Fisiología Respiratoria

La presión atmosférica, también denominada presión barométrica (PB), oscila alrededor de 760 mm Hg a nivel del mar.   El aire atmosférico se compone de una mezcla de gases, los más importantes el Oxígeno y el Nitrógeno.

      Si sumamos las presiones parciales de todos los gases que forman el aire, obtendríamos la presión barométrica, es decir:                                                                 

                         PB   =   PO2 + PN2 + P otros gases     

Si conocemos la concentración de un gas en el aire atmosférico, podemos conocer fácilmente a la presión en que se encuentra dicho gas en el aire.

Como ejemplo vamos a suponer que la concentración de Oxígeno es del 21%.

   La Fracción de O2  (FO2) =  21%  =  21/100  =  0,21

(Por cada unidad de aire, 0,21 parte corresponde al O2)

Por lo tanto

PO2 = PB . FO2

PO2  =  760 mm Hg . 0,21  =  159,6 mm Hg

Si el resto del aire fuese Nitrógeno  (N2), la fracción de este gas representaría el 79%.

Así tendríamos:

PN2 = PB . FN2

                                         PN2  =  760  mm Hg  x  0,79  =  600,4  mm Hg                                 

         Si tenemos en cuenta que el aire atmosférico está formado cuantitativamente por Oxígeno y Nitrógeno (el resto de los gases se encuentran en proporciones tan pequeñas, que al estudio que nos ocupa lo despreciamos)

                                         PO2 + PN2 = PB

                                         159,6 mm Hg + 600,4 mm Hg = 760 mm Hg

         Conforme nos elevamos del nivel del mar....

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      Se denomina así al riego sanguíneo pulmonar. La circulación pulmonar se inicia en el VENTRICULO DERECHO, donde nace la Arteria Pulmonar. Esta arteria se divide en dos ramas pulmonares, cada una de ellas se dirige hacia un pulmón. Estas ramas pulmonares se van dividiendo a su vez en ramas más pequeñas para formar  finalmente el lecho capilar que rodea a los alvéolos, siendo éste en su comienzo arterial  y luego venoso. Del lecho venoso parte la circulación venosa que termina en las cuatro venas pulmonares, las cuales desembocan en la Aurícula Izquierda.

      A continuación veremos la presión en que se encuentran el O2 y el CO2 en la sangre en los distintos compartimentos:

Sistema venoso

Las presiones de los gases en el sistema venoso son:

PO2       40 mm Hg

PCO2    45 mm Hg

     Cuando esta sangre se pone en contacto con el alvéolo....

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Los Centros Respiratorios están situados en el Sistema Nervioso Central, a nivel del Bulbo y Protuberancia y son los que de forma cíclica ordenan y regulan la inspiración y la espiración, lo que se denomina ciclo respiratorio.

         Para que la respiración sea la adecuada, no solo han de funcionar normalmente los Centros Respiratorios, se tiene que acompañar de una función normal a nivel del esqueleto costal y vertebral y de los músculos  que intervienen en la respiración, los cuales son conveniente de recordar:

MUSCULOS INSPIRATORIOS MÁS IMPORTANTES

•       Diafragma

•       Intercostales externos

•       Esternocleidomastoidéo

MUSCULOS ESPIRATORIOS MÁS IMPORTANTES

•       Abdominales

•       Intercostales internos

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RELACIÓN VENTILACIÓN-PERFUSIÓN NORMAL

         Ya hemos visto la forma en que llega el aire a los pulmones con el fin de que los alvéolos estén bien ventilados pero no basta con esto, es necesario que el parénquima pulmonar disfrute de una buena perfusión para lograr una buena oxigenación de los tejidos.

         Así pues es necesario que los alvéolos bien ventilados dispongan de una buena perfusión, y los alvéolos bien perfundidos dispongan de una buena ventilación. A esto se le denomina relación ventilación-perfusión normal.

         Un ejemplo bastante gráfico que nos puede aclarar este concepto: Supongamos, que en un paciente toda la ventilación se dirige hacia el pulmón derecho, mientras que la sangre solo pasa por el pulmón izquierdo. Aunque la ventilación y la perfusión fuesen normales, el intercambio gaseoso sería imposible. Este puede ser un ejemplo exagerado, pero ....

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VENTILACIÓN PULMONAR

         Se denomina Ventilación pulmonar a la cantidad de aire que entra o sale del pulmón cada minuto. Si conocemos la cantidad de aire que entra en el pulmón en cada respiración (a esto se le denomina Volumen Corriente) y lo multiplicamos por la frecuencia respiratoria, tendremos el volumen/minuto.

Volumen minuto  =  Volumen corriente. Frecuencia respiratoria

         El aire entra en el pulmón durante la inspiración, y esto es posible porque se crea dentro de los alvéolos una presión  inferior a la presión barométrica, y el aire como gas que es, se desplaza de las zonas de mayor presión hacia las zonas de menor presión. Durante la espiración, el aire sale del pulmón porque se crea en este caso una presión superior a la atmosférica gracias a la elasticidad pulmonar.

      De todo el aire que entra en los pulmones en cada respiración, solo una parte llega a los alvéolos. Si consideramos un Volumen Corriente (Vc) de 500 cc. en una persona sana, aproximadamente 350 ml. llegarán a los alvéolos y 150 ml. se quedarán ocupando las vías aéreas. Al aire que llega a los alvéolos se le denomina VENTILACION ALVEOLAR, y es el que realmente toma parte en el intercambio gaseoso entre los capilares y los alvéolos. Al aire que se queda en las vías aéreas, se le denomina VENTILACION DEL ESPACIO MUERTO, nombre que le viene al no tomar parte en el intercambio gaseoso. A la ventilación alveolar también se denomina ventilación eficaz.

    Una vez que hemos recordado los conceptos de presión, vamos a ver como la presión de oxígeno va descendiendo desde la atmósfera hasta que llega a los alvéolos.    

     Aplicando la formula que ya conocemos, con una PB =  760 mm Hg, y una FO2 (Fracción  de oxígeno) del 20,9 %, tenemos una PO2 atmosférica de 152 mm Hg.  Sin embargo cuando el aire penetra en las vías aéreas,....

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Se denomina de tal forma al paso de gases a través de la membrana alveolo-capilar desde las zonas de mayor concentración de gases a la de menor. En condiciones normales, esta membrana es tan delgada que no es obstáculo para el intercambio, los glóbulos rojos a su paso por la zona del capilar en contacto con el alvéolo, lo hacen de uno en uno debido a la extrema delgadez del capilar, y antes que haya sobrepasado el primer tercio de este territorio, ya se ha realizado perfectamente el intercambio gaseoso, pero en algunas enfermedades pulmonares como el SDRA, EAP, etc. esta membrana se altera y dificulta  el paso de gases, por tanto los trastornos de la difusión son otra causa de hipoxemias.

También sería interesante repasar algunos conceptos como:

Ø  EL TRANSPORTE DEL O2

Ø  CIANOSIS CENTRAL  y CIANOSIS PERIFÉRICA

Ø  HIPERVENTILACIÓN / HIPOVENTILACIÓN

Transporte de oxígeno    

         Hasta ahora hemos recordado los caminos que recorre el O2 para llegar desde el aire atmosférico hasta los capilares pulmonares. Pues bien ya en la sangre, el oxígeno en su mayor parte va unido a la Hemoglobina y una parte mínima va disuelto en el plasma sanguíneo. Por esta razón la cantidad de hemoglobina es un factor muy importante a tener en cuenta para saber si el enfermo está recibiendo una cantidad de oxígeno suficiente para su metabolismo tisular.

     Por este motivo,

Hipoventilación e hiperventilación

         Estos son conceptos que deben quedar claros. Son conceptos gasométricos y no clínicos.

     La hipoventilación equivale a una ventilación pulmonar pobre, de forma tal que no se puede eliminar el suficiente CO2, lo cual conlleva a una acumulación del mismo y se traduce en una gasometría arterial donde la PCO2 está por encima de 45 mmHg.

     Hablamos de hiperventilación cuando la ventilación pulmonar es excesiva, de manera que se eliminan enormes cantidades de CO2, traducido gasométricamente en una disminución de la PCO2 arterial por debajo de 35 mmHg.

  Por lo tanto solo hablaremos de hiperventilación ó hipoventilación cuando obtengamos los resultados de la PCO2 mediante una gasometría arterial, o la PET CO2 (Presión Espiratoria Total del CO2), que mediante el capnígrafo, podemos obtener de forma incruenta en pacientes sometidos a la VM.L

La taquipnea y la bradipnea son síntomas clínicos que con frecuencia se asocian a la hipoventilación e hiperventilación, pero no siempre es así.

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      En los alvéolos nos vamos a encontrar con un nuevo gas que constantemente va pasando desde los capilares al interior de los alvéolos. Este gas es el CO2 (dióxido de carbono). Este CO2  en condiciones normales se encuentra dentro de los alvéolos a una presión de 40 mm Hg, o lo que es igual, se encuentra en los alvéolos en una proporción del 5,6 % (de cada 100 ml. de aire alveolar, 5,6 ml. es CO2). Como del total de O2 que llega a los alvéolos (20,9% del aire atmosférico), el 5,6% pasa directamente a los capilares, es decir prácticamente la misma cantidad que de CO2 pasa de los capilares hacia los alvéolos, lo que se produce es un intercambio gaseoso entre el oxígeno y el dióxido de carbono, por consiguiente la presión alveolar de O2 será igual a la presión que tenía el O2 en vías aéreas menos la presión alveolar del CO2.

PAO2  =  PIO2  - PACO2  =  149 mm Hg - 40 mm Hg = 109 mm Hg

En resumen, la presión total de los gases dentro de los alvéolos al final de la inspiración continúa siendo igual a la presión atmosférica, es decir :

P Alveolar = P Atmosférica = PO2 + P Vapor de H2O + PCO2 + PN2

P Alveolar = 760 mm Hg =  109 mmHg + 47 mmHg + 40 mmHg + 564 mmHg

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