia (12/min) multiplicada por la resta del volumen corriente menos el espacio muerto fisiológico (500 – 150).
Funciones de las vías respiratorias, tráquea, bronquios y bronquiolos. Para evitar que la tráquea se colapse, múltiples anillos cartilaginosos se extienden aproximadamente 5/& del contorno de la tráquea, en la pared de los bronquios tambipen existen pero menos densos y extensos que permiten movimiento para que estos se expandan y se contraigan. En los bronquiolos se encuentran desaparecidos con diámetros de 1.5 mm. Los bronquiolos se mantienen expandidos por las mismas presiones de los alveolos. El músculo de estas estructuras es de músculo liso a excepción del bronquiolo terminal que está formado por epitelio pulmonar más algunas fibras musculares. La mayor resistencia se encuentra en los bronquiolos de mayor tamaño, por ser más pocos que los bronquiolos terminales que son aproximadamente 65 000 los que se distribuyen las resistencias. En condiciones patológicas son los bronquiolos terminales los que condicionan la mayor resistencia. Las fibras nerviosas simpáticas son escasas por la poca penetración de estas fibras, sin embargo, está muy expuesto a la noradrenalina y adrenalina que se liberan hacia la sangre por estimulación simpática de la médula de las glándulas suprarrenales, las dos hormonas producen dilatación del árbol bronquial. Fibras parasimpáticas procedentes de los nervios vagos penetran el parénquima pulmonar, son secretores de acetilcolina que produce una contr acción leve a moderada de los bronquiolos.
Algunas sustancias que se forman en los propios pulmones tienen bastante actividad en la producción de constricción alveolar. Estas sustancias son la histamina y la sustancia de reacción lenta de la anafilaxia se liberan por los mastocitos sobre todo en las reacciones alérgicas. Los irritantes que producen reflejos constrictores parasimpáticos son humo, polvo, dióxido de azufre, y algunos elementos ácidos del smog. La vía respiratoria en su totalidad está cubierta por una capa de moco en la superficie que es secretado por las células caliciformes y pequeñas glándulas submucosas. El moco atrapa pequeñas partículas e impide que lleguen a los alveolos. Las vías respiratorias están tapizadas por epitelio ciliado de aproximadamente 200 cilios por célula. Los cilios baten con una frecuencia de 10 a 20 veces con dirección hacia la faringe después el moco y las partículas son deglutidas o se expulsan con la tos. La laringe y la carina son especialmente sensibles. Los impulsos nerviosos pasan desde las vías respiratorias principalmente a través de los nervios vagos hacia el bulbo raquídeo. Ahí se activa una secuencia automática, primero se inspira rápidamente hasta 2.5 litros de aire, segundo, se cierra la epiglotis y las cuerdas vocales para atrapar el aire encerrado en los pulmones, tercero, los músculos abdominales se contraen con fuerza, la presión aumenta hasta 100 mm Hg o más, cuarto, las cuerdas vocales y la epiglotis se abren de manera súbita de modo que el aire encerrado en los pulmones explota hacia afuera a velocidades desde 120 a 160km. Así se produce el reflejo tusígeno. El reflejo del estornudo es muy similar al tusígeno, excepto que se aplica a las vías respiratorias nasales. El estímulo es la irritación de las vías aéreas nasales, los eferentes pasan a través del quinto par craneal hacia al bulbo, la úvula desciende a través de la nariz, contribuyendo de esta manera a limpiar las vías aér eas nasales de sustancias extrañas.
Funciones respiratorias normales de la nariz Las cavidades nasales realizan tres funciones respiratorias distintas: 1) el aire es calentado 2
en una superficie de 160cm , 2) el aire es humidificado casi completamente antes de pasar a la nariz, 3) el aire es filtrado parcialmente. El aire aumenta 1°C respecto a la temperatura corporal y un 2 a 3% respecto a la saturación completa con vapor de agua. Los pelos de entrada recogen partículas grandes, el aire choca con los cornetes, tabique y pared faríngea. El flujo turbulento permite que las partículas al tener una masa mayor no puedan cambiar de dirección y queden atrapadas en la mucosa de la nariz. Luego son transportadas por los cilios hacia la faringe donde son deglutidas. Las partículas de 6 µm o más son atrapadas, mientras que las de 1 y 5 µm, se sedimentan en los bronquiolos terminales como la enfermedad de los mineros de carbón. Las partículas de humo son de 0.3 µm y un tercio llega a los alveolos y precipita en ellos. Muchas de ellas son eliminadas por los macrófagos alveolares y otras transportadas por linfáticos pulmonares.
Vocalización
Implica a 1) centros de control en la corteza, 2) centros de control respiratorio, 3) estructuras de articulación y resonancia de las cavidades oral y nasal. Está formada por dos funciones mecánicas: 1) fonación y 2) articulación. El elemento de la fonación se realiza en la faringe, los pliegues vocales vibran y se denominan cuerdas vocales. Durante la fonación estas se juntan y vibran al paso de aire. Los tres órganos principales de la articulación son los labios, la lengua y el paladar blando, los resonadores incluyen la boca, la nariz y los senos nasales acociados, la faringe, e incluso la cavidad torácica.
