INTRODUCCIÓN:

COMPOSICIÓN Y PRESIONES PARCIALES DEL AIRE:

La composición del aire seco es de:

 La presión parcial a nivel del mar de los demás gases en el aire que llega a los pulmones es:

(El vapor de agua de casi todos los climas reduce un poco estos porcentajes)

La presión cambia a medida que nos introducimos en la vía respiratoria y en la sangre luego del intercambio gaseoso.

Respiración externa: es la captación de o2 y la eliminación de co2 del cuerpo

Respiración interna: es la utilización del o2 y la producción de co2 en las células, así como el intercambio gaseoso entre las células y  su medio líquido.

En esta unidad desarrollamos respiración externa

 EL APARATO RESPIRATORIO 

El sistema respiratorio esta formado por:

•  Un órgano que intercambia gases, los pulmones. 

• Una “bomba” que ventila los pulmones. La bomba se compone de pared torácica; músculos respiratorios, los cuales aumentan o disminuyen el tamaño de la cavidad torácica.

• Áreas del cerebro que controlan los músculos y haces y nervios que conectan el cerebro con los músculos. 

En reposo, el ser humano normal respira 12 a 15 veces por minuto. Se inspiran y espiran cerca de 500 ml de aire en cada respiración, o 6 a 8 L/min. Este aire se mezcla con el gas presente en los alvéolos y, por difusión simple, el oxígeno entra en la sangre de los capilares pulmonares mientras el dióxido de carbono ingresa a los alvéolos. De esta manera, 250 ml de oxígeno entran en el organismo cada minuto y se excretan 200 ml de dióxido de carbono. En el aire espirado también se encuentran trazas de otros gases, como el metano proveniente del intestino. El alcohol y la acetona se espiran cuando se hallan en cantidades apreciables en el cuerpo. De hecho, se han identificado más de 250 sustancias volátiles distintas en el aliento humano.

ANATOMÍA E HISTOLOGÍA

LOS PULMONES

Los pulmones están ubicados a cada lado del mediastino, rodeados por la caja torácica y superiores al diafragma. Por lo tanto, cada pulmón tiene una cara mediastínica, costal y diafragmática. Ambos pulmones están envueltos por una membrana llamada pleura. Durante la respiración la pleura facilita que los pulmones se contraigan y expandan. Esta pleura consta de dos hojas o vertientes: la pleura visceral y parietal, entre las cuales existe un espacio potencial denominado cavidad pleural. Inferior y anterior a los pulmones encontramos dos espacios potenciales denominados recesos pleurales o espacios costodiafragmáticos a los cuales no se extiende el tejido pulmonar (o se extiende sólo durante una inspiración forzada), denominados recesos costodiafragmático y costomediastínico.

Cada pulmón tiene un vértice y una base, así como bordes anterior, posterior e inferior. Los ápices de los pulmones se proyectan fuera del orificio torácico superior, cerca de 2.5 cm sobre el tercio medio de la clavícula. La base de cada pulmón se ubica sobre el diafragma hemidiafragmático ipsilateral. A pesar de ser órganos pares, los pulmones izquierdo y derecho difieren anatómicamente. El borde inferior está ubicado cerca del nivel de la sexta costilla en la línea medioclavicular, la octava costilla en la línea medioaxilar y la décima costilla posteriormente en la línea escapular. El borde anterior del pulmón derecho está ubicado profundo al margen derecho del esternón, extendiéndose entre el segundo y sexto cartílago; el borde anterior del pulmón izquierdo comienza debajo del esternón a nivel del segundo espacio intercostal antes de correr inferolateralmente al sexto espacio intercostal, cerca de tres centímetros desde el borde izquierdo del esternón.

El aire llega a los pulmones a través de la tráquea que se divide en dos bronquios principales, derecho e izquierdo, correspondientes a cada pulmón. Dentro de los pulmones, cada bronquio principal se divide, como las ramas de un árbol, en conductos cada vez más finos: bronquios secundarios, bronquiolos y conductos alveolares, hasta llegar a unos pequeños sacos llamados alvéolos.

El pulmón derecho está dividido por dos cisuras (mayor y menor) en 3 partes, llamadas lóbulos (superior, medio e inferior). El pulmón izquierdo tiene dos lóbulos (superior e inferior) separados por una cisura (cisura mayor). Esto se debe a que el corazón tiene una inclinación oblicua hacia la izquierda y de atrás hacia delante;  reduciendo el volumen del pulmón izquierdo.

 VÍAS RESPIRATORIA

Después de pasar por las cavidades nasales y la faringe, donde se calienta y capta vapor de agua, el aire inspirado pasa por la tráquea, Los bronquios, los bronquiolos, los bronquiolos terminales, bronquiolos respiratorios y los conductos alveolares hasta los alvéolos, donde ocurre el intercambio gaseoso . Entre la tráquea y los sacos alveolares, las vías respiratorias se dividen 23 veces. Las primeras 16 generaciones de vías forman la zona de conducción de las vías respiratorias y transportan gas al interior y al exterior. Ellas están conformadas por bronquios, bronquiolos y bronquiolos terminales. Las siete generaciones restantes constituyen las zonas de transición y respiratoria, en las cuales se lleva a cabo el intercambio gaseoso; tales generaciones están conformadas por bronquiolos respiratorios, conductos alveolares y alvéolos. Estas múltiples divisiones aumentan mucho el total de superficie transversal de las vías respiratorias, de 2.5 cm2 en la tráquea a 11 800 cm2 (118 m2) en los alvéolos. Por consiguiente, la velocidad del flujo del aire en las vías respiratorias pequeñas disminuye a valores muy bajos. Los alvéolos están rodeados por capilares pulmonares . En la mayoría de las áreas, el aire y la sangre están separados sólo por el epitelio alveolar y el endotelio capilar; por ello se hallan a una distancia de 0.5 μm . Los seres humanos tienen 300 millones de alvéolos, y la superficie total de las paredes alveolares en contacto con los capilares de ambos pulmones es cercana a 7000 cm2 (70 m2).

CONFORMACIÓN DE LA VÍA AÉREA

LARINGE:  GLOTIS Y EPIGLOTIS

La epiglotis y la glotis, son estructuras diferentes. La glotis es el espacio que se extiende entre los pliegues vocales y cartílagos aritenoides situadas en la laringe, se conoce como el órgano de la palabra o el equipo vocal de la laringe. Es en la glotis donde se produce el tono de voz.

La epiglotis, un pliegue cartilaginoso que impide la entrada de alimentos en la tráquea, pero no obstaculiza su paso al esófago. Para que las vías respiratorias permanezcan cerradas durante la deglución, la epiglotis obstruye la glotis e impide que el alimento se introduzca en el sistema respiratorio. La epiglotis permite el cierre de la tráquea cuando la persona está tragando y evitar el paso del alimento hacia los pulmones. Cuando el alimento pasa hacia la traquea, se induce un fuerte reflejo de tos, para extraer el alimento.

LA TRÁQUEA

La tráquea, es un tubo fibrocartilaginoso de 10-11 cm de largo del tracto respiratorio inferior. Forma el tronco del árbol traqueobronquial o zona de conducción pulmonar. La tráquea se extiende entre la laringe y el tórax y consta de dos partes; cervical y torácica. Termina al nivel del ángulo esternal (ángulo de Louis) (T5) donde se divide en dosbronquios principales, uno para cada pulmón. Cada bronquio principal se ramifica en bronquios intrapulmonares más pequeños que suministran aire a los diversos lóbulos y segmentos pulmonares.

La función principal de la tráquea es transportar aire hacia y desde los pulmones durante la respiración. Además, proteger el tracto respiratorio al calentar y humedecer el aire, e impulsar partículas extrañas hacia la faringe para su expulsión.

La tráquea es un órgano respiratorio fibrocartilaginoso en forma de D. Consta de 16-20 cartílagos traqueales anterolateralmente y una pared fibromuscular posteriormente. Los cartílagos traqueales están compuestos por cartílago hialino e interconectados por tejido fibroelástico. Apoyan la tráquea y la mantienen abierta durante los cambios de presión que acompañan a la ventilación del aire. La pared posterior de la tráquea está formada por el músculo traqueal, lo que hace que los cartílagos parezcan anillos incompletos en forma de C. La estructura de su pared hace que la tráquea sea lo suficientemente flexible y elástica para permitir la expansión transitoria del esófago durante la deglución.

La tráquea consta de cuatro capas histológicas. La mucosa representa la capa más interna y está revestida con epitelio cilíndrico (columnar) ciliado pseudoestratificado. La segunda capa histológica es la submucosa, consiste de tejido conectivo que contiene glándulas mucosas, músculo liso, vasos sanguíneos, nervios y vasos linfáticos. La tercera capa es la capa musculocartilaginosa que está compuesta por anillos cartilaginosos y músculo liso intermedio. Por último, la capa más externa proporciona la adventicia fibroelástica.

La tráquea se extiende entre la laringe y el tórax, atravesando la línea media (aunque se inclina ligeramente hacia la izquierda). Esta se divide en dos partes:

• La parte cervical de la tráquea, que se encuentra dentro del compartimento visceral anterior (pretraqueal) del cuello, comienza en el borde inferior de la laringe (cartílago cricoides o manzana de adán) ubicado al nivel de la vértebra C6. Termina al nivel de la escotadura yugular del esternón, representando el borde superior del mediastino superior.

• La parte torácica de la tráquea se encuentra dentro del mediastino superior del tórax, comienza en la apertura torácica superior y termina en la bifurcación traqueal. La bifurcación puede ubicarse en cualquier lugar entre los niveles de la cuarta y la séptima vértebras torácicas. Más comúnmente se localiza al nivel del ángulo esternal y la vértebra T5.

La tráquea y los bronquios forman colectivamente el árbol traqueobronquial. La parte torácica se divide a nivel de la bifurcación traqueal en los bronquios principales derecho e izquierdo. La bifurcación traqueal alberga una cresta cartilaginosa orientada sagitalmente llamada carina.

LOS BRONQUIOS Y SU INERVACIÓN

Estructura

La tráquea y los bronquios tienen cartílago en las paredes  y poco músculo liso (el que está inervado por el sistema nervioso autónomo). Están recubierto de epitelio ciliado que contienen glándulas mucosas y serosas. Existen cilios hasta los bronquiolos respiratorios.

El bronquio principal derecho es más corto, más ancho y tiene una trayectoria casi vertical a comparación del izquierdo. Por tanto, es más susceptible a obstrucciones por cuerpos extraños. Cada bronquio principal se divide en bronquios intrapulmonares cada vez más pequeños que se extienden en los pulmones:

• Bronquios lobares: transportan aire hacia los lóbulos pulmonares. Los bronquios principales derechos se ramifican en tres bronquios lobares (superior, medio, inferior) para los tres lóbulos del pulmón derecho. A su vez, el bronquio principal izquierdo se divide en dos bronquios lobares (superior, inferior) para los dos lóbulos del pulmón izquierdo.

• Bronquios segmentarios: airean los segmentos broncopulmonares. En el lado derecho, los tres bronquios lobares se dividen en un total de diez a doce bronquios segmentarios; uno para cada segmento broncopulmonar. De manera similar, en el lado izquierdo, los dos bronquios lobares se ramifican en un total de ocho a diez bronquios segmentarios.

• Bronquios intrasegmentarios (subsegmentarios): transportan aire aún más hacia el interior de los segmentos broncopulmonares. Cada bronquio segmentario proporciona aproximadamente quince bronquios intrasegmentarios. A su vez, los bronquios intrasegmentarios emiten bronquiolos que terminan en los bronquiolos terminales.

• Bronquiolos: Se dividen en bronquiolos terminales y respiratorios. En los primeros termina el espacio muerto anatómico y en los segundos comienza el intercambio gaseoso. En los bronquiolos y bronquiolos terminales no hay glándulas y sus paredes no contienen cartílago, solo músculo liso. Los bronquiolos respiratorios terminan en conductos alveolares y sacos alveolares.

A medida que descendemos en la vía aérea la mucosa y sumbucosa van perdiendo estructuras como las cilias y glándulas mucosas.

Inervación

Las paredes de los bronquios y bronquiolos están inervadas por el sistema nervioso autónomo.

 LOS ALVEOLOS  

Los alvéolos están recubiertos por dos tipos de células epiteliales. Las células tipo I (neumocito tipo I) son células planas con grandes extensiones citoplásmicas y son las principales células de recubrimiento de los alvéolos, las cuales se encuentran sobre casi 95% de la superficie epitelial alveolar. Las células tipo II (neumocitos tipo II) son más gruesas y poseen muchos cuerpos de inclusión laminares. Una función principal de estas células es secretar factor surfactante: Se conoce como surfactante pulmonar a una sustancia que se halla en los alvéolos de los pulmones y que contribuye a minimizar la tensión superficial del líquido alveolar. Este surfactante se compone de proteínas, lípidos neutrales, fosfolípidos y otras sustancias. Gracias al surfactante  se consigue que los alvéolos no se colapsen pese a la delgadez de sus paredes. La función pulmonar normal depende, por tanto, del aporte constante de surfactante. La síntesis y la secreción natural de surfactante no comienzan hasta los 7 u 8 meses de gestación; hasta este momento, el pulmón fetal sintetiza fundamentalmente esfingomielina. La ausencia o los niveles muy bajos de surfactante en un recién nacido determinan que éste no pueda llenar sus pulmones con aire; esto produce el síndrome de estrés respiratorio en un 50% de los recién nacidos prematuros.

Los Neumocitos o células tipo II también son importantes para la reparación alveolar y en otros aspectos de la fisiología celular. Aunque estas células constituyen cerca de 5% de la superficie, constituyen casi 60% de las células epiteliales de los alvéolos. 

Los Alveolos también poseen otras células especializadas, incluidos macrófagos alveolares pulmonares (PAM), linfocitos, células plasmáticas, células neuroendocrinas y mastocitos. Estos últimos portan heparina, varios lípidos, histamina y algunas proteasas que participan en las reacciones alérgicas.

CIRCULACIÓN PULMONAR

Casi toda la sangre del cuerpo pasa por la arteria pulmonar hacia el lecho capilar pulmonar, donde se oxigena, y regresa a la aurícula izquierda a través de las venas pulmonares. Las arterias bronquiales, separadas y mucho mas pequeñas, provienen de las arterias sistémicas.

Las venas bronquiales drenan en la vena ácigos.

Los vasos linfáticos son más abundantes en los pulmones que en cualquier otro órgano

PLEURA

La pleura es la membrana serosa que cubre el pulmón y la cara interior de la cavidad torácica. Se divide en pleura visceral —que cubre la parte exterior del pulmón y las cisuras interlobares— y pleura parietal —que cubre la parte interna de la pared torácica, el diafragma y el mediastino—. La pleura parietal está formada por una estructura irregular de tejido conjuntivo, cubierto por una sola capa de células mesoteliales. En el interior de la capa conjuntiva de la pleura parietal hay vasos sanguíneos y linfáticos. En el humano, la pleura visceral se compone de dos capas, mesotelial y conjuntiva, separadas por una capa densa de tejido conjuntivo, además, está irrigada por la circulación sistémica a través de las arterias bronquiales. La función primordial de las capas pleurales es facilitar el movimiento del pulmón en el interior de la caja torácica durante la respiración.

En la inspiración, el espacio pleural tiene una presión negativa equivalente a unos menos veinte milímetros de agua ( –20 mm/h2o) lo que permite que la pared torácica estire a los pulmones y se insuflen; en la espiración la presión disminuye hasta menos dos milímetros de agua ( –2 mm/H2O), lo cual permite que los pulmones por su elasticidad recuperen su tamaño y salga el aire.

La presión negativa interpleural es una de las fuerzas (junto al surfactante alveolar) que evitan que el pulmón colapse al contraponerse a la fuerza que ejercen las fibras elásticas del estroma pulmonar.

MÚSCULOS RESPIRATORIOS  

INSPIRATORIOS

• PRINCIPAL :

                DIAFRAGMA

• ACCESORIOS:

                INTERCOSTALES EXTERNOS

                ESCALENOS

                ESTERNOCLEIDOMASTOIDEO

                SERRATO ANTERIOR

                PECTORALES

ESPIRATORIOS

INTERCOSTALES INTERNOS

MÚSCULOS DE LA PARED ABDOMINAL ANTERIOR (RECTOS, TRANSVERSO, OBLICUOS DEL ABDOMEN)

• DIAFRAGAMA: PRODUCE EL 75% DEL CAMBIO EN EL VOLUMEN INTRATORÁCICO DURANTE LA INSPIRACIÓN TRANQUILA. SE MUEVE HACIA ABAJO COMO UN PISTÓN CUANDO SE CONTRAE.

• LOS MÚSCULOS INTERCOSTALES EXTERNOS ELEVAN LAS COSTILLAS INFERIORES, ESTO EMPUJA EL ESTERNÓN HACIA FUERA Y AUMENTA EL DIÁMETRO ANTERO POSTERIOR DEL TÓRAX.

EL DIAFRAGMA Y LOS MÚSCULOS INTERCOSTALES EXTERNOS POR SI SOLOS PUEDEN MANTENER LA VENTILACIÓN ADECUADA EN REPOSO. LA SECCIÓN DE LA MEDULA ESPINAL  POR ARRIBA DE LA TERCER VÉRTEBRA CERVICAL ES MORTAL SIN EL APOYO DE RESPIRACIÓN ARTIFICIAL, MIENTRAS QUE LA SECCIÓN POR DEBAJO DEL QUINTO SEGMENTO CERVICAL NO LO ES PORQUE DEJA LOS NERVIOS FRÉNICOS QUE LLEGAN AL DIAFRAGMA.

MECANISMO DE LA RESPIRACIÓN

INSPIRACIÓN Y ESPIRACIÓN

 EL PROCESO DE RESPIRACIÓN SE DIVIDE EN DOS FASES DISTINTAS: LA INSPIRACIÓN (INHALACIÓN) Y LA ESPIRACIÓN (EXHALACIÓN). 

DURANTE LA INSPIRACIÓN, EL DIAFRAGMA SE CONTRAE Y BAJA, MIENTRAS QUE LOS MÚSCULOS ENTRE LAS COSTILLAS SE CONTRAEN Y SUBEN. ESTO AUMENTA EL TAMAÑO DE LA CAJA TORÁCICA Y REDUCE LA PRESIÓN INTERNA. COMO RESULTADO DE ESTO, EL AIRE SE PRECIPITA HACIA ADENTRO Y LLENA LOS PULMONES. DURANTE LA INSPIRACIÓN AUMENTA EL DIÁMETRO VERTICAL DEL TÓRAX POR EL DESCENSO DEL DIAFRAGMA, PERO TAMBIÉN AUMENTA EL DIÁMETRO TRANSVERSAL Y EL ANTEROPOSTERIOR POR LA ACCIÓN DE LOS RESTANTES MÚSCULOS CITADOS QUE ELEVAN LAS COSTILLAS.

·       EL DIAFRAGMA SE CONTRAE Y DESCIENDE.

·       AUMENTAN LOS DIÁMETROS VERTICAL, TRANSVERSAL Y ANTEROPOSTERIOR DEL TÓRAX.

·       LOS PULMONES SE EXPANDEN GRACIAS A SU PROPIEDAD DE DISTENSIBILIDAD.

·       EL AIRE INGRESA POR NARIZ Y BOCA Y ES TRANSPORTADO POR LA VÍA AÉREA HASTA EL ÁREA DE INTERCAMBIO ALVEOLO CAPILAR.

DURANTE LA ESPIRACIÓN, EL DIAFRAGMA SE RELAJA Y EL VOLUMEN DE LA CAJA TORÁCICA DISMINUYE, A LA VEZ QUE LA PRESIÓN DENTRO DE ÉSTA AUMENTA. EN CONSECUENCIA, LOS PULMONES SE CONTRAEN (GRACIAS A SUS FIBRAS ELÁSTICAS) Y EL AIRE ES EXPULSADO HACIA AFUERA..

·       OCURRE AL FINAL DE LA INSPIRACIÓN.

·       ES PRODUCTO DE LA RELAJACIÓN DIAFRAGMÁTICA Y EL RETROCESO ELÁSTICO DE LOS PULMONES Y LA PARED TORÁCICA.

·       EN CONDICIONES DE EJERCICIO O MANIOBRAS FORZADAS VOLUNTARIAS, LA ESPIRACIÓN PUEDE SER AUXILIADA EN FORMA ACTIVA POR LOS MÚSCULOS ABDOMINALES. 

LA INSPIRACIÓN ES UN PROCESO ACTIVO, UTILIZANDO LOS MÚSCULOS INSPIRATORIOS.

LA ESPIRACIÓN ES UN PROCESO PASIVO, YA QUE NO SE CONTRAE NINGÚN MÚSCULO.

VENTILACIÓN PULMONAR

Los pulmones son unas estructuras elásticas, puesto que contienen componentes fibrilares que le confieren resistencia a la expansión de volumen. Por ello, en condiciones normales, el pulmón contiene aire en su interior gracias a la existencia de una presión positiva en su interior, en el espacio aéreo, y una presión negativa externa, en el espacio pleural. Se denomina presión transpulmonar (PTP) a la diferencia resultante de la presión interna menos la presión externa mencionadas. Se suele representar mediante una curva de presión-volumen la relación entre la presión de distensión y el volumen de aire contenido en los pulmones .

 Como más adelante se comenta, se denomina “compliance” o distensibilidad al cambio de volumen en relación con cambio de presión.

La pared torácica es también una estructura elástica tal que una presión de distensión positiva expande la pared, de tal manera que una presión de distensión negativa la comprime, pudiendo representarse este hecho en una curva similar .

En circunstancias normales, los pulmones se ajustan a la pared torácica, de modo que las fuerzas y presiones que actúan sobre estas estructuras están interrelacionadas. Existe un nivel de volumen pulmonar en el que la tendencia de los pulmones a contraerse y la tendencia opuesta de la pared torácica a expandirse son iguales, denominándose Capacidad Funcional Residual (CFR), que es, por así decirlo, la posición de reposo del aparato respiratorio.

Para conseguir un volumen pulmonar diferente del de reposo (CRF), hay que modificar las presiones a las que están sometidos los pulmones y la caja torácica mediante la contracción activa de los músculos inspiratorios y/o espiratorios.

Simplificando, durante la inspiración, la fuerza muscular vence la tendencia a la retracción del pulmón y la caja torácica, pero a medida que los pulmones se llenan de aire, como si de un resorte se tratara, esta fuerza elástica es mayor, por lo que llega un punto en que se iguala a la fuerza muscular, no pudiendo incorporar más volumen  total CAPACIDAD PULMONAR TOTAL (CPT). 

La espiración desde la CPT hasta la CFR (espiración) es pues un proceso pasivo inducido por esa fuerza elástica que hace volver al pulmón a su posición de reposo. Para seguir expulsando aire hasta un volumen inferior a la CFR, es necesaria la contracción de los músculos espiratorios, pero también aparece una fuerza  que tiende a expandir los pulmones (y por tanto, a evitar su colapso) que es por un lado, la presión negativa interpleural que une la pleura parietal a la visceral y de esta forma fija a los pulmones a la caja toracica, y por otro lado la del aire atrapado por la sustancia surfactante intralveolar, hasta que llega un punto en el que no se puede vaciar más el contenido aéreo a esto lo llamamos Volumen Residual, (VR) .

CAPACIDADES Y VOLUMENES PULMONARES

El desplazamiento del aire desde la atmósfera a los alveolos tiene que vencer una resistencia doble:

• Resistencia aérea (dado por el arbol bronquial), se rige por las leyes de la fluidodinámina. Según la ecuación de Poiseuille, el principal determinante es el radio de la sección transversal del conducto. El 50% de esta resistencia corresponde a las vías aéreas superiores. El resto se divide entre el 80% que generan la tráquea y las ocho primeras generaciones bronquiales, y el 20% que origina la vía aérea distal. Estas resistencias se determinan mediante oscilometría.

• Resistencia elástica, de la que ya hemos hablado, por la oposición a la deformidad inspiratoria que ofrecen las estructuras elásticas del pulmón y la pared torácica. Se expresa como el incremento de volumen en relación al incremento de presión.

ESPACIO MUERTO ANATÓMICO Y VENTILACIÓN DESIGUAL

Es en donde no se realiza intercambio gaseoso por ser anatómicamente imposible. Se extiende desde la cavidad nasal o bucal hasta los bronquiolos terminales. Es la parte del sistema respiratorio que no está disponible para el intercambio gaseoso con la sangre capilar pulmonar por no ser posible anatómica e histológicamente. En un varón que pesa 68 kg. Solo los primeros 350 ml de los 500 ml inspirados en cada respiración en reposo se mezcla con el aire de los alvéolos. Por el contrario en cada espiración, los primeros 150 ml corresponde al gas que ocupa el espacio muerto y solo los últimos 350 ml corresponde al gas de los alvéolos. Por consiguiente  la ventilación alveolar es decir la cantidad de aire que llega a los alvéolos por minuto, es menor que el volumen respiratorio por minuto. Nótese que a causa del espacio muerto, la respiración rápida y superficial produce una ventilación alveolar mucho menor que la respiración lenta y profunda con el mismo volumen respiratorio por minuto.

ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO

Es el volumen de gas que no se equilibra con la sangre, esto es ventilación desperdiciada, por no necesitarlo en un determinado momento (por ejemplo durante el sueño tranquilo), pero que de requerirlo (ezfuerzo) se puede realizar el intercambio gaseoso.   Incluye todo volumen de aire que debería intervenir en el intercambio gaseoso, pero por motivos fisiológicos como el reposo, patológicos o variables no ocurre este proceso. Puede ser debido tanto a mala perfusión sanguínea de los capilares que rodean el alveolo (ejemplo: trombosis o coagulo que obstrulle los capilares) como a mala ventilación de este (obstrucción de la via aerea por cuerpo extraño) , ya que, si no hay flujo de sangre alrededor del alveolo para realizar el intercambio, o aire en su interior, no sucede.

Se puede zonificar a los pulmones en tres partes:

Zonas de West

Zona 1. Es una porción ventilada pero no perfundida. Prácticamente toda esta zona es integrante del espacio muerto fisiológico. En personas de pie corresponde a la parte más craneal del pulmón; en decúbito (acostada), con la parte más frontal. Esto se debe a la presión de perfusión, que depende de la gravedad y por tanto de la altitud.

Zona 2. Es una zona media. Su estado normal es estar perfundida y ventilada, pero diversos factores pueden modificarla y parcialmente convertirla en zona 1.

Zona 3. Corresponde a la parte más baja de los pulmones. Siempre está perfundida y ventilada. Por esta virtud nunca constituye espacio

LA RELACIÓN ENTRE VENTILACIÓN Y PERFUSIÓN (V/Q)

La ventilación y la perfusión pulmonar son procesos discontinuos. La primera depende de la intermitencia de los movimientos respiratorios y la segunda de las variaciones entre sístole y diástole. Sin embargo, la cantidad y composición del gas alveolar contenido en la CRF amortigua estas oscilaciones y mantiene constante la transferencia de gases.

El cociente global V/Q (ventilación alveolar total dividida por el gasto cardiaco) aporta poca información sobre el intercambio gaseoso en el pulmón. Sin embargo las relaciones locales V/Q son las que realmente determinan las presiones alveolares y sanguíneas de O2 y CO2.

En bipedestación, la distribución de la ventilación y la perfusión no son homogéneas (zonas de West). Por efecto gravitacional, en los vértices la ventilación es mayor que la perfusión y lo contrario ocurre en las bases. En las zonas intermedias ambos son similares. Se pueden encontrar tres patrones de relación V/Q :

o   Áreas perfundidas y no ventiladas, con V/Q = 0, ( equivale al concepto de espacio muerto fisiológico de cortocircuito)

o   Áreas ventiladas no perfundidas (espacio muerto fisiológico), que corresponde al 25% de la ventilación.

o   Áreas en las que la perfusión y la ventilación son homogéneamente proporcionales, con cociente V/Q entre 3 y 10. Con el envejecimiento de produce una alteración progresiva de las relaciones V/Q.

VOCABULARIO DE TERMINOS A TENER EN CUENTA

 DISTENSIBILIDAD O COMPLIANCE:

 ES LA INVERSA DE LA ELASTICIDAD Y PUEDE DEFINIRSE COMO LA PROPIEDAD DEL PULMÓN DE CAMBIAR FÁCILMENTE DE VOLUMEN CON POCO CAMBIO DE PRESIÓN. DICHO EN OTRAS PALABRAS, LA PROPIEDAD DE EJERCER POCA RESISTENCIA A LA EXPANSIÓN. A MEDIDA QUE EL PULMÓN AUMENTA DE TAMAÑO DISMINUYE LA COMPLIANCE, ES DECIR QUE DEBERÁ APLICARSE MAYOR PRESIÓN PARA LOGRAR EL MISMO AUMENTO DE VOLUMEN.

ELASTICIDAD O REBOTE ELÁSTICO:

ES LA CAPACIDAD DEL PULMÓN DE REGRESAR A SU TAMAÑO ORIGINAL LUEGO DE UNA INSPIRACIÓN. 

RESISTENCIA: 

LA RESISTENCIA DE LA VÍA AÉREA ES LA OPOSICIÓN AL FLUJO DE AIRE CAUSADA POR LAS FUERZAS DE FRICCIÓN ES UNA MEDIDA DE LA DIFICULTAD CON LA CUAL EL AIRE PASA A TRAVÉS DE LAS VÍAS AÉREAS Y ESTÁ DETERMINADA POR EL NÚMERO, LA LONGITUD Y EL DIÁMETRO DE LAS MISMAS.

TONO BRONQUIAL

EN GENERAL EL MÚSCULO LISO DE LAS PAREDES BRONQUIALES AYUDA A LA RESPIRACIÓN. LOS BRONQUIOS SE DILATAN DURANTE LA INSPIRACIÓN Y SE CONSTRIÑEN DURANTE LA ESPIRACIÓN

EL TONO BRONQUIAL TIENE UN RITMO CICARDIANO, CON CONSTRICCIÓN MÁXIMA ALREDEDOR DE LAS 6 AM Y DILATACIÓN MÁXIMA  ALREDEDOR DE LAS 6 PM.

TRABAJO RESPIRATORIO  

 LOS MÚSCULOS RESPIRATORIOS REALIZAN UN TRABAJO PARA ESTIRAR LOS TEJIDOS ELÁSTICOS DE LA PARED TORÁCICA Y LOS PULMONES (TRABAJO ELÁSTICO), PARA MOVER LOS TEJIDOS NO ELÁSTICOS (RESISTENCIA VISCOSA)  Y PARA MOVER EL AIRE POR LAS VÍAS RESPIRATORIAS.

TENSIÓN SUPERFICIAL ALVEOLAR

 UN FACTOR IMPORTANTE QUE AFECTA LA DISTENSIBILIDAD  DE LOS PULMONES ES LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE LA PELÍCULA DE LÍQUIDO QUE RECUBRE LOS ALVÉOLOS.

FACTOR TENSOACTIVO

 Surfactante es un término que deriva de surfactant, un vocablo inglés. Éste, a su vez, es un acrónimo formado a partir de la expresión surface active agent (que puede traducirse como “agente activo de superficie”).

 Un surfactante es un elemento que actúa como detergente, emulsionante o humectante y que permite reducir la tensión superficialque existe en un fluido. Por lo general se trata de sustancias que ejercen influencia en la zona de contacto que se crea entre dos fases.

Cabe destacar que la tensión superficial refiere al nivel de energía que se necesita para que un líquido incremente su superficie por unidad de área. Esto quiere decir que hay una resistencia en el líquido a incrementar la superficie.

Los surfactantes, que también se denominan tensioactivos o tensoactivos, se componen de partes hidrófobas (que rechazan el agua) y partes hidrófilas (que son solubles en agua). De este modo, cuando el surfactante se vincula al agua, las moléculas del primer grupo quedan en el nivel superficial, mientras que las hidrófilas se sumergen. Esto hace que se formen burbujas, por ejemplo.

Debido a estas características, los detergentes sirven para el lavado de ciertos objetos. Estos surfactantes, cuando entran en contacto con agua, desencadenan diversos fenómenos que permiten generar espuma y arrastrar la grasa y otras sustancias adheridas a aquello que se desea lavar.

Se conoce como surfactante pulmonar, por último, a una sustancia que se halla en los alvéolos de los pulmones y que contribuye a minimizar la tensión superficial alveolar. Este surfactante se compone de proteínas, lípidos neutrales, fosfolípidos y otras sustancias.

De sus componentes, el 80% son fosfolípidos, y en este grupo predomina la dipalmitoilfosfatidilcolina (conocida simplemente como DPPC o factor surfactante), la cual es producida por las células Neumocito tipo II, que están presentes en el epitelio alveolar y tienen forma de cubo. Si bien la DPPC es capaz de reducir la tensión superficial alveolar por sí sola, el resto de los componentes antes mencionados cumplen funciones también necesarias, como ser incrementar la inmunidad a los patógenos que ingresan por medio de la inhalación.

Así como se explica en párrafos anteriores, el surfactante pulmonar también es un tensoactivo, o sea que al entrar en contacto con el agua sufre una modificación en su tensión superficial. Cuando se segrega el surfactante pulmonar, se convierte en una película delgada que entra en contacto con el aire y se extiende sobre la totalidad del epitelio alveolar.

Además de disminuir la tensión que se da en los alvéolos a lo largo del proceso respiratorio (más específicamente durante la exhalación), el surfactante pulmonar también ofrece una acción inmunológica ante los virus y las bacterias que ingresan junto con el aire, para evitar que vayan más allá de los capilares y comiencen a invadir el torrente sanguíneo; si no fuera por esta sustancia, tanto los pulmones como otros órganos estarían muy expuestos a diversas enfermedades infecciosas.

Varias hormonas y otras sustancias de nuestro cuerpo, como ser la prolactina, la tiroxina, los glucocorticoides y el estradiol, se encargan de estimular la generación de surfactante pulmonar. Por otro lado, también existen otras que realizan la acción opuesta, o sea, inhiben su producción, y entre ellas encontramos los andrógenos y la insulina.

La función de los pulmones depende en gran medida de la cantidad que posea de surfactante, así como de su calidad, ya que niveles deficientes o ciertos defectos en su composición pueden derivar en considerables alteraciones, como ser la enfermedad de la membrana hialina, que afecta a los bebés recién nacidos prematuros, dificultándoles considerablemente el trabajo necesario para respirar y poniendo en riesgo su vida. EN LOS PULMONES DE LOS FUMADORES HAY MENOR CANTIDAD DE FACTOR TENSIOACTIVO.

PARÁMETROS QUE EVALUAN LA FUNCIÓN RESPIRATORIA

Estudiamos dos tipos de volúmenes pulmonares: estáticos y dinámicos.

Volúmenes y Capacidades pulmonares estáticas. 

Miden en forma estática volumenes y capacidades.

Volúmenes Pulmonares

• Volumen corriente o tidal (VC ó VT): volumen de aire inspirado o espirado en cada respiración normal; es de unos 500mL aproximadamente.

• Volumen de reserva inspiratorio (VRI): volumen adicional máximo de aire que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal; habitualmente es igual a unos 3,000mL.

• Volumen de reserva espiratorio (VRE): cantidad adicional máxima de aire que se puede espirar mediante espiración forzada, después de una espiración corriente normal, normalmente es de unos 1,100mL.

• Volumen residual (VR): volumen de aire que queda en los pulmones tras la espiración forzada, supone en promedio unos 1,200mL aproximadamente.

Capacidades Pulmonares

Al describir los procesos del ciclo pulmonar, a veces es deseable considerar juntos dos o mas volúmenes pulmonares, estas combinaciones de volúmenes son llamados capacidades pulmonares:

• • Capacidad Inspiratoria (CI): Es la cantidad de aire que una persona puede respirar comenzando en el nivel de una espiración normal y distendiendo al máximo sus pulmones (3,500mL aprox). CI = VC + VRI

  • Capacidad Residual Funcional (CRF): Es la cantidad de aire que permanece en el sistema respiratorio. Esa cantidad es la mínima que hay dentro de un pulmón, y no puede ser expulsada. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración normal (2,300mL aprox). CRF = VRE + VR

  • Capacidad Vital (CV): Es la cantidad de aire que es posible expulsar de los pulmones después de haber inspirado completamente. Son alrededor de 4.6 litros. Es la máxima cantidad de aire que puede expulsar una persona de los pulmones después de una inspiración máxima y espiración máxima (4,600mL aprox). CV = VRI + VC + VRE

  • Capacidad Pulmonar Total (CPT): Es el volumen de aire que hay en el aparato respiratorio, después de una inhalación máxima voluntaria. Corresponde a aproximadamente 6 litros de aire. Es el máximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo posible (5,800mL aprox). CPT = CV + VRMiden el volumen de gas que contiene el pulmón en distintas posiciones de la caja torácica.

Los volúmenes y capacidades pulmonares dinámicos principales son:

Miden volúmenes y capacidades pulmonares en forma dinámica dado que agregan el factor tiempo (a diferencia de los estáticos que no lo tienen en cuenta)

Espirometría:

La espirometría es una prueba de función pulmonar que permite el cribado, diagnóstico y monitorización de las enfermedades respiratorias. Esta prueba es sencilla, fácil de realizar y no invasiva. Mediante la cuantificación de los volúmenes y los flujos respiratorios como la capacidad vital forzada (CVF), el volumen espiratorio forzado en el primer segundo (VEF1) y la relación entre estos parámetros (índice VEF1/CVF) se detecta obstrucción, con alta sensibilidad y especificidad; asimismo, es posible clasificar la gravedad y la respuesta al broncodilatador.

Existen dos tipos de espirómetros, de acuerdo con su funcionamiento: de volumen y flujo.

Espirómetros de flujo: Son los más utilizados actualmente, llamados también de circuito abierto. Pueden ser bidireccionales, es decir, registrar flujo espiratorio e inspiratorio. Miden directamente la velocidad del flujo ventilatorio y por integración el volumen a través de un sensor mediante digitalización. Algunos disponen de una pantalla donde se observa el trazo de las curvas en tiempo real, otros se pueden conectar a un ordenador para poder visualizarlas y los esfuerzos pueden grabarse y utilizarse posteriormente. Son livianos y fáciles de transportar, el riesgo de contaminación disminuye al tener boquillas, filtros y, en algunos casos, sensores de flujo desechables. Existen diferentes sistemas, los más utilizados son los flujómetros de turbina y los neumotacógrafos:

• Flujómetros de turbina: se componen por un cabezal con una hélice que gira con el flujo exhalado, son frágiles y de menor calidad.

• Neumotacógrafos: miden la diferencia de presiones antes y después de atravesar una resistencia neumática existente en la boquilla, llamada neumotacómetro, que puede presentar dos variantes: tipo Fleisch, que cuenta con una estructura cilíndrica formada por varios tubos capilares; y tipo Lilly, compuesto por una membrana plástica o metálica.

Parámetros de mecición:

• La capacidad vital forzada (CVF), que representa el volumen total que el paciente espira mediante una espiración forzada máxima en el menor tiempo posible.

• El volumen de gas espirado en el primer segundo de la espiración forzada (VEF1 , FEV1). Es la cantidad de aire que una persona expulsa durante el primer segundo de una maniobra de espiración forzada. Cuando los bronquios están estrechos o cerrados, como en el asma bronquial y la EPOC, el aire se expulsa más lentamente que en condiciones normales, por lo que el volumen de aire exhalado en el primer segundo estará disminuido.

• El volumen de aire en la parte media de la espiración, es decir, entre el 25% y el 75% de la CVF (FEF 25%-75% o MMEF, velocidad máxima del flujo mesoespiratorio). El FEF 25%-75% es la medida más sensible de la obstrucción precoz de las vías respiratorias, sobre todo de las de pequeño tamaño, por lo que suele ser la primera alteración detectada en fumadores .

• La relación VEF1/CVF, que se conoce como índice de Tiffeneau Es el resultado de la división entre el VEF1 y la CVF. Representa el porcentaje del total de la CVF observada, que es exhalado en el primer segundo (VEF1). En los procesos obstructivos, como asma y EPOC, la vía aérea está estrechada, enlenteciendo el pasaje de aire. De esta manera, el volumen total exhalado (CVF) se mantiene normal, pero sale más lentamente (descenso del VEF1), presentando VEF1/CVF disminuida. Cuando no hay afectación de la vía aérea, ambos parámetros se encuentran normales, presentando una relación VEF1/CVF normal. Lo mismo sucederá si hay compromiso del parénquima o de la caja torácica sin afectación de vía aérea, donde tanto VEF1 como CVF disminuyen, mostrando también una relación VEF1/ CVF normal. Valor patológico (indicador de patología obstructiva) menor de 0,7 o 70%. 

La curva volumen-tiempo: representa en su eje horizontal (x) el tiempo en segundos, y en su eje vertical (y) el volumen en litros.

Los valores de volúmenes estáticos y dinámicos que se han mencionado son los normales para un individuo sano y joven, pero deben ajustarse según edad, sexo y talla de la persona. Se considera normal si el valor encontrado de cualquiera de los parámetros se encuentra entre el 80 y el 120% del esperado para el paciente según sus datos antropométricos (tablas predefinidas estadísticamente).

Flujometría: 

Conviene reseñar el concepto de flujo espiratorio máximo o independencia del esfuerzo del flujo espiratorio forzado. Durante la espiración forzada, por mucho que se incremente la fuerza muscular espiratoria, llega un nivel en el que el flujo de aire no puede aumentar más. Esto ocurre porque el esfuerzo muscular espiratorio crea un aumento de presión de la caja torácica sobre los pulmones que los “exprime” y hace que se vacíen, pero esa presión también se transmite sobre los bronquiolos, haciendo que estos, desprovistos de cartílago en su pared, se colapsen, con lo que queda aire atrapado distal a este llamado punto crítico. Así, aunque aumente la presión sobre el pulmón, no se consigue incrementar el flujo espiratorio.

Este flujo espiratorio máximo es mayor cuando los pulmones están llenos de aire que cuando están vacíos, pues si el volumen pulmonar es menor, la retracción elástica, que tiende a mantener abierta la vía aérea, se hace menor, siendo más fácil que se colapse. El flujo espiratorio forzado en esta fase depende pues de la distensibilidad de las paredes en esa zona crítica, la retracción elástica pulmonar y la resistencia al flujo de la vía aérea distal, pero no de la fuerza muscular. Por ello es frecuente que los pacientes afectos de un trastorno obstructivo tengan una CVF menor que la CV, por el colapso precoz de la vía aérea en la espiración forzada en el punto crítico o punto de igual presión.

El flujo de aire espirado se puede representar en relación al volumen pulmonar, obteniendo así la denominada curva flujovolumen, en la que se puede observar el fenómeno descrito de la independencia del esfuerzo del flujo espiratorio forzado.

Si representamos también los flujos inspiratorios, obtenemos las asas de flujo-volumen. Cuando el paciente tiene los pulmones llenos de aire (CPT) y empieza la espiración forzada, el flujo de aire aumenta rápidamente hasta su valor máximo (unos 400 l/min), y luego desciende de forma progresiva y lineal hasta que deja de salir aire (VR). Sin embargo, la inspiración forzada desde el VR consigue el pico de flujo inspiratorio en la parte media de la inspiración, por lo que la curva tiene forma de U.

Parámetros de medición:

• Capacidad inspiratoria es la máxima inspiración realizada después de una inhalación corriente.

• Flujo espiratorio medio o FEF25-75 es aquel que se sitúa entre el 25% y el 75% de la maniobra de espiración forzada. 

• Flujo espiratorio máximo (PEF) obtenido de la parte de la curva flujo-volumen correspondiente a la espiración. 

• El flujo inspiratorio medio o FIF25-75, es el correspondiente al situado entre el 25% y el 75% de la maniobra de inspiración forzada. 

• Flujo inspiratorio máximo es el valor más alto de la maniobra de inspiración forzada.

La curva flujo-volumen representa el volumen espirado en litros (L) en el eje horizontal, y el flujo espiratorio en litros por segundo (L/s) en el eje vertical.

En ella vemos cómo va cambiando el flujo en función de la cantidad (volumen) de aire movilizado. Esta curva muestra una parte superior que representa la espiración, y una parte inferior que representa la inspiración.

Tiene una pendiente muy empinada al principio (parte superior del gráfico, correspondiente a la espiración), hasta un máximo (el flujo pico espiratorio o PEF). En la curva flujo-volumen, el punto máximo de la curva antes de su descenso marca el flujo pico espiratorio (PEF). A partir de allí, la curva desciende con una pendiente menos pronunciada, hasta cortar el eje de volumen.

¿Cómo realizar una prueba espirométrica?

 Para realizar una espirometría forzada, solicitaremos al paciente que inhale todo el aire que le sea posible hasta alcanzar la capacidad pulmonar total, que haga una pausa inferior a 1s y, posteriormente, que sople rápido y fuerte y que continúe soplando hasta que se le indique.

Para realizar una espirometría lenta se le solicitará que respire a través de la boquilla de forma tranquila durante tres inhalaciones y tres exhalaciones, hasta que se estabilice la línea base o capacidad residual funcional, después que inspire hasta alcanzar la capacidad pulmonar total y soplar lentamente hasta el volumen residual.

En síntesis, cuando solicitamos una espirometría, encontraremos en el informe que la misma está compuesta por 2 curvas que representan las maniobras espirométricas (curva volumen/tiempo y flujo/volumen), y una tabla con diferentes valores, entre ellos, la CVF, VEF1, VEF1/CVF.

Como se expresan los resultados

PATRONES DE FUNCIÓN ANORMAL

Guiándonos por las alteraciones en los volúmenes pulmonares estáticos y dinámicos, las alteraciones ventilatorias se clasifican en obstructivas y restrictivas.

• Alteraciones obstructivas. Se caracterizan por una dificultad para el vaciamiento pulmonar, aunque la entrada del aire sea normal o casi normal, que se traduce en una disminución en la velocidad del flujo espiratorio para cualquier volumen pulmonar, disminución del VEF1 (volumen espiratorio forzado del 1° segundo)  y un aumento del volumen residual (VR). Inicialmente disminuye el FEF 25%-75% y se altera la fase final de la curva flujo-volumen espiratoria, que tiende a hacerse cóncava por la irregularidad en el flujo de vaciamiento. A medida que avanza la enfermedad, se observan disminución progresiva del FEF 25%-75%, del índice de Tiffeneau, aumento del VR con CPT normal o aumentada, así como aumento de la relación VR/CPT y descenso de la CV por aumentar el VR 

• Alteraciones restrictivas. Se caracterizan por dificultad para el llenado de aire pulmonar, que origina una disminución en los volúmenes pulmonares, especialmente la CPT y la CV . Según dónde se localice la restricción al llenado se clasifican en parenquimatosas (en los pulmones) y extraparenquimatosas (en la pared torácica o el sistema neuromuscular). Estas últimas a su vez se dividen en dos grupos, unas en las que predomina la restricción durante la inspiración y otras en las que se afectan tanto el tiempo inspiratorio como el espiratorio.

En las parenquimatosas, como la fibrosis pulmonar idiopática, al pulmón le cuesta llenarse de aire por la rigidez que presenta el parénquima, y el VR suele disminuir con un flujo espiratorio normal o casi normal .

Cuando la enfermedad es extraparenquimatosa por disfunción inspiratoria también predomina la dificultad para llenar de aire los pulmones, por ejemplo por debilidad o parálisis del diafragma, músculo exclusivamente inspiratorio, no así los intercostales que intervienen en la inspiración y espiración forzadas, pero el VR y el flujo durante la espiración no suelen afectarse . 

En los casos de restricción extraparenquimatosa con disfunción de la inspiración y la espiración, al pulmón le cuesta tanto llenarse de aire como vaciarse, por lo que el VR suele aumentar. El Tiffeneau puede disminuir por la dificultad del vaciado, pero si hay integridad muscular espiratoria y el defecto reside en la pared torácica, puede incluso aumentar.