946 522 986  |  692 063 088 9 h. a 17 h.
  1. Inicio
  2. Material didáctico
  3. CUIDADOS INTENSIVOS (UCI)
  4. TEMA 1. RECORD ANATOMOFISIOLÒGIC DEL SISTEMA RESPIRATORI

TEMA 1. RECORD ANATOMOFISIOLÒGIC DEL SISTEMA RESPIRATORI

La funció que assumeix el sistema respiratori és sobretot el d'intercanvi de gasos entre oxigen i diòxid de carboni mitjançant la respiració, però també està implicat en un complex entramat de funcions relacionades amb l'homeòstasi que repercuteix a altres sistemes. Si el pulmó no respon adequadament i no s'actua dins el termini i en la forma escaient, és probable que provoqui la decisió d'altres òrgans.

Per entendre les implicacions de les patologies respiratòries, les respostes del nostre organisme i els mecanismes dels procediments per combatre'ls és important fer un breu record de l'anatomia i fisiologia del nostre sistema respiratori. 

 

1. ANATOMIA DEL SISTEMA RESPIRATORI

 

Imatge 3: Esquema de sistema respiratori. Font: Respiratory_system_complete_en.svg

 

L'estructura del sistema respiratori es divideix en dues parts, la via aèria superior i la via aèria inferior considerant com a fita anatòmic el cartílag cricoide. Cadascuna d'aquestes parts té unes característiques concretes per complir amb la seva funció. A excepció dels alvèols, la resta de les estructures són vies aèries de conducció, és a dir, dirigeixen l'aire inspirat fins als alvèols on tindrà lloc l'intercanvi de gasos per canalitzar-lo de nou cap a l'exterior mitjançant l’exhalació.

 1.1 Via aèria superior

La via aèria superior, situada a cap i coll, es compon per la cavitat nasal, la faringe i la laringe.

Aquesta estructura té les característiques anatòmiques idònies per a complir la funció de protecció, sobretot la cavitat nasal que pel seu angle de 90º respecte a la tràquea i la presència dels cornetes permeten concentrar l'aire en un corrent petit permetent escalfar, humidificar i filtrar l’aire que s'inhala. Al nas es farà el primer filtrat a través del borrissol nasal. Al seu torn, totes les estructures de l'arbre respiratori estan recobertes per un mantell mucós, capaç d'atrapar les impureses de l'aire i, mitjançant el moviment dels cilis de les cèl·lules epitelials de la mucosa respiratòria, s’evacuen les substàncies irritants cap a la faringe des on podran ser expulsades mitjançant la tos.

La faringe, estructura formada per múscul constrictor, comprèn des de la part posterior de la cavitat nasal fins a la laringe. Es divideix en tres parts anatòmiques: la nasofaringe, l'orofaringe i la laringofaringe.

La primera divisió anatòmica, la nasofaringe, es comunica lateralment amb l'orella mitjana mitjançant les trompes d'Eustaqui. L’orofaringe, també anomenada bucofaringe, es limita des del vel de paladar fins l'epiglotis, i podem trobar les amígdales palatines (o angines). Per últim, la laringofaringe, també hipofaringe o laringe inferior, comprèn des de l'epiglotis fins a l'entrada de la laringe, que coincidirà dorsalment amb la 6a vèrtebra cervical.

A la mucosa faríngia trobem gran quantitat de vasos limfàtics, molts d'ells es comuniquen amb les amígdales, complint així la funció de prevenció d'infeccions. D'altra banda, la faringe també compleix amb la funció de discriminar cap a on ha de dirigir el contingut de la cavitat bucal, és a dir, si es tracta d'un aliment, el dirigirà cap a l'esòfag, si es tracta d'una glopada d'aire cap a la laringe. Per a això, la faringe està innervada per les branques del plexe faringi del simpàtic i les fibres del nervi vague, del parasimpàtic, que es sincronitzen per coordinar cada un dels moviments corresponents de la respiració amb els de la deglució. Per a això trobem, en la seva unió amb la laringe, l'epiglotis, una membrana cartilaginosa que es mantindrà oberta per permetre el pas de l'aire durant la respiració, i es tancarà amb el pas dels aliments facilitant el trànsit correcte cap a l'esòfag.

La laringe, a més de ser una via de comunicació amb les vies respiratòries inferiors, és l'òrgan encarregat de la fonació. Formada per l'os hioide i pels cartílags tiroide, cricoide, aritenoides i corniculat, units per lligaments i forts músculs. Entapissada internament per un mantell mucós ciliat, continua amb la funció de purificació i humidificació de l'aire inspirat. En la seva porció superior protrueixen lateralment dos plecs d'aquesta capa mucosa cap a la llum, conegudes amb el nom de cordes vocals vestibulars o falses, i inferior a elles, a la zona anomenada glotis, trobem dues noves protusions a les que es coneixen com a cordes vocals veritables. Aquestes últimes són les responsables de l'emissió del so, la fonació,

1.2 Via aèria inferior

La via aèria inferior està composta per la tràquea, els bronquis i bronquíols, i els pulmons.

La tràquea és un tub fibromuscular d'entre 10-12 cm de longitud i 16-18 mm de diàmetre, formada per anells de cartílag en forma de "C" incomplets en la seva part posterior, els anells traqueals, que s'uneixen posteriorment a la paret membranosa de la tràquea, atorgant així rigidesa estructural a la via aèria.

La tràquea es bifurca a l'altura de la 4a o 5a vèrtebra toràcica en dues branques laterals, els bronquis. La branca dreta amb una inclinació de 20 °, i la branca esquerra amb un eix inclinat d'entre 40-50 °. Els bronquis segueixen la mateixa estructura de la tràquea de tub format per anells cartilaginosos, el dret de 2 cm de longitud i de 15 mm de diàmetre, l'esquerre de 5 cm de longitud i 11 mm de diàmetre. Aquesta diferència és deguda a l'espai ocupat pel cor.

A continuació, els bronquis es ramifiquen formant un arbre, les branques secundàries o bronquis intrapulmonars finalitzen en els bronquíols terminals, últim tram de la via aèria de conducció que precedeix als alvèols.

L'epiteli de la tràquea i els bronquis està compost per una capa mucosa que abunda en glàndules mucípares i cèl·lules epitelials ciliades. Les glàndules mucípares són les productores de mucina, que constitueix el mucus de la via aèria, mentre que les cèl·lules epitelials ciliades ajuden a expulsar el mucus cap a l'exterior. En els bronquíols la capa d'epiteli canvia a una de cèl·lules epitelials no ciliades que secreten surfactant, lípids, glicoproteïnes i moduladors inflamatoris.

L'arbre traqueobronquial està embolicat de múscul llis innervat sota el control involuntari del plexe pulmonar i del vague.

Protegits per la caixa toràcica trobem els pulmons, dues estructures de forma cònica amb el seu àpex a la part superior i la base, o cara diafragmàtica, a la part inferior. El pulmó dret, més voluminós, es divideix per les cissures en tres lòbuls (superior, mig i inferior), mentre que l'esquerre consta de dues (superior i inferior).

La caixa toràcica està formada per les vèrtebres toràciques, les costelles, l'estèrnum i el cartílag costal. No és una estructura estàtica, sinó que l'engranatge de les diferents estructures permet el moviment d'expansió lateral i anteroposterior de la graella costal, fonamental per admetre l'augment de volum pulmonar durant la inspiració.

Tots dos pulmons estan separats pel mediastí, un espai comprès entre l'estèrnum i la columna vertebral que allotja el cor, l'estafa, la tràquea, els bronquis, l'esòfag i els vasos sanguinis grans.

Els pulmons estan envoltats per la pleura, una membrana serosa formada per dues fulles, la pleura visceral (en unió amb la superfície pulmonar) i la pleura parietal (en contacte amb la caixa toràcica i el diafragma). Entre ambdues pleures trobem la cavitat pleural, espai que conté el líquid pleural.

El líquid pleural, amb un volum mínim de 1.2 ml entre pleures, té la funció de mantenir les dues membranes unides, encara que mantenint la capacitat de lliscar suaument l'una sobre l'altra durant la dinàmica respiratòria.

Un cop dins de l'estructura pulmonar, els bronquíols terminals es ramifiquen en els conductes alveolars que finalitzaran en els sacs alveolars, constituïts per nombrosos alvèols embolicats per una espessa xarxa de capil·lars sanguinis.

S'estima que el pulmó té entre 300 i 480 milions d'alvèols, amb una superfície alveolar útil per a l'intercanvi gasós equivalent a unes 40 vegades la superfície externa del nostre cos.

La paret alveolar està formada per dos tipus de cèl·lules. El 95% de la superfície alveolar són pneumòcits tipus I, cèl·lules planes que formen un epiteli escamós d'una única capa molt fina permetent així el continu pas dels gasos. L'altre 5% està compost pels pneumòcits tipus II, cèl·lules cuboidals disposades de microvellositats en la seva cara interior, encarregades de la producció del surfactant, una lipoproteïna d'acció tensoactiva que se segrega cap a l'interior de l'alvèol disminuint la tensió superficial en la interfase alveolar aire-líquid evitant d'aquesta manera el col·lapse de l'alvèol.

Els alvèols a més d'estar envoltats per la xarxa capil·lar, també ho està de fibres elàstiques, amb la funció de mantenir units els alvèols i d’expandir durant la inspiració i contreure de nou en l'expiració. Amb això s'aconsegueix que l'espiració sigui un moviment passiu en el qual no hi ha despesa d'energia. 

1.3. Els músculsrespiratoris

Els músculs de tòrax i abdomen exerceixen un paper protagonista en la mecànica respiratòria.

Els músculs que intervenen en la mecànica respiratòria s'ajunten en quatre grups: el diafragma, els intercostals, els abdominals i els músculs accessoris.

El diafragma és considerat el principal múscul respiratori. És un múscul pla que separa la cavitat toràcica de l'abdominal. Localitzat sota dels pulmons, s'insereix per la cara anterior a l'apèndix xifoide i per la seva part posterior a la columna vertebral. Per ell travessen diversos orificis per on passen els vasos principals i l'esòfag.

El diafragma està compost per tres tipus de fibres musculars diferenciant per les seves propietats fisiològiques i histoquímiques. El 25% de les fibres que constitueixen el diafragma són les fibres oxidatives de contracció lenta (FO) amb capacitat de produir un baix nivell de força i molt resistents a la fatiga. Un altre 25% del múscul està constituït per fibres oxidatives glicolítics (FOG), amb un alt nivell de força i relativa resistència a la fatiga. I les més abundants, amb un 50%, són les fibres glicolítics de contracció ràpida (FG), responsables del major nivell de força i més susceptibles a la fatiga.

La innervació del diafragma la realitza majoritàriament els nervis frènics. Cada nervi frènic innerva 1 hemidiafragma, de manera que cada cavitat pulmonar pot funcionar de manera independent.

Els músculs intercostals inclouen els intercostals interns i els intercostals externs. Són làmines musculars ubicades a la part lateral i anterior de tòrax i que ocupen els espais compresos entre dues costelles paral·leles, amb diferents longituds i direcció de fibres. Els músculs intercostals estan innervats pels nervis espinals toràcics.

En el grup de músculs abdominals s'inclouen els rectes, els transversos de l'abdomen i els oblics interns i externs.

Finalment, els músculs accessoris que, encara que no són els principals responsables del moviment en la respiració sí que atorguen assistència a aquest, són els escalens, els esternoclidomastoïdal, els trapezoides, els pectorals major i menor, el serrat anterior i el dorsal ample. 

1.4. Innervació del sistema respiratori 

 

Imatge 4: Centres respiratoris del cervell. Font: 2327_Respiratory_Centers_of_the_Brain_esp.jpg

 

La retroalimentació que ocorre entre diversos receptors químics o mecànics amb el sistema nerviós central determina la regulació de la respiració estimulant als seus efectors, els músculs respiratoris.

Els quimioreceptors, regits pels parells cranials IX i X, poden ser centrals o perifèrics. Els receptors centrals, situats al bulb raquidi i troncoencèfal, principalment, són sensibles als canvis de CO₂. Mentre que els quimioreceptors perifèrics situats en els cossos carotidis i aòrtics són més sensibles a la hipoxèmia (O2) i als canvis de pH.

Els mecanoreceptors poden ser de distensió, d'irritació i els juxtacapil·lars. Els receptors de distensió, ubicats en el múscul llis de la via aèria, són d'adaptació lenta i s'activen amb l'elongació de les fibres en la inspiració. Els receptors de la irritació, ubicats a la laringe i a la resta de la via aèria, són de resposta ràpida mitjançant la tos, la constricció laríngia, la polipnea o la broncoconstricció. S’estimulen amb els gasos irritants, estímuls mecànics, histamina, reaccions al·lèrgiques, etc. Finalment, els receptors juxtacapil·lars es troben ubicats a l’interstici alveolar i són estimulats amb l'edema alveolar, o l'acció d'irritants químics. La seva resposta és a través del nervi vague produint taquipnea i sensació de dispnea. 

1.5. Circulació del sistema pulmonar 

 

Imatge 5: Circulació pulmonar. Font: Anatomia torácica.jpg 

 

La circulació de sistema respiratori presenta dues ocupacions ben diferenciades: l'intercanvi de gasos i la nutrició del sistema.

La circulació pulmonar o menor posseeix l'acompliment funcional de l'intercanvi de gasos entre la sang i l'aire. Per aconseguir-les dues branques de l'artèria pulmonar entren en els pulmons a nivell de l'hili, en paral·lel a la ramificació bronquial aquestes es van dividint fins a esdevenir les arterioles alveolars formant una espessa xarxa capil·lar que envolta l'alvèol. Hi conflueixen en les vènules, discorrent entre els septes interlobulars i unint-se en branques venoses fins a constituir les dues venes pulmonars que surten per l’hili pulmonar fins a arribar a l'aurícula esquerra del cor.

El temps circulatori total per la circulació pulmonar és de 4-5 segons.

La primera de les parets dels seus vasos i l'escassetat de múscul llis proporcionen una distensibilitat elevada, fent-ho especialment susceptible a la deformació per forces externes.

A més, els vasos pulmonars presenten altres funcions molt interessants per a l'organisme: alliberen substàncies fibrinolítiques protegint el cos contra els petits trombes, absorbeix a través de les parets dels capil·lars pulmonars els petits èmbols d'aire, metabolitza hormones vasoactives com l'angiotensina II o inactiven altres com la serotonina i participa en mecanismes de defensa cel·lular i humoral pulmonar a través de les immunoglobulines (IgA) i dels macròfags pulmonars.

La circulació bronquial o major és l'encarregada de nodrir les estructures cel·lulars dels pulmons i bronquis. Formada per les artèries bronquials que es ramifiquen des de l'aorta i es van dividint per la paret dels bronquis fins a formar dues xarxes capil·lars, una profunda que nodrirà els músculs i les glàndules, i una altra superficial per a la mucosa. A continuació, confluiran fins a formar les venes bronquials que surten per l’hili i desemboquen en les venes àcigos i hemiàcigo.

El volum sanguini necessari per a la circulació pulmonar és de 450-500 ml, representant un 9-10% del volum total de sang de l'organisme i més del 40% del pes del pulmó. 

 

2. FISIOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORI. 

La principal funció de sistema respiratori és posar a disposició de l'organisme l'oxigen (O2) procedent de l'atmosfera i expulsar el diòxid de carboni (CO2). Aquest oxigen és utilitzat pel nostre organisme per a la combustió de lípids i hidrats de carboni amb el qual obté energia per alimentar les seves cèl·lules, d'aquest procés es produeix el CO2 que serà expulsat difonent des de la circulació venosa fins als alvèols pulmonars i cap a l'exterior. El nexe d'unió entre les cèl·lules i l'atmosfera és la circulació sanguínia, per tant, hi ha una coordinació entre els sistemes respiratori i circulatori per cobrir de forma adequada el requeriment metabòlic de l'organisme en cada circumstància. A major treball de l'organisme més gran és la despesa energètica, per tant, més necessitat de transport de gasos.

A més, exerceix altres funcions com la fonació, la regulació del pH i de la temperatura, en què també estan implicats altres òrgans. 

2.1. La funció respiratòria

Per dur a terme la funció respiratòria es diferencien tres processos de la respiració en la seva fase pulmonar: la ventilació, la difusió i la circulació.

2.1.1. Ventilació i mecànica ventilatòria 

S'anomena ventilació al moviment de l'aire a través de les vies de conducció fins a arribar a l'alvèol (inspiració) seguit pel flux de gasos exhalats en direcció oposada (espiració). És un procés que es desenvolupa de manera seqüencial i cíclica. La ventilació està determinada pel gradient de pressions existent entre l'atmosfera i els alvèols. En condicions normals la pressió externa o atmosfèrica es manté constant al voltant de 760 mm Hg, considerat el nivell de referència o pressió 0, per tant perquè es doni un flux d'aire la pressió que ha de modificar serà la pressió interna, la pressió pulmonar. Quan hi ha a l'interior de l'alvèol una pressió menor a la pressió atmosfèrica es produeix la inspiració, en aquest cas provocada per la contracció dels músculs inspiratoris, per tant, és un fenomen actiu. El principal múscul inspiratori és el diafragma la contracció és responsable del 75-80% del moviment inspiratori. Al contreure el diafragma provoca un descens de terra de la caixa toràcica, augmentant així l'eix longitudinal d'aquesta i per tant el seu volum. Els músculs intercostals externs al contreure’s eleven la graella costal incrementant el volum de la caixa toràcica en sentit anteroposterior i transversal.

A continuació, la sortida d'aire en l'expiració és un fenomen passiu provocat per l'elasticitat pulmonar i la capacitat retràctil dels alvèols i del surfactant del seu interior que fa que actuï la tensió superficial.

La freqüència respiratòria normal en repòs oscil·la entre 12-16 cicles per minut, amb una durada aproximada de 4 segons per cicle respiratori, sent més llarga l'espiració (2,5 seg) que la inspiració (1,5 seg). 

 

Imatge 6: Mecànica ventilatòria

Font: https://www.klipartz.com/es/sticker-png-hxjpr

 

Cal tenir en compte que part de l'aire mobilitzat s'utilitza per renovar l'aire de l'espai que no pren part activa en l'intercanvi de gasos amb la sang, a què es denomina espai mort. S'ha de diferenciar entre l'espai mort anatòmic i l'espai mort funcional. L'espai mort anatòmic correspon al volum que ocupa la via aèria de conducció fins als bronquíols. Mentre que l'espai mort funcional representa tot aquell volum d'aire que no intervé en el recanvi gasós, és a dir, l'excés d'aire respecte a la seva perfusió.

La ventilació alveolar representa el volum d'aire que intervé en la renovació de gasos amb la sang, suposa la resta entre la ventilació total menys l'aire que ocupa l'espai mort funcional. 

Volums i capacitats pulmonars. Espirometria.

L’espirograma és el registre del moviment de volum d'aire que entra i surt dels pulmons que s'obté mitjançant una prova de funció pulmonar anomenada espirometria.

Per al mesurament d'aquests valors s'han diferenciat 4 nivells:

1.- Nivell de final d'espiració normal

2.- Nivell de final d'inspiració normal.

3.- Nivell d'inspiració màxima.

4.- Nivell d'espiració màxima.

S'anomena volum a la quantitat d'aire compresa entre dos nivells contigus i capacitat a la suma de dos o més volums. S'han definit 4 volums i 4 capacitats.

 

Imatge 7: Volums i capacitats pulmonars.

Font: Volums pulmonars est.svg

 

Volum corrent (VC): quantitat d'aire que ingressa en els pulmons en cada inspiració o que surt en cada espiració, en les condicions que s'especifiquin (repòs, exercici). En un home adult en repòs comprèn, aproximadament, 500 ml d'aire. Aquesta quantitat d'aire representa només una desena part de l'aire que un pulmó normal pot mobilitzar, cosa que permet recórrer a importants reserves d'inspiració i expiració quan s'augmenten les demandes a causa, per exemple, a l'exercici físic, fonació, riure, plor, etc. . 

Volum de reserva inspiratòria (VRI): quantitat màxima d'aire que s'obté en una inspiració forçada. Correspon a l'aire inspirat addicional al volum corrent. Arriba en condicions normals 3000 ml, aproximadament.

Volum de reserva expiratòria (VRE): quantitat màxima d'aire que es pot expulsar a partir d'el nivell espiratori espontani normal. Arriba en condicions normals 1100 ml, aproximadament.

Volum residual (VR): quantitat d'aire restant en els pulmons després d'una expiració forçada màxima. De mitjana arriba 1200 ml. Aquest valor no es pot mesurar directament amb l'espiròmetre.

Capacitat pulmonar total (CPT): capacitat d'aire continguda en el pulmó a la fi de la inspiració forçada. Correspon a la suma dels quatre volums. Aproximadament 5800 ml.

Capacitat vital (CV): quantitat total d'aire mobilitzat entre una expiració i una inspiració forçades. S'obté sumant el volum corrent més el volum de reserva inspiratòria i expiratòria. Correspon aproximadament a 4600 ml. La capacitat vital depèn de la talla, edat i sexe de l'individu. Obeeix a la correcta sincronia entre la generació i la conducció dels estímuls respiratoris, de la capacitat muscular respiratòria, de la mecànica esquelètica i de l'estat del pulmó.

Capacitat inspiratòria (CI): quantitat màxima d'aire que pot inspirar-a partir d'una espiració normal. És la suma del volum corrent més el volum de reserva inspiratòria. El seu valor aproximat és de 3600 ml.

Capacitat residual funcional (CRF): volum d'aire que roman en el pulmó a terme d'una espiració normal. Representa la suma del volum de reserva expiratòria més el volum residual. Correspon a la posició de repòs de l'aparell respiratori, és a dir quan la tendència de retracció dels pulmons i la tendència oposada de la paret toràcica a expandir són iguals. Aproximadament 2300 ml.

La CRF compleix diverses funcions: en la inspiració es dilueix l'aire fresc inspirat amb els aproximadament 2 l d'aire residual del pulmó, el que impedeix que es produeixin canvis bruscs de la composició de l'aire alveolar mantenint un equilibri dels gasos d'O2 i CO2, i per tant, mantenint també un equilibri àcid-base de l'organisme. Representa un reservori d'O2, que permet el seu ús de forma contínua també en l'expiració o en períodes curts d'apnea. I impedeix el col·lapse dels alvèols perquè manté el volum alveolar mínim per a la seva estabilitat.

Pressions de l'aparell respiratori.

En la mecànica respiratòria es diferencien 6 tipus de pressions:

Pressió atmosfèrica: considerada com el punt de referència 0. La resta de les pressions s'expressen com a diferències positives o negatives en relació amb ella.

Pressió a la boca o entrada de l'aparell respiratori: sense flux d'aire i amb la boca oberta correspon a la pressió atmosfèrica, la de la via aèria i la dels alvèols. Depenent la fase de la respiració oscil·la lleugerament per sobre o per sota de l'atmosfèrica.

Pressió en les vies aèries: depenent de la direcció del flux és decreixent cap a l'alvèol o cap a la boca.

Pressió alveolar: igual a la pressió atmosfèrica en situació estàtica i amb la boca oberta, però a causa, principalment, als moviments de tòrax augmentarà o disminuirà generant el flux de l'aire a través de la via aèria.

Pressió pleural (PPL): és la pressió que hi ha entre les dues fulles de la pleura. Generalment negativa pel fet que la mida del pulmó en repòs és menor al del tòrax, això provoca que les propietats elàstiques del pulmó i el tòrax traccionen en sentits oposats, el pulmó cap a dins i el tòrax cap a fora.

Pressió transpulmonar (PTP): és la diferència de pressió entre la pressió a la boca i la pressió pleural. Determina el grau de distensió del pulmó en condicions estàtiques. Durant la respiració ha de vèncer, a més, les resistències oposades a el moviment de l'aire. Correspon a la diferència entre la pressió alveolar menys la pressió pleural.

Resistències ventilatòries

Durant la mecànica respiratòria dels músculs respiratoris han de superar dos tipus de forces que s'oposen a això:

L'elasticitat del pulmó i tòrax: permet que quan una estructura es deforma recuperi la seva posició d'equilibri sense requeriment de despesa energètica, en aquest cas, el tòrax i el pulmó recuperen la seva posició de la fi de l'espiració tranquil·la (CRF), i per tant, s'oposa a la inspiració normal .

L'elasticitat dels pulmons es deu a l'estructura fibroelàstica del parènquima pulmonar, de la tensió superficial en la interfase aire-líquid alveolar, del teixit elàstic i connectiu dels vasos i els bronquis i, finalment, del contingut de sang del llit vascular pulmonar.

Les resistències friccionals: produïdes principalment pel frec de l'aire en les vies aèries (RVA 80%) a la qual se suma la produïda per la fricció interna dels teixits de l'aparell respiratori (20%). La major part de la resistència de les vies aèries es produirà en les vies altes a causa que el flux d'aire en les fosses nasals i la laringe són de tipus turbulent i, per tant, la resistència serà menor en la respiració per la boca. A causa que la paret de les vies aèries està formada per fibres musculars llises controlades pel sistema nerviós autònom, la regulació del to d'aquestes fibres modifica la resistència i d'aquesta manera el control broncomotor modifica el flux aeri (broncoconstricció i broncodilatació).

Per tant, durant la inspiració els músculs han de vèncer la força de retracció elàstica i les resistències friccionals, mentre que l'expiració tranquil·la es produirà per la relaxació dels músculs. En l'espiració forçada i en ventilacions superiors a 20 L / min es sumaran els músculs expiratoris havent de fer front a les mateixes resistències ventilatòries que en la inspiració, però amb força contrària.

Volums dinàmics

La interacció existent entre els volums, les forces i les resistències respiratòries donaran com a resultat final el flux aeri. Els valors de referència es relacionen amb l'edat, pes, talla, pes i grup ètnic. Es denominen dinàmics perquè s'inclou el factor temps, i per això la seva mesura es realitza en litres/s. Els índexs més utilitzats en la pràctica clínica són:

Capacitat Vital Forçada (CVF): Volum total que el pacient espira mitjançant una espiració forçada màxima des de la posició de màxima inspiració.

Volum expiratori forçat del Primer Segon (FEV1): Volum de gas espirat durant el primer segon de la CVF. Normalment l'espiració forçada total dura entre 5 o 6 segons, durant el primer segon s'espira aproximadament un 70-80% de la CV. És el paràmetre més utilitzat de funció pulmonar. Atès que és depenent de l'esforç respiratori presenta una correlació lineal i inversa a l'obstrucció de les vies aèries.

Índex FEV1 / CVF: És la relació entre el volum espirat en el primer segon pel que fa a la capacitat vital forçada. Es coneix amb el nom d'Índex de Tiffeneau. Aquest valor es considera patològic quan és menor de 0.7. S'identifiquen 3 patrons clàssics depenent de la relació FEV1 / CVF:

  • El patró obstructiu, Que produeix una limitació al flux aeri durant l'expiració, per tant, disminuirà el FEV1 i la relació FEV1 / CVF.
  • El patró restrictiu, Que es produeix per la disminució de la mida del pulmó, de la caixa toràcica o per malalties neuromusculars. S'expressa per una reducció superior a l'80% de la CVF teòric.
  • El patró mixt, En el qual es produeixen dos tipus d'alteracions ventilatòries.

Flux expiratori forçat entre el 25 i el 75% de la Capacitat Vital Forçada (FEF25-75) o Flux Màxim de Mitja Expiració: Flux expiratori mig forçat en l'interval 25-75% de la CVF. Amb això es rebutja el primer 25% que és esforç-depenent i l'últim 25% que depèn del temps que el subjecte sostingui l'esforç espiratori, amb el que se centra en el mesurament del 50% central on els factors determinants del flux màxim són les propietats mecàniques del pulmó. És la mesura més sensible per detectar l'obstrucció precoç de les vies respiratòries petites.

A la Imatge 8 està representat el Bucle format per la relació dels fluxos màxims i els volums dinàmics d'una espirometria normal. L'estudi de la morfologia de la corba Flux-Volum permetrà la detecció visual d'un patró normal o un de patològic, patrons obstructius o restrictius, o detectar obstruccions intra o extratoràciques.

 

Imatge 8: Espirometria.

Bucle de flux-volum. Font: Flow_volume_loop.png

 

2.1.2. La difusió 


El procés de difusió es defineix com el flux de partícules d'una àrea de major concentració cap a una àrea de menor concentració.

 

Imatge 9: Procés de difusió alvèol-capil·lar. Font: Secció transversal d'un alvèol i capil·lars que mostra la difusió de gases.svg

 

La difusió pulmonar és el procés mitjançant el qual es produeix l'intercanvi dels gasos respiratoris entre l'alvèol i la sang a través de la membrana alvèol-capil·lar.

La capacitat de difusió dels gasos respiratoris depèn dels següents factors:

El gruix i la superfície de la membrana alvèol: D'acord amb la Llei de difusió de Fick, la transferència de gas a través de la membrana (VGAs, ml / min) és inversament proporcional a la seva espessor (T) i directament proporcional a la superfície d'intercanvi (A) en cm2, al gradient de pressions parcials a cada costat de la membrana (P1-P2, mmHg) i al coeficient de difusió de gas (d).

VGAs = A / T x (P1-P2) x D

L'epiteli alveolar, compost per la membrana basal i la capa de surfactant, té un gruix d'entre 0.2-0.3μ, un gruix similar presenta els capil·lars de l'interstici pulmonar, compostos per una membrana basal i l'endoteli. En conjunt la membrana alvèol té un gruix de 0.5μ. Aquesta característica de l'estructura pulmonar confereix la màxima eficàcia per a l'intercanvi de gasos: una àmplia superfície i un gruix mínim de la superfície d'intercanvi.

El temps de contacte de l'aire alveolar i la sang: En 0.75 segons l'eritròcit travessa el capil·lar en contacte amb l'alvèol, en tan sols 0.25 segons la pO2 i la pCO2 del capil·lar s'igualen a la de l'alvèol.

La solubilitat de gas en les estructures que integren la membrana:l'O2 difon millor en el medi gasós (alvèol), en canvi el CO2 és més soluble en l'aigua i els teixits pel que la seva velocitat de difusió és 20 vegades més gran que la de l'O2. Per aquest motiu, normalment els problemes clínics són causats per l'afectació en la difusió de l'O2 i no del CO2.

La diferència de pressió a què es troba el gas en l'espai alveolar i en la sang: en condicions normals la sang que arriba als capil·lars alveolars presenta una pressió d'oxigen (pO2) de 40 mmHg i una pressió de diòxid de carboni (pCO2) de 45 mmHg, en l'aire alveolar la pO2 és de 100 mmHg i una pCO2 de 40 mmHg, a causa de la diferència del gradient de pressions es produirà la difusió de l'O2 cap a la sang i del CO2 cap a l'interior de l'alvèol tenint com a resultat la sang arterial oxigenada amb una pO2 de 100 mmHg i pCO2 de 40 mmHg.

2.1.3. La circulació

La circulació pulmonar és la part de sistema circulatori que transporta la sang desoxigenada des del ventricle dret del cor per l'artèria pulmonar cap als pulmons i la torna oxigenada a l'aurícula esquerra a través de les venes pulmonars. És un sistema d'alt flux i baixa pressió. El gradient de pressió entre el ventricle dret fins a l'aurícula esquerra és de 25 mmHg. A nivell de les artèries la pressió mitjana és de 15 ± 3 mmHg (pressió sistòlica 21 ± 5, pressió diastòlica 9 ± 3 mmHg). En els capil·lars és de 10 i en les venes de 6 mmHg. La pressió de conducció s'estableix com la diferència entre la pressió ventricular dreta i la pressió auricular esquerra. La resistència vascular en aquest circuit és baixa. Per mobilitzar 1 litre de sang es requereixen en el circuit major 16 mm Hg,

El principal factor que regula el flux sanguini pulmonar és la pressió parcial d'O2 al gas alveolar (PaO2). Quan la PaO2 disminueix per sota del 70% del seu valor normal (73 mmHg de PaO2) es produeix la vasoconstricció pulmonar.

La vasculatura pulmonar es divideix en artèries pulmonars de "conducció" extraparenquimatosa i les artèries pulmonars de "resistència" intrapulmonar.

Les artèries pulmonars de conducció es dilaten o no es contrauen davant de la hipòxia, mentre que les artèries pulmonars de resistència (menor de 2 mm de diàmetre, distals) es vascontreuen amb la hipòxia. Aquestes últimes determinen en gran part la resistència vascular perifèrica (mecanisme que permet dirigir la perfusió des de zones menys ventilades a zones ventilades, al que s'anomena reflex d'Euler-Liljestrand).

Relació ventilació-perfusió

Es diu relació ventilació-perfusió (V / Q) a la relació existent entre la ventilació alveolar i el flux circulatori pulmonar (per minut). Amb valors al voltant de 0,8-1 es presumeix l'optimització de l'intercanvi gasós en la barrera alveolo-capil·lar.

Aquesta relació és desigual en el pulmó causa de la distribució heterogènia del flux sanguini en els pulmons.

El pulmó no és una unitat simple d'intercanvi gasós, sinó, per contra, uns 300 milions d'unitats alveolars amb diferents relacions V / Q. Per tant, en totes les persones sanes, hi ha algun desequilibri de la V / Q. Aquesta complexa distribució de ventilació i de perfusió varia davant influències gravitacionals, canvis en la posició corporal i per canvis en el volum pulmonar. En pacients joves normals, la distribució V / Q en el pulmó varia des 0.6 a 3, i la distribució mitjana està usualment al voltant d’1. Amb l'edat, hi ha un increment gradual en la desigualtat de V / Q.

Les zones amb baixa V / Q poden contribuir al desenvolupament d’hipercàpnia i hipoxèmia, per elevació de la PaCO2 i el descens de la PaO2. Sempre es produirà hipoxèmia, amb o sense hipercàpnia depenent del grau de deteriorament i de les característiques individuals de cada cas.

Com a contrast, les unitats amb alta V / Q malgasten ventilació, però tenen escassos efectes adversos en els gasos arterials.El desenvolupament d'una inadequada relació V / Q té efectes importants en l'intercanvi gasós pulmonar i interfereix amb la transferència d'O2 i del CO 2, produint una defectuosa oxigenació, tant més severa com més accentuat sigui el trastorn. Es podria esperar que els pacients amb una inadequada V / Q tinguin hipoxèmia i hipercàpnia, però, fins i tot petits increments en la PCO2 activen els quimioreceptors i estimula la ventilació/ minut. L'increment de la ventilació minut és dirigit més sovint cap a unitats pulmonars que estan entre les més ben ventilades. L'increment de la V / Q en aquestes unitats condueix cap a un augment en la PO2 a la fi del capil·lar.

En resum, si es produeix un trastorn vascular (Q disminuïda) que afecta el pulmó, com una embòlia o un infart pulmonar, diríem que la relació V / Q augmenta i de manera contrària, si es produeix qualsevol situació patològica que afecti la ventilació dels alvèols, com obstrucció (local, parcial, segmentària, bronquial) de la via aèria o fins i tot l'ocupació d'alvèols per líquid (distrès respiratori, edema agut de pulmó) diríem que la relació V / Q disminueix, afectant en ambdós casos l’intercanvi respiratori i ocasionant una disminució d'oxigen a la sang (hipoxèmia) acompanyada o no d'augment del CO2 (hipercàpnia).

Transport de gasos

L'objectiu final de la respiració és el subministrament d'O2 a les cèl·lules de l'organisme perquè puguin realitzar els processos metabòlics i eliminar el CO2 que resulta del procés. Els requeriments de l'organisme per cobrir les seves necessitats en repòs són de 250 ml d'O2 / minut.

Per tant, encara que el transport de gasos no és un procés purament propi de sistema respiratori sinó del circulatori, tots dos tenen una relació molt estreta.

Hi ha dues maneres de transport de gasos en la sang: dissolts a la sang (Llei d'Henry) o en forma combinada.

El transport d'O2

Una part de l'oxigen difós des d’alvèol a ​​la sang capil·lar es dissol en el plasma en una concentració de 0.3 ml d'O2 / 100 ml de sang. Aquesta quantitat, encara que és molt petita, determina la pO2 en el plasma.

El 98% del transport d'O2 és combinat amb l'hemoglobina (Hb) unit al ferro d'aquesta, suposant 20 ml d'O2 / 100 ml de sang. Aquesta forma combinada entre l'oxigen i l'hemoglobina es denomina oxihemoglobina (HBO2). Aquesta combinació és reversible i dependent de la pO2 en plasma.

La proporció entre el contingut d'oxigen i la màxima capacitat d'unió amb la Hb és l'anomenada saturació de l'hemoglobina, que a la sang arterial és del 97% mentre que a la sang venosa és del 75%.

La relació entre la pO2 i la saturació de la Hb es representa gràficament en la corba de dissociació.

 

Imatge 10: Corba de dissociació de l'hemoglobina. Font: Hb saturation curve.png 

 

El grau d'afinitat de l'hemoglobina per l'oxigen pot estimar a través d'un paràmetre denominat pressió parcial d'oxigen per saturar el 50% de l'hemoglobina (P50) situat a 27 mmHg de pO2.

Els factors més importants que afecten la corba de dissociació de l'hemoglobina són desplaçant-la cap a la dreta són:

  • La pressió parcial de CO2 (pCO2). L'afinitat del CO2 amb l'hemoglobina és més gran que la de l'O2, de manera que si hi ha un augment de la concentració de CO2 disminueix la concentració d’oxihemoglobina.
  • El pH de la sang. Aquest factor està lligat a l'anterior, ja que l'augment de pCO2 produeix un augment de H + (per l'acció de l'anhidrasa carbònica), que es fixarà a l'hemoglobina
  • L'augment de la temperatura corporal
  • La molècula 2,3-difosfoglicerat (2,3-DPG). Aquesta molècula és un metabòlit intermediari de la glucòlisi anaeròbia de l'eritròcit que facilita el lliurament d'O2 als teixits. La seva concentració és regulable, augmenta amb l'exercici violent prolongat, en l'altura i en malalties que determinen menys aportació d'O2 a les cèl·lules.
  • El monòxid de carboni (CO). Aquest gas s'uneix a la Hb amb una afinitat 210 vegades més gran que la de l'O2, de manera que en concentracions mínimes de CO en l'aire inspirat saturarà grans proporcions d'hemoglobina impedint d'aquesta manera el transport d'O2. El compost format es denomina carboxihemoglobina.

L’alcalosi, l’hipocapnia, la hipotèrmia o la disminució del 2,3-DPG tenen l'efecte contrari, és a dir, desplacen la corba cap a l'esquerra, augmentant l'afinitat de l'O2 amb l'hemoglobina.

El transport de CO2

El CO2 és producte del metabolisme cel·lular, de les cèl·lules és transportat fins a l’alvèol mitjançant el torrent sanguini, on s'eliminarà amb la respiració.

El transport de CO2 es pot donar de les següents formes:

  • Dissolt en el plasma: a l'igual que l'O2 es solubilitza seguint la Llei d'Henry en una concentració de 2,9 ml de CO2 / 100 ml de sang i dependent de la concentració de CO2 en plasma i del seu coeficient de solubilitat.
  • Forma combinada: un 10% del CO2 és transportat en forma de compost carbamínics en combinació amb els grups amino terminals de les proteïnes, mitjançant una reacció ràpida que no requereix catalitzador: Hb-NH2 + CO2 = Hb-NHCOO- + H + (carbaminohemoglobina)
  • La major part del CO2 es difon cap a l'interior de l'eritròcit, on es combina amb l'aigua per a produir àcid carbònic, produint-se la següent reacció: CO2 + H2O = H2CO3 = HCO3 + H + 

Un cop format el bicarbonat les ¾ parts d'aquest es desplacen al plasma com bicarbonat plasmàtic mentre que l'ió H + són captats per l'hemoglobina.

Com a resultat tenim que, a causa el metabolisme cel·lular, en els capil·lars tissulars es produeix un augment de la PCO2, amb la consegüent disminució del pH facilitant el lliurament d'O2 (efecte Bohr), al mateix temps que l'augment d'Hb reduïda facilita la capitació de CO2 (efecte Haldane). En canvi, en els capil·lars pulmonars on la PCO2 alveolar (40 mmHg) és menor que la PCO2 de la sang venosa (46 mmHg) provoca que les reaccions anteriors es donin en sentit oposat i el CO2 es difon de la sang cap a l’alvèol. Al seu torn, l'hemoglobina reduïda s'oxigena ajudant a l'alliberament del CO2 de l'eritròcit. I, finalment, el bicarbonat del plasma entra a l'eritròcit on forma H2CO3, que es dissocia en CO2 i H2O, que també serà eliminat amb la respiració. 

Equilibri àcid-base

L'equilibri àcid-base és un fenomen complex que implica diversos òrgans els que mitjançant la seva acció fisiològica pretenen mantenir constants una sèrie de balanços interrelacionats, entre ells el pH, l'equilibri elèctric, l'equilibri osmòtic i la volèmia. Si es produeixen canvis en algun d'aquests es produiran mecanismes compensatoris per tornar-los a límits normals.

L'àcid carbònic és l'àcid més abundant en l'organisme, produït a partir del CO2 provinent del metabolisme d'hidrats de carboni i greixos. Un altre àcid important és l'àcid làctic, generat principalment en els músculs i el fetge. Finalment, el metabolisme de proteïnes i aminoàcids genera àcids fosfòric, clorhídric i sulfúric.

L'enfocament fisiològic tradicional d’Henderson i Hasselbalch és el més utilitzat en la pràctica clínica per ser el més simplificat:

El ió hidrogen lliure (H +) a la sang arterial es troba en una concentració de valors normals entre 35 i 45 mmol/ L, la forma més usada d'expressar aquestes quantitats és mitjançant el pH, que és el logaritme negatiu de la concentració d'H + en sang, és a dir, en condicions normals el pH es manté entre 7,45 i 7,35.

La concentració d’H + és un dels determinants de l'equilibri àcid-base, i és depenent de les interaccions entre la PaCO2, la concentració plasmàtica de bicarbonat (HCO3), la dissociació constant de l'àcid carbònic i la solubilitat del CO2.

En condicions normals, la producció i eliminació de H + manté un equilibri, de manera que el pH roman gairebé constant. En els casos d'estrès cel·lular en què la producció d'H + augmenta, com pot ser durant l'exercici, es posen en marxa els mecanismes tampons i l'acció reguladora de l'aparell respiratori i del ronyó.

El sistema regulador de l'aparell respiratori es produeix a través de l'eliminació de CO2 mitjançant la hiperventilació, o retenció de CO2 amb la hipoventilació, en resposta als canvis detectats pels quimioreceptors.

El sistema renal utilitza dos mecanismes en la regulació àcid-base: d'una banda, té la capacitat de reabsorbir el bicarbonat filtrat en situacions d’acidèmia o excretar l'excés d'aquest en situacions d’alcalemia. I, d'altra banda, el ronyó és capaç de produir noves molècules de bicarbonat a partir de glutamina o a partir de fosfats.

Encara que es considera que el bicarbonat és el factor principal en el control metabòlic (no respiratori) de l'equilibri àcid-base, també és veritat que aquestes funcions compensatòries són lentes, ja que per arribar a la seva màxima eficàcia es necessiten entre 12 a 72 hores, per tant, el ronyó és un regulador a llarg termini. 

 

BIBLIOGRAFIA 

 

© 2026 SalusPlay
Aviso legal | Política de privacidad | Política de cookies