Pontificia Universidad
Catlica de Chile
Facultad de Medicina
Aparato Respiratorio:
Fisiologa y Clnica
Escuela de Medicina
Edgardo Cruz M. Rodrigo Moreno B.
2
3
El presente texto de pregrado tuvo 4 ediciones como libro impreso desde 1982 al 2004. Con el fin
de ampliar al mximo su accesibilidad y establecer la posibilidad de una constante
perfeccionamiento y reactualizacin se decidi en el ao 2008 publicar su 5a edicin en las pginas
de Internet de la Escuela de Medicina de Universidad Catlica. Para el cumplimiento de nuestros
objetivos es muy importante la interaccin con nuestros usuarios a quienes agradeceremos enviar
sus opiniones, observaciones y sugerencias al e-mail cuyo acceso est en el icono de abajo a la
derecha.
La incorporacin a la red ha permitido adems agregar vnculos o links que se anotan al final de
diversos captulos que tienen por objeto facilitar el acceso a informacin y material en dos niveles:
Vnculos programticos que complementan los programas de los cursos de pregrado y, por lo
tanto, son necesarios para la formacin en esta etapa.
Vnculos extraprogramaticos: que dan acceso a informacin que excede las exigencias
programadas de los cursos , pero son tiles para los estudiantes que estn involucrados en
trabajos de revisin o de investigacin o que, como internos, necesiten mayor informacin en
relacin a casos clnicos o estn formacin de post-grado.
E. Cruz Mena
R. Moreno Bolton
Noviembre 2007
4
5
ndice de Contenidos
Introduccin: Orientacin del texto
Edgardo Cruz M9
Parte I
Morfologa Bsica
Captulo 1: Bases morfolgicas de la funcin
respiratoria
Edgardo Cruz M11
Parte II
Fisiologa Respiratoria
Captulo 2: Mecnica ventilatoria
Carmen Lisboa B23
Captulo 3: Ventilacin e intercambio gaseoso
Orlando Daz P60
Captulo 4: Circulacin pulmonar.76
Captulo 5: Transporte de gases
Gisela Borzone T86
Captulo 6: Equilibrio cido-base
Rodrigo Moreno B94
Captulo 7: Control de la ventilacin
Gisela Borzone T.-Edgardo Cruz M100
Captulo 8: Fisiologa del espacio pleural
Edgardo Cruz M..111
Parte III
Fisiopatologa Respiratoria
Captulo 9: Alteraciones de la ventilacin alveolar
Edgardo Cruz M..115
Captulo 10: Trastornos de relacin V/Q
Orlando Daz P.122
Captulo 11: Hipoxemia e hipoxia
Gisela Borzone T.134
Captulo 12: Hipercapnia
Edgardo Cruz M..141
Captulo 13: Alteraciones del equilibrio cido-
base
Rodrigo Moreno B.147
Captulo 14: Patrones funcionales en
enfermedades pulmonares
Rodrigo Moreno B.161
Captulo 15: Alteracin de la funcin de los
msculos respiratorios
Carmen Lisboa B.176
Captulo 16: Anomalas de la regulacin de la
ventilacin
Isabel Leiva R185
Captulo 17: Mecanismos de defensa del pulmn
Rodrigo Moreno B.188
6
Parte IV
Semiologa Respiratoria
Captulo 18: Anamnesis
Edgardo Cruz M.....206
Captulo 19: Examen fsico
Edgardo Cruz M..229
Captulo 20: Espirometra
Rodrigo Moreno B.261
Captulo 21: Gases arteriales y equilibrio cido
base
Rodrigo Moreno B.274
Captulo 22: Estudio radiolgico
Edgardo Cruz M. - Rodrigo Moreno B.281
Captulo 23: Exmenes histopatolgicos
Sergio Gonzles B. - Edgardo Cruz M..303
Captulo 24: Endoscopa
Julio Pertuz R. Rodrigo Aparicio306
Captulo 25: Sndromes respiratorios
Edgardo Cruz M. - Rodrigo Moreno B.312
Parte V
Enfermedades Respiratorias
Introduccin
Edgardo Cruz M..318
Seccin 1: Agentes Etiolgicos
Inhalatorios
Captulo 26: Contaminacin ambiental
Julio Pertuz R.319
Captulo 27: Tabaquismo
Edgardo Cruz M..325
Seccin 2: Enfermedades Infecciosas
Captulo 28: Infecciones de las vas areas
Rodrigo Moreno B. -Fernando Saldias P337
Captulo 29: Aspectos generales de las neumona
Rodrigo Moreno B. -Fernando Saldias P349
Captulo 30: Neumonas por agentes especficos
Rodrigo Moreno B. -Fernando Saldias P379
Captulo 31: Tuberculosis
Rodrigo Moreno B. -Fernando Saldias P404
Captulo 32: Neumonas por otros agentes
biolgicos
Rodrigo Moreno B. -Fernando Saldias P446
Seccin 3: Enfermedades Bronquiales
Hipersecretoras
Captulo 33: Bronquitis crnica
Edgardo Cruz M.458
Captulo 34: Bronquiectasias
Gisela Borzone T-Edgardo Cruz M.461
Seccin 4: Enfermedades Obstructivas
Captulo 35: Asma bronquial
Rodrigo Moreno B.469
Captulo 36: Enfermedad pulmonar obstructiva
crnica
Carmen Lisboa B.- Edgardo Cruz M..505
Seccin 5: Neoplasias
Captulo 37: Cncer bronquial
Julio Pertuz - R. Rodrigo Aparicio R. - Isabel Leiva
R. - Jos Miguel Clavero533
Captulo 38: Otros tumores pulmonares
Isabel Leiva R. - Edgardo Cruz M.551
7
Seccin 6: Enfermedades Infiltrativas
Difusas
Captulo 39: Aspectos generales de las
enfermedades intersticiales difusas
Edgardo Cruz M..555
Captulo 40: Enfermedades intersticiales de causa
desconocida
Edgardo Cruz M..565
Captulo 41: Enfermedades intersticiales de causa
conocida
Edgardo Cruz M..569
Seccin 7: Enfermedades Ocupacionales
Captulo 42: Aspectos generales de las
enfermedades ocupacionales
Edgardo Cruz M..579
Captulo 43: Alteraciones por inhalacin de gases
Edgardo Cruz M..583
Captulo 44: Neumoconiosis
Edgardo Cruz M..586
Seccin 8: Enfermedades Circulatorias
Captulo 45: Embolia pulmonar
Orlando Daz P.591
Captulo 46: Edema pulmonar
Orlando Daz P.604
Captulo 47: Hipertensin pulmonar
Orlando Daz P.610
Captulo 48: Corazn pulmonar crnico
Orlando Daz P.615
Seccin 9: Enfermedades de la Pleura
Captulo 49: Derrame pleural
Edgardo Cruz M..618
Captulo 50: Enfermedades con derrame pleural
Edgardo Cruz M..639
Captulo 51: Neumotorax
Rodrigo Aparicio - R. Edgardo Cruz M. - Jos
Miguel Clavero.649
Seccin 10: Enfermedades del
Mediastino
Captulo 52: Afecciones mediastnicas
Rodrigo Aparicio R657
Seccin 11: Traumatismos Torcicos
Captulo 53: Aspectos generales del traumatismo
torcico
Rodrigo Aparicio R. - - Jos Miguel Clavero.662
Seccin 12: Insuficiencia Respiratoria
Captulo 54: Aspectos generales de la
insuficiencia respiratoria
Orlando Daz P.670
Captulo 55: Sndrome de distress respiratorio
agudo
Orlando Daz P.681
Captulo 56: Paro cardiorrespiratorio agudo
Orlando Daz P. -Rodrigo Moreno B.692
Seccin 13: Trastornos Respiratorios
durante el Sueo
Captulo 57: Sndrome de apnea obstructiva del
sueo
Jorge Jorquera.703
8
Parte VI
Recursos Teraputicos Especficos
Captulo 58: Tratamiento farmacolgico de la
obstruccin bronquial713
A. Medicamentos de accin bronquial especfica
Orlando Daz P.
B. Terapia con aerosoles
Rodrigo Moreno B.
Captulo 59: Oxigenoterapia.726
Orlando Daz P.
Captulo 60: Ventilacin mecnica
Orlando Daz P.733
Parte VII
Problemas Clnicos
Captulo 61: El paciente que consulta por tos
crnica
Edgardo Cruz M..739
Captulo 62: Hemoptisis
Edgardo Cruz M..743
Captulo 63: Conducta ante la disnea
Edgardo Cruz M..745
Captulo 64: Enfrentamiento clnico de la
neumona
Rodrigo Moreno B. -Fernando Saldias P748
Captulo 65: Obstruccin bronquial difusa:
diagnstico diferencial
Rodrigo Moreno B.765
Captulo 66: Ndulo pulmonar solitario
Julio Pertuz R.770
Captulo 67: Proceso diagnstico en el derrame
pleural
Edgardo Cruz M..773
Anexos: Abreviaturas usadas en fisiologa
respiratoria.781
9
Introduccin
Caractersticas y uso de este texto
El presente texto tiene como objetivo entregar a los alumnos de pregrado las bases necesarias
para que puedan enfrentar la prevencin, el diagnstico y el tratamiento de los problemas
respiratorios de mayor frecuencia que enfrentarn tanto durante sus aos de estudio como en su
posterior ejercicio clnico inicial
La medicina tiene como objetivo incrementar, mantener y recuperar la salud de las personas y
para ello recurre a principios, informacin y tcnicas derivados de muy diversas fuentes. Para ello
depende crticamente del dominio del mtodo cientfico y de los conocimientos que aportan las
ciencias biomdicas, pero necesita el complemento del llamado arte de la medicina que es el
conjunto de motivaciones, actitudes y habilidades que, si bien son innatas en algunas personas,
pueden y deben aprenderse.
En concordancia con esta visin, en este libro no se aborda en profundidad las ciencias bsicas, a
pesar de su importancia intrnseca, sino que se selecciona aquellos conceptos y contenidos
necesarios para la comprensin de la salud y la enfermedad, teniendo como objetivo final
incrementar la calidad de la atencin mdica. Si bien el texto est orientado al pregrado de
medicina, puede tambin ser til para el estudiante de otras profesiones de la salud y para el
clnico general, denominacin que usaremos para referirnos al mdico que, no siendo especialista
respiratorio, es consultado por un portador de una enfermedad de esta rea.
El volumen y ritmo de crecimiento de la informacin cientfica es tal que ya nadie pone en duda la
afirmacin de D. Tosteson, decano de Harvard, que en una escuela de medicina no se puede
pretender ensear "todo lo que un mdico debe saber" sino " lo que todo mdico debe saber".
Compartiendo plenamente esta orientacin hemos hecho una reduccin selectiva de la cantidad
de informacin, omitiendo aquellos datos que, siendo verdaderos e interesantes, no son
necesarios para los propsitos enunciados. Los temas que, por su complejidad o rareza, son
propios del especialista slo se exponen en lneas generales que permitan conocer su existencia y
naturaleza, de manera que el clnico general sepa cuando y donde necesita buscar y obtener
ayuda. La informacin que se ha seleccionado es, en cambio, expuesta con toda la extensin
necesaria para una lectura fluida y comprensin cabal, ya que la redaccin condensada de un
tema, si bien lo hace ms breve, puede conducir a una falta de claridad. En general los detalles de
los mtodos usados en investigacin para generar los conocimientos no son para ser retenidos en
s mismos, sino que tienen por objeto aclarar la gnesis y significado de los conceptos que interesa
internalizar. Igualmente la mayor parte de las frmulas y grficos no son para memorizarlas en s,
sino para comprender que factores determinan las alteraciones observadas y las respuestas
obtenidas.
10
En relacin a tratamientos se ha puesto el nfasis en sus fundamentos y objetivos sin entrar en
detalles o cifras de dosis que estn en constante revisin, por lo que muchos habrn cambiado en
parte importante para cuando el estudiante necesite indicarlos. A lo largo de todo el ejercicio de la
medicina estos aspectos debern consultarse toda vez que no se tenga seguridad de estar
plenamente al da.
Para alcanzar en forma ms completa los objetivos del presente texto es conveniente acceder a los
vnculos designados como "programticos", anotados al final de algunos captulos. Los otros
vnculos designados como" extraprogramticos" dan acceso a material que excede a los objetivos
del texto, pero que puede ser til para estudiantes que estn involucrados en revisiones o
proyectos de investigacin, o tengan contacto con problemas clnicos complejos durante su
internado.
La orientacin descrita exige ms reflexin y, por lo tanto, ms tiempo, dedicacin e inters que la
simple memorizacin y persigue que el estudiante llegue a dominar en forma slida los
conocimientos fundamentales, que tenga clara conciencia de lo que no sabe, que sepa dnde
buscarlo cuando lo necesite y que pueda manejar la informacin cuando la obtenga.
11
Parte I
Morfologa Bsica
Captulo 1
Bases Morfolgicas de la Funcin Respiratoria
CARACTERISTICAS Y USO DE ESTE TEXTO
Dada la estrecha correlacin entre forma y funcin, es conveniente repasar algunos aspectos de la
morfologa antes de abordar la fisiologa, fisiopatologa y clnica del aparato respiratorio. Este
captulo entrega una visin general de las estructuras macro y microscpicas. Los detalles
necesarios para el anlisis de determinados aspectos funcionales o clnicos sern abordados en los
captulos correspondientes.
Considerando que la funcin primordial del aparato respiratorio es poner en contacto el aire
atmosfrico con la sangre para que tenga lugar el intercambio gaseoso, se pueden diferenciar, por
razones didcticas, tres grupos de estructuras, de acuerdo a la funcin predominante que
desempean.
rea de intercambio gaseoso.
Vas de conduccin area.
Caja torcica con funciones de proteccin y movimiento.
AREA DE INTERCAMBIO GASEOSO
Alvolos
El intercambio gaseoso tiene lugar en los alvolos, estructuras huecas, aproximadamente
hemisfricas de aproximadamnete 0,25 mm de dimetro, cuyo contenido areo est en
permanente renovacin y en el espesor de cuyas paredes circula sangre a travs de una densa
malla capilar. La cavidad alveolar est tapizada por 2 tipos de clulas (Figura 1):
12
Figura 1-1. Histologa esquemtica del alvolo. A: espacios areos alveolares. C:
capilares N1: neumocitos tipo I. N2: neumocitos tipo II. M: macrfagos I : tejido
intersticial.
Neumocitos tipo I. A pesar de ser escasas en nmero, estas clulas cubren ms del 90% de
la superficie alveolar, debido a que son muy aplanadas y extensas. Con el microscopio de
luz slo se ven sus ncleos, siendo necesaria la microscopia electrnica para ver la delgada
capa de su citoplasma. Cuando los neumocitos I contactan con los capilares de la pared
alveolar, su membrana basal se fusiona con la del endotelio, de manera que los gases slo
tienen que atravesar el citoplasma del neumocito, las membranas basales fusionadas y el
citoplasma del endotelio capilar, conjunto que mide menos de 1 micrn de espesor. En el
resto de la pared alveolar, entre los neumocitos y los capilares se interpone una capa de
tejido intersticial, con sustancia amorfa y fibrillas, que cumple una funcin de sostn y
que, por tener vasos linfticos, drena el lquido que permanentemente ultrafiltra desde los
capilares, evitando as que ste invada los alvolos. Este aspecto se analizar con mayor
detalle a propsito del edema pulmonar.
Neumocitos tipo II. Son clulas cuboideas, ms numerosas que las anteriores y que, entre
otras muchas funciones, sintetizan el surfactante pulmonar. Esta sustancia disminuye la
tensin superficial de la capa de lquido que recubre la superficie interna de los alvolos,
impidiendo el colapso alveolar que esta fuerza tiende a producir (Ver mecnica
ventilatoria). Adems, los neumocitos II seran responsables de las funciones metablicas
del pulmn, que se vern ms adelante. Cuando los neumocitos I son destruidos en
algunas enfermedades, son los neumocitos II los que proliferan para reparar los daos.
13
Aparte de estas clulas estructurales, dentro del alvolo y en el espesor de los tabiques se
encuentran clulas con un rol defensivo, especialmente macrfagos, que fagocitan las partculas
extraas y bacterias que llegan al alvolo. Los macrfagos cargados de detritus se eliminan junto
con las mucosidades o retornan al espacio intersticial, de donde son en su mayora removidos por
el sistema linftico.
Organizacin de los alvolos
El nmero total de alvolos oscila entre 200 y 500 millones, y su superficie total, entre 40 y 100
metros cuadrados, dependiendo entre otros factores de la talla corporal. Los alvolos se disponen
como depresiones redondeadas en la pared de espacios esfricos llamados sacos alveolares, que
confluyen en espacios tubulares llamados ductos. Varios ductos se unen dando origen a un
bronquolo respiratorio, elemento de transicin que tiene la estructura de una va de conduccin
area, pero que conserva algunos alvolos en sus paredes. Despus de unas 4 a 7 generaciones,
un grupo de bronquolos respiratorios confluye en un bronquolo terminal que carece totalmente
de alvolos, constituyndose exclusivamente en va de conduccin.
Segn la manera de agruparse estas diferentes estructuras, se han descrito 3 unidades (Figura 1-
2).
Figura 1-2. Estructuras perifricas del pulmn.
A: alvolos. SA: saco alveolar.
BR: bronquolos respiratorios. BT: bronquolo terminal. B:
bronquolos. LP: lobulillo primario. LS: lobulillo secundario
14
Lobulillo primario(LP) que es el conjunto de los ductos, sacos y alvolos alimentados por
un bronquolo respiratorio.
Acino que es todo el territorio alveolar tributario de un bronquolo terminal.
Lobulillo secundario (LS)que es la menor porcin de parnquima pulmonar delimitada por
tabiques fibrosos. Son distinguibles en el examne radiolgico en la corteza pulmonar
donde los tabiques son ms completos y estn marcados por el depsito en ek intersticio
de partculas inhaladas . Estos lobulillos no se individualizan con claridad en las zonas
centrales. Su dimetro oscila entre 1 y 2,5 cm.
De estas "unidades" la de mayor importancia clnica es el acino, que es identificable en la totalidad
del pulmn y que, por medir ms o menos 8 mm de dimetro, es visible a rayos cuando se
encuentra lleno de lquido o exudado.
A estos elementos, llenos de aire, se unen vasos sanguneos y linfticos para formar el parnquima
pulmonar. Las ramas de la arteria pulmonar, que llevan la sangre venosa hacia los alvolos,
acompaan a los bronquios en todas sus divisiones. A nivel de los bronquolos terminales pierden
su capa muscular transformndose en arteriolas, que dan origen a una densa malla capilar en
estrecho contacto con los alvolos. Como estos capilares no miden ms de 10 micrones de
dimetro los globulos rojos deben pasar prcticamente en fila , lo que optimiza su tarea de captar
oxigeno.
Las vnulas pulmonares que nacen de los capilares alveolares se dirigen a la periferia del lobulillo
secundario, confluyendo en venas que se incorporan a los tabiques fibrosos interlobulillares e
interlobulares de manera que su trayecto es diferente al de los bronquios y arterias. Las
caractersticas morfolgicas y hemodinmicas del circuito menor o pulmonar se vern con mayor
detalle en el captulo de fisiologa correspondiente.
El pulmn tambin recibe sangre arterializada a travs de las arterias bronquiales, que nacen de la
aorta o de las intercostales y aportan la circulacin nutricia a los bronquios. Sus venas
desembocan en las venas pulmonares, mezclndose con la sangre ya arterializada.
VIAS DE CONDUCCION AEREA
La sangre que circula constantemente por los capilares alveolares extrae el oxgeno del aire
alveolar y lo carga de CO2 de manera que es necesario que este aire se renueve tambin
constantemente. Esto se logra a travs de la ventilacin con aire ambiental, y las vas areas son el
medio de conexin entre alvolo y exterior.
La va area se inicia en la nariz que, adems de ser su puerta de entrada, acondiciona el aire
inspirado para la respiracin. Lo humidifica y calienta a 37C gracias a la rica vascularizacin de su
mucosa, dispuesta sobre una superficie ampliada por la presencia de los cornetes. Adems, la
anfractuosidad de los conductos, la adhesividad de la capa de mucus y la presencia de pelos
constituyen barreras fsicas que impiden la entrada de parte importante de las partculas en
15
suspensin. Las defensas mecnicas son complementadas por el reflejo del estornudo y la
presencia de tejido linfoideo y anticuerpos. La alteracin de estas funciones y la posibilidad de
aspiracin de secreciones nasales infectadas explican la frecuencia con que las afecciones nasales
se asocian con enfermedades bronquiales y pulmonares.
La va area contina con la faringe, donde tambin se conecta la boca que constituye una entrada
alterna para el aire cuando hay obstruccin nasal y cuando se necesita aumentar mucho la
ventilacin, como sucede en el ejercicio intenso. Para que la faringe se mantenga permeable, es
necesario que los msculos farngeos y linguales mantengan una tonicidad normal, ya que en caso
que disminuya, la faringe puede colapsar y obstruir el flujo inspiratorio, como sucede en
condiciones anormales durante el sueo.
La laringe es el rgano muscular y cartilaginoso de la fonacin y est situada en una encrucijada
importante por la confluencia de las vas respiratoria y digestiva. Un complejo mecanismo de
ascenso de la laringe hacia la base la lengua con contraccin de msculos larngeos intrnsecos y
cierre de epiglotis protege al aparato respiratorio de la penetracin de elementos extraos
durante la deglucin o el vmito. Si este mecanismo se altera, pueden producirse lesiones
respiratorias graves por aspiracin. La laringe participa tambin en el reflejo defensivo de la tos, a
travs del cierre de la glotis durante la fase de compresin del aire intrapulmonar y de su brusca
apertura en la fase expulsiva.
Las vas respiratorias infralaringeas adoptan una forma de rbol, cuyo tronco es la trquea que,
tras un trayecto de 12 a 15 cm, genera por divisin dicotmica asimtrica alrededor de 23
generaciones de ramas, 16 de las cuales son exclusivamente conductoras.
La trquea est situada en la lnea media en el cuello y dentro del trax, siendo ligeramente
desviada a la derecha por el arco artico. Su dimetro es de 17 a 26 mm en adultos y su
estabilidad es asegurada por la superposicin de una serie de cartlagos que tienen la forma de
una C abierta hacia el dorso. En los extremos de estos cartlagos se insertan haces musculares,
cuya contraccin estrecha el lumen del conducto, mecanismo que permite acelerar
considerablemente la velocidad del flujo espiratorio durante la tos, con la consiguiente mayor
capacidad expulsiva.
El rbol bronquial est tapizado por una mucosa que tiene un epitelio ciliado que, en combinacin
con las glndulas mucosas, constituye el mecanismo mucociliar. Este es una especie de correa
transportadora de mucus que es constantemente impulsada por los cilios a una velocidad de 20
mm por minuto, atrapando por adherencia las partculas que han sobrepasado la barrera nasal. Al
llegar a la faringe el mucus es deglutido insensiblemente.
Otros elementos importantes de la mucosa bronquial son las glndulas mucosas, ms abundantes
en la submucosa de las vas mayores, y las clulas caliciforme que producen mucus a lo largo de
todo el rbol bronquial. Tambin se encuentran las clulas argirfilas de funcin neuroendocrina.
16
A la altura de la articulacin del mango con la hoja del esternn, la trquea se bifurca en los
bronquios fuente o principales, derecho e izquierdo, formndose hacia el interior de la trquea un
espoln medianamente agudo o carina principal. Dado que el bronquio derecho se desva menos
del eje de la trquea, es ms frecuente que los cuerpos extraos aspirados y las sondas
introducidas por la trquea se desven hacia el pulmn derecho.
Por sucesivas dicotomas se forman alrededor de 11 generaciones de bronquios para los diferentes
lbulos, segmentos y subsegmentos. Estos conductos se caracterizan por presentar placas de
cartlago incompletas, que son ms escasas a medida que se avanza hacia la periferia. En cambio,
las fibras musculares son abundantes y envuelven la va area como una red helicoidal que llega
hasta los bronquolos respiratorios. Su funcin normal sera regular la distribucin regional de la
ventilacin y, en condiciones patolgicas como el asma, tienen un rol determinante en la
reduccin del calibre bronquial.
Cuando las vas areas reducen su dimetro bajo 2 mm, desaparece totalmente el cartlago, por lo
que se hacen colapsables. En estos conductos, denominados bronquolos, la mantencin de la
permeabilidad del lumen pasa a depender de la presin negativa intratorcica y de la traccin
radial de las fibras elsticas del tejido alveolar adheridas a sus paredes externas.
Tras unas 4 a 5 generaciones se llega a los bronquolos llamados terminales por constituir el final
de las vas exclusivamente conduccin. Los bronquolos que siguen se denominan respiratorios por
presentar en sus paredes un creciente nmero de alvolos.
En las sucesivas dicotomas del rbol bronquial, el dimetro de cada rama hija es, obviamente,
menor que el de la rama madre, pero la suma de sus reas de seccin es mayor que el rea de la
rama de origen. Esto significa que si bien la resistencia al flujo areo aumenta en cada conducto
considerado individualmente, la resistencia global de la va area disminuye marcadamente
porque su rea de seccin global va aumentando por sumacin. Esto tiene importantes
implicancias funcionales que se vern en fisiologa.
El tejido alveolar y las vas areas, a partir de la porcin distal de los bronquios fuente, se disponen
organizadamente con un soporte de tabiques fibrosos, formando los pulmones derecho e
izquierdo, envueltos por sus respectivas serosas pleurales. Su forma es aproximadamente cnica,
como la de la caja torcica que los contiene. Los vrtices pulmonares llegan a los huecos
supraclaviculares, donde contactan con las ramas nerviosas del plexo braquial y con los troncos
arteriales y venosos de las extremidades superiores. Esta vecindad explica el dolor del hombro y
extremidad superior observado en tumores de esta rea, y la posibilidad de lesionar el pulmn en
punciones de las venas subclavias. Las bases son cncavas y descansan sobre las cpulas convexas
del diafragma, con una relacin de vecindad indirecta con el hgado a la derecha y con el estmago
y bazo a la izquierda. La cara costal de los pulmones es convexa y est expuesta a ser lesionada en
traumas de la pared costal. La cara mediastnica es relativamente plana y tiene estrecho contacto
con corazn, vasos, esfago, ganglios y otras estructuras, hecho que tiene importancia en
radiologa pulmonar.
17
El conjunto de bronquios, vasos y nervios que entran o salen del pulmn lo hace por la parte
media de la cara mediastnica, formando una especie de tallo denominado hilio, identificable en
rayos X. En cada hilio se encuentran ganglios, a los que drenan los linfticos de lpulmn y que a su
vez son tributarios de ganglios mediastnicos y del cuello. El grado de compromiso de estos
ganglios es un determinante crucial en la eleccin del tratamiento en el cncer bronquial.
Cada pulmn presenta una gran fisura oblicua que se dirige desde la parte alta de la cara posterior
a la parte anterior del borde inferior. Esta fisura es profunda y llega hasta cerca del hilio,
dividiendo el pulmn en un lbulo superior y otro inferior. Al lado derecho se agrega otra fisura
profunda que parte del plano medial a la altura del 4 cartlago costal y se dirige horizontalmente
hasta terminar en la cisura oblicua, separndose as un tercer lbulo, llamado medio. La pleura
visceral envuelve casi completamente cada lbulo, penetrando hasta el fondo de las cisuras.
Dentro de cada lbulo se distinguen segmentos o reas de pulmn relativamente delimitados por
tabiques fibrosos que dependen de un bronquio de tercera generacin. Son susceptibles de
extirpacin quirrgica aislada, y algunas enfermedades se caracterizan por adscribirse a sus
lmites. Su conocimiento detallado corresponde al rea de especializacin.
Las serosas pleurales se analizarn en el captulo sobre fisiologa pleural.
CAJA TORACICA
Los principales componentes de la caja torcica son huesos que por su rigidez brindan proteccin,
y msculos respiratorios de cuya actividad depende la ventilacin. La jaula sea est constituida
por la columna vertebral, sobre la cual articulan las 12 costillas de cada hemitrax. El movimiento
en sentido crneo-caudal de estos arcos seos ha sido comparado la del asa de un balde cuyos
puntos de giro son, en su extremo anterior, el esternn, y en el posterior la columna. Al elevarse el
vrtice del arco, que en reposo se encuentra ms bajo que los puntos de giro, se produce su
alejamiento de la lnea media a medida que la costilla se acerca hacia la horizontal. Esto significa
un aumento del dimetro transversal del trax, con lo que baja la presin de su contenido y
penetra aire al aparato respiratorio. Lo inverso sucede al bajar las costillas a su posicin de reposo.
Insertndose en esta estructura sea de apoyo, los msculos respiratorios proveen la energa
mecnica que cambia rtmicamente el volumen del trax y abdomen, produciendo los cambios de
presin que movilizan el aire. En el captulo sobre fisiologa de estos msculos se analizan los
aspectos morfolgicos pertinentes.
18
Parte II
Fisiologa Respiratoria
Esquema General de la Funcin Pulmonar
Introduccin
El organismo puede considerarse como una mquina de combustin interna que quema grasas e
hidratos de carbono y obtiene as la energa que necesita para realizar sus mltiples funciones.
Este proceso consume oxgeno y produce anhdrido carbnico. El aire atmosfrico suministra el
primero y recibe el segundo.
Como la combustin tiene lugar en las clulas situadas profundamente en los tejidos, es necesario
un medio de conexin con la atmsfera. Este nexo es la corriente sangunea, que transporta los
gases en solucin fsica y en combinaciones fsicoqumicas.
Se comprende que a mayor trabajo del organismo hay ms gasto energtico y, por lo tanto, mayor
necesidad de transporte de gases entre las clulas y el ambiente. Este se logra aumentando el
gasto cardaco con redistribucin del flujo sanguneo hacia los rganos en actividad que, adems,
extraen una mayor cantidad de oxgeno de la sangre que pasa por los tejidos. Por estos
mecanismos se puede llegar a aumentar diez veces el intercambio gaseoso entre clulas y sangre,
lo que exige aumentar el intercambio entre sangre y atmsfera
Este ltimo proceso, o respiracin externa, requiere que la sangre se exponga al contacto con el
aire en una amplia superficie, y para ello fluye por un extenso territorio capilar separado de la
atmsfera por una membrana de mnimo grosor que prcticamente no interfiere con una rpida
difusin gaseosa. Tal superficie vascular no puede, por su extensin (60-90 m2) y su fragilidad,
estar en la superficie del cuerpo. En los mamferos el problema se soluciona con la existencia de
los pulmones, que pueden considerarse como una invaginacin del espacio externo hacia el
interior del organismo bajo la forma de vas areas y finalmente, alvolos, los cuales tienen amplio
y estrecho contacto con una densa malla capilar. Este conjunto constituye los pulmones que
quedan contenidos y protegidos dentro de la caja torcica que, adems, acta como elemento
motor.
Es evidente que si el aire de los alvolos no se renueva en proporcin a la perfusin sangunea,
sta agotar rpidamente el oxgeno alveolar reemplazndolo por CO2. Un fenmeno mecnico, la
ventilacin pulmonar, renueva en forma parcial y peridica el aire alveolar y mantiene dentro del
pulmn una composicin adecuada para el intercambio gaseoso o hematosis.
En suma: el pulmn es un intercambiador de gases que recibe, por un lado, aire que se renueva
continuamente por accin del fuelle o bomba toracopulmonar y, por el otro, sangre que se
mantiene en circulacin entre tejidos y pulmn por accin de la bomba cardiaca.
19
La coordinacin entre la funcin de estos dos sistemas entre s y de ambos con las necesidades del
organismo est a cargo del sistema nervioso, con sus centros respiratorios y circulatorios. La
actividad de estos ncleos coordinadores es modulada por la informacin suministrada por
receptores situados en mltiples regiones del organismo.
De acuerdo a lo expuesto, se puede apreciar que la funcin respiratoria es compleja y que
requiere de la participacin coordinada de varios grupos de rganos, uno de los cuales es el
aparato respiratorio (Figura I).
Figura I: Esquema simplificado del sistema respiratorio. El oxgeno ambiental llega al alvolo por
efecto de la ventilacin alveolar (VA), la cual se distribuye en forma proporcional a la irrigacin que
reciben los alvolos. El O2 luego difunde a travs de la pared alvolo capilar (DL) , pasa a la sangre
capilar donde se une a la hemoglobina (Hb), que lo transporta a travs de las arterias hasta que
llega los capilares tisulares de todo el organismo, desde donde difunde hacia las clulas que lo
20
consumirn. El CO2producido en las clulas difunde a los capilares sistmicos y es transportado por
las venas hasta el corazn derecho y de ah al pulmn, donde difunde a los alvolos. La ventilacin
eliminar este gas hacia el ambiente. Para mantener la ventilacin adecuada a los requerimientos
metablicos existen sensores a nivel arterial que informan a los centros respiratorios de la PaO2 y
PaCO2.
La separacin del aparato respiratorio del aparato circulatorio, sistema nervioso, tejidos y sangre
slo se justifica por razones didcticas, y con esta misma justificacin abordaremos la funcin
respiratoria como si fuera una sucesin de fenmenos o etapas diferentes:
1. Ventilacin pulmonar: fenmeno mecnico que asegura el recambio del aire contenido dentro
de los alvolos.
2. Distribucin y relacin ventilacin/perfusin: renovacin proporcional del aire y de la sangre a
cada lado de la membrana de difusin.
3. Difusin o transferencia: intercambio de gases entre aire y sangre a travs de la membrana
alveolocapilar.
4. Transporte de O2 y CO2 efectuado por la sangre entre el pulmn y las clulas.
5. Regulacin de la respiracin: conjunto de mecanismos de control de la respiracin y
coordinacin con la circulacin, demandas metablicas, equilibrio acido-base, fonacin,
deglucin,etc.
6. Hemodinmica de la circulacin pulmonar.
7. Funciones del espacio pleural.
8. Mecanismos de defensa mecnicos, celulares y humorales, que tienen un importante papel,
dado el amplio contacto del pulmn con los contaminantes ambientales a travs de los ms de
10.000 litros de aire que se ventilan diariamente. Adems, la entrada al aparato respiratorio est
en la faringe y contigua a la boca, cavidades de gran poblacin microbiana.
9. Filtro de partculas que circulan por la sangre (cogulos, agregados plaquetarios, trozos de
tejidos, etc.), funcin para la cual tiene la ventaja ventaja de ser el nico rgano, aparte del
corazn, por el cual pasa continuamente el total de la sangre.
10. Actividad metablica local: los neumocitos tipo II elaboran el surfactante, sustancia que regula
la tensin superficial en la interfase aire/liquido en las paredes alveolares y, adems inactivan
algunas sustancias circulantes.
11. Reservorio de sangre: por la amplitud y distensibilidad de su lecho vascular.
12. Equilibrio cido base
21
13. Balance hdrico: el aire inspirado es saturado de vapor de agua en la nariz y vas areas y , al
ser expirado es responsable de un 10-20% del total de la prdida de agua del organismo.
14. Balance calrico: por el mismo mecanismo la respiracin causa el 5-10% de la prdida calrica
total del organismo.
La normalidad de estas funciones est ntimamente ligada a la normalidad de su sustrato
morfolgico. En el anlisis de la funcin y clnica recurriremos repetidamente a diferenciar, en este
aspecto, tres compartimentos (Figura II) que, si bien son partes inseparables de un todo, tienen
ciertas particularidades que determinan su forma de funcionar, de enfermar y de manifestar su
patologa.
Figura II. Representacin esquemtica de los
compartimientos pulmonares: vas areas (1);
espacios alveolares (2) e intersticio (3).
22
Los compartimientos que convencionalmente se reconocen son:
Vas areas: elementos de conduccin entre el ambiente y los alvolos.
Espacios alveolares: rea destinada al intercambio gaseoso que se realiza a travs de su
contacto con el endotelio capilar
Intersticio pulmonar: tejido de sostn que forma una vaina a los bronquios y vasos
intrapulmonares y contiene diversos tipos de clulas y la red capilar que envuelve a los
sacos alveolares.
A pesar de la separacin en funciones y captulos, en todo momento debe tenerse
presente que el aparato respiratorio es un todo con mltiples interrelaciones, de
manera que el dao de cualquier eslabn debe considerarse como un problema
de toda la cadena.
23
Captulo 2
Mecnica Ventilatoria
La ventilacin es un fenmeno bsicamente mecnico que renueva cclicamente el aire alveolar
alternando la entrada de aire o inspiracin y la salida del mismo o espiracin. En relacin con
este aspecto, el aparato respiratorio puede ser comparado con un fuelle, en el que conviene
diferenciar los siguientes componentes:
a) Las vas areas, que son tubos de calibre regulable que comunican el ambiente exterior con
la superficie de intercambio.
b) El trax, que acta como continente protector del pulmn y motor de la ventilacin.
c) El pulmn, que es, en esencia, una extensa superficie de intercambio gaseoso entre aire y
sangre, contenida dentro del trax que es el motor que lo ventila.
Las caractersticas estructurales y la funcin mecnica de este fuelle pueden describirse a
travs de:
1. Dimensiones del fuelle.
2. Presiones que se generan.
3. Fuerzas que lo mueven.
4. Resistencias que se oponen a la ventilacin
5. Flujos resultantes.
6. Rendimiento y eficiencia mecnica.
DIMENSIONES DEL FUELLE: VOLUMENES Y CAPACIDADES
Las dimensiones del fuelle toracopulmonar se miden a travs de su contenido areo. Esta
medicin se realiza usualmente con un espirmetro, una de cuyas formas bsicas se ilustra en
la Figura 2-1, en la cual el individuo en estudio respira a travs de una boquilla dentro de una
campana calibrada y sellada por agua.
24
Figura 2-1. Esquema de un espirmetro: el sujeto respira a travs de la
boquilla (B), dentro de la campana (C), sellada por agua (A). Los
movimientos de la campana son transmitidos a la plumilla (P) que
inscribe los movimientos respiratorios sobre un quimgrafo (Q).
Los desplazamientos de esta campana, producidos por la entrada y salida de aire, se transmiten
a un elemento inscriptor que traza una curva en un papel que corre a una velocidad conocida y
regulable. En la actualidad la mayora de los espirmetros miden los volmenes integrndolos a
partir de los flujos respiratorios, que se miden con un neumotacgrafo y entregan los valores
calculados por un programa computacional.
La curva obtenida en un espirmetro de agua durante la respiracin espontnea, en reposo y
en maniobras de inspiracin y espiracin mximas, permite diferenciar varios niveles y
volmenes(Fig. 2-2).
Figura 2-2. Volmenes y capacidades pulmonares. Los niveles de
inspiracin mxima, reposo inspiratorio y espiratorio, espiracin mxima
determinan los volmenes de reserva inspiratoria (VRI), corriente (VC), de
25
reserva espiratoria (VRE) y residual (VR). La suma de distintos volmenes
resulta en las capacidades inspiratorias (CI), residual funcional (CRF), vital
(CV) y pulmonar total (CPT).
En primer lugar se pueden diferenciar 4 niveles:
a) Nivel de final de espiracin normal.
b) Nivel de final de inspiracin normal.
c) Nivel de inspiracin mxima.
d) Nivel de espiracin mxima.
Convencionalmente las cantidades de aire comprendidas entre dos niveles contiguos se
denominan volmenes, y la suma de dos o ms de stos, capacidades. Se distinguen 4
volmenes:
1. Volumen corriente (VC): cantidad de aire que entra en una inspiracin o sale en una
espiracin, en las condiciones de actividad que se especifiquen (reposo, ejercicio).
2. Volumen de reserva inspiratoria (VRI): cantidad mxima de aire que se puede inspirar por
sobre el nivel de inspiracin espontnea de reposo.
3. Volumen de reserva espiratoria (VRE): mxima cantidad de aire que se puede expulsar a
partir del nivel espiratorio espontneo normal.
4. Volumen residual (VR): cantidad de aire que queda en el pulmn despus de una espiracin
forzada mxima. Este volumen no puede medirse con el espirmetro.
Las capacidades son tambin 4:
1. Capacidad pulmonar total (CPT): cantidad de gas contenido en el pulmn en inspiracin
mxima. Corresponde a la suma de los cuatro volmenes ya descritos.
2. Capacidad vital (CV): cantidad total de aire movilizado entre una inspiracin y espiracin
mximas. Incluye el volumen corriente y los volmenes de reserva inspiratoria y espiratoria.
3. Capacidad inspiratoria (CI): mximo volumen de gas que puede inspirarse a partir de una
espiracin normal. Comprende los volmenes corriente y de reserva inspiratoria.
4. Capacidad residual funcional (CRF): volumen de gas que permanece en el pulmn al trmino
de la espiracin normal; representa la suma del volumen residual y volumen de reserva
espiratoria.
Estas subdivisiones tienen una significacin fisiolgica que pasaremos a analizar en sus
principales aspectos.
26
VOLUMEN CORRIENTE
En los adultos, en la respiracin espontnea en reposo se inspiran y espiran en cada ciclo
respiratorio entre 400 y 600 ml, cantidad que se repite en forma bastante regular y se
denomina volumen corriente, por ser el que se mueve o corre. Esta cantidad es
aproximadamente slo una dcima parte de lo que el pulmn puede movilizar, existiendo, por
lo tanto, importantes reservas de inspiracin y espiracin, a las cuales se recurre cuando
aumentan las demandas por ejercicio fsico, fonacin, risa, llanto, etc.
CAPACIDAD VITAL
Esta capacidad est constituida por la suma del volumen corriente y las reservas inspiratoria y
espiratoria. Representa el mximo de aire que se puede movilizar en una sola maniobra
respiratoria. En 1846, John Hutchinson desarroll el mtodo de medicin an vigente y sent
las bases para su aplicacin clnica. Por estimar que revelaba la potencialidad de vida del
individuo la denomin capacidad vital,
La capacidad vital se mide directamente en un espirmetro, y los valores encontrados se
expresan directamente en litros o mililitros y como porcentaje de un valor terico
predeterminado o de referencia, que depende de la talla, edad y sexo del individuo. Estos
valores son promedios que se han calculado a partir de mediciones realizadas en grupos de
sujetos normales no expuestos a riesgos inhalatorios que pudieran alterar su funcin
ventilatoria. Debido las diferentes caractersticas de las poblaciones estudiadas y los variables
criterios de calificacin de "normalidad" que se han usado, los valores de referencia resultantes
difieren y no se ha llegado a establecer una tabla de valores de aplicabilidad universal. En Chile
se han utilizado principalmente los valores determinados por Knudson en poblacin
norteamericana, usados en Chile por ser los mejor elaborados hasta ese momento.
Posteriormente estudios nacionales demostraron algunas diferencias importantes por lo que la
Sociedad Chilena de Enfermedades Respiratorias, tras un anlisis de esta informacin, ha
publicado recientemente tablas que se recomienda aplicar a nuestra poblacin .(Revista
Chilena Enfermedades Respiratorias 2010; Vol. 26 - N 1)
Es importante tener presente que el valor de referencia es un promedio con mrgenes de
variacin de 20 a 25%, lo que puede conducir a serios errores de interpretacin. Supongamos el
siguiente ejemplo: una persona normal que, de haber sido examinado cuando estaba sano,
hubiera tenido una CV de 120% del valor terico promedio, presenta una enfermedad
pulmonar que reduce su CV a un 85% del mismo promedio terico. Este ltimo valor deber ser
informado como "dentro de los lmites normales", aunque para el paciente significa una
prdida de un tercio de su capacidad vital. Por esta razn es importante instruir a la persona
sana que se hace una espirometra en un examen de salud o en un examen pre-ocupacional,
que guarde siempre sus resultados ,ya que as contar con un valor de referencia personal.
27
Los valores tericos se expresan en las condiciones fsicas que imperan dentro del aparato
respiratorio, o sea, a 37C, a la presin ambiental y saturados de vapor de agua, condicin que
se denomina BTPS (body temperature, ambient pressure, saturated = temperatura corporal,
presin ambiental y saturado de vapor de agua). Como las mediciones clnicas se realizan en un
espirmetro a una temperatura muy inferior a 37C, el volumen de aire espirado se reduce a
uno menor que el que ocupaba dentro del pulmn, por lo que es necesario corregirlo. Para ello
el volumen medido a la temperatura y presin ambientales y saturado de vapor de agua (ATPS:
ambient temperature and pressure, saturated) se multiplica por un factor de correccin, que lo
convierte a BTPS. Este valor es el que se compara con el valor terico, expresndose como
porcentaje de ste. Los espirmetros actuales entregan los valores corregidos a BTPS
La CV depende de la correcta integracin entre la generacin y la conduccin de los estmulos
respiratorios, de la capacidad muscular respiratoria, de la mecnica esqueltica y del estado del
pulmn. El nivel de inspiracin mxima, lmite superior de la CV, no est determinado por
impedimentos mecnicos sino por reflejos propioceptivos generados en el pulmn distendido,
que frenan la contraccin muscular. Esto explica que en el cadver con el trax abierto,
ste pueda distenderse hasta un mayor volumen.
Dada la amplia reserva del fuelle, las alteraciones funcionales leves suelen pasar inadvertidas
para el paciente, pero pueden ser captadas en la medicin de la CV. Esta puede disminuir por
mltiples mecanismos, que pueden reducirse a dos tipos fundamentales: los trastornos
obstructivos que reducen la CV por aumento del volumen residual atrapado en el pulmn y los
trastornos restrictivos que, como su nombre lo indica, restringen el volumen del pulmn
utilizable, debido a ocupacin o colapso de alvolos, infiltracin del intersticio, ocupacin del
espacio pleural, restricciones a la movilidad del trax, debilidad muscular, etc. Al referirnos a la
fisiopatologa del aparato respiratorio analizaremos estos aspectos con mayor detalle.
VOLUMEN RESIDUAL Y CAPACIDAD RESIDUAL FUNCIONAL
El volumen residual (VR) es el aire que queda en el pulmn despus de una espiracin forzada
mxima, por lo que no se puede medir en la espirometra, debiendo recurrirse a mtodos
indirectos de mayor complejidad. Sumado al volumen de reserva espiratoria, constituye la
capacidad residual funcional (CRF), que es la cantidad de gas que se mantiene en el pulmn
durante la respiracin espontnea, cumpliendo diversas funciones:
a) Permite que la composicin del aire alveolar oscile muy levemente, ya que los 2 a 3 litros de
gas que permanecen en el pulmn diluyen el aire inspirado, impidiendo cambios bruscos en la
composicin del aire alveolar. Si el aire alveolar se recambiara totalmente por aire atmosfrico,
el CO2 de la sangre venosa al llegar al alvolo se liberara explosivamente en forma de burbujas
y se produciran cambios bruscos y violentos en el equilibrio cido base.
b) Sirve como reservorio de oxgeno, lo que permite que la sangre siga removiendo este gas del
pulmn en forma continua durante la espiracin y en perodos cortos de apnea.
28
c) Mantiene un volumen alveolar mnimo que da estabilidad a los alvolos, impidiendo su
colapso, situacin que exigira generar grandes presiones para volver a expandirlos La
capacidad residual funcional est determinada por la interaccin de las fuerzas elsticas del
pulmn, que tienden al colapso, y las del trax, que tienden a la expansin. Su posicin de
equilibrio corresponde al nivel de final de espiracin en reposo.
Para llegar al volumen residual la espiracin forzada tiene que vencer la elasticidad torcica,
siendo finalmente limitada por reflejos propioceptivos toracopulmonares y por el cierre de las
pequeas vas areas. Este ltimo fenmeno se debe a que la disminucin del volumen
pulmonar reduce la traccin elstica que el parnquima pulmonar ejerce sobre los bronquolos,
mantenindolos abiertos. Por el envejecimiento normal de los elementos elsticos del pulmn,
este fenmeno de cierre se acenta con la edad, con lo que el VR aumenta, representando una
fraccin progresivamente mayor de la capacidad pulmonar total (30% hasta los 35 aos y 40%
sobre los 50 aos).
En cifras absolutas, el VR de un hombre de 20 aos, 1,70 m de estatura, con una CPT de 6 L, es
de aproximadamente 1,8 L. Existen valores de referencia que permiten establecer si el paciente
tiene alteraciones o no de los volmenes y capacidades.
PRESIONES EN APARATO RESPIRATORIO
En la compleja interrelacin entre trax, pulmn y ventilacin, intervienen fuerzas y se generan
presiones oscilantes que analizaremos en relacin con los fenmenos mecnicos pertinentes
(Fig. 2-3).
29
Figura 2-3. Presiones respiratorias en condiciones estticas y durante la
respiracin tranquila.Las presiones se expresan como diferencia en relacin
a la presin atmosfrica que se considera como cero.La presin alveolar
(Palv) es la suma algebraica de la presin elstica del pulmn (Pel) y de la
presin pleural (Ppl). En condiciones estticas la presin transpulmonar (P tp
= P boca - P pl) es idntica a la presin elstica del pulmn, ya que P boca = P
alv. En cambio, en condiciones dinmicas de inspiracin o espiracin existe
una gradiente entre alveolo y boca la presin alveolar
Las presiones con que nos encontraremos son las siguientes:
a) Presin atmosfrica. En fisiologa respiratoria convencionalmente se la considera como
punto de referencia cero, expresndose las dems presiones como diferencias positivas o
negativas
b) Presin en la boca o entrada del aparato respiratorio. En situacin esttica, sin flujo de aire y
con la boca y glotis abiertas , es de cero , o sea, igual a la atmosfrica y a la de las vas areas y
30
alvolos. Cuando hay movimientos respiratorios oscila levemente por encima o por debajo de
la presin atmosfrica, segn la fase de la respiracin.
c) Presin en las vas areas. Segn la direccin del flujo, es decreciente hacia el alvolo o hacia
la boca.
d) Presin alveolar. En condiciones estticas y con la glotis abierta es igual a la presin
atmosfrica, pero, por efecto de los movimientos del trax, se hace mayor o menor que la de la
boca, generando el flujo a travs de las vas areas.
e) Presin pleural (Ppl). En la respiracin espontnea es habitualmente subatmosfrica o
negativa, porque el tamao de reposo del pulmn es menor que el del trax. En la Figura 2-4 se
ilustra la situacin observada al final de espiracin tranquila (CRF), en que el conjunto trax-
pulmn est en equilibrio.
Figura 2-4. Posicin de reposo del trax (T), pulmn (P) y del conjunto
trax-pulmn (PT). A nivel CRF el trax y el pulmn se encuentran
alejados de su posicin de reposo y traccionan en sentidos opuestos
sobre el espacio pleural, determinando la negatividad de su presin.
La posicin de reposo del pulmn aislado se encuentra por debajo de la CRF, y la posicin de
reposo del trax por sobre la CRF. Por consiguiente, a este volumen pulmonar el espacio
pleural est sometido a fuerzas opuestas que tienden a ampliarlo y, como este espacio es
cerrado, en su interior se desarrolla una presin negativa . La Ppl puede medirse directamente
insertando una aguja en el espacio pleural, pero en estudios fisiolgicos habitualmente se
evala en forma indirecta a travs de la presin intraesofgica, que la representa
adecuadamente y cuya medicin es menos invasiva. Para ello, se introduce un catter plstico
31
provisto de un baln de ltex en su extremo hasta el tercio inferior del esfago. Las presiones
as registradas representan la presin pleural media.
f) Presiones transmurales: el volumen de rganos o estructuras huecas y distensibles, como el
pulmn y el trax, es determinado en parte por la diferencia de presiones en su interior y
exterior o presin transmural.Si la presin interior es ms alta que la exterior el volumen de la
estructura aumenta y si es menor ,el volumen se reduce
Presin transpulmonar (Ptp) es la diferencia entre la presin en la boca y la presin pleural. En
condiciones estticas determina el grado de distensin del pulmn y en condiciones dinmicas
debe, adems, vencer las resistencias opuestas al movimiento del aire.
Presin tras-torcica: es la diferencia entre la presin pleural y la atmosfrica
Lo esencial de lo expuesto es que la ventilacin es determinada por las diferencias
de presin entre la atmsfera y el alveolo que oscilan por efecto de la actividad
rtmica de los msculos respiratorios en combinacin con la elasticidad
toracopulmonar y las resistencias opuestas al flujo areo
MUSCULATURA RESPIRATORIA
Desde el punto de vista funcional, puede considerarse que el trax se extiende desde el cuello
hasta la pelvis e incluye, adems de la caja torcica propiamente tal, el diafragma y el
abdomen. Esta cavidad tiene dos componentes rgidos: la columna vertebral y la pelvis, cuya
forma no es modificada por la contraccin de los msculos respiratorios. En cambio, las
paredes anterior y laterales se desplazan directamente por la accin muscular e indirectamente
por los cambios de presin que sta provoca. En la Tabla 2-1 se indican los msculos
respiratorios ms importantes.
32
TABLA 2-1. ROL DE LOS MUSCULOS RESPIRATORIOS
INSPIRATORIOS
Utilizados durante respiracin
tranquila
Diafragma
Escalenos
Paraesternales
Accesorios de la inspiracin Esternocleidomastoideo
Trapecio
Pectorales
Fijadores de la pared torcica Intercostales externos
ESPIRATORIOS
Utilizados en espiracin forzada, Intercostales internos
Abdominales
La respiracin en reposo es sostenida bsicamente por el diafragma, pero, para que su accin
sea eficaz, es necesario que los msculos intercostales externos estabilicen el trax impidiendo
que ste se hunda cuando se contrae el diafragma, lo que es especialmente importante en
recin nacidos.Dado que la elasticidad del pulmn y trax tambin cooperan en la respiracin
el gasto energtico de los msculos respiratorio durante el reposo representa slo un 4% del
gasto total del organismo, pudiendo aumenta 15 a 20 veces durante el ejercicio
Durante la espiracin tranquila no hay actividad de los msculos espiratorios, ya que esta fase
es un fenmeno elstico pasivo. Sin embargo, el diafragma se mantiene en contraccin
decreciente al comienzo de la espiracin, evitando que el pulmn se desinfle bruscamente por
efecto de la retraccin elstica del pulmn. Si la ventilacin aumenta sobre 20 litros por minuto
se agrega la contraccin activa de los msculos espiratorios abdominales. Sobre los 40 litros
por minuto, como ocurre durante un ejercicio fsico intenso, se suman los msculos accesorios
de la inspiracin, y si la ventilacin sobrepasa los 100 litros por minuto, como sucede en la
ventilacin mxima voluntaria, se reclutan todos los msculos torcicos y abdominales que
tienen alguna accin respiratoria. Los musculos espiratorios tambin entran en accion al soplar
forzadamente, toser, cantar, tocar instrumentos de viento,etc
DIAFRAGMA
El diafragma es el principal msculo de la respiracin y se contrae con una frecuencia de por lo
menos 10 veces por minuto durante toda la vida. Esta actividad continua es posible debido a
que, si bien es un msculo esqueltico, tiene caractersticas bioqumicas y enzimticas que lo
asemejan al miocardio: su contenido de mitocondrias y citocromo-oxidasas, su capacidad de
metabolizar lactato y su flujo sanguneo son intermedios entre los msculos esquelticos y el
33
miocardio. Estas cualidades permiten que el diafragma cumpla su papel de rgano esencial
para la vida. Este carcter crucial del diafragma se ve confirmado por el hecho de que en
insuficiencias circulatorias graves, como el shock, son el diafragma, el corazn y el cerebro los
rganos que reciben prcticamente todo el flujo sanguneo disponible, quedando el resto del
organismo con una mnima irrigacin.
El diafragma tiene una morfologa nica entre los msculos esquelticos: forma una estructura
en forma de cpula entre el trax y el abdomen cuyas fibras nacen de un tendn
central dispuesto en forma horizontal a nivel del apndice xifoides y se dirigen radial y
caudalmente hacia sus inserciones perifricas. Una parte de ellas se inserta en las 6 costillas
inferiores y el esternn (diafragma costal), y la otra, en las primeras vrtebras lumbares
(diafragma crural). Est inervado por los nervios frnicos cuyas races se originan desde C3 a C5.
El flujo sanguneo lo recibe de las arterias mamaria interna, intercostales y frnicas inferiores,
que presentan abundantes anastomosis entre ellas y forman una red alrededor del tendn
central. Esta buena perfusin del diafragma permite que su flujo sanguneo pueda aumentar 5
a 6 veces cuando trabaja contra una carga respiratoria patolgicamente aumentada.
Para comprender el efecto inspiratorio de la contraccin diafragmtica es necesario tener
presente la particular disposicin anatmica de este msculo (Figura 2-5).
Figura 2-5. Mecnica de la contraccin del diafragma. Al nivel de CRF una
parte importante del diafragma est en contacto directo con la pared costal,
formando la zona de aposicin (Z.A.).Al descender hacia el abdomen la
contraccin del diafragma incrementa el tamao del trax aumentando su
dimetro vertical . El aumento de los dimetros anteroposterior y lateral se
debe a la transmisin de la presin positiva abdominal a la caja torcica a
travs de la zona de aposicin, y a la elevacin de las costillas inferiores con
un movimiento en asa de balde.
34
Las fibras del diafragma parten del tendn central en forma radiada y, en su primera porcin,
forman las cpulas diafragmticas dispuestas horizontalmente con su convexidad hacia el
trax. Hacia la periferia las fibras toman una direccin crneo-caudal, adosndose a la cara
interna de la caja torcica, para finalmente insertarse en las costillas inferiores. Se forma as
una zona de aposicin, que permite que la presin intraabdominal acte sobre la parrilla costal
inferior. En posicin de pies, la zona de aposicin representa 1/3 de la superficie endotorcica
del msculo. Estas caractersticas morfolgicas determinan que la contraccin del diafragma
aumente el tamao del trax en todos sus ejes a travs de los siguientes mecanismos:
a) El acortamiento de las fibras diafragmticas produce el aplanamiento de las cpulas, que se
desplazan hacia el abdomen, aumentando el eje longitudinal del trax y subiendo la presin
abdominal.
b) El acortamiento en sentido crneo-caudal de las fibras de la zona de aposicin levanta las
costillas y, por la forma en que stas articulan con la columna vertebral, las desplaza hacia
afuera (movimiento en asa de balde). Para que esta accin ocurra, se requiere que exista un
mecanismo que impida que el tendn central del diafragma descienda libremente hacia el
abdomen. Esto se logra por la resistencia que oponen en conjunto el contenido del abdomen y
la tonicidad de sus msculos. La fijacin de la cpula diafragmtica as lograda provee a las
fibras diafragmticas del punto de apoyo necesario para levantar las costillas.
c) El aumento de la presin intraabdominal durante la inspiracin se transmite, a travs de la
zona de aposicin, a la caja torcica inferior contribuyendo tambin a su expansin. La
magnitud de este efecto depende del tamao del rea de aposicin y del grado en que
aumenta la presin intraabdominal.
Un factor que afecta importantemente la accin del diafragma es el volumen pulmonar. A
medida que ste aumenta, el rea de aposicin se reduce progresivamente para desaparecer
cuando el pulmn se acerca a su capacidad mxima (CPT). En ella las fibras diafragmticas se
disponen perpendicularmente a la pared costal, y su contraccin puede traccionar hacia
adentro el borde inferior de la caja torcica, en lugar de elevarlo.
La presin generada por el diafragma se estudia en fisiologa y fisiopatologa registrando las
presiones que se generan al nivel del trax (presin intraesofgica) y del abdomen (presin
intragstrica) cuando el diafragma se contrae. A medida que progresa la inspiracin la presin
pleural se hace ms negativa y la abdominal ms positiva y la diferencia de presin que se
produce entre el abdomen y el trax como consecuencia de la contraccin del diafragma se
denomina presin transdiafragmtica (Pdi). Durante la respiracin tranquila el cambio de
presin transdiafragmtica es de aproximadamente de 11 cm H2O y est determinado por un
aumento de 7 cm H2O en la presin gstrica y una disminucin de 4 cm H2O en la presin
torcica.
35
EVALUACION DE LA FUNCION MUSCULAR RESPIRATORIA
Por la forma de insercin y tipo de efectos que tiene la musculatura respiratoria, resulta
imposible medir directamente las caractersticas que se miden fcilmente en un msculo
esqueltico: fuerza generada, velocidad de contraccin y grado de acortamiento. Por ello se
usan las presiones como ndice de fuerza (fuerza = presin/rea); el flujo areo alcanzado,
como ndice de velocidad de contraccin, y el cambio de volumen pulmonar como expresin
del acortamiento muscular.
Al igual que otros msculos esquelticos, la fuerza de los msculos respiratorios depende de su
longitud inicial. In vitro, la relacin tensin-longitud de estos msculos es del tipo Frank-Starling
e in vivo se puede obtener una curva similar, relacionando las presiones transdiafragmticas
mximas (tensin) con los volmenes pulmonares a que fueron medidas ya que, como se dijo,
estos ltimos son ndices de la longitud de los msculos respiratorios (Figura 2-6).
Figura 2-6. Relacin longitud-tensin del
diafragma aislado. La mxima tensin activa
durante una contraccin isomtrica se alcanza
con una longitud levemente superior a la longitud
de reposo (L), que corresponde,
aproximadamente, a la longitud del diafragma al
final de espiracin normal o CRF. El acortamiento
del msculo hasta cerca de CPT disminuye
acentuadamente su capacidad de generar
tensin.
En esta curva, se puede apreciar que el diafragma genera la mxima tensin cuando se
encuentra elongado entre un 5 a 10% por encima de su longitud de reposo, o sea, al final de
una espiracin forzada. Si en estas condiciones se le aplica un estmulo mximo, ya sea
36
voluntario o elctrico, se obtiene la mxima presin que es capaz de generar. Cuando el
diafragma se encuentra acortado, la presin que puede generar ante un mismo estmulo
disminuye en forma considerable: al 75% de su longitud de reposo, la presin corresponde slo
a un 20% de la mxima. Esto explica que los msculos inspiratorios generen su mxima presin
al nivel de volumen residual, condicin en que se encuentran elongados. Por el contrario, los
msculos espiratorios tienen su mxima fuerza en el nivel de capacidad pulmonar total.
El parmetro de fuerza muscular inspiratoria ms usado en clnica es la presin inspiratoria
mxima (PIMax) que se mide realizando al nivel de CRF un esfuerzo inspiratorio voluntario
mximo, contra una vlvula con la rama inspiratoria ocluida. En esta maniobra se mide la fuerza
de todos los msculos inspiratorios en conjunto y tiene la ventaja de ser simple y no invasiva.
Adems de medir el nivel mximo de presin inspiratoria alcanzada, debe determinarse el nivel
que el paciente mantiene un segundo despus de alcanzado el mximo (Presin inspiratoria
mxima sostenible).
La fuerza mxima que desarrollan los msculos inspiratorios depende de la edad del individuo:
el valor ms alto se alcanza alrededor de los 20 aos y decrece a razn de 0,5 cmH2O por ao
de edad. Las mujeres generan aproximadamente un 75% de las presiones mximas que
generan los hombres. Las cifras normales de PImax para un sujeto pueden predecirse a partir
de su sexo y edad, pero el rango de variacin del valor as calculado es muy amplio por
diferencias individuales de contextura general, estado nutricional y actividad fsica. En todo
caso, se considera como anormal un valor inferior a 70 cm H2O para los hombres y de 50 cm
H2O para las mujeres.
Durante la respiracin tranquila existe una importante reserva muscular, ya que normalmente
se utiliza menos del 10% de la presin transdiafragmtica mxima (Pdi max). En condiciones de
mayor exigencia ventilatoria, este porcentaje aumenta, pero mientras no se sobrepase el 40%
de la Pdi max, la ventilacin se puede mantener indefinidamente, siempre que la duracin de la
espiracin sea normal (60% de la duracin total del ciclo respiratorio), ya que es en esta fase
cuando los msculos inspiratorios descansan y se recuperan. El uso de presiones superiores al
40% de la capacidad mxima conduce a fatiga muscular inspiratoria: un individuo normal
usando el 60-70% de su Pdi max no tolera ms de 4 a 5 minutos. Por otra parte, la fatiga se
puede producir con porcentajes menores de Pdi max si se alarga el tiempo inspiratorio,
reducindose el tiempo de reposo espiratorio.
La musculatura espiratoria tiene un rol menos crtico porque la espiracin normal es un
fenmeno pasivo que se produce gracias a la energa elstica acumulada durante la inspiracin.
La musculatura espiratoria entra en actividad slo cuando la ventilacin est muy aumentada,
cuando existen obstculos espiratorios o durante la tos. Las alteraciones de la musculatura
espiratoria revisten especial gravedad en los pacientes con compromiso muscular o
neurolgico, en quienes la menor eficacia de la tos facilita las infecciones respiratorias.
37
En suma lo bsico es que durante la inspiracin en reposo
los msculos deben vencer la fuerzas de retraccin
elsticas y las resistencias friccionales, mientras que en la
espiracin lo msculos no intervienen, bastando la
retraccin elstica como fuerza impulsora. Slo en la
espiracin forzada contra algn obstculo y cuando la
ventilacin excede a 20 L/min se activan los msculos
espiratorios.
RESISTENCIAS VENTILATORIAS
Para lograr la movilizacin del aire, los msculos respiratorios deben vencer dos tipos de
fuerzas que se oponen a ello:
1. La elasticidad de pulmn y trax que tienden a mantener estas estructuras en su posicin
de equilibrio de final de espiracin. Este obstculo, denominado elastancia, tiene la
particularidad de que la energa que se invierte en vencerlo se recupera al dejar que el cuerpo
deformado vuelva por s mismo a su posicin de partida. En el caso del pulmn, esta se opone a
la inspiracin y es propulsora de la espiracin en cualquier nivel de volumen pulmonar. La
situacin para el trax es ms compleja: en forma simplificada puede decirse que esta
estructura se expande fcilmente cuando el volumen pulmonar est sobre la CRF, y que se
resiste a reducir su volumen bajo este nivel.
La elasticidad del sistema respiratorio en globo, pulmn y trax acoplados, es el balance entre
la elasticidad de ambos componentes. El punto de reposo del sistema corresponde al final de
una espiracin tranquila (CRF) y la elastancia del sistema se opone tanto a la inspiracin como a
parte de la espiracin. En suma: la elastancia del pulmn es la principal fuerza elstica que se
opone a la inspiracin normal, mientras que en la espiracin forzada bajo CRF (tos), la
elastancia del trax es la principal fuerza que deben vencer los msculos espiratorios.
2. Las resistencias friccionales que se deben principalmente al roce del aire en las vas areas y,
en menor grado, a la friccin interna de los tejidos del aparato respiratorio. La energa invertida
en vencer estas resistencias no es recuperable.
Determinantes de la elasticidad pulmonar y torcica
Como se dijo, un cuerpo elstico se caracteriza por recuperar, sin nuevo gasto energtico, su
posicin o forma original cuando cesa la fuerza externa que lo deform. La elasticidad del
pulmn es producto de diversos factores:
38
a) La estructura fibro-elstica del parnquima pulmonar.
b) La tensin superficial en la interfase aire-lquido alveolar.
c) El tejido elstico y conectivo de vasos y bronquios.
d) El contenido de sangre del lecho vascular pulmonar.
Slo nos detendremos en los dos primeros factores - malla elstica y tensin superficial, pero
antes veremos los mtodos que permiten estudiar la elastancia global y su resultante, la
distensibilidad, con el solo objetivo de explicar mejor los conceptos ya que su ejecucin
corresponde al rdea de investigacin.
MEDICION DE LA ELASTICIDAD Y DISTENSIBILIDAD
.Existen varios mtodos para estudiar las propiedades elsticas del pulmn, pero solo
consideraremos el ilustrado en la figura 2-9 que permite proyecciones importantes a la
clnica.En ella se muestran trazados de volumen pulmonar y Ptp simultneos, obtenidos en un
sujeto normal que hace una inspiracin mxima y luego espira escalonadamente, deteniendo la
respiracin en volmenes decrecientes. Se registra la Ptp correspondiente a cada volumen y
con estos datos se construye la curva P-V ilustrada en la Figura 2-10.
39
Figura 2-9. Medicin de curva presin-volumen pulmonar:
trazados de volumen pulmonar (V) y presin
transpulmonar (Ptp). El sujeto inspira hasta CPT y luego
espira escalonadamente hasta volumen residual. En cada
detencin se mide el volumen pulmonar y la presin
transpulmonar correspondiente, con el propsito de
construir la curva presin-volumen pulmonar de la Figura
2-10.
Figura 2-10. Curva de presin-volumen pulmonar obtenida
de los trazados de la Figura 2-9. La distensibilidad
pulmonar disminuye progresivamente al aumentar el
volumen pulmonar: la distensibilidad entre 3 y 3,5 L es de
500 ml / 2 cm H2O = 250 ml/cm H2O; en cambio, entre 4 y
4,5 la distensibilidad es 500 / 5 =100 ml/cm H2O.
Se puede observar que, la distensibilidad disminuye progresivamente al aumentar el volumen
pulmonar: para cambiar el volumen pulmonar entre 3 y 3,5 L se necesit 2 cm H2O, y para el
mismo cambio de 0,5 L entre 4,5 y 5 L, la presin debi aumentar en 5 cm H2O. Las curvas PV
de individuos normales varan con la edad, ya que el pulmn se va haciendo ms distensible
con el envejecimiento
40
.La curva tambin vara por alteracin patolgica de las propiedades elsticas del pulmn en
estudio (Fig. 2-11):
.
Figura 2-11. Curvas presin-volumen pulmonar en fibrosis
y enfisema pulmonar. En la fibrosis pulmonar la curva P-V
se hace ms horizontal, se desplaza hacia abajo y a la
derecha, con disminucin de CRF y CPT. En el enfisema
pulmonar la curva P-V es ms vertical, est desplazada
hacia arriba y a la izquierda con aumento de CRF y CPT.
En el enfisema el pulmon se hace ms flcido por la destruccin de tabiques alveolares
elsticos, la curva es ms vertical y est desplazada hacia la izquierda. Esto significa que para un
determinado cambio de presin el cambio de volumen producido es mayor y que las presiones
transpulmonares que es necesario desarrollar son bajas. Existe, por lo tanto, una distensibilidad
pulmonar aumentada, que si bien facilita la inspiracin, significa una disminucin de la
retraccin elstica, necesaria para la espiracin y para evitar el colapso de las pequeas vas
areas que carecen de cartlago. En cambio, en la fibrosis pulmonar, en que hay reemplazo del
tejido pulmonar elstico por tejido colgeno rgido, esta curva se hace ms horizontal y se
desplaza hacia la derecha, lo que significa que para alcanzar un volumen determinado la
magnitud de la presin transpulmonar que se deber generar ser mucho mayor, o.sea,
aumenta el trabajo respiratorio
41
Medida en esta forma, la distensibilidad del pulmn aparece menor en nios y personas
pequeas. Ello no se debe a que sus pulmones sean ms rgidos, sino a que un determinado
cambio de volumen puede significar una distensin muy importante para un pulmn pequeo,
mientras que slo representa una fraccin de la distensin potencial para un pulmn grande.
Este factor de distorsin se corrige calculando el cambio por litro de volumen pulmonar, o sea,
dividiendo la distensibilidad absoluta por la CRF del pulmn. Se obtiene as la distensibilidad
especfica, que es independiente del tamao pulmonar. Su valor, tanto en nios y adultos
normales, es de 50 a 60 ml / cm H2O por cada litro de CRF.
En clnica slo excepcionalmente es necesario medir la distensibilidad, siendo suficiente
deducir su estado segn la enfermedad del paciente y considerar las concrescencias
fisiopatlgicas correspondientes.
Hasta el momento slo hemos considerado la distensibilidad y retraccin elstica del pulmn,
pero los msculos respiratorios tambin tienen que vencer la elasticidad y la resistencia
friccional de los tejidos del trax., que representan alrededor de un 40% de las resistencias
totales del aparato respiratorio.La figura 2-12 ilustra la inter-relacin de las resistencia
pulmonares y torcicas
Figura 2-12. Propiedades elsticas del pulmn, trax y sistema respiratorio en conjunto. En un
sujeto normal la curva P-V del pulmn muestra que su posicin de reposo o colapso est por
debajo del VR. En cambio, la posicin de reposo del trax est situada aproximadamente en el
60% de la CV. La curva P-V del sistema respiratorio se construye a travs de la suma algebraica
de las curvas del pulmn y trax. Puede apreciarse posicin de reposo (CRF) del sistema
respiratorio se alcanza aproximadamente a un 30% de la CV, volumen en el cual las presiones
del pulmn y trax son de igual valor, pero de sentido opuesto. De lo anterior se deduce que en
la inspiracin corriente que parte desde este punto la elasticidad del trax se suma a la accin
de la musculatura inspiratoria.
42
Puede apreciarse que la curva P-V del sistema respiratorio (trax y pulmn en conjunto) tiene
forma de S itlica con su punto de reposo al nivel de capacidad residual funcional y que, a
volmenes altos, el conjunto trax-pulmn ejerce una presin positiva tendiente a disminuir el
volumen del sistema y volver a la posicin de reposo. Al nivel de inspiracin mxima o
capacidad pulmonar total, esta presin es de alrededor de 40 cm H2O. Por el contrario, en
volmenes inferiores a la CRF el sistema ejerce una presin negativa que tiende a aumentar el
volumen pulmonar hasta volver a la posicin de reposo. Al nivel de volumen residual esta
presin es de -40 cm H2O. La medicin de la curva P-V del sistema exige relajacin muscular
total, por lo cual, en clnica, slo se usa en pacientes en ventilacin mecnica, durante la cual
los msculos del paciente pueden estar inactivos. En estos pacientes, con el respirador se
puede producir un cambio de volumen determinado y relacionarlo con el cambio de presin
que lo produjo. Este ndice es til para seguir la evolucin de enfermedades que aumentan en
forma aguda la rigidez pulmonar.
Del grfico tambin puede deducirse que alteraciones que rigidizan el trax , como la
cifoescoliosis, pueden llegar a ser el principal factor limitante de la funcin ventilatoria del
sistema respiratorio
Estructura fibro elstica del pulmn
Las fibras elsticas y colgenas del pulmn, aunque se encuentran acopladas, responden en
forma diferente al estiramiento producido por la inspiracin. Las fibras elsticas son elongadas
realmente y estn expuestas a romperse si el alargamiento es excesivo; las fibras colgenas, en
cambio,se encuentran plegadas o formando redes, como un tejido de lana, que puede
elongarse en globo sin que las fibras individuales lo hagan. Una vez totalmente estiradas, las
fibras colgenas, de mayor firmeza, limitan la distensin del pulmn. En la Figura 2-13 se
esquematiza la accin conjunta de estos dos elementos.
43
Figura 2-13. Contribucin de las fibras elsticas y colgenas a la elasticidad
pulmonar. A volmenes pulmonares bajos, las fibras colgenas estn
plegadas, por lo que contribuyen poco a la elasticidad pulmonar, la que est
determinada por las fibras elsticas. A volmenes pulmonares altos, en
cambio, las fibras colgenas se despliegan y limitan la inspiracin, ya que son
muy poco extensibles.
TENSION SUPERFICIAL
La tensin superficial es un determinante importante de la elasticidad pulmonar, que no est
ligado a elementos estructurales sino que es una fuerza fsica presente en la superficie o
interfase de contacto lquido-aire. Acta sobre las molculas superficiales del lquido,
atrayndolas entre s y hacia su centro geomtrico.
Cada alvolo est internamente cubierto de una pelcula de agua, la cual se comporta como
una burbuja que, por accin de la tensin superficial en la interfase lquido-aire, tiende a
achicarse y colapsar. Segn la ley de Laplace, la presin necesaria para impedir el colapso de
una burbuja se describe con la siguiente ecuacin:
2TS
Presin = -------------
r
De ella se desprende que si aumenta la tensin superficial (TS) se favorece el colapso,
necesitndose mayor presin para impedirlo, mientras que si aumenta el radio (r), que tiene
una relacin inversa, disminuye la tendencia al colapso. Esto explica que, en alvolos bien
inflados, se necesite una pequea presin para impedir el colapso; en cambio, en los alvolos
de radio reducido, como sucede normalmente en el recin nacido y en los alvolos basales del
adulto o en algunas condiciones patolgicas (hipoventilacin, edema alveolar), la presin
positiva intraalveolar o negativa perialveolar necesaria para distender esos alvolos y
mantenerlos distendidos es considerablemente mayor (Fig. 2-14).
44
Figura 2-14. Influencia del radio en la presin por tensin superficial. En un pulmn
sin surfactante, la presin por tensin superficial de un alvolo con radio pequeo
es mayor que la de uno de radio mayor, lo que determina inestabilidad pulmonar,
ya que los alvolos pequeos tienden al colapso, vacindose hacia los de mayor
tamao. En condiciones normales esto no ocurre, ya que en los alvolos de menor
radio el surfactante est ms concentrado, motivo por el cual la tensin superficial
de stos disminuye, lo que estabiliza al pulmn.
La tensin superficial del lquido pulmonar es menor que la del agua o la del plasma, lo que
obviamente facilita la distensin del pulmn. Esto se debe a la presencia de una sustancia
tensoactiva o surfactante que se dispone entre las molculas del lquido alveolar y disminuye
su tensin superficial. Al disminuir el radio del alvolo estas molculas se concentran, con lo
que baja aun ms la tensin superficial. De esta manera, la presin necesaria para mantener
distendidos los alvolos resulta relativamente constante dentro de una amplia gama de radios
alveolares, con la consiguiente estabilizacin alveolar. La accin del surfactante es similar a la
del jabn que se agrega al agua para el juego de hacer pompas o globos con un tubo y agua
jabonosa. El surfactante es producido por los neumocitos tipo II del epitelio alveolar y sus
principales elementos activos son fosfolpidos.
En el nivel corriente de ventilacin la tensin superficial representa ms del 50% de las fuerzas
elsticas y es aun ms importante en las primeras respiraciones del recin nacido. Cuando falta
el surfactante por prematuridad, se produce una grave condicin, llamada distrs respiratorio
del recin nacido, con colapso alveolar difuso.
Este efecto de la tensin superficial sobre la curva presin-volumen se ilustra en la Figura 2-15:
la curva A corresponde a un pulmn normal lleno con aire, la curva B a la del mismo pulmn
lleno de suero, y la C a un pulmn depletado de surfactante y lleno con aire.
45
Figura 2-15. Contribucin del surfactante a la elasticidad pulmonar. La curva a
muestra la relacin presin-volumen que se obtiene al inflar un pulmn normal con
aire, con lo cual se produce una interfase aire-surfactante en los alvolos. La curva b
es la relacin presin-volumen de un pulmn inflado con suero fisiolgico, en la
cual no existe interfase aire-lquido donde acte la tensin superficial, por lo que
slo representa las propiedades elsticas del tejido pulmonar. La curva c en cambio
es la de un pulmn al que se ha removido el surfactante antes de inflarlo con aire.
En este caso la interfase a nivel alveolar est constituida por aire-agua, con una alta
tensin superficial, por lo cual el pulmn es mucho ms rgido que aquel con una
tensin superficial disminuida por la presencia de surfactante.
Se puede observar que:
a) Las presiones necesarias para distender el pulmn con aire son muy superiores a las que se
necesitan para hacerlo con suero fisiolgico. Esta diferencia se debe a la tensin superficial,
que se desarrolla en la interfase aire-lquido y no en la interfase lquido-lquido.
b) La presin de colapso de la interfase aire-lquido se reduce considerablemente cuando existe
surfactante en el lquido alveolar.
Experimentalmente se ha observado que para iniciar la distensin de un pulmn colapsado
debe aplicarse cambios de presin considerables antes de obtener un cambio de volumen
notorio. Esto se debe a que se necesita una mayor presin para abrir vas areas y alvolos que
estn con sus paredes hmedas en contacto. Una vez sobrepasado un determinado nivel de
presin, las paredes adheridas se despegan y se obtienen cambios de volumen proporcionales
a las variaciones de la presin transpulmonar. A volmenes pulmonares altos la elasticidad
pulmonar se va acercando a su lmite, por lo que se requieren presiones mayores para lograr
un mismo cambio de volumen.
46
Resistencia de la va area (RVA)
La resistencia que opone la va area al movimiento del aire se debe al roce de ste con las
paredes de los conductos. Se mide a travs de la presin necesaria para obtener un flujo areo
de 1 litro por segundo. Representa el 80% o ms de las resistencias friccionales que se oponen
a los movimientos ventilatorios. El otro 20% corresponde a la resistencia friccional de los
tejidos, que no analizaremos mayormente, por su menor importancia y dificultades para su
medicin en clnica. Para medir la RVA es necesario conocer la diferencia de presin entre
alvolo y boca, y el flujo areo resultante:
Palv - P boca cm H2O
RVA = ------------------ = ------------
Flujo areo L/seg
De los tres factores que deben medirse en esta ecuacin el nico que constituye problema es la
presin alveolar, que slo puede medirse en forma indirecta. Para ello se utiliza una cmara
hermtica o pletismgrafo dentro de la cual se introduce al sujeto, quien respira el aire exterior
a travs de un tubo. Los cambios de presin que se producen en la cmara como consecuencia
de los cambios de volumen del trax son registrados y, por razones que no es necesario
abordar, son de la misma magnitud pero de sentido inverso alos ocurridos dentro del alvolo.
La resistencia que opone un tubo al flujo laminar de un fluido depende de varios factores, que
se ilustran en la ecuacin de Poiseuille:
L es el largo del tubo; la viscosidad del gas y r, el radio del tubo. Aun cuando esta ecuacin no
se aplica exactamente a un sistema tan complejo como la va area, es vlida para destacar que
el radio es el determinante ms importante de la resistencia, por estar elevado a la cuarta
potencia.
La resistencia de la va area durante la respiracin tranquila es normalmente inferior a 2 cm
H2O/ L /seg.
DISTRIBUCION DE LA RESISTENCIA EN LA VIA AEREA
Estudios experimentales realizados en pulmones aislados han logrado establecer que la
contribucin a la resistencia global es muy diferente para distintas zonas de la va area. En la
Tabla 2-2 se resume la distribucin en un individuo normal. Si se respira a travs de la nariz la
resistencia se duplica.
47
TABLA 2-2 DISTRIBUCIN DE LA RESISTENCIA EN LA VA AREA
rgano Resistencia
Laringe y faringe 0,5
Bronquios mayores de
Top Related