FISIOLOGIA RESPIRATORIA Dr. Jesús Javier Martínez García Dr Marco Antonio Hernández Perez UTIP HGR No1 IMSS Culiacán Sinaloa Al nacimiento el recién nacido es separado de la placenta, el pulmón necesita eliminar el liquido pulmonar fetal y conseguir un volumen pulmonar adecuado. Durante un parto vaginal, una tercera parte del líquido es expulsado por las compresiones torácicas al paso por el canal del parto, otra tercera parte es removida por los linfáticos y el resto sale por los capilares. Con el establecimiento de la respiración el líquido pulmonar ha sido removido casi en su totalidad. Al inicio de la respiración el pulmón se llena de aire estableciendo una capacidad de reserva funcional por encima del volumen residual evitando el colapso alveolar (20-30 cmh20) el incremento de la presión de oxigeno condiciona el cierre del conducto arterioso y disminuye las resistencias vasculares pulmonares, con un incremento de la resistencia vascular periférica, lo que incrementa la perfusión o flujo pulmonar. Cae la presión de los capilares pulmonares por debajo de la presión oncotica del plasma y se reabsorbe el liquido pulmonar intersticial. El pulmón es el órgano encargado de realizar el intercambio gaseoso. Su función primordial es captar oxigeno del aire para llevarlo a la sangre venosa y eliminar bióxido de carbono al exterior. RESPIRACION Es el proceso biológico de intercambio de gases entre el organismo y el ambiente. Los encargados de realizar esta acción son los pulmones quienes intercambian oxigeno y bióxido de carbono a través de la membrana alveolo capilar. Además del sistema respiratorio se requiere la acción conjunta del sistema circulatorio que se encarga del transporte y distribución de los gases y su intercambio en los tejidos, así como del sistema nervioso y músculo esquelético que regulan la mecánica respiratoria. La respiración se lleva a cabo a través de 3 fases que son la ventilación, perfusión y difusión. La ventilación es el mecanismo por el cual el oxigeno llega de la atmósfera al alveolo y se elimina bióxido de carbono del alveolo a la atmósfera, durante los movimientos de inspiración y espiración. Durante la ventilación el volumen de gas inspirado y espirado en cada respiración se denomina volumen corriente (VT), en el recién nacido el volumen corriente es de 5-7ml/ kg.. El volumen total de gas inspirado y espirado en un minuto se denomina volumen minuto (VE) y se calcula multiplicando el volumen corriente por la frecuencia respiratoria por minuto. VE = VT x FR VE normal es de 200-300 ml. El aire que entra y sale de los pulmones atraviesa 2 compartimientos: ventilación del espacio muerto anatómico en el que no se produce intercambio gaseoso, y el espacio alveolar (VA) en el que se hace efectivo el intercambio de gases, así pues el volumen corriente esta formado por la suma del espacio muerto mas el volumen alveolar. VT =VD+VA.
El volumen alveolar (VA)es la porción del VT que llega a los alvéolos perfundidos y participa en el intercambio gaseoso, su valor en el recién nacido es VA=4 ml/kg. VD corresponde a la ventilación del espacio muerto anatómico, que incluye las vías aéreas conductoras y espacio muerto alveolar, donde no existe intercambio gaseoso: su valor es VD= 2ml/kg. Los sucesos de la ventilación pulmonar pueden dividirse en volúmenes y capacidades, algunos de ellos pueden medirse con el espirómetro. El volumen corriente es el volumen de aire inspirado y espirado en cada respiración normal. El volumen de reserva inspiratoria es el volumen adicional que se puede inspirar por encima del volumen corriente normal. El volumen de reserva espiratoria es el que un individuo puede espirar por debajo del volumen corriente por espiración forzada. El volumen residual es el volumen de aire que queda en los pulmones después de una espiración forzada. La capacidad vital es el volumen de reserva inspiratoria mas el volumen corriente mas el volumen de reserva espiratoria (35-40 mlkg) Capacidad residual funcional es igual al volumen de reserva espiratoria mas el vol. residual, es la cantidad de aire que queda en los pulmones tras una espiración normal.(25mlkg) Capacidad pulmonar total es el máximo vol. al que pueden expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo inspiratorio posible, es igual a la suma de la capacidad vital y del volumen residual. VOLUMEN PULMONAR La determinación del volumen pulmonar se basa en la medida del gas intrapulmonar, el cual se puede medir por la cantidad de gas contenido en los pulmonares en 2 estados de insuflación distintos: al final de una espiración normal que es la capacidad de reserva funcional, y al final de una inspiración forzada que es la capacidad pulmonar total (CPT) Capacidad vital con el llanto (CVC) se define como el máximo vol. de aire espirado en una sola respiración durante un acceso de llanto. Es un test. simple para valorar el volumen pulmonar en niños en los que es difícil medir la CRF o el volumen de gas toráxico. La medida del volumen corriente (Tidal) es indispensable para el conocimiento de la ventilación minuto y para el estudio de la mecánica respiratoria en el recién nacido, las dificultades para su determinación están en relación con su falta de colaboración y en un aumento significativo de espacio muerto y de las resistencias en la vía aérea. Se puede medir por pletismografia y neumotacografia por impedancia. DIFUSION Es el paso de oxigeno y C02 a través de la membrana alveolocapilar del pulmón, y de los capilares a las células en la circulación periférica. La difusión de los gases depende de algunos factores como son: 1. El grosor y permeabilidad de la membrana 2. Un gradiente o diferencia de presiones del gas entre un lado y otro de la membrana. 3. La solubilidad de los gases. En esto el CO2 lleva la ventaja porque es 20 veces mas soluble y por lo tanto mas difusible que el 02. de ahí que los trastornos de
difusión se caracterizan principalmente por hipoxemia y solo en casos muy graves por retención de C02. Entre la presión parcial de 02 alveolar y la presión de 02 arterial hay aprox. 5-l0 mmhg de diferencia a nivel del mar, esto se debe por un lado a que no se alcanza a producir equilibrio entre el paso de la sangre capilar debido a la lenta difusión del 02 y por otro lado a que existe un cortocircuito anatómico constituido por las venas de tebesio y las venas bronquiales y pleurales las que desembocan directamente al corazón izq. sin pasar por el alveolo y representan aprox. 2-4% del gasto cardiaco. PERFUSION Es el paso de sangre a través de los capilares alveolares y tisulares de todo el organismo esta determinado por: 1. Volumen de sangre y calidad de la hemoglobina, 2. Gasto cardiaco, 3. Permeabilidad vascular 4. Resistencias vasculares. Una alteración de cualquiera de ellas ocasiona una perfusión deficiente. Así niños con anemia, hemoglobinopatias, en estado de choque, con hipertensión pulmonar, están expuestos a las alteraciones de la perfusion. RELACION VENTILACION PERFUSION Para que ocurra intercambio de gases entre los alvéolos y los capilares, se necesitan de un lado gas y del otro sangre en proporciones adecuadas, a esto se le llama V/Q. V/Q=Ventilación alveolar/flujo sanguíneo pulmonar : 200/240= 0.8 Alteraciones en la ventilación perfusion: 1.- Alveolo ventilado pero no perfundido (V/Q alta) 2.- Alveolo no ventilado pero si perfundido (V/Q baja) Clínicamente: PO2 baja de grado variable, PC02 variable -SAM -SDR -ATELECTASIA REGIONAL -INFECCIONES -HEMORRAGIA PULMONAR -HIPOPLASIA PULMONAR -NEUMOTORAX -DERRAME PLEURAL, ETC. En circunstancias normales el alveolo debe estar bien ventilado y a su vez bien perfundido siendo así la relación V/Q=1. En el recién nacido esta relación puede verse gravemente alterada por 2 circunstancias: a) incremento de la resistencia vascular pulmonar que produce una hipertensión pulmonar severa y el consiguiente shunt o cortocircuito de sangre desoxigenada de derecha a izquierda a través del conducto arterioso y del foramen ovale. b) shunts anómalos intrapulmonares por colapso alveolares múltiples secundarios al déficit de surfactante, como es el caso del SDR del prematuro.
MECANICA DE LA RESPIRACION Y MECANICA PULMONAR Los mecanismos de la respiración suponen el paso de moléculas de gas dentro y fuera del aparato respiratorio. La inspiración es un proceso activo, dinámico y son los músculos inspiratorios los que producen cambios de presión que hacen que el aire circule por el árbol respiratorio. En el caso de respiración artificial es un gradiente de presión generado artificialmente por el respirador, el que mueve el aire a través del árbol respiratorio. En el aparto respiratorio existen 2 gradientes de presión: a)la presión media de la vía aérea (Paw), referida como la presión entre la boca y el espacio alveolar. b) La presión transpulmonar referida como la presión entre la boca y el espacio pleural (PA). Durante la inspiración, las fuerzas generadas producen la expansión de la caja torácica disminuyendo la presión alveolar por debajo de la presión atmosférica. La diferencia de presión generada produce un flujo de aire al interior de los pulmones, hasta que las presiones se igualan de nuevo, con lo que finaliza la inspiración. Durante la espiración se producen cambios inversos a los ocurridos en la inspiración: la Presión Alveolar es superior a la atmosférica y el gas fluye al exterior por mecanismos pasivos. Mecánica pulmonar: Para el conocimiento de la mecánica de la respiración se utiliza entre otras pruebas las correspondientes a las propiedades elásticas del pulmón, conocidas como distensibilidad pulmonar o compliance pulmonar que es la capacidad que tienen los pulmones y la caja torácica de dejarse distender por efecto de la presión positiva y de retornar a la posición de reposo después de una expansión. Se define como cambios de volumen producidos por cambios de presiòn: COMPLIANCE PULMONAR:.(CL) En el recién nacido normal o sano la CL= 3-6 ml/cm H20. (0,003 a 0,006 l/cmh20) y en un RN prematuro con síndrome de Dificultad Respiratoria la CL= 0.5- l ml/cm H20,( 0,0005 a 0,001 l/cmh20) lo que significa una distensibilidad muy disminuida.(atelectasias- déficit de surfactante).,en los pacientes con Neumonía la compliance se encuentra en valores normales o un poco disminuida ( No hay déficit de surfactante o es muy leve ) con valores de 0.002 a 0.003cmH20.( 2 a 3ml/cmH20 ). En pacientes con Síndrome de Aspiración de Meconio ( SAM) la compliance puede verse comprometida dependiendo del grado de aspiración, dicha compliance puede ser levemente baja 0.002 l / cmh20 ( 2ml / cm H20) o cuando hay aspiración masiva de meconio y se consume el surfactante la compliance puede ser muy similar al RN con SDR, (0.001 = 1ml /cmh20). En el RN con Taquipnea, el volumen pulmonar es adecuado, no hay un compromiso alveolar, la compliance se encuentra dentro de lo normal ( CL =0.003-0.006cmH20L) de 3 a 6ml/cmH20,
RESISTENCIA Es la propiedad que describe la capacidad de conducción del gas a través de la vía aérea y tubo endotraqueal, depende del diámetro de los bronquiolos, numero de segmentos, gas inspirado, flujo laminar y la viscosidad tisular. El Dr.Wall demostro que: Si un tubo endotraqueal (TET) con una longitud de 14.8cm y 2.5mm(10 Fr) de diámetro interno(di),si se acorta 4.8cm de longitud y se deja con 10cm de largo se reduce la resistencia al flujo de gas, quedando con una resistencia similar a un TET de 3mm.(12 Fr ), y el acortamiento del TET de 3mm (12Fr) a una longitud de 10 cm, la resistencia se iguala a la de un TET de 3.5mm ( 14Fr ). La resistencia del TET de 2,5mm (R: 80-100cmH20L/seg) La resistencia del TET es 3.0mm (R:60-70cmH20L/seg) La resistencia del TET de 3.5mm ( R:40-50cmH20L/seg). La resistencia del TET de 4.0mm (R: 30 a 40 cmh20lseg El incremento en el flujo de gas en el ventilador modifica notablemente la resistencia incrementándose a más del doble con un cambio de flujo de 5 a 10 litros. La Canula ET de 2.5mm(10Fr ) de DI, la resistencia es de : 38 cmh20l/seg con un flujo de 5 lts.a 86cmH20L/seg con un flujo de 10 lts. 4.-La resistencia del tubo endotraqueal ( 3.5-4mm de diámetro interno) en los neonatos aspirados de meconio es muy similar a la resistencia del RN normal siendo esta de 30 a 50cmH20L/seg.) pero se ve incrementada por el meconio, (resistencia viscosa) llegando alcanzar resistencias de 100-200 cmh20l/seg. Ya que comentamos sobre la resistencia del TET es conveniente recordar que un 66% de la resistencia de la vía respiratoria se encuentra en la nariz y faringe, un 10% más en la laringe y epiglotis,y el resto un 24% se encuentra en la traquea y primeras 4 ramificaciones bronquiales, el resto de la vía aérea no ofrece resistencia. Por qué no hay resistencia si la vía aérea es más pequeña. Como se explica?. 5.-Los flujos de aire que entran a la vía aérea pueden ser turbulentos o laminar, el flujo laminar se considera más fisiológico y es el ideal para un adecuado intercambio gaseoso, los flujos altos en la máquina condicionan flujo turbulento en la vía respiratoria, entre más pequeño el flujo de gas en la maquina tiende hacerse más laminar. CONSTANTE DE TIEMPO (K) Es el producto de la compliance para la resistencia. Es la unidad de tiempo necesaria para que la presión alveolar alcance el 63% del cambio total de la presión que se inicio en la vía aérea, durante la ventilación con presión positiva. Para equilibrar estas presiones se necesitan de 3 a 5 constantes del tiempo y para que el volumen de gas liberado sea completo.
ejemplo: un recién nacido sano tiene resistencia 30 cm,h20/l/seg, y una compliance de 0.004 L/cm H20/seg. K = 30 x.004 = 0.12 seg (una kt) 0.12 x 5 kt= 0.6 segundos.