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Fisiologia Pulmonar Mecanica

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by

Paulo Castro

on 30 September 2016

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Transcript of Fisiologia Pulmonar Mecanica

Estructura y Función
Intercambio de gases!
Mecánica pulmonar
Músculos:
Distensibilidad pulmonar, fuerza de retroceso elástica del pulmón y presión intrapleural
las dos fuerzas actuando en el pulmón.
Mecánica en reposo
ANTES DE LA INSPIRACIÓN
Mecánica pulmonar
Volúmenes y medición
Presión de Retroceso
(elástico) "Recoil"
todas las fuerzas que se desarrollan en la pared del pulmón mientras se expande
Presión intrapleural
Presión ocasionada por la capa delgada de fluido entre la pleura visceral y la parietal ( negativa, mantenida por reabsorción linfática)
Dr. Paulo Castro Gamboa D.M., M.Sc.

RESPIRATORIO CLASE 1
Reservorio Sanguíneo!!
Intercambio de calor
Metabólicas!
síntesis y metabolismo de moléculas
Defensa
mecánica
inmunológica.


Células
Endotelio
capilar alveolar
0.1um grueso x 120m2
Células alveolares
Tipo 1
0,1um
impermeables a albumina
permiten paso de Macrófagos
indivisibles
muy sensibles a la hiperoxia
Barrera de difusión G/S 50-80 m2
200-600 alveolos según talla y tamaño
cada alveolo mide 0,2mm de diámetro en CRF (capacidad residual funcional)
NO SON esféricos SON poliedros!

la interfase GAS/SANGRE depende:
ventilación de vías áreas
perfusión
Tipo 2
Células redondeadas en las uniones septales
Factor surfactante
Resistentes a Hiperoxia

Tipo 3
Macrófago alveolar
"carroñero"
PMN no usuales
si fumadores
y atraído
por NCF
(factor quimiotactico
neutrofilico)
Mastocitos
tejido conjuntivo
tejido mesenquimal
inmunes relacionadas a alergia
Células Clara, C. exocrinas bronquiales, epitelio bronquial no ciliar,
proteoglicanos
células madre bronquiales
Bronquiolos
Traquea, Bronquio D-I
Bronquio Lobar
Bronquio Segmental
Bronquiolo
Bronquiolo Terminal
Zona de Conducción
Bronquiolo respiratorio
Ductos alveolares
Atrio alveolar
Saco Alveolar
1-16 segmentos
NO intercambio gas.
ESPACIO MUERTO anatómico
tamaño equivale a la altura de una persona
en libras 70kg 150lb 150ml

PEQUEÑO EN comparación CON EL Z.R.
QUE SON VARIOS LITROS!!!!
Zona Respiratoria
intercambio gaseoso.
ambiente constante
secciones 17-23
3000 ml
Circulación
Comparaciones Zona de
conducción vs Zona de intercambio
Diámetro ?: ZC o ZR?

Área Transversal: ZC o ZR ?

Resistencia al flujo aéreo ?
Inicialmente AA, VV y bronquios transcurren
juntas

Hacia la periferia
VV transcurre afuera de los lóbulos primarios
AA y bronquios hacia el centro

El lecho capilar pulmonar recibe toda la sangre con CO2.


AA bronquiales
emergen de la aorta

IZQ son 2 emergen de la porción mas alta de al aorta torácica.

DER es única y emerge de la 3er intercostal derecha

sangre oxigenada al pulmón!

se anastomosan con las AA pulmonares

Volumen corriente, volumen marea, volumen tidal, tidal volume.

Aire que entra y sale del sistema pulmonar en un sólo ciclo respiratorio

500ml

hay diferencia entre lo que se inspira y se espira pero por convención internacional :
VC o VT = volumen espirado.

VC máximo posible será = CV (capacidad vital)


Capacidad residual funcional, CRF o FRC (functional residual capacity)


gas en los pulmones al final de una espiración pasiva.

gas en lo pulmones con la glotis abierta y todos los músculos respiratorios relajados

punto neutral o de equilibrio (considerado)
2700ml
Capacidad inspiratoria CI
inspiratory capacity IC

máxima cantidad de gas que puede ser inspirado a partir de la CRF
4000 ml
Volumen de reserva inspiratoria VRI
inpiratory reserve volume IRV

el volumen adicional de aire que puede ingresar al pulmón después de una inspiración normal
3500 ml
VRI
VRE
Volumen de reserva espiratoria

volumen adicional de aire que puede ser expulsado después de una expiración normal

1500 ml
Volumen residual VR
Residual volumen RV

volumen de aire que se mantiene en el sistema después de una espiración máxima

volumen de aire que nunca puede ser expulsado del pulmón

1200ml
Capacidad vital CV
vital capacity VC

volumen máximo de aire que puede ser expulsado después de una inspiración máxima

5500ml

CPT - VR = CV

Capacidad pulmonar total CPT
total lung capacity TLC

cantidad de aire en el sistema después de una inspiración máxima.

6700ml
Casi todo se puede medir con una espirometría

EXCEPTO
VR!!!

y todos los volúmenes respiratorios que contemplan la VR
CRF
volumen de aire
que queda en el pulmón después de un VC
volumen en donde se intercambia el GAS!!!
fluctuaciones mínimas de las presiones de gas arterial y alveolar ocurren con cada VC
mezcla de aire fresco + aire alveolar
Es un buffer
1. manteniendo constante las presiones de gas del aire y del alveolo
2. previniendo cambios rápidos del gas alveolar, por cambios en ventilación o gas inspirado.
anestesia, inducción o salida
3. reduciendo el trabajo de la respiración durante la respiración silenciosa, aumentando el volumen pulmonar promedio

1.dilución de helio de circuito cerrado

2.dilución de nitrógeno de circuito cerrado

3.pletismografía
ley de conservación de masas
He insoluble en sangre
1. espirómetro de volumen conocido V1 y una concentración de helio CHe1
2. se mide la C final de helio CHe2 y V2
desde final de Vc (CRF) o VRE (VR)
se lava el N2 haciendo que el pacientes respire 100% O2
N2 alveolar es 80%
y el N2 recogido mide 4litros
volumen pulmonar tuvo que haber sido de 5 litros!
N2 muy insoluble en sangre!
incluye gas comunicado como gas no comunicado
incluye pulmón ventilado y áreas no ventiladas
mide CRF
importante en pacientes que tiene partes del pulmón que no comunican con el árbol bronquial
enf. obstructiva tendrá CRF aumentada porque ciertas vías aéreas no se vacían totalmente.
enf. restrictiva tendrá CRF disminuida

además mide resistencia de la vía aérea, el tórax se expande y se mide esta diferencia de presión en la cabina, CURVA FLUJO-VOLUMEN
Volúmenes pulmonares y su medición

Ventilación

Introducción a la mecánica pulmonar

Maniobra de Valsalva
Ve ventilación total
volumen minuto o ventilación minuto
volumen total de aire que se mueve hacia afuera o hacia adentro (usualmente expirado) del sistema respiratorio por minuto.
Ve = Vc x FR
Ve = 500ml x 15
Ve = 7500ml/min
Vd = espacio muerto
Regiones del sistema respiratorio que contienen aire pero no intercambian gases con la sangre.

Vd anatómico
Por estructura no son capaces de intercambio.
Incluye :
ZC (termina en el bronquiolo terminal)
todos los alveolo son considerados ZR
intercambio significativo SOLO ocurre en los alveolos
peso en libras = 150lb = 150 ml
Volumen pequeño
Composición del Vd y de la Zr
Ambiente súper constante!
en reposo la Ve introduce un volumen muy pequeño en un ambiente muy grande
de esta forma la presión parcial de gases
en los alveolos cambia muy poco durante
la Ve rítmica.
composición al final de la expiración
(antes de la inspiración)
Vd está lleno de aire
que proviene de los
alveolos
MISMA composición
en todo el sistema
Una muestra de aire tomada al final de la expiración es representativa del ambiente alveolar
Vd
= Zr
contiene
CO2!!!
PO2 = 100 mm/hg
PCO2 = 40 mm/hg
PN2 = 600 mm/hg
PH2O = 47 mm/hg
ZR
Composición al final de la inspiración
(antes de la expiración)
Los primeros 150ml llenan el Vd de aire
ambiente.... nada llega aun a la ZR....
ESTO SE CONSIDERA COMO LA ventilación DEL Vd
POST 150ml aire ambiente se suma a la Zr
eso quiere decir que después de los primeros 150ml hasta el final de la inspiración Vd tiene aire ambiente
PO2 = 100 mm/hg
PCO2 = 40 mm/hg
PN2 = 600 mm/hg
PH2O = 47 mm/hg
Aire
ambiente
ZR
Vd
N2, O2,
H20,
sin CO2!!!
Vd alveolar (Espacio muerto alveolar)
alveolos con aire pero sin circulación en los capilares de alrededor
Vd fisiológico (Espacio muerto fisiológico)
Vd total del sistema.
Vd anatómico + Vd alveolar
Va ( ventilación alveolar)
aire ambiente entregado
a la ZR por minuto!
primeros 150 ml de cada inspiración no contribuye a la Va... RECUERDAN???
TODO VOLUMEN POSTERIOR A ESTOS PRIMEROS 150ml contribuyen a Va
Va = (Vc - Vd) FR
Va = (500 - 150) 15
Va = 5250 ml
La Va por inspiración es de 350 ml
AUMENTO EN LA PROFUNDIDAD DE LA RESPIRACIÓN
aumento igual en la Va como Ve
si cambiamos de 500ml a 700ml
el aumento en Va y la Ve será 200ml
AUMENTO EN LA FRECUENCIA DE LA RESPIRACIÓN
incremento de Ve > Va
por cada inspiración adicional con un
Vc de 500ml la Ve aumentará 500ml
pero en la Va solo aumentará 350ml
(asumiendo que Vd es 150ml)
EJEMPLO:
Persona A :
Vc = 600ml
FR = 10/min
Persona B
Vc = 300ml
FR = 20/min
quien tiene la Va mayor????
persona B tiene una respiración rápida y superficial
por tal tiene un gran componente de Vd
(150 de cada inspiración)
aunque la Ve este casi normal
la Va esta disminuida
por tal es HIPOVENTILANDO!
EN RESPIRACIONES SUPERFICIALES LA Ve puede estar por encima de lo normal pero la Va debajo de la normal
CPT, CRF
Inspiración:
principal! diafragma!
aumenta la dimensión vertical del torax
músculos intercostales
EXTERNOS
todos los músculos que elevan la caja torácica
Esternocleidomastoideos
Serratos anteriores
Escalenos
Espiración:
en reposo es un proceso pasivo
relajación de los músculos de la inspiración.
ACTIVA
músculos abdominales
Recto abdominal
oblicuo externo, oblicuo interno músculos abdominales transversos
intercostales interno
Fuerzas que actúan en el sistema respiratorio
1 cm H20 = 0,74 mm Hg 1mm Hg = 1,36 cm H20
sólo cambia cuando el volumen del pulmón cambia
Pulmón se agrande, presión de retroceso aumenta.
Pulmón se achica, presión de retroceso disminuye
FUERZA QUE COLAPSA EL PULMON
Presiones negativas = expanden
(subatmosfericas)
Presiones positivas = colapsan
respiración en descanso PiP = -NEG
por ende expande el pulmón.
Pip es mayor a la fuerza elástica de retroceso
PULMON SE EXPANDE
"recoil" es mayor a la Pip
Pulmón colapsa
Volumen pulmonar disminuye
Pip es = a la Fuerza de retroceso
fuerzas igual pero opuestas
tamaño pulmonar es constante
glotis abierta
musculos respiratorios relajados (CRF)
punto de equilibrio neutro
CRF tórax con tensión hacia afuera
PIP es negativa, porque la fuerza elástica opone al tórax.
Pip = a la fuerza elastica y opuestas
como no ingresa aire = Presion alveolar es 0
por convención la Presión atmosférica se iguala a 0
Patm = 0
Pip = - 5 cmH20

Retroceso = 5 cmH20

Presión alveolar = 0
Pa = 0
-5
durante la inspiración...
inducida por la contracción del diafragma
hacen mas negativa la PiP
a mayor contracción mayor cambio en la PiP
mayor es la fuerza expandiendo el pulmón

la expansión del pulmón causa que los gases alveolares se expandan
causa que el aire fluya adentro del pulmón

Retroceso
Patm = 0
Pip = < - 5 cmH20

Retroceso = > 5 cmH20

Presión alveolar = -1
Pa = -1
menor a -5
Retroceso
Final de la inspiración
pulmón se expande hasta que la fuerza de retroceso iguala la Pip
UNA VEZ QUE LAS FUERZAS SE IGUALAN Y SE OPONEN

PULMON EN SU NUEVO VOLUMEN
el aire que insufla el pulmón retorna la Pa a 0
Patm = 0
Pip = - 8 cmH20

Retroceso = 8 cmH20

Presión alveolar = 0
Pa = 0
-8
Retroceso
Expiración
simplemente se relaja la contracción diafragmática
esto hace que la Pip aumente
(se vuelva mas positiva)

retornando a -5 cm agua
el pulmón empieza a desinflarse
hasta que la F. retroceso se igual
una vez aquí... CRF

esto comprime los gases alveolares
creando una Pa positiva
produciendo la expulsión del aire
hasta que la presión se iguale a 0
ciclo respiratorio
Pneumotorax
Pip aumenta hasta llegar a igualar la Patms
Fuerzas retroceso disminuye a 0 conforme los pulmones colapsan
el tórax se expande
CRF (tórax tiene una tensión leve hacia afuera)
Respiración de presión positiva
ACMV (asisted control mode ventilation)
Ventilación asistida controlada Presion/Volumen
el ciclo es iniciado por el paciente o si no hay señal en un tiempo determinado
Positive end expiratory pressure PEEP
Presión positiva al final de la espiración
al no dejar que la Pa llegue a 0 el pulmón se mantiene con volúmenes mayores evitando la formación de atelectasias
CPAP continuous positive airway pressure
presión positiva continua en la vía aérea
no es un metodo de soporte ventilatorio
respiración es espontánea pero el circuito es presurisado
Presion negativa = pulmón de acero
distensibilidad pulmonar (lung compliance) complacencia pulmonar
cambio en el volumen pulmonar (Vc) dividido entre el cambio de presiones alrededor.
Distensibildidad =
V
P
Vc = 0,6l
Pip antes de la inspiración = -5cmH2O
Pip después de la inspiración = -8cmH2O

complacencia = 600 l / 3 cm H2O = 0,2 l/cm H2O
quiere decir que por cmH20 de presión circundante
200ml de aire entran o salen del sistema
> complacencia = mas aire fluye por cambio de presión
< complacencia = menos aire fluye por cambio de presión
elasticidad es la inversa de la complacencia
es un índice del esfuerzo necesario para expandir el pulmón
vencer la elasticidad
no se relaciona con la resistencia de la vía aerea
Pulmones muy complacientes = fáciles de inflar = poca elasticidad o presión de retroceso
Pulmones poco complacientes = Duros de inflar = MUCHA elasticidad o presión de retroceso
enfisema
Fibrosis
V
PIP
-5
-8
CPT
Enfisema
Fibrosis
componentes de elasticidad o presión de retroceso
Tejido = fibras de colageno y elastina
entre mas grande el pulmón mas estiradas la fibras y mayo la fuerza de elasticidad o retroceso.
La tensión superficial del fluido del alveolo
siempre que hay interfase liquido /aire
tienden a reducir el área y generan presión
en el alveolo actúan colapsandolo
las fuerzas de tensión superficial son el mayor componente de la elasticidad
Ley de Laplace
si dos burbujas tiene la misma
tensión, pero diferente radio, la
mas pequeña tendrá mas presión
alveolos pequeños tienden a ser inestables
tienden a vaciare en alveolos mas grandes
creando ATELECTACIAS
SI UN PULMON ESTUVIERA
RECUBIERTO DE SÓLO
SUERO SALINO
teóricamente NO PODRIA
INFLARSE
FACTOR SURFACTANTE
baja la tensión superficial en los alveolos
disminuye la elasticidad o la presión de retroceso
aumenta la distensibilidad o complacencia
por el surfactante hay mayor cambio en el volumen pulmonar por cambio en la PiP
baja mas la tensión superficial de alveolos pequeños que de los grandes
estabilidad alveolar
disminuye la tendencia a desarrollar atelectasia
Alveolos colapsados son mas dificiles
de inflar
reduce la presión de filtración capilar reduciendo la tendencia de hacer edema pulmonar
presión negativa intra torácica
promueve la filtración capilar
bajar la elasticidad es una baja Pip
cercana a la atmosférica, y asi una fuerza
mas pequeña promoviendo la filtración capilar
Síndrome de distrés respiratorio (SDR)
Síndrome de dificultad respiratoria
deficiencia de surfactante en prematuros!
causa SDR
prematuridad y diabetes materna son factores de riesgo
una relacion de lecitina/esfignomielina > 2
indica madurez pulmonar y riesgo mínimo de
SDR
Edad gestacional de 34 semanas
síntomas!!!!
aumento de la presión de retroceso
disminución de la distensibilidad
Pip será mayor por volumen pulmonar
mayor cambio de la Pip se necesita para inflar
Atelectasias
mayor tendencia de que alveolos pequeños
colapsen una ves esto difícilmente se vuelven
a inflar
Edema pulmonar
al aumentar la presión de retroceso
promueve la filtración capilar porque hay una presión mas negativa intra torácica
V
PIP
-5
-8
Normal
SDR
Colapso alveolar
Resistencia de la vía aérea
R = 1 / r4
primer y segundo segmento del bronquio
que representa mayor resistencia

bronco constricción
Parasimpático
Vago receptores M3, además
estos aumenta secreciones.

catecolaminas circulantes
broncodilatación
epinefrina
receptores B2

inspiración
La pip esta disminuyendo
produciendo un estiramiento transverso
a todas las vías respiratorias
consecuentemente la resistencia de las
vías aéreas disminuye al inspirar
> pip < resistencia de las vías aerea
ZC
ZR
Mayor en la zona de conducción.
2,5cm2 en la tráquea
contra 11 800 cm2 en las zona respiratoria
Mayor en la zona de conducción debido a que el área transversal es mayor en la zona de intercambio
Ventilación
PROBLEMA 1
si la complacencia de un individuo es 0,5L/cmH20, y la pip media es de -7 cmH20, cual es el volumen de gas exhalado si la pip aumenta a -5 cmH20

1 litro

0,5 = x? / -5-(-7)
0,5 = x? / 2
0,5 * 2 = X?
1= x
Problema 2
Si la complacencia del pulmón de un individuo es 0.5 L / cmH2O y la pip es -10 cmH2O
Cual es la nueva pip si la persona exhala 1L?
-8 cm H2O

0.5 = 1 / (x? - (-10))
x + 10 = 1/0.5
x + 10 = 2
x = 2-11
x = -8

complacencia es un índice del esfuerzo requerido para expandir el pulmón! para vencer el retroceso (recoil)!!!!
no se relaciona con resistencia de la vía aérea!!!!

complacencia aumenta con la edad y con un pulmón lleno de agua salina
conforme el volumen aumenta la resistencia disminuye
para llegar a volúmenes altos la pip debe volverse mas y mas negativa!

Esto aumenta la presión transmural a través de las vías aéreas pequeñas

produciendo que se expandan! disminuyendo la resistencia!!!

Presión trans-mural P(tm)
gradiente de presión atravez de cualquier tubo o esfera
calculado como presión interna - presión externa

si es positiva ( pi mayor pe)
es una fuerza neta empujando hacia afuera las paredes de la estructura
si es negativa ( pe mayor pi)
es una fuerza neta empujando hacia adentro las paredes de la estructura

dependiendo de los componentes estructurales del tubo o la esfera podría colapsar
si la Ptm es negativa o 0
en CRF la pip es negativa y por tal Ptm es positiva
esta fuerza hacia afuera previene el colapso alveolar (atelectasias)
para todo el pulmón la Ptm es llamada la presión trans-pulmonar
Ptm
Tracción radial
las paredes alveolares estan fisicamente conectadas con las vias respiratorias pequeñas!

por tal conforme los alveolos se expanden... empujan y abren las vias pequeñas, resultando en una resistencia disminuida!!!!!
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