Biofisica

UNIVERSITAT DE VALÈNCIA

FACULTAT DE MEDICINA I ODONTOLOGIA

DISEÑO Y PRESENTACIÓN DE TRABAJOS E INFORMES CIENTÍFICOS

Sonia Canet Penadés

València, 14/05/08

ÍNDICE

Agradecimientos

Resumen

Palabras clave

Introducción

Necesidad de la respiración

Función del pulmón

Emparejamiento de la ventilación y perfusión

Transporte de gases en sangre e intercambio de los tejidos

Papel de la hemoglobina

Intercambio de gases

Control de la respiración

Vías respiratorias

circulación pulmonar

Unidad fisiológica pulmonar

Componentes de la ventilación

Objetivo

La bomba respiratoria

El diafragma

Glosario

Bibliografia

Apéndice bibliográfico

Agradecimientos

En primer lugar, le doy las gracias a mi amiga y compañera Remei Calabuig por involucrarse tanto en este proyecto.

Por su desinteresada ayuda en la investigación necesaria para la elaboración de este trabajo, me gustaría expresar mi reconocimiento al profesor y doctor Lluch, que no ha dudado nunca en proporcionarme información relevante y de gran interés en lo que respecta al proyecto.

Finalmente, en un trabajo que le debe tanto al avance de la medicina y el estudio del ser humano, no podría dejar de mencionar a la médico que ha sido mi apoyo y principal guía en el transcurso de su elaboración. Mi tía, Remedios Martínez, sin duda la mujer con más talento que he conocido en mi vida.

Para Inma Penadés Martínez,

que merecería algo mejor

Resumen

El aire fluye de una región de mayor presión a una región de menor presión. La contracción activa de los músculos inspiratorios crea una presión subatmosférica dentro de los pulmones, ampliando los bronquiolos y los alvéolos. De este modo el aire a presión atmosférica fluye al interior de los conductos respiratorios. En contraste con la inspiración, la espiración es un proceso pasivo en el cual el retroceso elástico de los pulmones y de la pared torácica origina una presión positiva en el interior de los pulmones, expulsando el aire hacia la atmósfera, y volviendo el pulmón a su posición espiratoria final.

Con volumen en reposo del sistema respiratorio, el retroceso opuesto del pulmón y de la pared torácica tiende a separar la pleura visceral de la parietal. De este modo, la presión intrapleural neta será negativa, subatmosférica. La presión negativa varía de acuerdo a la región en la pleura y la postura. Los lóbulos superiores del pulmón se expanden más que los inferiores, lo cual es evidente por el hecho de que el tamaño alveolar es mayor en los lóbulos superiores y la densidad pulmonar es menor.

Palabras clave

Pleura, ventilación, volúmenes pulmonares, bomba respiratoria, distensibilidad pulmonar, inspiración, espiración.

1.Introducción.

Hay dos funciones fisiológicas fundamentales necesarias para la vida: la respiración y la circulación de la sangre. Una persona puede vivir varios días sin hígado, sin riñones o sin las funciones cerebrales superiores. Sin embargo, si falta la respiración o la circulación durante unos 5 minutos, la carencia de sangre oxigenada en todas las células del organismo suele producir la muerte.

2. Necesidad de la respiración.

a. Función del pulmón.

La respiración es un proceso mecánico automático, rítmico y de regulación central, por el cual las contracciones de los músculos esqueléticos del diafragma y de la caja torácica hacen que el aire entre y salga de las vías respiratorias y de los alvéolos*. La respiración incluye la ventilación, pero también la circulación de la sangre hacia y desde los capilares tisulares, de tal forma que el O2 pueda llegar a cualquier célula y se pueda emplear para oxidar metabolitos y producir energía útil. El CO2, el combustible de desecho de la respiración celular, se retira por la sangre venosa hacia los pulmones para exhalarlo.

La función principal de los pulmones consiste en proporcionar una distribución satisfactoria del aire inspirado y del flujo sanguíneo pulmonar, de forma que el intercambio de O2 y CO2 entre el gas de los alvéolos y la sangre de los capilares pulmonares se lleve a cabo con el mínimo gasto de energía.

b. Emparejamiento de la ventilación y la perfusión

La ventilación (V) equivale al producto final de la frecuencia respiratoria por el volumen de cada respiración (volumen corriente) (M. Berne, 2002, 311). La ventilación mantiene normales las concentraciones de O2 y CO2 en el gas alveolar y las presiones parciales de O2 y CO2 en el torrente sanguíneo procedente de los capilares gracias al proceso de intercambio de gases por difusión (A. Murphy, 2003, 410). La perfusión (Q) alude al flujo sanguíneo pulmonar, que es igual a la frecuencia cardiaca multiplicada por el volumen sistólico ventricular derecho.

Figura 1. Modelo de un proceso normal de ventilación/perfusión (M. Berne, 2003, 303).

La ventilación y la perfusión están normalmente bien ajustadas en los pulmones, de tal forma que el transporte de gases (ventilación) prácticamente va parejo al flujo sanguíneo arterial pulmonar (perfusión). En condiciones normales, el cociente de ventilación/perfusión (V/Q) es idéntico en todas las zonas del pulmón. La diferencia entre las presiones parciales de O2 y CO2 en el gas espirado y en la sangre arterial sistémica es útil para determinar la eficacia del funcionamiento pulmonar global.

3. Transporte de gases en la sangre e intercambio de tejidos.

La sangre oxigenada abandona los pulmones por las venas pulmonares y después es bombeada por el ventrículo* izquierdo a través de las arterias sistémicas hasta los capilares, donde irriga las células de los tejidos. Su metabolismo produce CO2, que se retira de las células tras su respiración a través de las venas sistémicas hasta llegar a los pulmones, donde se elimina.

a. Papel de la hemoglobina.

La hemoglobina* de los hematíes de la sangre aumenta de forma importante la capacidad de la sangre para transportar O2.

El CO2 se transporta desde los capilares de los tejidos hasta los pulmones, principalmente como ión bicarbonato en el plasma.

4. Control de la respiración.

La inspiración es un movimiento activo, y la espiración, pasivo.

La inspiración es la fase activa de la respiración. Se inicia por impulsos nerviosos procedentes de los centros de control respiratorio localizados en el tronco del encéfalo (bulbo raquídeo y protuberancia; fig. 2). Estos impulsos nerviosos estimulan la contracción del diafragma y los músculos intercostales. La contracción muscular hace que se ensanche la cavidad torácica, lo que disminuye la presión en el espacio pleural que rodea a los pulmones. Según va cayendo la presión, los pulmones se expanden pasivamente por su distensibilidad, lo que provoca el descenso de la presión en los alvéolos (espacios aéreos terminales). Conforme disminuye la presión alveolar, el are fluye por las vías respiratorias hacia los alvéolos hasta que la presión alveolar se iguala a la presión de la vía aérea abierta (normalmente, la presión atmosférica). Durante la espiración, que se produce pasivamente por la retracción elástica de los pulmones, se invierte el proceso. Se elevan las presiones pleural y alveolar y el gas fluye hacia el exterior de los pulmones. La respiración normal en reposos es completamente automática y utiliza poca energía.

Figura 2. Diagrama que muestra la regulación global de la respiración. (M. Berne, 2002, 305)

La respiración se regula automáticamente merced a diversos sensores estratégicamente localizados (fig. 2). Los mecanorreceptores* situados en la pared torácica y en los pulmones controlan el esfuerzo muscular y la velocidad de cambio de volumen pulmonar. Los quimiorreceptores* (para el CO2 y el O2) existentes en la bifurcación de la arteria carótida a nivel del cuello y en el callado aórtico son sensibles a la oxigenación de la sangre arterial, y los distribuidos cerca de la superficie ventrolateral del tronco del encéfalo (bulbo) son sensibles a la tensión de CO2 presente en el tejido cerebral. La ventilación también se puede someter al control consciente (voluntario) procedente de los centros cerebrales superiores (corteza cerebral).

5. Vías respiratorias.

Las vías aéreas son de dos tipos: los bronquios* (cartilaginosos) y los bronquiolos*. Los conductos alveolares (ramas terminales de los bronquiolos), junto con los alvéolos, forman en componente pulmonar de intercambio de gases.

6. Circulación pulmonar.

Una rama de la arteria pulmonar acompaña a cada vía respiratoria y se ramifica con ella. Para lograr la máxima velocidad de intercambio por

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