FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
akessa863 de Junio de 2012
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FISIOLOGÍA RESPIRATORIA
J. Canet
VENTILACIÓN Y MECÁNICA RESPIRATORIA
La ventilación pulmonar es el proceso funcional por el que el gas es transportado
desde el entorno del sujeto hasta los alveolos pulmonares y viceversa. Este proceso
puede ser activo o pasivo según que el modo ventilatorio sea espontáneo, cuando se
realiza por la actividad de los músculos respiratorios del individuo, o mecánico cuando
el proceso de ventilación se realiza por la acción de un mecanismo externo.
El nivel de ventilación está regulado desde el centro respiratorio en función de
las necesidades metabólicas, del estado gaseoso y el equilibrio ácido-base de la sangre y
de las condiciones mecánicas del conjunto pulmón-caja torácica. El objetivo de la
ventilación pulmonar es transportar el oxígeno hasta el espacio alveolar para que se
produzca el intercambio con el espacio capilar pulmonar y evacuar el CO2 producido a
nivel metabólico.
El pulmón tiene unas propiedades mecánicas que se caracterizan por:
1- Elasticidad. Depende de las propiedades elásticas de las estructuras del
sistema respiratorio. Por definición es la propiedad de un cuerpo a volver a la posición
inicial después de haber sido deformado. En el sistema respiratorio se cuantifica como
el cambio de presión en relación al cambio de presión.
2- Viscosidad. Depende de la fricción interna de un medio fluido, es decir entre
el tejido pulmonar y el gas que circula por las vías aéreas. Ene lsistema respiratorio se
cuantifica como el cambio de presión en relación al flujo aéreo.
3- Tensión superficial. Está producida por las fuerzas cohesivas de las
moléculas en la superficie del fluido y de la capa de la superficie alveolar. Estas fuerzas
dependen de la curvatura de la superficie del fluido y de su composición.
4- Histéresis. Es el fenómeno por el que el efecto de una fuerza persiste más de
lo que dura la misma fuerza.
VOLUMENES TORACICOS
En la figura 1 se representan los volúmenes pulmonares.
La capacidad ventilatoria se cuantifica por la medición de los volúmenes
pulmonares y la espirometría.
Capacidad pulmonar total (Total lung capacity; TLC). Es el volúmen de gas
en el pulmón al final de una inspiración máxima. Es la suma de la capacidad vital (Vital
capacity; CV) y del volumen residual (Residual volume; RV). Es una medida del
tamaño pulmonar.
La capacidad vital espiratoria es el volumen de gas exhalado después de una
inspiración máxima y la inspiratoria es el volumen que puede ser inspirado después de
una espiración máxima. La capacidad vital es la suma de la capacidad inspiratoria
(Inspiratory capacity) y del volumen de reserva espiratoria (Expiratory reserve volume).
El volúmen circulante (Tidal volume; TV) es el volumen de gas que se
moviliza durante un ciclo respiratorio normal.
El volumen de reserva inspiratoria (Inspiratory reserve volume) es el volumen
de gas que puede ser inspirado después de una inspiración normal.
El volumen de reserva espiratoria es el volumen de gas que puede ser espirado
después de una espiración normal.
La capacidad inspiratoria es el volumen que puede ser inspirado después de
una espiración normal, es decir desde capacidad residual funcional (Functional residual
capacity; FRC).
La capacidad residual funcional es el volumen de gas que queda en el pulmón
después de una espiración normal
El volumen residual es el volumen de gas que queda después de una espiración
máxima.
Capacidad de cierre (Closing capacity; CC) (Ver figura 2) es el volumen
pulmonar por debajo del cual aparece el fenomeno de cierre de la vía aérea (Airway
closure) durante la maniobra de una espiración máxima lenta.
Volumen de cierre (Closing volume; CV) es la capacidad de cierre menos la
capacidad residual funcional.
La maniobra de espiración forzada cuantifica los volumenes pulmonares por
encima de la capacidad residual funcional. Además permite cuantificar algunos índices
dinámicos. El más empleado en clínica es el volumen espiratorio forzado en un
segundo (Forced expiratory volume 1 sec; FEV1). Es el volumen de gas espirado
durante el primer segundo de una maniobra forzada desde una inspiración máxima.
Durante el inicio de la espiración forzada las vías aéreas empiezan a ser comprimidas y
el flujo alcanza su máximo (Flujo espiratorio máximo; Peak expiratory flow rate;
PEF). Es una fase dependiente de la fuerza espiratoria. Cuando se ha espirado entre un
20 a 30% de la capacidad vital, las vías aéreas mayores están comprimidas y por tanto
hay una limitación al flujo. Esta fase es sólo ligeramente dependiente de la fuerza y
refleja la resistencia intratorácica al flujo especialmente de las vías aéreas pequeñas no
comprimidas y es dependiente de las características elásticas del pulmón y de la
magnitud de la capacidad vital. La relación entre el volumen espiratorio en el primer
segundo y la capacidad vital (FEV1/VC o índice de Tyffenau) refleja el grado de
obstrucción pero si la capacidad vital está reducida este índice puede subestimar la
limitación al flujo.
El volumen inspiratorio forzado en un segundo (Forced inspiratory volume;
FIV1) es el volumen de gas inspirado en el primer segundo de una inspiración forzada
después de una espiración máxima. Durante esta maniobra la presión intratorácica es
subatmosférica y por tanto las vías aéreas se distienden. El FIV1 es dependiente de la
fuerza. En el estrechamiento de las vías aéreas extratorácicas el flujo inspiratorio está
limitado ya que debido a la presión subatmosférica por detrás de la obstrucción las vías
aéreas se colapsan. La relación FIV1/VC es un índice de obstrucción inspiratoria.
La ventilación voluntaria máxima (Maximal breathing capacity; MBC) es el
volumen de gas máximo que puede ser espirado durante un minuto a una frecuencia de
30 x' durante 20 s.
Los volúmenes gaseosos de la caja torácica se clasifican desde un punto de vista
funcional
Volúmen de gas torácico: es el volumen de gas pulmonar + el volumen de gas
extrapulmonar intratorácico.
Volúmen de gas pulmonar:
1. Volumen alveolar funcional (VA). Es el volumen de gas que llega al
espacio alveolar y que participa en el intercambio gaseoso.
2. Volumen alveolar de espacio muerto. Es el volumen de gas que llega
al espacio alveolar pero que no participa en el intercambio gaseoso
(espacio muerto funcional).
3. Volumen de gas de las vías aéreas. Es el volumen de gas que compone
el espacio muerto anatómico.
El procedimiento clínico de cuantificar el espacio muerto (VD) es por el método
de Bohr. Se basa en el hecho de que todo el CO2 espirado proviene de zonas alveolares
que participan en el intercambio gaseoso. El espacio muerto se cuantifica como la
fracción del volumen circulante que va o proviene de zonas que no participan en el
intercambio de gases, es decir la fracción VD/VT. La ecuación de Bohr es como sigue:
VD/VT = FACO2 - FECO2 / FACO2
donde FACO2 es la fracción de CO2 en el espacio alveolar y FECO2 la del aire espirado. A
efectos prácticos FACO2 puede igualarse a la PaCO2.
1.- Transporte de gas entre el aire y los tejidos
El transporte de gas desde la atmósfera hasta los tejidos y viceversa está
regulado por dos procesos activos -ventilación y circulación- encadenados en serie por
un proceso pasivo de difusión a través de la membrana alveolo-capilar y de los tejidos.
Por otro lado, la cantidad de gas transportado depende de las necesidades metabólicas y
de la capacidad de transporte del gas por la sangre, que depende fundamentalmente de
la cantidad de hemoglobina y del gasto cardíaco. El nivel de tensión parcial del gas
depende de todos los procesos mencionados.
Gradientes de oxígeno
1- Gradiente entre el exterior y el espacio alveolar. Este gradiente depende de la
presión parcial de oxígeno en el exterior, del nivel de ventilación alveolar y, por tanto,
del espacio muerto y del cociente respiratorio. El cálculo simplificado de la presión
alveolar de oxígeno se calcula indirectamente por la ecuación del gas alveolar ideal:
PAO2 = PIO2 - PACO2/R
donde PAO2 es la presión alveolar de oxígeno; PIO2 es la presión de oxígeno en el gas
inspirado; PACO2 es la presión alveolar de CO2 y R es el cociente respiratorio
(VCO2/VO2). Este gradiente estará aumentado en cualquier proceso que produzca
hipoventilación y/o aumento del espacio muerto.
2- Gradiente entre el alveolo y la sangre en las venas pulmonares. Este
gradiente en circunstancias normales es debido a una pequeña cantidad de cortocircuito
pulmonar (shunt anatómico) y a diferencias regionales en la relación
ventilación/perfusión. Este gradiente (diferencia alveolo-arterial; D(A-a)O2) se calcula
por la diferencia entre la PAO2 obtenida por la ecuación del gas alveolar y la presión
arterial de oxígeno en una arteria sistémica
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