MECÁNICA Y DINÁMICA RESPIRATORIA. Material de uso interno. Facultad de Ciencias

Transcripción

1 MECÁNICA Y DINÁMICA RESPIRATORIA Material de uso interno Facultad de Ciencias 2010

2 MECANICA RESPIRATORIA ES EL ESTUDIO DE LAS FUERZAS QUE SOSTIENEN Y MUEVEN EL PULMON Y LA PARED TORACICA, DE LAS RESISTENCIAS QUE DEBEN SUPERARSE Y LOS CAUDALES RESULTANTES. DURANTE LA RESPIRACION NORMAL Y EN REPOSO. INSPIRACION ES UN PROCESO ACTIVO ESPIRACION ES UN FENOMENO PASIVO

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5 FUERZAS DESARROLLADAS POR LOS MUSCULOS RESPIRATORIOS. DICHAS FUERZAS DEPENDERAN DE DOS FACTORES. LA ELASTANCIA Y LA RESISTENCIA A LA DEFORMACION DE LA PARED TORACICA Y DE LOS PULMONES. LA RESISTENCIA DE LAS VIAS AEREAS AL PASAJE DEL GAS.

6 ACTIVACIÓN DE LOS MÚSCULOS RESPIRATORIOS Propiedades mecánicas del músculo (Longitud-Tensión, Fuerza-Velocidad) FUERZA MUSCULAR (F) Geometría de la parrilla costal Interacción Agonistas - Antagonistas PRESIÓN (P = F/Area) Resistencia elástica, friccional e inercial de los pulmones y parrilla costal MOVIMIENTO (VENTILACIÓN)

7 Presiones en el Sistema Respiratorio (P Atmosférica) P Alveolar P Transmural P Pleural Presión transmural: Presion Interna-Presión Externa 1 mm de Hg=1.34 cm H2O

8 (distensibilidad) Contrario a la elasticidad o elastancia Elástico: Que puede recobrar más o menos completamente su forma y extensión tan pronto como cesa la acción que las alteraba

9 ELASTANCIA Y COMPLIANCE ELASTANCIA COMPLIANCE P V V P E es inversamente proporcional a C

10 Inestabilidad elástica: presión a la cual se produce perdida de las propiedades elásticas (receptores de estiramiento) Volumen Máximo 1. A pesar de que l P=0 todavía queda aire enel pulmón (Volumen de Reposo) 2. Compliance mas baja al principio

11 Volumen Tidal de 500 ml 2.5 cm H 2 O Compliance 200ml/cm agua

12 Compliance Regional: distintas zonas del pulmón presentan diferentes compliaces por encontrarse con diferentes presiones transpulmonares Efecto de la gravedad hace que la presión intrapleural sea mayor en la base que en el ápice del pulmón...

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14 Volúmenes y Capacides Pulmonares Inspiración Máxima Posible Espiración

15 Volúmenes y Capacides Pulmonares Volúmenes: Vol. Tidal o Corriente (VT o VC): cantidad de aire que entra o sale del sistema respiratorio en un ciclo ventilatorio (500 ml en un adulto joven) Vol. de Reserva Inspiratoria (VRI): cantidad adicional que se puede inspirar por encima del VT. Vol. de Reserva Expiratoria (VRE): volúmen adicional que se puede espirar luego de espiración normal. Vol. Residual (VR): aire remanente luego de una espiración máxima.

16 Volúmenes y Capacides Pulmonares Capacidades: Cap. Inspiratoria (CI): vol. máximo de gas que puede ser inspirado desde la CRF (4,000ml). Cap. Residual Funcional (CRF): cantidad de gas remanente en los pulmones al final de una espiración pasiva con la glotis abierta y los músculos relajados (2,700ml). Cap. Vital (CV): vol. que puede ser espirado luego de una inspiración máxima (5,500ml). Cap. Pulmonar Total (CPT): cantidad de aire en los pulmones luego de una inspiración máxima (6,700ml)

17 VRI (volumen reserva inspiratorio) 1500 cm 3 VOLUMENES PULMONARES VC (volumen corriente) 500 cm 3 VRE (volumen reserva espiratorio) 1500 cm 3 VR (volumen residual) 1500 cm 3

18 PRESIONES TRANSMURALES (PTM) PTM = interior - exterior PTM p (Pulmonar) = P alveolar - P pleural PTM t (torácica) = P pleural - P atmosférica PTM tp (toracopulmonar)= P alveolar - P atmosférica PTM tp = PTM t + PTM p

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21 Punto de Equilibrio

22 Compliance= 100 ml / cm H2O

23 Y la Caja Torácica?

24 Muy relacionado con LA TENSIÓN SUPERFICIAL Fuerza que actúa a través de una línea imaginaria de 1 cm de largo en la superficie de un líquido

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26 Aumenta la presión en el interior, y tiende a disminuir el tamaño

27 TENSIÓN SUPERFICIAL DE ALGUNOS LÍQUIDOS (a 20ºC) nombre del líquido γ en dinas/cm nombre del líquido γ en dinas/cm Acetona 23.7 Éter etílico Benceno n-hexano Tetracloruro de carbono Metanol Acetato de etilo 23.9 Tolueno 28.5 Alcohol etílico Agua 72.75

28 Laplace P = 2 T / R

29 La Tensión Superficial determina algunas propiedades del pulmón 1. La curva se desplaza

30 La Tensión Superficial determina algunas propiedades del pulmón 2. Desaparece la Histéresis

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32 HAY TENSIÓN SUPERFICIAL EN EL PULMÓN Cómo afecta a su funcionamiento?

33 Los alvéolos tienen distintos tamaños R=2 R=4 Laplace P=2T/R... A menor radio mayor presión...

34 Laplace P=2T/R P P

35 El surfactante pulmonar

36 SURFACTANTE 1.- Agente activo en contacto con superficies que aumenta las propiedades de emulsificación, espuma, desparramo y mojado de un producto.2.- Término sinónimo de tensio-activo. TENSIO-ACTIVO Son compuestos que permiten variar la tensión superficial y son los causantes de la Humectación, Penetración, Emulsión y Suspensión de la suciedad. Su estructura está compuesta por dos partes, una Hidrofílica [afinidad con el agua] y otra Lipofílica [afinidad con aceites], lo que permite formar puentes entre el agua y el aceite, ayudando a remover la suciedad.

37 No sólo disminuye la tensión superficial, sino que es mas efectivo en superficies pequeñas. Gran superficie, máxima T Pequeña superficie, mínima T

38 La T es mayor en la fase de extension

39 El surfactante pulmonar Dipalmitoil fosfatidil colina Secretado por pneumocitos tipo II Recubre la superficie del alveolo Propiedades tensoactivas: Disminuye la tension superficial. Actúa en función de la superficie:

40 Cómo funciona? FOSFOLIPIDO

41 Importancia fisiológica del surfactante Aumenta la distensibilidad pulmonar Estabiliza el alveolo y previene el colapso Mantiene seco el alveolo: La T Superficial tiende a introducir líquido al interior de la burbuja

42 Sindrome de estrés respiratorio en recien nacidos Surfactante se sintetiza en las últimas semanas del embarazo Niños prematuros: Rigidez y Edema pulmonar Areas del pulmon con atelectasia (colapso pulmonar)

43 MECANICA RESPIRATORIA DINAMICA

44 MECÁNICA DE LA RESPIRACION Dinámica ventilatoria Respiración Tos Suspiro Bostezo

45 MECANICA DE LA RESPIRACION Inspiración Orden de control central Vías eferentes: información a los músculos inspiratorios Actividad de diafragma (y otros musc. en insp. forzada) Presión pleural más negativa Aumenta la presión transmural pulmonar Los alvéolos se expanden Disminuye la presión alveolar Gradiente de presión, genera flujo de entrada de aire Aumenta el retroceso elástico pulmonar

46 MECANICA DE LA RESPIRACION Espiración Cesa el comando inspiratorio Músculos inspiratorios se relajan Disminuye el volumen torácico Presión pleural se hace menos negativa Disminuye la presión transmural pulmonar Disminuye el volumen alveolar y aumenta la presión alveolar Flujo de salida de aire hasta que se igualan las presiones

47 Analogía entre la Ley de Poiseuille y la Ley de Ohm

48 Ley de Ohm: I=V/R I = corriente (flujo electrico) V= tensión (energía potencial electrica) R = resistencia al flujo Para fluidos: F=P/R F = Flujo aereo P = presión (energía potencial) R = resistencia al flujo R P 1 F P 2

49 Organización del arbol bronquial Circuitos series y paralelos

50 Resistencias de las vias aéreas A. Durante la respiración n tranquila el flujo de aire es laminar

51 RESISTENCIA AL FLUJO CONCEPTOS BÁSICOS Rt = R1 + R2 + R3. RESISTENCIA SERIE 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 RES. PARALELO. SERIES R1 R2 R3 PARALELO QUÉ SUCEDE REALMENTE EN EL SR? R1 R2 R3 BAJA R ALTA R BAJA R traquea bronquiolos bronquios

52 P FLUJO = R 8 η l R = π r 4

53 R=8nl / Πr 4 L*2... R*2 Constante en el caso del pulmón r/2... R*16!!!!!!!

54 Durante la respiración n profunda se generan turbulencias Con la velocidad de flujo Con el diámetro del tubo

55 Las turbulencias aumentan la resistencia al flujo de manera dramática, necesitándose unas diferencias de P mucho mayores para aumentar el flujo.

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57 Types of Flow

58 Flujo laminar vs Turbulento El número de REYNOLDS Flujo Laminar Flujo Turbulento Nr = pdv / n p = densidad D = diametro v = velocidad n = viscosidad

59 El número de Reinolds se usa en los flujos de fluidos para preducir la velocidad a la cual se formarán turbulencias R(numero de Reinolds)= 2r(radio)v(velocidad)d(densidad) n(viscosidad)

60 En las vías aéreas se produce un flujo turbulento sólo en las vías de mayor diámetro 1/P =Σ1/P

61 Def. física de Trabajo = fuerza realizada multiplicada por el recorrido. En un sistema como el respiratorio se demuestra que trabajo es Presión x Volumen si: P- presión;f- fuerza y S. superficie P = F S Con un criterio más estricto el trabajo realizado es la suma de pequeños trabajos, hechos a intervalos de tiempo infenitesimalmente pequeños, dado que el V y la P varían de instante a instante. lo W = to PdV

62 LAS FUERZAS REALIZADAS POR LOS MUSCULOS RESPIRATORIOS PARA RELIZAR ESPLAZAMIENTOS DE LA PARED Y DE LOS PULMONES IMPLICAN CIERTO TABAJO

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