BIOFISICA

Biofsica RespiratoriaDocente:Ing.Adrian HidalgoFundacin Universitaria San MartinSede: Pasto

Cules son las etapas del proceso de respiracin? El propsito obvio de la respiracin es proveer oxgeno a los tejidos y eliminar dixido de carbono. 1. ventilacin pulmonar, que consiste en el movimiento de entrada y salida de aire entre la atmsfera y los alveolos pulmonares;2. difusin de oxgeno y de dixido de carbono entre los alveolos y la sangre; 3. transporte en sangre y lquidos corporales de oxgeno y dixido de carbono hacia las clulas, y viceversa, y 4. regulacin de la ventilacin y otros aspectos de la respiracin.

Sistema respiratorio: componentes y funciones

Vas areas:Nariz, boca, laringe, trquea y bronquios, Funcin: transporte de gases.Pulmones:Bronquiolos, alvolos y capilares.Funcin: intercambio gaseoso entre la sangre y el aire.Msculos respiratorios:Diafragma, intercostales (accesorios).Funcin: expandir pulmones y caja torcica para permitir el ingreso de aire.

Sistema respiratorio: componentes y funciones

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONARMsculos que causan la expansin y contraccin de los pulmones. Los pulmones pueden expandirse y contraerse de dos maneras: 1.- Por el movimiento hacia abajo y arriba del diafragma para alargar y acortar la cavidad torcica. 2.- Por elevacin y descenso de las costillas para aumentar y disminuir el dimetro antero posterior de la cavidad torcica.

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONARLa respiracin normal tranquila se logra por el movimiento del diafragma.

Durante la inspiracin, la contraccin del diafragma tira de las superficies inferiores de los pulmones hacia abajo.

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONARDespus, durante la espiracin, el diafragma se limita a relajarse, y es el retroceso elstico de los pulmones, de la pared torcica y de las estructuras abdominales el que comprime los pulmones.

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONAR

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONAR

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONARDurante la respiracin enrgica, la fuerza elstica no tiene la potencia suficiente para provocar la espiracin rpida necesaria, de forma que la fuerza adicional necesaria se logra principalmente mediante la contraccin de los msculos abdominales, que empuja contra la superficie inferior del diafragma.

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONAREl segundo mtodo es elevar la caja torcica.

Cuando la caja torcica se eleva, las costillas se proyectan casi directamente hacia delante, de forma que el esternn se dirige hacia delante, lejos de la columna, y hace que el espesor antero posterior del trax sea aproximadamente un 20% mayor durante la inspiracin forzada que en la espiracin.

Los msculos ms importantes que elevan la caja torcica son los intercostales externos, contribuyen: 1) el msculo esternocleidomastoideo, esternn hacia arriba; 2) los serratos anteriores, que levantan muchas costillas, y 3) los escalenos, que levantan las dos primeras costillas

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONAR

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONAR

MECNICA DE LA VENTILACIN PULMONAR

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar Perfusin

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar Perfusin

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar Perfusin

De acuerdo con estas premisas, en el pulmn el O2pasar de la cavidad alveolar a la sangre y el CO2de la sangre al alvolo, hasta que las presiones parciales sangunea y alveolar de estos gases se hagan iguales. La sangre venosa, por lo tanto, durante su paso por los pulmones entrega CO2y absorbe O2, es decir, se arterializa.

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar Perfusin

Cantidad de aire que entra o sale de los pulmones en un minuto.

VM=vt . Fr

Vt: volumen corriente [mL]Fr: frecuencia respiratoria [min-1]VM: volumen minuto [L/min]

- Paciente adulto : Vt=500 mLVM=500mL . 15 min-1 = 7.5 L/min- Paciente peditrico : 10mLx KgVM=100mL . 25 min-1 = 2.5 L/min

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar Ventilacin

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar Ventilacin

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar VentilacinPresiones normales de O2 en el aire atmosfrico:

Aire ambiente : O2 + Nitrgeno + Otros gases Basicamente : O2 : 21% ; N2 : 79%Presiones parciales :

PO2=760mmHg . 0.21 = 159 mmHgPN2=760mmHg . 0.79 = 601 mmHg

Correccin de las presiones por vapor de agua : Vapor de agua a 37 C : 47 mmHg PO2=(760mmHg 47 mmHg). 0.21 = 149 mmHg

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar PerfusinPO2 Ideal

Los aires inspirado, espirado y alveolar tienen la siguiente composicin:

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar PerfusinConociendo la composicin porcentual de una mezcla de gases y la presin total de la misma, es fcil calcular la presin parcial que corresponde a cada uno de dichos gases.

O sea, la presin parcial de un gas en una mezcla gaseosa, es directamente proporcional a su volumen porcentual en la mezcla.

Sistema respiratorio: Fisiologa Pulmonar PerfusinLas presiones parciales de los gases en los aires respiratorios, expresadas en Hg, son las siguientes:

Presiones del sistema RespiratorioLa presin pleural es la presin del lquido en el estrecho espacio existente entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torcica. Existe una ligera aspiracin, significa que hay una pequea presin negativa. La Presin pleural normal al comienzo de la inspiracin es de aproximadamente -5cm/H2O, que es la cantidad de aspiracin necesaria para mantener los pulmones abiertos en su nivel de reposo. Durante la inspiracin normal, la expansin de la caja torcica tira de la superficie de los pulmones, con ms fuerza y crea una presin an mas negativa hasta un valor medio de unos -7.5cm/H2O.

Presiones del sistema Respiratorio

Presiones del sistema RespiratorioPresin alveolar Es la presin en el interior de los alvolos pulmonares. Cuando la glotis esta abierta y no fluye aire ni al interior ni fuera de los pulmones, las presiones en todas las partes del rbol respiratorio hasta los alvolos, son iguales a la presin atmosfrica que se considera 0 cm de agua. Para originar un flujo de aire hacia adentro en la inspiracin, la presin en los alvolos debe caer a un valor discretamente inferior al de la presin atmosfrica. Durante la espiracin la presin alveolar se eleva hasta +1cm/H2O aproximadamente; y esto hace salir el 0.5 litro de aire inspirado fuera de los pulmones durante los 2 o 3 segundos de la espiracin.

Presiones del sistema Respiratorio

Presiones del sistema RespiratorioPresin TranspulmonarEs la diferencia de presin entre los alvolos y las superficies externas de los pulmones, es una medida de las fuerzas elsticas de los pulmones que tienden a colapsar los pulmones en cada grado de expansin denominada presin de retroceso elstico

Presiones del sistema Respiratorio

Distensibilidad PulmonarEl volumen que se expanden los pulmones por cada cambio unitario de presin transpulmonar, se denomina distensibilidad pulmonar. La distensibilidad pulmonar del total de los pulmones es conjunto en el ser humano adulto normal es de 200 ml de aire por cada cmH2O de presin transpulmonar. Es decir que si la presin transpulmonar aumenta 1cmH2O el volumen pulmonar se expande 200 ml

C=V/Ptr

Ejemplo: Si los pulmones se expanden V=300ml por cada 2cmH2O Encuentre la Compliance

C=300ml/2cmH2O

C=150ml/cmH2o

Distensibilidad Pulmonar

Est dado por 2 curvas que se denominan: curva de distensibilidad inspiratoria y curva de distensibilidad espiratoria, y el diagrama completo, diagrama de distensibilidad de los pulmones.DIAGRAMA DE DISTENSIBILIDAD PULMONAR

Distensibilidad PulmonarLas caractersticas estn determinadas por las fuerzas elsticas de los pulmones. Estas pueden dividirse en dos partes:

1. Las fuerzas elsticas del propio tejido pulmonar, estn determinadas principalmente por las fibras de elastina y colgeno entrelazadas en el parnquima pulmonar.

2. La fuerza elstica causada por la tensin superficial del lquido que reviste las paredesinteriores de los alvolos y otros espacios areos pulmonares, es responsable de las dos terceras partes del total de las fuerzas elsticas de los pulmones normales.

Distensibilidad Pulmonar

EspirometriaLaespirometraconsta de una serie de pruebas respiratorias sencillas, bajo circunstancias controladas, que miden la magnitud absoluta de lascapacidades pulmonaresy losvolmenes pulmonaresy la rapidez con que stos pueden ser movilizados (flujosareos). Los resultados se representan en forma numrica fundamentados en clculos sencillos y en forma de impresin grfica. Existen dos tipos fundamentales de espirometra:simpleyforzada.

EspirometriaElespirmetroes usado enmedicinapara medir los volmenes y capacidades delpulmn. Consta de un sistema de recogida de aire (puede ser de fuelle o campana) y de un sistema de inscripcin montado sobre un soporte que se desplaza a la velocidad deseada.La adicin de un potencimetro que genera una seal proporcional al desplazamiento de la campana permite trasformar la seal mecnica en elctrica.Actualmente casi todos los espirmetros son capaces de calcular la derivada del volumen medido para transformarla en flujo (V/t)

Espirometria

Volmenes Y CapacidadesVolmenes pulmonares.

Son 4 los volmenes pulmonares que sumados dan el mximo volumen al que es posible expandir los pulmones.1. Volumen corriente(VC) Es el volumen de aire inspirado o espirado en cada respiracin normal; en el varn joven es en promedio de unos 500 mililitros.2. Volumen de reserva inspiratorio(VRE) Es el volumen adicional de volumen que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal; habitualmente es igual a unos 3000 mililitros.3. Volumen de reserva espiratorio(VRI) Es la cantidad adicional de aire que se puede espirar por espiracin forzada despus de una espiracin normal; normalmente es de unos 1100 mililitros.4. Volumen residual(VR) Es el volumen de aire que queda en los pulmones tras la espiracin forzada. En promedio unos 1200 mililitros.

Volmenes Y CapacidadesCapacidades pulmonares.Capacidades pulmonares, son cuatro:1. Capacidad inspiratoria(CI) Es igual al volumen corriente ms el volumen de reserva inspiratorio; aproximadamente unos 3500 mililitros.2. Capacidad residual funcional(CRF) Es igual al volumen de reserva espiratorio ms el volumen residual; aproximadamente unos 2300 mililitros.3. Capacidad vital(CV) Es igual al volumen de reserva inspiratorio, ms el volumen corriente, ms el volumen de reserva espiratorio; unos 4600 mililitros.4. Capacidad pulmonar total(CPT) Es el mximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el mximo esfuerzo inspiratorio posible; es igual a la suma de la capacidad vital y del volumen residual, aproximadamente unos 5800 mililitros

Espirograma

Mtodo de dilucin de HelioPermite encontrar la capacidad residual funcional, el volumen residual t la capacidad pulmonar total

Medicin del Espacio Muerto AnatmicoEn esta tcnica el paciente respira en un circuito abierto inspirando O2 100% y se mide el gas espirado en un espirmetro y la concentracin de nitrgeno con un analizador. El clculo se basa asumiendo que el nitrgeno que existe en el pulmn del paciente al inicio de la prueba es de aproximadamente el 75-80%.

Sistema respiratorio: variables de inters

Presin:Permite evaluar estado de la mecnica respiratoria del paciente (Ej determinar la fortaleza de sus msculos respiratorios).Permite el clculo de variables como resistencia de vas areas y compliance.Volumen:Medir los volmenes pulmonares permite determinar la existencia de restricciones pulmonares.Evaluar la distensibilidad pulmonar.

Sistema respiratorio: variables de inters

Flujo:Brinda conocimiento acerca de obstrucciones en vas areas.Permite el clculo de resistencia de vas areas.Se lo emplea para clculo indirecto de volumen.Concentracin de gases:Permite medir consumo de O2 y produccin de CO2.Diversas mediciones involucran medicin de concentracin deCapacidad de difusin:Evaluar la funcin de intercambio gaseoso realizada en los alveolos pulmonares.

Medicin de presin en vas respiratoriasDoc.Ing.Adrian HidalgoFundacin Universitaria San MartinSede: Pasto

Presiones en el sistema respiratorioPAWPALPPL

Presiones en el sistema respiratorioPresin en vas areas (PAW): Se mide en boca con la nariz del paciente ocluida.

Presin alveolar (PA):Puede medirse en boca pero sin que exista flujo de aire.Presin pleural (PPL):Se estima empleando un baln intraesofgico.PA - PPL = presin transpulmonar

Presiones en el sistema respiratorio:Bucle presin volumenA: fase inspiratoriaB: fase espiratoriaArea bajo la curva durante fase insp.: trabajo respiratorio

Presiones en el sistema respiratorio:Bucle presin volumenVentilacin mandatoriaVentilacin asistida

Dispositivos para medicin de presinManmetros de fluidos dependiente de la gravedad:Rama abierta.Manmetros aneroides mecnicos:Bourdon.Transductores electromecnicos:Strain gage.Reluctancia variable.

Manmetro de rama abiertaMide presin relativa a la atmosfricaUna rama es conectada con el punto de medicin deseado.La diferencia de alturas de las columnas de lquido h indican el valor de la presin segn:P = x g x h : densidad del lquido g: gravedadDe acuerdo al liquido contenido, la medicin puede ser en cmH2O o en mmHg.

Manmetro de BourdonEmplea un tubo doblado cerrado de un material elstico.La presin que ingresa lo endereza en menor o mayor medida, segn el valor de la misma.Este tubo est asociado a algunos engranajes que desplazarn una aguja indicadora.

Transductor strain gagePosee un diafragma de material elstico, con una cara en contacto con la presin a medir y la otra a la atmsfera (presin relativa).Si en lugar de atmsfera se coloca un nivel de vaco absoluto, la medicin de presin ser absoluta.Asociado al diafragma se coloca una o varias resistencias variables con la deformacin (strain gages).Midiendo la variacin de resistencia obtenemos el valor de presin.

Strain gage: repaso de funcionamientor = resistividad

Strain gage: funcionamiento

Transductor strain gageStrain gage bidimensionalEsquema de transductor de presin

***