ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA PULMONAR
Aparato Respiratorio
El aparato respiratorio contribuye con la homeostasis al ocuparse del intercambio gaseoso es decir oxígeno y dióxido de carbono entre el aire atmosférico, la sangre y las células de los tejidos. También contribuye a controlar el pH de los líquidos corporales, en la protección contra agentes patógenos y las sustancias irritantes que son inhaladas.
Aparato respiratorio superior
La nariz: es un órgano especializado en la entrada de aire, que tiene dos porciones una interna y otra externa.La porción externa es la parte visible de la cara que se compone de tejido oseo, cartílago hialino cubierto por musculo y piel.* La porción interna tiene 3 importantes funciones:Calentamiento, Humidificación, Filtración de aire inhalado Detección del estímulo olfatorio Modificación de las vibraciones vocales.
- Faringe: está localizada detrás de las cavidades nasal y oral, por encima de la laringe. La faringe funciona como vía para el pasaje del aire y los alimentos, actúa como caja de resonancia para emitir los sonidos del habla y alberga las amígdalas, participan en las reacciones inmunológicas contra los agentes extraños.
La faringe se divide en 3 regiones:
- Nasofaringe
- Bucofaringe
- Laringofaringe
Aparato respiratorio inferior
- Laringe: es la continuación de la faringe hacia la tráquea. Contiene las cuerdas vocales y los músculos que las mueven envueltos por una cubierta cartilaginosa. Directamente por encima de la laringe se encuentra la epiglotis que es una estructura en forma de hoja. La epiglotis actúa como una puerta dirigiendo el aire hacia la tráquea y los sólidos y líquidos hacia el esófago, impidiendo su paso al pulmón.
- Traquea: es un conducto aéreo tubular, se extiende desde la laringe hasta el borde de la quinta vertebra torácica T5, donde se divide en los bronquios principales derecho e izquierdo. La pared de la tráquea está compuesta por 4 capas las cuales son :
- Mucosa
- Submucosa
- Cartílago hialino
- Adventicia o tejido conectivo arcolar
- Los bronquios: se dividen en un bronquio principal
derecho y un bronquio principal izquierdo
1. Los bronquios principales son dos tubos formados por anillos completos de cartílago hialino, uno para cada pulmón, y se dirigen hacia abajo y afuera desde el final de la tráquea hasta los hilios pulmonares por donde penetran en los pulmones.
2. El bronquio principal derecho es más vertical, corto y ancho que el izquierdo lo que explica que sea más probable que un objeto aspirado entre en el bronquio principal derecho. Cada bronquio principal se divide en bronquios lobulares o secundarios que son 2 en el lado izquierdo y 3 en el lado derecho, cada uno correspondiente a un lóbulo del pulmón.
3. Cada bronquio lobular se divide, a su vez, en bronquios segmentarios o terciarios que corresponden a los llamados segmentos pulmonares, cada uno de los cuales tiene sus propios bronquios, arterias y venas segmentarios.
4. Los bronquios segmentarios, a su vez, se dividen en bronquios más pequeños o bronquiolos que se ramifican en tubos más pequeños, de un modo repetido hasta formar los bronquíolos terminales. Toda esta ramificación bronquial se parece a un árbol invertido y por ello se llama árbol bronquial.
- Los pulmones: son los órganos esenciales de la respiración. Son ligeros, blandos, esponjosos y muy elásticos y pueden reducirse a la 1/3 parte de su tamaño cuando se abre la cavidad torácica.
Cada pulmón tiene la forma de un semicono, está contenido dentro de su propio saco pleural en la cavidad torácica, y está separado uno del otro por el corazón y otras estructuras del mediastino. El pulmón derecho es mayor y más pesado que el izquierdo y su diámetro vertical es menor porque la cúpula derecha del diafragma es más alta, en cambio es más ancho que el izquierdo porque el corazón se abomba más hacia el lado izquierdo.
Irrigación pulmonar
Las ramas de la arteria pulmonar distribuyen sangre venosa en los pulmones para que éstos la puedan oxigenar. Acompañan a los bronquios de tal modo que hay una rama para cada lóbulo, cada segmento bronco-pulmonar y cada área funcional del pulmón.
Por su parte, las arterias bronquiales son
pequeñas y transportan sangre oxigenada para irrigar los bronquios en todas sus
ramificaciones. Las venas pulmonares recogen la sangre oxigenada desde los
pulmones y la transportan a la aurícula izquierda del corazón. Por su parte,
las venas bronquiales recogen la sangre venosa procedente de los bronquios y la
llevan a la vena ácigos (la derecha) y la vena hemiácigos (la izquierda).
Los
alvéolos son evaginaciones con forma de divertículo revestida por epitelio
simple y sostenido por una membrana basal elástica delgada. Las paredes de los
alveolos tienen dos tipos de células alveolares las más numerosas son las
células tipo I, que se encargan de formar
el revestimiento continuo en la pared alveolar, y por otro lado las células
tipo II o células septales que son más escasas y contienen microvellosidades,
secretan liquido alveolar que mantiene húmeda la superficie entre las células y
el aire. El líquido alveolar contiene surfactante que es una mezcla de fosfolípidos
y lipoproteínas que disminuye la tensión superficial y así reduce la tendencia
de los alvéolos a colapsar y de esta manera mantiene si permeabilidad
FISIOLOGÍA DEL SISTEMA RESPIRATORIO
¿cómo es el proceso de la respiración?
Cuando se da un intercambio de oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO2) entre la sangre y la atmósfera, lo llamamos respiración externa. El proceso de intercambio de gases entre la sangre de los capilares y las células de los tejidos en donde se localizan esos capilares se llama respiración interna.
El proceso de la respiración externa puede dividirse en 4 etapas principales:
- La ventilación pulmonar: Es la primera etapa del proceso de la respiración y consiste en el flujo de aire hacia adentro y hacia afuera de los pulmones, es decir, en la inspiración y en la espiración.
- La difusión de gases o paso del oxígeno y del dióxido de carbono desde los alvéolos a la sangre y viceversa, desde la sangre a los alvéolos
- El transporte de gases por la sangre y los líquidos corporales hasta llegar a las células y viceversa.
- La regulación del proceso respiratorio.
- Este proceso de la respiración lo ejecutamos gracias a la intervención de los músculos de las respiración los cuales son:
- para la inspiración:
- Diafragma esternal, costal y lumbar.
- Intercostales externos
- Accesorios: esternocleidomastoideo, escalenos anterior, medio y posterior, pectoral menor, pectoral mayor, trapecio superior y serrato anterior.
- Para la espiración:
- Intercostales internos
- Accesorios : Músculo recto del abdomen, oblicuo interno, oblicuo externo, transverso del abdomen y triangular del esternón.
Para estudiar la ventilación pulmonar los VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES son un método simple, que consiste en registrar el volumen de aire que entra y sale de los pulmones, es lo que se llama realizar una espirometría. Se ha dividido el aire movido en los pulmones durante la respiración en 4 volúmenes diferentes y en 4 capacidades diferentes.
- Volúmenes pulmonares
- Volumen corriente (VC): Es el volumen de aire inspirado o espirado con cada respiración normal. El explorador dice al paciente: "respire tranquilamente". En un varón adulto es de unos 500 ml.
- Volumen de reserva inspiratoria (VRI): Es el volumen extra de aire que puede ser inspirado sobre el del volumen corriente. El explorador dice al paciente: "inspire la mayor cantidad de aire que usted pueda". En un varón adulto es de unos 3000 ml.
- Volumen de reserva espiratoria (VRE): Es el volumen de aire que puede ser espirado en una espiración forzada después del final de una espiración normal. El explorador dice al paciente: "expulse la mayor cantidad de aire que usted pueda". En un varón adulto es de unos 1100 ml.
- Volumen residual (VR): Este volumen no puede medirse
directamente como los anteriores. Es el volumen de aire que permanece en los
pulmones al final de una espiración forzada, no puede ser eliminado ni siquiera
con una espiración forzada y es importante porque proporciona aire a los
alvéolos para que puedan airear la sangre entre dos inspiraciones. En un varón
adulto es de unos 1200 ml.
- Capacidades pulmonares
- Capacidad inspiratoria (CI): Es la combinación del volumen corriente más el volumen de reserva inspiratoria (VC + VRI). Es la cantidad de aire que una persona puede inspirar comenzando en el nivel de espiración normal y distendiendo los pulmones lo máximo posible. En un varón adulto es de unos 3500 ml.
- Capacidad residual funcional (CRF): Es la combinación del volumen de reserva espiratorio más el volumen residual (VRE + VR). En un varón adulto es de unos 2300 ml.
- Capacidad vital (CV): Es la combinación del volumen de reserva inspiratorio más el volumen corriente más el volumen de reserva espiratorio (VRI + VC + VRE). Es la cantidad máxima de aire que una persona puede eliminar de los pulmones después de haberlos llenado al máximo. En un varón adulto es de unos 4600 ml.
- Capacidad pulmonar total (CPT): Es la combinación de la capacidad vital más el
volumen residual (CV + VR). Es el volumen máximo de aire que contienen los
pulmones después del mayor esfuerzo inspiratorio posible. En un varón adulto es
de unos 5800 ml.
DIFUSIÓN O INTERCAMBIO ALVÉOLO-CAPILAR DE GASES
Una vez que los alvéolos se han ventilado con aire nuevo, el siguiente paso en el proceso respiratorio es la difusión del oxígeno (O2 ) desde los alvéolos hacia la sangre y del dióxido de carbono (CO2 ) en dirección opuesta.
La cantidad de oxígeno y de dióxido de carbono que se disuelve en el
plasma depende del gradiente de presiones y de la solubilidad del gas. Ya
que la solubilidad de cada gas es constante, el principal determinante del
intercambio de gases es el gradiente de la presión parcial del gas a ambos
lados de la membrana alvéolo-capilar.
Los gases fluyen desde regiones de elevada presión parcial a regiones de baja
presión parcial. La PO2 normal en los alvéolos es de 100 mmHg mientras que la PO2
normal en la sangre venosa que llega a los pulmones, es de 40 mmHg. Por tanto, el
oxígeno se mueve desde los alvéolos al interior de los capilares pulmonares. Lo
contrario sucede con el dióxido de carbono. La PCO2 normal en los alvéolos es de 40
mmHg mientras que la PCO2 normal de la sangre venosa que llega a los pulmones es
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de 46 mmHg. Por tanto, el dióxido de carbono se mueve desde el plasma al interior
de los alvéolos. A medida que difunde más gas de un área a otra de la membrana,
la presión parcial va disminuyendo en un lado y aumentando en otro, de modo que
los 2 valores se van acercando y, por tanto, la intensidad de la difusión es cada vez
menor hasta que llega un momento en que las presiones a ambos lados de la
membrana alvéolo-capilar se igualan y la difusión se detiene.
RELACIÓN VENTILACIÓN ALVEOLAR/PERFUSIÓN (VA/Q).
Para que la ventilación alveolar y la difusión de gases sean correctas, es necesario que todos los alvéolos se ventilen por igual y que el flujo de sangre por los capilares pulmonares sea el mismo para cada alvéolo. La perfusión pulmonar es el flujo sanguíneo pulmonar (Q).
Para representar posibles variaciones, se ha desarrollado el concepto de relación
ventilación alveolar-perfusión (VA/Q) o relación entre la ventilación alveolar y
el flujo sanguíneo pulmonar. El valor normal del cociente VA/Q es 0,8, lo que
significa que la ventilación alveolar (en litros/min) es 80% del valor del flujo
sanguíneo pulmonar (en litros/min). El término normal significa que si la frecuencia
respiratoria, el volumen corriente y el gasto cardíaco son normales, el cociente
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VA/Q es 0,8, con lo que las presiones parciales de oxígeno (PO2) y de dióxido de
carbono (PCO2) en sangre arterial tienen valores normales de 100 y 40 mmHg,
respectivamente. Si la VA/Q cambia por modificaciones de la VA, del flujo pulmonar
o de ambos, entonces el intercambio de gases es menor que el ideal y las cifras de
PO2 y PCO2 en sangre arterial se modifican.
TRANSPORTE DE OXÍGENO
Una vez que el oxígeno (O2
) ha atravesado la membrana respiratoria y llega a la
sangre pulmonar, tiene que ser transportado hasta los capilares de los tejidos para
que pueda difundir al interior de las células. El transporte de O2
por la sangre se
realiza principalmente en combinación con la hemoglobina (Hb), aunque una
pequeña parte de oxígeno se transporta también disuelto en el plasma. El organismo depende del oxígeno
transportado por la Hb, por lo que más del 98% del oxígeno que existe en un
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volumen dado de sangre, es transportado dentro de los hematíes, unido a la Hb, lo
que significa que alcanza unos valores de unos 197 ml/litro de plasma, si se tienen
niveles normales de Hb. Como el gasto cardiaco es unos 5 l/min, entonces el
oxígeno disponible es de casi 1000 ml/min, lo que resulta unas 4 veces superior a
la cantidad de oxígeno que es consumido por los tejidos en reposo.
Gases Arteriales
OXIGENACIÓN
No toda la hemoglobina que se encuentra trasportando oxigeno;al porcentaje de hemoglobina unida a O2 se le denomina saturación de oxigeno, y es otra forma de medir la oxigenación sanguínea. la saturación puede ser medida directamente en la sangre con los gases arteriales ,o indirectamente a través de pulsi-oximetria. para ello se coloca un sensor en un dedo del paciente que posee dos diodos en un lado y un receptor del lado contrario.
Los gases arteriales son un estimador mas objetivo del estado de oxigenación de un paciente a través de una punción cutánea en una arteria ( generalmente radial) se obtiene la muestra de sangre que sera procesada en la búsqueda de los valores de presión arterial de O2 y de CO2 cantidad de bicarbonato, pH de la muestra y saturación de oxigeno arterial. Los valores normales se encuentran en la siguiente imagen.
Link para juego interactivo sobre el sistema respiratorio
https://www.cerebriti.com/juegos-de-ciencias/partes-del-aparato-respiratorio#.WhmpZEriY2w
BIBLIOGRAFÌA
-Guyton y Hall Tratado de Fisiologia Medica 12 edición ELSEVIER. https://ual.dyndns.org/biblioteca/fisiologia/Pdf/Unidad%2007.pdf
-Dra. Marcela Young FISIOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORIO https://med.unne.edu.ar/enfermeria/catedras/fisio/2011/016.pdf
-Leopoldo Ferrer , Edgar Celis Soporte Respiratorio Basico Avanzado Editorial Distribuna Colombia 2015
-Tortora G, Derrickson B. Principios de Anatomía y
Fisiología. 11ª ed. Madrid: Editorial Médica Panaméricana; 2006