Aparato Respiratorio

Fisiologa y Clnica

El presente texto de pregrado ha tenido 4 ediciones como libro impreso desde 1982. Con el fin de ampliar al mximo su accesibilidad y establecer la posibilidad de una constante perfeccionamiento y reactualizacin se decidi publicar su 5a edicin en las paginas de Internet de la Escuela de Medicina de Universidad Catlica. Para el cumplimiento de nuestros objetivos son muy importantes los comentarios y sugerencias de quienes lo usen.

E. Cruz Mena R. Moreno Boltn

INTRODUCCIN: ORIENTACIN DEL TEXTO EDGARDO CRUZ M. PARTE I MORFOLOGIA BSICA Capitulo 1 Bases morfolgicas de la funcin respiratoria. Edgardo Cruz M. PARTE II FISIOLOGA RESPIRATORIA Captulo 2 Mecnica ventilatoria. Carmen Lisboa B. Captulo 3 Ventilacin e intercambio gaseoso. Orlando Daz P Captulo 4 Circulacin pulmonar Captulo 5 Transporte de gases. Gisela Borzone T Captulo 6 Equilibrio cido-base. Rodrigo Moreno B. Captulo 7 Control de la ventilacin. Gisela Borzone T-Edgardo Cruz M. Captulo 8 Fisiologa del espacio pleural . Edgardo Cruz M. PARTE III FISIOPATOLOGA RESPIRATORIA Captulo 9 Alteraciones de la ventilacin alveolar. Edgardo Cruz M.. Captulo 10 Trastornos de relacin V/Q. Orlando Daz P. Captulo 11 Hipoxemia e hipoxia. Gisela Borzone T. Captulo 12 Hipercapnia. Edgardo Cruz M.. Captulo 13 Alteraciones del equilibrio cido-base. Rodrigo Moreno B. Captulo 14 Patrones funcionales en enfermedades pulmonares. Rodrigo Moreno B. Captulo 15 Alteracin de la funcin de los msculos respiratorios. Carmen Lisboa B. Captulo 16 Anomalas de la regulacin de la ventilacin. Isabel Leiva R. Captulo 17 Mecanismos de defensa del pulmn. Rodrigo Moreno B. PARTE IV SEMIOLOGIA RESPIRATORIA. Captulo 18 Anamnesis. Edgardo Cruz M. Captulo 19 Examen fsico. Edgardo Cruz M. Captulo 20 Espirometra. Rodrigo Moreno B Captulo 21 Gases arteriales y equilibrio cido base. Rodrigo Moreno B. Captulo 22 Estudio radiolgico. Edgardo Cruz M. -Rodrigo Moreno B. Captulo 23 Exmenes histopatolgicos. Sergio Gonzles BEdgardo Cruz M. Captulo 24 Endoscopa. Julio Pertuz R Rodrigo Aparicio. Captulo 25 Sndromes respiratorios. Edgardo Cruz M. -Rodrigo Moreno B PARTE V ENFERMEDADES RESPIRATORIAS Introduccin. Edgardo Cruz M.

AGENTES ETIOLGICOS INHALATORIOS Captulo 26 Contaminacin ambiental. Julio Pertuz R Captulo 27 Tabaquismo. Edgardo Cruz M. ENFERMEDADES INFECCIOSAS Captulo 28 Infecciones de las vas areas. Rodrigo Moreno B -Fernando Saldias P. Captulo 29 Aspectos generales de las neumonas Rodrigo Moreno B -Fernando Saldias P Captulo 30 Neumonas por agentes especficos. Rodrigo Moreno B -Fernando Saldias P Captulo 31 Tuberculosis. Rodrigo Moreno B -Fernando Saldias P Captulo 32 Neumonas por otros agentes biolgicos. Rodrigo Moreno B -Fernando Saldias P ENFERMEDADES HIPERSECRETORAS Captulo 33 Bronquitis crnica. Edgardo Cruz M.. Captulo 34 Bronquiectasias. Gisela Borzone T-Edgardo Cruz M. OBSTRUCCIN BRONQUIAL DIFUSA Captulo 35 Asma bronquial. Rodrigo Moreno B Captulo 36 Enfermedad pulmonar obstructiva crnica. Carmen Lisboa B.- Edgardo Cruz M. NEOPLASIAS PULMONARES Captulo 37 Cncer bronquial. Julio Pertuz - R Rodrigo Aparicio R - Isabel Leiva R. Captulo 38 Otros tumores pulmonares. Isabel Leiva R. - Edgardo Cruz M. ENFERMEDADES INTERTICIALES DIFUSAS Captulo 39 Aspectos generales de las enfermedades intersticiales difusas. Edgardo Cruz. Captulo 40 Enfermedades intersticiales de causa desconocida. Edgardo Cruz M. Captulo 41 Enfermedades intersticiales de causa conocida. Edgardo Cruz M. ENFERMEDADES OCUPACIONALES Captulo 42 Aspectos generales de las enfermedades ocupacionales. Edgardo Cruz M. Captulo 43 Alteraciones por inhalacin de gases. Edgardo Cruz M. Captulo 44 Neumoconiosis. Edgardo Cruz M. TRASTORNOS CIRCULATORIOS DEL PULMN Captulo 45 Embolia pulmonar. Orlando Daz P Captulo 46 Edema pulmonar . Orlando Daz P

Captulo 47 Hipertensin pulmonar. Orlando Daz P Captulo 48 Corazn pulmonar crnico. Orlando Daz P ENFERMEDADES DE LA PLEURA Captulo 49 Derrame pleural. Edgardo Cruz M. Captulo 50 Enfermedades con derrame pleural. Edgardo Cruz M. Captulo 51 Neumotorax. Rodrigo Aparicio R Edgardo Cruz M. ENFERMEDADES DEL MEDIASTINO Captulo 52 Afecciones mediastnicas Rodrigo Aparicio R LESIONES TRAUMATICAS DEL TORAX Captulo 53 Aspectos generales del traumatismo torcico. Rodrigo Aparicio R INSUFICIENCIA RESPIRATORIA Captulo 54 Aspectos generales de la insuficiencia respiratoria. Orlando Daz P Captulo 55 Sndrome de distress respiratorio agudo . Orlando Daz P Captulo 56 Paro cardiorrespiratorio agudo. Orlando Daz P -Rodrigo Moreno B TRASTORNOS RESPIRATORIOS DURANTE EL SUEO Captulo 57 Sndrome de apnea obstructiva del sueo. Jorge Jorquera PARTE VI RECURSO TERAPEUTICOS ESPECIFICOS Captulo 58 A. Tratamiento farmacolgico de la obstruccin bronquial. Orlando Daz P B. Terapia con aerosoles . Rodrigo Moreno B Captulo 59 Oxigenoterapia. Orlando Daz P Captulo 60 Ventilacin mecnica Orlando Daz P PARTE VII PROBLEMAS CLNICOS. Captulo 61 El paciente que consulta por tos crnica. Edgardo Cruz M. Captulo 62 Hemoptisis. Edgardo Cruz M. Captulo 63 Conducta ante la disnea. Edgardo Cruz M. Captulo 64 Enfrentamiento clnico de la neumona. Rodrigo Moreno B -Fernando Saldias P Captulo 65 Obstruccin bronquial difusa: diagnstico diferencial. Rodrigo Moreno B Captulo 66 Ndulo pulmonar solitario. Julio Pertuz R Captulo 67 Proceso diagnostico en el derrame pleural. Edgardo Cruz M.

. INTRODUCCION 1

ORIENTACIN DE ESTE TEXTO

El presente libro tiene como objetivo entregar a los alumnos depregrado las bases necesarias para que puedan enfrentar eldiagnstico, tratamiento y profilaxis de los problemas respiratorios demayor que enfrentarn tanto durante sus aos de estudio como ensu ejercicio clnico general.

La medicina tiene como objetivo incrementar, mantener y recuperar lasalud de las personas y para ello recurre a mtodos, tcnicas,informacin y principios derivados muy diversas fuentes. Dependecrticamente del dominio del mtodo cientfico y de los conocimientosque aportan las ciencias biomdicas, pero necesita el complementodel 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 enprofundidad las ciencias bsicas, a pesar de su importanciaintrnseca, sino que se selecciona aquellos conceptos y contenidosnecesarios para la comprensin de la salud y la enfermedad, teniendocomo objetivo final la calidad de la atencin mdica. Si bien el textoest orientado al pregrado de medicina, puede tambin ser til para elestudiante de otras profesiones de la salud y para el mdico noespecializado en enfermedades respiratorias.

El ritmo de crecimiento de la informacin cientfica es tal que ya nadiepone en duda que en una escuela de medicina no se puede pretenderensear " todo lo que un mdico debe saber " sino " lo que todomdico debe saber. Compartiendo plenamente esta orientacinhemos hecho una reduccin selectiva de la cantidad de informacin,omitiendo aquellos datos que, siendo verdaderos e interesantes, noson necesarios para los propsitos enunciados. Los temas que, por sucomplejidad o rareza, son propios del especialista slo se exponen enlneas generales que permitan conocer su existencia y comprender sunaturaleza, sin entrar en detalles, partiendo de la base que unacaracterstica importante del buen clnico general es saber cuandonecesita buscar y obtener ayuda. La informacin que se haseleccionado es, en cambio, expuesta con toda la extensinnecesaria para una lectura fluida y comprensin cabal, ya que laredaccin condensada de un tema, si bien lo hace ms breve, sueleconducir a una falta de claridad. Parte importante de los datos quese analizan no son para ser retenidos en s, sino que tienen por objetoaclarar la gnesis y significado de los conceptos que interesainternalizar.

. INTRODUCCION 2

Esta orientacin exige ms reflexin y, por lo tanto, ms tiempo,dedicacin e inters que la simple memorizacin y persigue que elestudiante llegue a dominar en forma slida los conocimientosfundamentales, que tenga clara conciencia de lo que no sabe, quesepa dnde buscarlo cuando lo necesite y que pueda manejar lainformacin cuando la obtenga.

. INTRODUCCION 3

PARTE I

MORFOLOGIA BASICA.

CAPITULO 1:BASES MORFOLOGICAS DE LA FUNCIONRESPIRATORIA.

INTRODUCCIN.

Dada la estrecha correlacin entre forma y funcin es convenienterepasar algunos aspectos de la morfologa antes de abordar la fisiologa,fisiopatologa y clnica del aparato respiratorio. Este captulo se enfoca en unavisin general de las estructuras macro y microscpicas y los detalles necesariospara el anlisis en particular de determinados aspectos funcionales o clnicossern abordados en los captulos correspondientes.

Considerando que la funcin primordial del aparato respiratorio es poneren contacto el aire atmosfrico con la sangre para que tenga lugar elintercambio gaseoso, se pueden diferenciar, por razones didcticas, tres gruposde estructuras, de acuerdo a la funcin predominante que desempean.

Area 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 250 m de dimetro, cuyo contenido areoest en permanente renovacin y en el espesor de cuyas paredes circula sangrea travs de una densa malla capilar. La cavidad alveolar est tapizada por 2 tiposde clulas (figura 1):

Figura 1-1. Histologa esquemtica del alveolo. 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 cubrenms del 90% de la superficie alveolar, debido a que son muy aplanadas yextensas. Con el microscopio de luz slo se ven sus ncleos, siendo necesaria lamicroscopia electrnica para ver la delgada capa de su citoplasma. Cuando losneumocitos I contactan con los capilares de la pared alveolar, su membranabasal se fusiona con la del endotelio, de manera que los gases slo tienen queatravesar el citoplasma del neumocito, las membranas basales fusionadas y elcitoplasma del endotelio capilar, conjunto que mide menos de 1 micrn deespesor. En el resto de la pared alveolar, entre los neumocitos y los capilaresse interpone una capa de tejido intersticial, con sustancia amorfa y fibrillas,que cumple una funcin de sostn y que, por tener vasos linfticos, drena ellquido que permanentemente ultrafiltra desde los capilares, evitando as queste invada los alvolos. Este aspecto se analizar con mayor detalle a propsitodel edema pulmonar.

Neumocitos tipo II Son clulas cubodeas, ms numerosas que las anterioresque, entre otras numerosas funciones, sintetizan el surfactante pulmonar.Esta sustancia disminuye la tensin superficial de la capa de lquido querecubre la superficie interna de los alvolos, impidiendo el colapso alveolarque esta fuerza tiende a producir (Ver mecnica ventilatoria). Adems, losneumocitos II seran responsables de las funciones metablicas del pulmn,que se vern ms adelante. Cuando los neumocitos I son destruidos en algunasenfermedades, son los neumocitos II los que proliferan para reparar los daos.

Aparte de estas clulas estructurales, dentro del alvolo y en el espesor delos tabiques, se encuentran clulas con un rol defensivo, especialmentemacrfagos, que fagocitan las partculas extraas y bacterias que llegan alalvolo. Los macrfagos cargados de detritus se eliminan junto con lasmucosidades o retornan al espacio intersticial donde son captados por el sistemalinftico..

Organizacin de los alvolos

El nmero total de alvolos oscila entre 200 y 600 millones y su superficie totalentre 40 y 100 metros cuadrados, dependiendo, entre otros factores, de la tallacorporal. Los alvolos se disponen como depresiones redondeadas en la paredde espacios esfricos llamados sacos alveolares que confluyen en espaciostubulares llamados ductos. Varios ductos se unen dando origen a un bronquiolorespiratorio, elemento de transicin que tiene la estructura de una va deconduccin area, pero que conserva algunos alvolos en sus paredes. Despusde unas 4 a 7 generaciones, un grupo de bronquiolos respiratorios confluye enun bronquiolo terminal que carece totalmente de alvolos, constituyndoseexclusivamente en va de conduccin

. Segn la manera de agruparse formas estas diferentes estructuras se handescrito 3 unidades (Figura 2)

Figura 1-2. Estructuras perifricas del pulmn . A: alvolos SA: saco alveolar B: bronquiolosrespiratorios. BT: bronquiolo terminal. B: bronquiolos. LP: lobulillo primario. LS: lobulillosecundario

Lobulillo primario que es el conjunto de los ductos, sacos y alvolosalimentados por un bronquiolo respiratorio

Acino que es todo el territorio alveolar tributario de un bronquiolo terminal

Lobulillo secundario que es la menor porcin de parnquima pulmonardelimitada por tabiques fibrosos. Son fcilmente distinguibles en la cortezapulmonar donde los tabiques son ms completos y estn marcados por eldepsito de partculas inhaladas en los linfticos. Estos lobulillos no seindividualizan con claridad en las zonas centrales. Su dimetro oscila entre 1 y2,5 cm.

De estas unidades la de mayor importancia clnica es el acino, que esidentificable en la totalidad del pulmn y que, por medir ms o menos 8 mm dedimetro, es visible a rayos cuando se encuentra lleno de lquido o exudado.

A estos elementos, llenos de aire, se unen vasos sanguneos y linfticos,formando el parnquima pulmonar. Las ramas de la arteria pulmonar, que llevan lasangre venosa hacia los alvolos, acompaan a los bronquios en todas susdivisiones A nivel de los bronquiolos terminales pierden su capa musculartransformndose en arteriolas, que dan origen a una densa malla capilar enestrecho contacto con los alvolos.

Las vnulas pulmonares que nacen de los capilares alveolares se dirigen a laperiferia del lobulillo secundario, confluyendo en venas que se incorporan a lostabiques fibrosos interlobulillares e interlobulares de manera que su trayecto esdiferente al de los bronquios y arterias. Las caractersticas morfolgicas yhemodinmicas del circuito menor o pulmonar se vern con mayor detalle en elcaptulo de fisiologa correspondiente.

El pulmn tambin recibe arterializada sangre a travs de las arteriasbronquiales, que nacen de la aorta o de las intercostales y aportan la circulacinnutricia 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 extraeel oxgeno del aire alveolar y lo carga de CO2 de manera que es necesario queeste aire se renueve tambin constantemente. Esto se logra, a travs de laventilacin con aire ambiental y las vas areas son el medio de conexin entrealvolo 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 calienta a 37C gracias a larica vascularizacin de su mucosa, dispuesta sobre una superficie ampliada por lapresencia de los cornetes. Adems, la anfractuosidad de los conductos, laadhesividad de la capa de mucus y la presencia de pelos constituyen barreras

fsicas que impiden la entrada de parte importante de las partculas ensuspensin. Las defensas mecnicas son complementadas por el reflejo delestornudo y la presencia de tejido linfoideo y anticuerpos. La alteracin deestas funciones y la posibilidad de aspiracin de secreciones nasales infectadasexplican la frecuencia con que las afecciones nasales se asocian conenfermedades bronquiales y pulmonares.

La va area contina con la faringe, donde tambin se conecta la bocaque constituye una entrada alterna para el aire cuando hay obstruccin nasal ycuando se necesita aumentar mucho la ventilacin, como sucede en el ejerciciointenso. Para que la faringe se mantenga permeable, es necesario que losmsculos farngeos y linguales mantengan una tonicidad normal, ya que en casocontrario, la faringe puede colapsarse y obstruir el flujo inspiratorio, comosucede en condiciones anormales durante el sueo.

La laringe es el rgano muscular y cartilaginoso de la fonacin y estsituada en una encrucijada importante por la confluencia de las vas respiratoriay digestiva. Un complejo mecanismo de ascenso de la laringe hacia la base lalengua con contraccin de msculos larngeos intrnsecos y cierre de epiglotisprotege al aparato respiratorio de la penetracin de elementos extraos durantela deglucin o el vmito. Si este mecanismo se altera, pueden producirselesiones respiratorias graves por aspiracin. La laringe participa tambin en elreflejo defensivo de la tos a travs del cierre de la glotis durante la fase decompresin del aire intrapulmonar y de su brusca apertura en la fase expulsiva.

Las vas respiratorias infralaringeas adoptan una forma de rbol, cuyotronco es la trquea que, tras un trayecto de 12 a 15 cm, genera por divisindicotmica asimtrica alrededor de 23 generaciones de ramas, 16 de las cualesson 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 de17 a 26 mm en adultos y su estabilidad es asegurada por la superposicin de unaserie de cartlagos que tienen la forma de una C abierta hacia el dorso. En losextremos de estos cartlagos se insertan haces musculares, cuya contraccinestrecha el lumen del conducto, mecanismo que permite acelerarconsiderablemente la velocidad del flujo espiratorio durante en la tos, con laconsiguiente mayor capacidad expulsiva

Al igual que las vas areas superiores, todo el rbol bronquial esttapizado por una mucosa que tiene un epitelio ciliado que, en combinacin conlas glndulas mucosas, constituyen el mecanismo mucociliar. Este es una especiede correa transportadora de mucus que es constantemente impulsada por loscilios a una velocidad de 20 mm por minuto, atrapando por adherencia laspartculas que han sobrepasado la barrera nasal. Al llegar a la faringe el mucus esdeglutido insensiblemente.

Otros elementos importantes de la mucosa bronquial son las glndulasmucosas, ms abundantes en la submucosa de las vas mayores, y las clulas

caliciformes que producen mucus a lo largo de todo el rbol bronquial. Tambinse encuentran las clulas argirfilas de funcin neuroendocrina.

A la altura de la articulacin del mango con la hoja del esternn, latraquea se bifurca en los bronquios fuente o principales, derecho e izquierdo,formndose hacia el interior de la trquea un espoln medianamente agudo ocarina principal. Dado que el bronquio derecho se desva menos del eje de latrquea, es ms frecuente que los cuerpos extraos aspirados y las sondasintroducidas por la trquea se desven hacia el pulmn derecho

Por sucesivas dicotomas se forman alrededor de 11 generaciones debronquios para los diferentes lbulos, segmentos y subsegmentos. Estosconductos se caracterizan por presentar placas de cartlago incompletas, queson ms escasas a medida que se avanza hacia la periferia. En cambio, las fibrasmusculares son abundantes y envuelven la va area como una red helicoidal quellega hasta los bronquiolos respiratorios. Su funcin normal sera regular ladistribucin regional de la ventilacin y, en condiciones patolgicas como elasma, tienen rol determinante en la reduccin del calibre bronquial.

Cuando las vas areas reducen su dimetro bajo 2 mm, desaparecetotalmente el cartlago, por lo que se hacen colapsables. En estos conductos,denominados bronquiolos, la mantencin de la permeabilidad del lumen pasadepender de la presin negativa intratorcica y de la traccin de las fibraselsticas del tejido alveolar adheridas a sus paredes externas.

Tras unas 4 a 5 generaciones se llega a los bronquiolos llamados terminalespor constituir el final de las vas exclusivamente conductoras. Los bronquiolosque siguen se denominan respiratorios por presentar en sus paredes uncreciente nmero de alvolos.

En las sucesivas dicotomas del rbol bronquial, el dimetro cada rama hijaes, obviamente, menor que el de la rama madre, pero la suma de sus reas deseccin es mayor que el rea de la rama de origen. Esto significa que si bien laresistencia al flujo areo aumenta en cada conducto consideradoindividualmente, la resistencia global de la va area disminuye marcadamenteporque su rea de seccin global va aumentando por sumacin. Esto tieneimportantes implicancias funcionales que se vern en fisiologa.

El tejido alveolar y las vas areas, a partir de la porcin distal de losbronquios fuente, se disponen organizadamente con un soporte de tabiquesfibrosos, formando los pulmones derecho e izquierdo, envueltos por susrespectivas serosas pleurales. Su forma es aproximadamente cnica como la de lacaja torcica que los contiene. Los vrtices pulmonares llegan a los huecossupraclaviculares donde contactan con las ramas nerviosas del plexo braquial ycon los troncos arteriales y venosos de las extremidades superiores. Estavecindad explica el dolor del hombro y extremidad superior observado entumores de esta rea y la posibilidad de lesionar el pulmn en punciones de lasvenas subclavias. Las bases son cncavas y descansan sobre las cpulas convexasdel 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 pulmoneses convexa y est expuesta a ser lesionada en traumas de la pared costal. Lacara mediastnica es relativamente plana y tiene estrecho contacto con corazn,vasos, esfago, ganglios, y otras estructuras, hecho que tiene importancia enradiologa pulmonar.

El conjunto de bronquios, vasos y nervios que entran o salen del pulmn,lo hacen por la parte media de la cara mediastnica, formando una especie detallo denominado hilio, identificable a rayos X,. En cada hilio se encuentranganglios, a los que drenan los linfticos del rgano y que, a su vez, sontributarios de ganglios mediastnicos y del cuello. El grado de compromiso deestos ganglios es un determinante crucial en la eleccin del tratamiento en elcncer bronquial.

Cada pulmn presenta una gran fisura oblicua que se dirige desde la partealta de la cara posterior a la parte anterior del borde inferior. Esta fisura esprofunda y llega hasta cerca del hilio, dividiendo el pulmn en un lbulo superiory otro inferior. Al lado derecho se agrega otra fisura profunda que parte delplano medial a la altura del 4 cartlago costal y se dirige horizontalmente hastaterminar en la cisura oblicua, separndose as un tercer lbulo, llamado medio.La pleura visceral envuelve casi completamente cada lbulo penetrando hasta elfondo de las cisuras.

Dentro de cada lbulo se distinguen segmentos o reas de pulmnrelativamente delimitadas por tabiques fibrosos que dependen de un bronquio detercera generacin. Son susceptibles de extirpacin quirrgica aislada y algunasenfermedades se caracterizan por sujetarse a sus lmites. Su conocimientodetallado corresponde al rea de especializacin.

Las serosas pleurales se analizaran en el captulo sobre fisiologa pleural.

CAJA TORACICA.

Los principales componentes de la caja torcica son huesos que, por surigidez brindan proteccin, y msculos respiratorios de cuya actividad dependela ventilacin. La jaula sea est constituida por la columna vertebral, sobre lacual articulan las 12 costillas de cada hemitrax. El movimiento en sentidocrneo-caudal de estos arcos seos ha sido comparado a la del asa de un baldecuyos puntos de giro son, en su extremo anterior el esternn y en el posteriorla columna.. Al elevarse el vrtice del arco, que en reposo se encuentra msbajo que los puntos de giro, se produce su alejamiento de la lnea media amedida que la costilla se acerca hacia la horizontal. Esto significa un aumento deldimetro transversal del trax con lo que baja la presin de su contenido ypenetra aire al aparato respiratorio. Lo inverso sucede al bajar las costillas a suposicin de reposo.

Insertndose en esta estructura sea de apoyo, los msculos respiratoriosproveen la energa mecnica que cambia rtmicamente el volumen del trax yabdomen, produciendo los cambios de presin que movilizan el aire. En el

captulo sobre fisiologa de estos msculos se analizan los aspectos morfolgicospertinentes.

PARTE II

FISIOLOGA RESPIRATORIA

ESQUEMA GENERAL DE LA FUNCION PULMONAR

El organismo puede considerarse como una mquina de combustin interna que quemagrasas e hidratos de carbono y obtiene as la energa que necesita para realizar sus mltiplesfunciones. Este proceso consume oxgeno y produce anhdrido carbnico. El aire atmosfricosuministra el primero y recibe al segundo.

Como la combustin tiene lugar en las clulas situadas profundamente en los tejidos, esnecesario un medio de conexin con la atmsfera. Este nexo es la corriente sangunea, quetransporta los gases en solucin fsica y en combinaciones fsico-qumicas.

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 lograaumentando el gasto cardaco con redistribucin del flujo sanguneo hacia los rganos enactividad que, adems, extraen una mayor cantidad de oxgeno a cada unidad sangre que pasapor los tejidos. Por estos mecanismos se puede llegar a aumentar diez veces el intercambiogaseoso entre clulas y sangre y, por consiguiente, el intercambio entre sangre y atmsfera.

Este ltimo proceso o respiracin externa, requiere que la sangre se exponga al contacto con elaire en una amplia superficie y para ello fluye por un extenso territorio capilar separado de laatmsfera por una membrana de mnimo grosor que, prcticamente, no interfiere con una rpidadifusin 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 delos pulmones, que pueden considerarse como una invaginacin del espacio externo hacia elinterior del organismo bajo la forma de vas areas y sacos alveolares, el cual toma ampliocontacto con una densa malla capilar. Este rgano queda contenido y protegido dentro de la cajatorcica 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 dentrodel 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 renuevacontinuamente por accin del fuelle o bomba toracopulmonar y, por el otro, sangre que semantiene en circulacin entre tejidos y pulmn por accin de la bomba cardiaca.

La coordinacin entre la funcin de estos dos sistemas entre s y de ambos con las necesidadesdel 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 porreceptores situados en mltiples regiones del organismo.

De acuerdo a lo expuesto, se puede apreciar que la funcin respiratoria es compleja y querequiere la participacin coordinada de varios grupos de rganos, uno de los cuales es elaparato respiratorio (Figura I).

Figura I: Esquema simplificado del sistema respiratorio. El oxigeno ambiental llega al alveolo porefecto de la ventilacin alveolar (VA) , la cual se distribuye en forma proporcional a la irrigacin quereciben los alvolos (Relacin &V /Q ). El O2 luego difunde a travs de la pared alveolo capilar (DL) ,pasa a la sangre capilar donde se une a la hemoglobina (Hb) que lo transporta a travs de lasarterias hasta que llega los capilares tisulares de todo el organismo, desde donde difunde hacia lasclulas que lo consumirn. El CO2 producido en las clulas difunde a los capilares sistmicos y estransportado por las venas hasta el corazn derecho y de ah al pulmn donde difunde a losalvolos . La ventilacin eliminar este gas hacia el ambiente. Para mantener la ventilacinadecuada a los requerimientos metablicos existen sensores a nivel arterial que informan a loscentros respiratorios de la PaO2 y PaCO2

La separacin del aparato respiratorio del aparato circulatorio, sistema nervioso, tejidos ysangre slo se justifica por razones didcticas y con esta misma justificacin abordaremos lafuncin respiratoria como si fuera una sucesin de fenmenos o etapas diferentes:

1. Ventilacin pulmonar: fenmeno mecnico que asegura el recambio del aire contenido dentrode los alvolos.

2. Distribucin y relacin ventilacin/perfusin: renovacin proporcional del aire y de la sangrea cada lado de la membrana de difusin.

3. Difusin o transferencia: intercambio de gases entre aire y sangre a travs de la membranaalveolocapilar.

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 ycoordinacin con la circulacin y metabolismo.

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 10.000litros de aire que se ventilan diariamente. Adems, la entrada al aparato respiratorio est en lafaringe y contigua a la boca, cavidades de gran poblacin microbiana.

9. Filtro de partculas que circulan por la sangre (cogulos, agregados plaquetarios, trozos detejidos, etc.)

10. Modificador bioqumico de numerosas sustancias humorales. Para sta y la anteriorfuncin, tiene la ventaja de ser el nico rgano, aparte del corazn, por el cual pasacontinuamente el total de la sangre

11. Reservorio de sangre: por la amplitud y distensibilidad de su lecho vascular.

La normalidad de estas funciones est ntimamente ligada a la normalidad de su sustratomorfolgico. En el anlisis de la funcin y clnica recurriremos repetidamente a diferenciar, eneste 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 demanifestar su patologa.

Figura B. Representacin esquemtica de los compartimientos pulmonares: vas areas (1);espacios alveolares (2) e intersticio (3)

Los compartimentos 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 surevestimiento epitelial.

Intersticio pulmonar: tejido de sostn que forma una vaina a los bronquios y vasosintrapulmonares y contiene diversos tipos de clulas y la red capilar que envuelve a los sacosalveolares.

A pesar de la separacin en funciones y captulos, en todo momento debe tenersepresente que el aparato respiratorio es un todo con mltiples interrelaciones demanera que el dao de cualquier eslabn debe considerarse como un problema detoda la cadena.

CAPITULO 2.

MECANICA VENTILATORIA

La ventilacin es un fenmeno bsicamente mecnico que renueva cclicamente el airealveolar alternando la entrada de aire o inspiracin y la salida del mismo o espiracin. En relacincon este aspecto, el aparato respiratorio puede ser comparado a un fuelle, en el que convienediferenciar los siguientes componentes:

a) Las vas areas, que son tubos de calibre regulable que comunican el ambiente exterior con lasuperficie 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 ysangre, contenida dentro del trax que la ventila ya que en si carece de motilidad propia

Las caractersticas estructurales y la funcin mecnica de este fuelle pueden describirsea 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.

a) El pulmn, que es en esencia una extensa superficie de intercambio gaseoso entre aire ysangre, contenida dentro del fuelle torcico y carente de motilidad propia.

DIMENSIONES DEL FUELLE: VOLUMENES Y CAPACIDADES

Las dimensiones del fuelle toracopulmonar se miden a travs de su contenido areo. Estamedicin se realiza usualmente con un espirmetro, una de cuyas formas bsicas se ilustra en lafigura 2-1, en el cual el individuo en estudio respira a travs de una boquilla dentro de unacampana calibrada y sellada por agua.

Figura 2-1. Esquema de un espirmetro: el sujeto respira a travs de la boquilla (B), dentro de lacampana (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 transmitena un elemento inscriptor que traza una curva en un papel que corre a una velocidad conocida yregulable. En la actualidad la mayora de los espirmetros miden los volmenes integrndolos apartir de los flujos respiratorios que se miden con un neumotacgrafo y entregan los valorescalculado por un programa computacional. La curva as obtenida en un espirmetro de aguadurante la respiracin espontnea en reposo y en maniobras de inspiracin y espiracinmximas, permite diferenciar varios elementos (Fig. 2-2).

Figura 2-2. Volmenes y capacidades pulmonares. Los niveles de inspiracin mxima, reposoinspiratorio y espiratorio, espiracin mxima y colapso pulmonar determinan los volmenes dereserva inspiratoria (VRI), corriente (VC), de reserva espiratoria (VRE) y residual (VR). La sumade 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 sedenominan volmenes y la suma de dos o ms de stos, capacidades. Se distinguen 4volmenes y 4 capacidades:

1. Volumen corriente (VC): cantidad de aire que entra en una inspiracin o sale en unaespiracin, en las condiciones de actividad que se especifiquen (reposo, ejercicio).

2. Volumen de reserva inspiratoria (VRI): cantidad mxima de aire que se puede inspirar porsobre el nivel de inspiracin espontnea de reposo.

3. Volumen de reserva espiratoria (VRE): mxima cantidad de aire que se puede expulsar apartir del nivel espiratorio espontneo normal.

4. Volumen residual (VR): cantidad de aire que queda en el pulmn despus de una espiracinforzada mxima. Este volumen no puede medirse directamente con el espirmetro.

Las capacidades son:

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 espiracinmximas. 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 unaespiracin normal. Comprende los volmenes corriente y de reserva inspiratoria.

4. Capacidad residual funcional (CRF): volumen de gas que permanece en el pulmn al trminode la espiracin normal y representa la suma del volumen residual y volumen de reservaespiratoria.

Estas subdivisiones tienen una significacin fisiolgica que pasaremos a analizar en susprincipales aspectos.

VOLUMEN CORRIENTE

En los adultos, durante la respiracin espontnea se inspiran y espiran en cada ciclorespiratorio entre 400 y 600 ml, cantidad que se repite en forma bastante regular y se denominavolumen corriente, por ser el que se mueve o corre. Esta cantidad es aproximadamente slo unadcima parte de lo que el pulmn puede movilizar, existiendo, por lo tanto, importantes reservasde inspiracin y espiracin, a las cuales se recurre cuando aumentan las demandas porejercicio fsico, fonacin, risa, llanto, etc

CAPACIDAD VITAL

Esta capacidad est constituida por la suma del volumen corriente y las reservasinspiratoria y espiratoria. Representa el mximo de aire que se puede movilizar en una solamaniobra respiratoria. Hace 150 aos, John Hutchinson desarroll el mtodo de medicin anvigente y sent las bases para su aplicacin clnica. Por estimar que revelaba la potencialidad devida del individuo la denomin capacidad vital, nombre que aunque con posterioridad seconsider excesivamente pretencioso, todava se usa.

La capacidad vital se mide directamente en un espirmetro y los valores encontrados seexpresan directamente en litros o mililitros y como porcentaje de un valor terico predeterminadoo de referencia , que depende de la talla, edad y sexo del individuo. Estos valores son promediosque se han calculado a partir de mediciones realizadas en grupos de sujetos normales noexpuestos a riesgos inhalatorios que pudieran alterar su funcin ventilatoria. Debido lasdiferentes caractersticas de las poblaciones estudiadas y los variables criterios de calificacinde normalidad que se han usado, los valores de referencia resultantes difieren entre si demanera que es difcil que se llegue a establecer una tabla de valores de aplicabilidad universal.En Chile se han utilizado principalmente los valores determinados por Knudson en poblacinnorteamericana, que fueron adoptados, hace algunos aos por la Sociedad Chilena deEnfermedades Respiratorias por ser los mejor elaborados en ese momento. Posteriormenteestudios nacionales demostraron diferencias importantes en algunos grupos etarios y varioslaboratorios cambiaron a estos nuevos valores de referencia . Pero nuevamente se detectaronerrores en los individuos de mayor edad de manera que actualmente la Sociedad Chilena de

Enfermedades Respiratorias se encuentra estudiando los datos existentes para adoptar unatabla oficial de valores tericos

En todo caso, el lmite inferior para calificar la capacidad vital como dentro de lmitesnormales corresponde al percentil 95 del valor de referencia , que es valor sobre el cual seencuentra el 95% de los sujetos normales, o sea un 5% de sujetos sanos puede presentarvalores por debajo del lmite normal. Como algunos enfermos pueden, en sus etapas iniciales,tener indices espiromtricos por encima de este limite la conclusin es que valores cercanos aste deben interpretarse con cautela y junto a los dems datos clnicos del paciente. Igualmente .es necesario que todo informe de espirometra indique la tabla empleada y que el medico se fijeen esta informacin cuando compare exmenes de un mismo enfermo hechos en diferenteslaboratorios

Es adems, importante tener presente que el valor de referencia es un promedio conmrgenes de variacin de 20 a 25%,. Supongamos, por ejemplo, una persona normal con unaCV que, de haber sido medida cuando estaba sano, hubiera sido igual al 120% del valor tericopromedio y supongamos que este sujeto presenta una enfermedad pulmonar que reduce su CV,a un valor correspondiente al 85% del promedio terico. Este valor ser considerado como"dentro de los lmites normales", aunque para el paciente significa una prdida de un tercio de sucapacidad vital.

Los valores tericos se expresan en las condiciones fsicas que imperan dentro delaparato 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 = temperaturacorporal, presin ambiental y saturado de vapor de agua). Como las mediciones clnicas serealizan en un espirmetro a una temperatura muy inferior a 37C, el volumen de aire espiradose reduce 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, expresndosecomo porcentaje de ste. Los espirmetros actuales entregan los valores corregidos

La CV depende de la correcta integracin entre la generacin y la conduccin de losestmulos respiratorios, de la capacidad muscular respiratoria, de la mecnica esqueltica y delestado del pulmn. El nivel de inspiracin mxima, limite superior de la CV, no esta determinadopor impedimentos mecnicos sino que por reflejos propioceptivos generados en el pulmndistendido que frenan la contraccin muscular. Esto explica que en el cadver el trax puededistenderse hasta un mayor volumen.

Dada la amplia reserva del fuelle, las alteraciones leves de los factores mencionados suelenpasar inadvertidas para el paciente, pero pueden ser captadas en la medicin de la CV. Estapuede disminuir por mltiples mecanismos que pueden separarse en 2 tipos fundamentales: lostrastornos obstructivos que reducen la CV por aumento del volumen residual atrapado en elpulmn y los trastornos restrictivos que, como su nombre lo indica, restringen el volumen delpulmn utilizable, debido a ocupacin o colapso de alvolos, infiltracin del intersticio, ocupacindel espacio pleural, restricciones a la movilidad del trax, debilidad muscular, etc. Al referirnos ala 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 espiracinforzada mxima, por lo que no se puede medir en la espirometra, debiendo recurrirse a mtodosindirectos de mayor complejidad. Sumado al volumen de reserva espiratoria, constituye lacapacidad residual funcional (CRF), que es la cantidad de gas que se mantiene en el pulmndurante 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 gasque permanecen en el pulmn diluyen el aire fresco inspirado, impidiendo cambios bruscos en lacomposicin del aire alveolar. Si el aire alveolar se recambiara totalmente por aire atmosfrico, elCO2 de la sangre venosa al llegar al alvolo se liberara explosivamente en forma de burbujas yse 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 delpulmn en forma continua durante la espiracin y en perodos cortos de apnea.

c) Mantiene un volumen alveolar mnimo que da estabilidad a los alvolos, impidiendo su colapso,situacin que exigira generar grandes presiones para re-expandir los alvolos La capacidadresidual funcional est determinada por la interaccin de las fuerzas elsticas del pulmn, quetienden al colapso, y las del trax, que tienden a la expansin. Su posicin de equilibriocorresponde al nivel de final de espiracin en reposo.

Para llegar al volumen residual la espiracin forzada tiene que vencer la elasticidadtorcica, siendo finalmente limitada por reflejos propioceptivos toracopulmonares y por el cierrede las pequeas vas areas. Este ltimo fenmeno se debe a que la disminucin del volumenpulmonar reduce la traccin elstica que el parnquima pulmonar ejerce sobre los bronquiolos,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 unafraccin 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 de6 L, es de aproximadamente 1,8 L. Existen valores de referencia que permiten establecer si elpaciente tiene alteraciones o no de los volmenes y capacidades.

En la compleja interrelacin entre trax, pulmn y ventilacin, intervienen fuerzas y segeneran presiones oscilantes que analizaremos en relacin a los fenmenos mecnicospertinentes (Fig. 2-3).

Figura 2-3. Presiones respiratorias en condiciones estticas y durante la respiracin tranquila. Lapresin alveolar (Palv) es la suma 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 presinelstica del pulmn ya que P boca = P alv. En cambio, en condiciones dinmicas de inspiracin oespiracin ya que la presin alveolar es diferente a la presin de la boca, debido a que existe undesgaste de presin por la resistencia al flujo de las vas areas. Ntese que, en condicionesestticas, la Ptp equivale a la presin elstica del pulmn, lo que permite evaluar esta ltima.

Las presiones con que nos encontraremos son las siguientes :

a) Presin atmosfrica. Convencionalmente se la considera como punto de referencia cero,expresndose las dems presiones como diferencias positivas o negativas en relacin con ella.

b) Presin en la boca o entrada del aparato respiratorio. En situacin esttica, sin flujo de aire ycon la boca abierta, es igual a la atmosfrica y a la de las vas areas y alvolos. Cuando haymovimientos 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 ohacia la boca.

d) Presin alveolar. En condiciones estticas y con la glotis abierta es igual a la presinatmosfrica pero, por efecto de los movimientos del trax, se hace mayor o menor que la de laboca, generando el flujo a travs de las vas areas.

e) Presin pleural (Ppl). Es habitualmente subatmosfrica o negativa, porque el tamao dereposo del pulmn es menor que el del trax. En la figura 2-4 se ilustra la situacin observada alfinal 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 nivelCRF el trax y el pulmn se encuentran alejados de su posicin de reposo y traccionan en sentidosopuestos 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 dereposo del trax por sobre la CRF. Por consiguiente, a este volumen pulmonar el espacio pleuralest sometido a fuerzas opuestas que tienden a ampliarlo y, como este espacio es cerrado, sedesarrolla una presin negativa en su interior. La Ppl puede medirse directamente insertandouna aguja en el espacio pleural, pero habitualmente se evala en forma indirecta a travs de lapresin intraesofgica, que la representa adecuadamente y cuya medicin es menos invasiva.Para ello, se introduce un catter plstico provisto de un baln de ltex en su extremo hasta eltercio inferior del esfago. Las presiones as registradas representan la presin pleural media.

d) 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; en condiciones dinmicasdebe, adems, vencer las resistencias opuestas al movimiento del aire.

MUSCULATURA RESPIRATORIA

Desde el punto de vista funcional, puede considerarse que el trax se extiende desde elcuello hasta la pelvis e incluye, adems de la caja torcica propiamente tal, el diafragma y elabdomen. Esta cavidad tiene dos componentes rgidos: la columna vertebral y la pelvis, cuyaforma no es modificada por la contraccin de los msculos respiratorios. En cambio, las paredesanterior y laterales se desplazan directamente por la accin muscular e indirectamente por loscambios de presin que esta provoca. En la tabla 2-1 se indican los msculos respiratorios msimportantes.

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

Utilizadas en espiracin forzada Intercostales internos

Abdominales

La respiracin en reposo es sostenida bsicamente por el diafragma, pero, para que suaccin sea eficaz, es necesario que los msculos intercostales externos estabilicen el traximpidiendo que ste se hunda cuando se contrae el diafragma. Esto es especialmente importanteen recin nacidos.

Durante la espiracin tranquila no hay actividad de los msculos espiratorios, ya que esta fasees un fenmeno elstico pasivo. Sin embargo, el diafragma se mantiene en contraccindecreciente al comienzo de la espiracin evitando que el pulmn se desinfle bruscamente porefecto de la retraccin elstica del pulmn. Si la ventilacin aumenta sobre 20 litros por minutose 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 lainspiracin y si la ventilacin sobrepasa los 100 litros por minuto, como sucede en la ventilacinmxima voluntaria, se reclutan todos los msculos torcicos y abdominales que tienen algunaaccin respiratoria.

DIAFRAGMA

El diafragma es el principal msculo de la respiracin y se contrae con una frecuencia depor lo menos 10 veces por minuto durante toda la vida. Esta actividad continua es posibledebido a que, si bien es un msculo esqueltico, tiene caractersticas bioqumicas y enzimticasque lo asemejan al miocardio: su contenido de mitocondrias y citocromo-oxidasas, su capacidadde metabolizar lactato y su flujo sanguneo son intermedios entre los msculos esquelticos y elmiocardio. Estas cualidades permiten que el diafragma cumpla su papel de rgano esencial parala vida. Este carcter crucial del diafragma se ve confirmado por el hecho que en insuficienciascirculatorias graves, como el shock, son el diafragma, corazn y cerebro los rganos quereciben prcticamente todo el flujo sanguneo disponible, quedando el resto del organismo conuna mnima irrigacin.

El diafragma tiene una morfologa nica entre los msculos esquelticos, ya que susfibras nacen de un tendn central y se dirigen radialmente hacia sus inserciones perifricas.Una parte de ellas se inserta en las 6 costillas inferiores y el esternn (diafragma costal) y laotra, en las primeras vrtebras lumbares (diafragma crural). Est inervado por los nerviosfrnicos cuyas races se originan desde C3 a C5.

El flujo sanguneo lo recibe de las arterias mamaria interna, intercostales y frnicasinferiores que presentan abundantes anastomosis entre ellas y forman una red alrededor deltendn central. Esta buena perfusin del diafragma, permite que su flujo sanguneo puedaaumentar 5 a 6 veces cuando trabaja contra una carga respiratoria patolgicamente aumentada.

Para comprender el efecto inspiratorio de la contraccin diafragmtica es necesario tenerpresente 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 deldiafragma est en contacto directo con la pared costal, formando la zona de aposicin (Z.A.). Lacontraccin del diafragma incrementa el tamao del trax aumentando su dimetro vertical aldescender hacia el abdomen. El aumento de los dimetros anteroposterior y latera se debe a latransmisin de la presin positiva abdominal a la caja torcica a travs de la zona de aposicin ya la elevacin de las costillas inferiores con un movimiento en asa de balde.

crneo-caudal, adosndose a la cara interna de la caja torcica, para finalmente insertarse enlas costillas inferiores. Se forma as una zona de aposicin, que permite que la presin intra-abdominal acte sobre la parrilla costal inferior. En posicin de pies, la zona de aposicinrepresenta 1/3 de la superficie endotorcica del msculo. Estas caractersticas morfolgicasdeterminan que la contraccin del diafragma aumente el tamao del trax en todos sus ejes atravs de los siguientes mecanismos:

a) El acortamiento de las fibras diafragmticas produce el aplanamiento de las cpulas, que sedesplazan hacia el abdomen, aumentando el eje longitudinal del trax y subiendo la presinabdominal.

b) El acortamiento en sentido crneo-caudal de las fibras de la zona de aposicin levanta lascostillas y, por la forma en que stas articulan con la columna vertebral, las desplaza haciaafuera (movimiento en asa de balde). Para que esta accin ocurra, se requiere que exista unmecanismo que impida 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 tonicidadde sus msculos. La fijacin de la cpula diafragmtica as lograda provee a las fibrasdiafragmticas del punto de apoyo necesario para levantar las costillas.

c) El aumento de la presin intraabdominal durante la inspiracin se transmite, a travs de lazona de aposicin, a la caja torcica inferior contribuyendo tambin a su expansin. La magnitudde este efecto depende del tamao del rea de aposicin y del grado en que aumenta la presinintraabdominal.

Un factor que afecta importantemente la accin del diafragma es el volumen pulmonar. A medidaque ste aumenta, el rea de aposicin se reduce progresivamente para desaparecer cuando elpulmn se acerca a su capacidad mxima (CPT). En ella las fibras diafragmticas se disponenperpendicularmente a la pared costal y su contraccin puede traccionar hacia adentro el bordeinferior de la caja torcica, en lugar de elevarlo.

La presin generada por el diafragma se puede conocer si se registran las presiones que segeneran al nivel del trax (presin intraesofgica) y del abdomen (presin intragstrica) cuandoel diafragma se contrae. A medida que progresa la inspiracin la presin pleural se hace msnegativa y la abdominal ms positiva y la diferencia de presin que se produce entre el abdomeny el trax como consecuencia de la contraccin del diafragma se denomina presintransdiafragmtica (Pdi). Durante la respiracin tranquila el cambio de presin transdiafragmticaes de aproximadamente de 11 cm H2O y est determinado por un aumento de 7 cm H2O en lapresin gstrica y una disminucin de 4 cm H2O en la presin torcica.

EVALUACION DE LA FUNCION MUSCULAR RESPIRATORIA

Por la forma de insercin y tipo de efectos que tiene la musculatura respiratoria, resultaimposible medir directamente las caractersticas que se miden fcilmente en un msculoesqueltico: fuerza generada, velocidad de contraccin y grado de acortamiento. Por ello seutiliza 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 delacortamiento muscular.

Al igual que otros msculos esquelticos, la fuerza de los msculos respiratoriosdepende de su longitud inicial. In vitro, la relacin tensin-longitud de estos msculos es del tipoFrank-Starling e in vivo se puede obtener una curva similar, relacionando las presionestransdiafragmticas mximas (tensin) con los volmenes pulmonares a que fueron medidas yaque, como se dijo anteriormente, estos ltimos son ndices de la longitud de los msculosrespiratorios (Figura 2-6).

Figura 2-6. Relacin longitud-tensin del diafragma aislado. La mxima tensin activa duranteuna contraccin isomtrica se alcanza con una longitud levemente superior a la longitud dereposo (L), que corresponde, aproximadamente, a la longitud del diafragma al final de espiracinnormal o CRF. El acortamiento del msculo hasta cerca de CPTdisminuye acentuadamente sucapacidad de generar tensin.

En esta curva, se puede apreciar que el diafragma genera la mxima tensin cuando seencuentra elongado entre un 5 a 10% por encima de su longitud de reposo, o sea, al final de unaespiracin forzada. Si en estas condiciones se le aplica un estmulo mximo, ya sea voluntario oelctrico, se obtiene la mxima presin que es capaz de generar. Cuando el diafragma seencuentra acortado, la presin que puede generar ante un mismo estmulo disminuye en formaconsiderable: al 75% de su longitud de reposo, la presin corresponde slo a un 20% de lamxima. Esto explica que los msculos inspiratorios generen su mxima presin al nivel devolumen residual, condicin en que se encuentran elongados. Por el contrario, los msculosespiratorios tienen su mxima fuerza en el nivel de capacidad pulmonar total.

El parmetro de fuerza muscular inspiratoria ms usado en clnica es la presininspiratoria mxima (PIMax) que se mide realizando al nivel de CRF un esfuerzo inspiratoriovoluntario mximo, contra una vlvula con la rama inspiratoria ocluida. En esta maniobra se midela fuerza de todos los msculos inspiratorios en conjunto y tiene la ventaja de ser simple y noinvasiva. Adems de medir el nivel mximo de presin inspiratoria alcanzada debe determinarseel nivel que el paciente mantiene un segundo despus de alcanzado el maximo ( Presininspiratoria mxima sostenible)

La fuerza mxima que desarrollan los msculos inspiratorios depende de la edaddel individuo: el valor ms alto se alcanza alrededor de los 20 aos y decrece a razn de 0,5cmH2O por ao de edad. Las mujeres generan aproximadamente un 75% de las presionesmximas que generan los hombres. Las cifras normales de PImax para un sujeto puedenpredecirse a partir de su sexo y edad, pero el rango de variacin del valor as calculado es muyamplio por diferencias individuales de contextura general, estado nutricional y actividad fsica. Entodo caso, se considera como anormal un valor inferior a 70 cm H2O para los hombres y de 50cm H2O para las mujeres.

Durante la respiracin tranquila existe una importante reserva muscular, ya quenormalmente se utiliza menos del 10% de la presin transdiafragmtica mxima (Pdi max). Encondiciones 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 quela duracin de la espiracin sea normal (60% de la duracin total del ciclo respiratorio), ya que esen esta fase cuando los msculos inspiratorios descansan y se recuperan. El uso de presionessuperiores al 40% de la capacidad mxima conduce a fatiga muscular inspiratoria: un individuonormal usando el 60-70% de su Pdi max no tolera ms de 4 a 5 minutos. Por otra parte, la fatigase puede producir con porcentajes menores de Pdi max si se alarga el tiempo inspiratorio,reducindose el tiempo de reposo espiratorio.

La funcin de la musculatura espiratoria tiene un rol menos crtico porque laespiracin normal es un fenmeno pasivo que se produce gracias a la energa elsticaacumulada durante la inspiracin. La musculatura espiratoria entra en actividad slo cuando laventilacin est muy aumentada, cuando existen obstculos espiratorios o durante la tos. Lasalteraciones de la musculatura espiratoria revisten especial gravedad en los pacientes concompromiso muscular o neurolgico, en quienes la menor eficacia de la tos facilita lasinfecciones respiratorias.

RESISTENCIAS VENTILATORIAS

Para lograr la movilizacin del aire, los msculos respiratorios deben vencer 2 tipos defuerzas que se oponen a ello:

1. La elasticidad del pulmn y trax que tienden a mantener a estas estructuras en su posicinde equilibrio de final de espiracin. Este obstculo, denominado elastancia, tiene la particularidadque la energa que se invierte en vencerlo se recupera al dejar que el cuerpo deformado vuelvapor s mismo a su posicin de partida. En el caso del pulmn, sta se opone a la inspiracin y espropulsora de la espiracin en cualquier nivel de volumen pulmonar. La situacin para el trax esms compleja: en forma simplificada puede decirse que esta estructura se expande fcilmentecuando el volumen pulmonar est sobre la CRF y que se resiste a reducir su volumen bajo estenivel.

La elasticidad del sistema respiratorio en globo - pulmn y trax acoplados - es elbalance entre la elasticidad de ambos componentes. El punto de reposo del sistema correspondeal final de una espiracin tranquila (CRF) y la elastancia del sistema se opone tanto a lainspiracin como a parte de la espiracin. En suma: la elastancia del pulmn es la principal fuerzaelstica 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 areasy, en menor grado, a la friccin interna de los tejidos del aparato respiratorio. La energainvertida en vencer estas resistencias no es recuperable.

La fuerza necesaria para vencer una resistencia friccional aumenta en relacin con lavelocidad del movimiento, vale decir, a la magnitud del flujo areo. En cambio, la fuerza requeridapara deformar las estructuras elsticas es independiente de la velocidad con que se realiza elcambio de volumen.

La resultante del balance entre fuerzas y resistencias son los movimientos deltrax, que conducen a cambios de la presin pleural que, a su vez, modifican la presin alveolar.Las diferencias entre sta y la de la boca determinan los flujos de aire a travs de la va area.

En suma lo bsico es que durante la inspiracin corriente los msculos vencen lafuerza de retraccin elstica y resistencias friccionales, mientras que en la espiracin basta quelos msculos se relajen para que el aire salga. Slo en maniobras que requieren espiracinforzada contra algn obstculo y en ventilaciones sobre 20 L/min intervienen los msculosespiratorios.

Determinantes de la elasticidad pulmonar y torcica

Como se dijo anteriormente, un cuerpo elstico se caracteriza por recuperar, sinnuevo gasto energtico, su posicin o forma original cuando cesa la fuerza externa que lodeform. La elasticidad del pulmn es producto de diversos factores:

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 tensinsuperficial, pero antes veremos los mtodos que permiten medir la elastancia global y suresultante, la distensibilidad.

MEDICION DE LA ELASTICIDAD Y DISTENSIBILIDAD

Las propiedades elsticas del pulmn pueden estudiarse a travs de la correlacin entrelos cambios del volumen pulmonar y los cambios de presin asociados, En la figura 2-7 seesquematiza esta relacin partiendo de cambios de volumen y la figura 2-8 reproducen lostrazados de presin transpulmonar (Ptp), volumen pulmonar (V), y flujo areo (V) obtenidos enun sujeto normal respirando espontneamente, siendo los cambios de presin los primarios.

Figura 2-7. Medicin de las propiedades elsticas de un pulmn aislado. Al inflarprogresivamente el pulmn, midiendo en condiciones estticas el volumen insuflado con una

jeringa (J) y la presin resultante con un manmetro (M), se construye la curva presin-volumenpulmonar ilustrada.

Figura 2-8. Medicin de distensibilidad esttica. La figura muestra los trazados de volumen (V),

presin transpulmonar (P tp) y flujo areo ( &V ) obtenidos durante respiracin tranquila. El sujetodetiene la respiracin al final de una inspiracin y al final de la siguiente espiracin. Ladistensibilidad se calcula dividiendo el valor de V por el de P obtenidos en los momentos conflujo cero.

La Ptp es medida en la pausa que se produce al final de inspiracin y espiracin cuando el flujoes igual a cero, de manera que las resistencias friccionales no interfieran. Dividiendo el cambiode volumen ( V), que en el grfico es de 0,5 L, por Ptp (2,5 cmH2O), se obtiene ladistensibilidad esttica, que tiene el valor normal de 0,2 L/cm H2O. Mientras ms distensible sea elelstico pulmonar mayor ser el aumento de volumen por unidad de presin aplicada.

Una informacin ms completa acerca de las propiedades elsticas del pulmnpuede obtenerse relacionando V y P a diferentes volmenes pulmonares (curva presin-volumen o curva P-V). La figura 2-9 muestra 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 cadavolumen y con estos datos se construye la curva P-V ilustrada en la figura 2-10.

Figura 2-9. Medicin de curva presin-volumen pulmonar: trazados de volumen pulmonar (V) ypresin transpulmonar (P tp). El sujeto inspira hasta CPT y luego espira escalonadamente hastavolumen residual. En cada detencin se mide el volumen pulmonar y la presin transpulmonarcorrespondiente, 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 1-9. Ladistensibilidad pulmonar disminuye progresivamente al aumentar el volumen pulmonar: ladistensibilidad entre 3 y 3,5 L es de 500 ml / 2 cm H2O = 250 ml/cm H2O; en cambio, entre 4 y 4,5la distensibilidad es 500 / 5 =100 ml/cm H2O

Se puede observar que, como vimos anteriormente, la distensibilidad disminuye progresivamenteal aumentar el volumen pulmonar: para cambiar el volumen pulmonar entre 3 y 3,5 L se necesit 2cm H2O y para el mismo cambio de 0,5 L entre 4,5 y 5 L, la presin debi aumentar en 5 cmH2O.

Las curvas PV de individuos normales varan con la edad, ya que el pulmn se vahaciendo ms distensible con el envejecimiento. La curva tambin vara por alteracin patolgicade las propiedades elsticas del pulmn en estudio (Fig. 2-11): en el enfisema pulmonar, que secaracteriza por la destruccin de tabiques alveolares elsticos, la curva es ms vertical y estdesplazada hacia la izquierda.

Figura 2-11. Curvas presin-volumen pulmonar en fibrosis y enfisema pulmonar. En la fibrosispulmonar la curva P-V se hace ms horizontal, se desplaza hacia abajo y a la derecha, condisminucin de CRF y CPT. En el enfisema pulmonar la curva P-V es ms vertical, estdesplazada hacia arriba y a la izquierda con aumento de CRF y CPT.

Esto significa que para un determinado cambio de presin el cambio de volumen producido esmayor y que las presiones transpulmonares que es necesario desarrollar son bajas. Existe, porlo tanto, una distensibilidad pulmonar aumentada, que si bien facilita la inspiracin, significa unadisminucin 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 quehay reemplazo del tejido pulmonar elstico por tejido colgeno rgido, esta curva se hace mshorizontal y se desplaza hacia la derecha, lo que significa que para alcanzar un volumendeterminado la magnitud de la presin transpulmonar que se deber generar ser mucho mayor.

Medida en esta forma, la distensibilidad del pulmn aparece menor en nios ypersonas pequeas. Ello no se debe a que sus pulmones sean ms rgidos, sino a que undeterminado cambio de volumen puede significar una distensin muy importante para un pulmnpequeo, mientras que slo representa una fraccin de la distensin potencial para un pulmngrande. 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 ladistensibilidad especfica, que es independiente del tamao pulmonar. Su valor, tanto en nios yadultos normales, es de 50 a 60 ml / cm H2O por cada litro de CRF.

Hasta el momento slo hemos considerado la distensibilidad y retraccin elsticadel pulmn, pero los msculos respiratorios tambin tienen que vencer la elasticidad y laresistencia friccional de los tejidos del trax. Su medicin es compleja ya que exige unarelajacin muscular completa. Se considera que representa alrededor de un 40% de lasresistencias totales del aparato respiratorio. En alteraciones torcicas importantes, como lacifoescoliosis, puede llegar a ser el principal factor limitante de la funcin ventilatoria.

La curva P-V del sistema respiratorio (trax y pulmn en conjunto) tiene forma deS itlica con su punto de reposo al nivel de capacidad residual funcional (Fig. 2-12).

Figura 2-12. Propiedades elsticas del pulmn, trax y sistema respiratorio. La curva presin-volumen del pulmn muestra que su posicin de reposo o colapso est por debajo de VR. Encambio la posicin de reposo del trax est situada a aproximadamente en el 60% de la CV. Lacurva presin-volumen del sistema respiratorio se construye a travs de la suma algebraica delas curvas del pulmn y trax. La CRF, o posicin de reposo del sistema respiratorio, se alcanzaa aproximadamente un 30% de la CV, volumen en el cual las presiones del pulmn y trax sonde igual valor pero de sentido opuesto. De lo anterior se deduce que en que en la inspiracincorriente que va desde CRF hasta aproximadamente el 60% de la CV, la elasticidad del traxfacilita la accin de la musculatura inspiratoria.

Esto significa que a volmenes altos, el conjunto trax-pulmn ejerce una presin positivatendiente a disminuir el volumen y volver a la posicin de reposo. Al nivel de inspiracin mximao capacidad pulmonar total, esta presin es de alrededor de 40 cm H2O. Por el contrario, envolmenes inferiores a CRF el sistema ejerce una presin negativa que tiende a aumentar elvolumen pulmonar hasta llegar a la posicin intermedia de reposo. Al nivel de volumen residualesta presin es de -40 cm H2O. La medicin de la curva P-V del sistema exige relajacinmuscular total por lo cual, en clnica, slo se usa en pacientes en ventilacin mecnica durante lacual los msculos del paciente pueden estar inactivos. En estos pacientes, con el respirador sepuede producir un cambio de volumen determinado y relacionarlo con el cambio de presin que loprodujo. Este ndice es muy til para seguir la evolucin de enfermedades que aumentan enforma aguda la rigidez pulmonar.

ESTRUCTURA FIBRO-ELASTICA DEL PULMON

Las fibras elsticas y colgenas del pulmn, aunque se encuentran acopladas,responden en forma diferente al estiramiento producido por la inspiracin. Las fibras elsticasson elongadas realmente y estn expuestas a romperse si el alargamiento es excesivo; lasfibras colgenas se encuentran plegadas o formando redes, como un tejido de lana, que puedeelongarse en globo sin que las fibras individuales lo hagan. Una vez totalmente estiradas, lasfibras colgenas, de mayor firmeza, limitan la distensin del pulmn. En la figura 2-13 seesquematiza la accin conjunta de estos dos elementos.

Figura 2-13. Contribucin de las fibras elsticas y colgenas a la elasticidad pulmonar. Avolmenes 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 volmenespulmonares altos, en cambio, las fibras colgenas se despliegan y limitan la inspiracin, ya queson muy poco extensibles.

TENSION SUPERFICIAL

La tensin superficial es un importante determinante de la elasticidad pulmonar,que no est ligado a elementos estructurales, sino que es una fuerza fsica presente en lasuperficie o interfase de contacto lquido-aire. Acta sobre las molculas superficiales dellquido, atrayndolas entre s y hacia su centro geomtrico.

Cada alvolo est internamente cubierto de una pelcula de agua, la cual secomporta como una burbuja que, por accin de la tensin superficial en la interfase lquido-aire,tiende a achicarse y colapsarse. Segn la ley de Laplace, la presin necesaria para impedir elcolapso de una burbuja se describe con la siguiente ecuacin:

Presin = 2TS

r

De ella se desprende que si aumenta la tensin superficial (TS) se favorece elcolapso, necesitndose mayor presin para impedirlo, mientras que si aumenta el radio (r), quetiene una relacin inversa, disminuye la tendencia al colapso. Esto explica que, en alvolos bieninflados, se necesite una pequea presin para impedir el colapso; en cambio, en los alvolos deradio reducido, como sucede normalmente en el recin nacido y en los alvolos basales deladulto o en algunas condiciones patolgicas (hipoventilacin, edema alveolar), la presin positivaintraalveolar o negativa peri-alveolar necesaria para distender esos alvolos y mantenerlosdistendidos es considerablemente mayor (Fig. 2-14).

Figura 2-14. Influencia del radio en la presin por tensin superficial. En un pulmn sinsurfactante, la presin por tensin superficial de un alvolo con radio pequeo es mayor que lade uno de radio mayor, lo que determina inestabilidad pulmonar, ya que los alvolos pequeostienden al colapso, vacindose hacia los de mayor tamao. En condiciones normales esto noocurre, ya que en los alvolos de menor radio el surfactante est ms concentrado, motivo por elcual 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 delplasma, lo que obviamente facilita la distensin del pulmn. Esto se debe a la presencia de unasustancia tensoactiva o surfactante que se dispone en capa monomolecular sobre el lquidoalveolar y disminuye su tensin superficial. Al disminuir el radio del alvolo estas molculas seconcentran, con lo que baja an ms la tensin superficial. De esta manera, la presin necesariapara mantener distendidos los alvolos resulta relativamente constante dentro de una ampliagama de radios alveolares, con la consiguiente estabilizacin alveolar. La accin del surfactantees similar a la del jabn que se agrega al agua para el juego de hacer pompas o globos con untubo y agua jabonosa. El surfactante es producido por los neumocitos tipo II del epitelio alveolar ysus principales elementos activos son fosfolpidos.

En el nivel corriente de ventilacin la tensin superficial representa ms del 50%de las fuerzas elsticas y es an ms importante en las primeras respiraciones del recinnacido. Cuando falta el surfactante por prematuridad, se produce una grave condicin, llamadadistress respiratorio del recin nacido, con colapso alveolar difuso.

Este efecto de la tensin superficial sobre la curva presin-volumen se ilustra enla figura 2-15: la curva A corresponde a un pulmn normal lleno con aire, la curva B a la delmismo pulmn lleno de suero y la C a un pulmn depletado de surfactante y lleno con aire.

Figura 2-15. Contribucin del surfactante a la elasticidad pulmonar. La curva a muestra larelacin presin-volumen que se obtiene al inflar un pulmn normal con aire, con lo cual seproduce 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-lquidodonde acte la tensin superficial, por lo que slo representa las propiedades elsticas del tejidopulmonar. La curva c en cambio es la de un pulmn al que se ha removido el surfactante antesde inflarlo con aire. En este caso la interfase a nivel alveolar est constituida por aire-agua, conuna alta tensin superficial por lo cual el pulmn es mucho ms rgido que el con una tensinsuperficial 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 senecesitan para hacerlo con suero fisiolgico. Esta diferencia se debe a la tensin superficial, quese 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 existesurfactante en el lquido alveolar.

Experimentalmente se ha observado que para iniciar la distensin de un pulmncolapsado debe aplicarse cambios de presin considerables antes de obtener un cambio devolumen notorio. Esto se debe a que se necesita una mayor presin para abrir vas areas yalvolos que estn con sus paredes hmedas en contacto. Una vez sobrepasado undeterminado nivel de presin, las paredes adheridas se despegan y se obtienen cambios devolumen proporcionales a las variaciones de la presin transpulmonar. A volmenes pulmonaresaltos la elasticidad pulmonar se va acercando a su lmite por lo que se requieren presionesmayores para lograr un mismo cambio de volumen.

Resistencia de la va area (RVA)

La resistencia que opone la va area al movimiento del aire se debe al roce deste con las paredes de los conductos. Se mide a travs de la presin necesaria para obtenerun flujo areo de 1 litro por segundo. Representa el 80% o ms de las resistencias friccionalesque se oponen a los movimientos ventilatorios. El otro 20% corresponde a la resistenciafriccional de los tejidos, que no analizaremos mayormente, por su menor importancia ydificultades para su medicin en clnica. Para medir la RVA es necesario conocer la diferencia depresin entre alvolo y boca y el flujo areo resultante:

segL

OcmH

aereoFlujo

PbocaPalvRVA

/2=

=

De los tres factores que deben medirse en esta ecuacin, el nico que constituyeproblema es la presin alveolar, que slo puede medirse en forma indirecta. Para ello se utilizauna cmara hermtica o pletismgrafo, dentro de la cual se introduce el sujeto, quien respira elaire exterior a travs de un tubo. Los cambios de presin que se producen en la cmara comoconsecuencia de los cambios de volumen del trax son registrados y, por razones que no esnecesario profundizar, estos cambios son de la misma magnitud, pero de sentido inverso, a losocurridos dentro del alvolo.

Durante la respiracin tranquila el flujo areo es del orden de los 0,4 L /seg y enun ejercicio moderado llega a 1,25 -1,50 L /seg.

La resistencia de un tubo al flujo laminar de aire depende de factores geomtricosque se expresan en la ecuacin de Pouseille:

RL

r=

84

L es el largo del tubo; la viscosidad del gas y r, el radio del tubo. Aun cuando estaecuacin no se aplica exactamente a un sistema tan complejo como la va area, es vlida paradestacar que el radio es el determinante ms importante de la resistencia, por estar elevado a lacuarta potencia.

La resistencia de la va area durante la respiracin tranquila es normalmente inferior a 2cm H2O/ L /seg.

DISTRIBUCION DE LA RESISTENCIA EN LA VIA AEREA

Estudios experimentales realizados en pulmones aislados han logrado establecerque la contribucin a la resistencia global es muy diferente para distintas zonas de la va area.

En la2-2 se resume la distribucin en un individuo normal. Si se respira a travs de la nariz laresistencia se duplica.

TABLA 2-2

DISTRIBUCIN DE LA RESISTENCIA EN LA VA AREA

cm H2O /L /seg

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Laringe y faringe 0,5

Bronquios mayores de 2 mm de dimetro hasta 9 generacin 0,5

Bronquios menores de 2 mm sobre 9 generacin 0,2

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Total 1,2

La escasa participacin de los bronquios menores de 2 mm o va area perifrica en laresistencia total se debe fundamentalmente a los siguientes hechos:

1. Como se destac en el captulo de morfologa, cuando un bronquio se divide en dos, el reaconjunta de los bronquios hijos es mayor que la del bronquio madre. Esto va aumentando el reatotal de seccin en forma muy significativa, aunque los bronquios individuales vayan siendo cadavez ms finos. El rea de la trquea es de 2,5 cm2, mientras que el rea conjunta de las vasperifricas llega a 10.000 cm2, o sea, 4.000 veces ms. Esta forma de segmentacin ha hechohomologar la seccin total de la va area a una trompeta con un rea muy pequea al nivel de laboquilla (vas centrales) y una muy grande en el extremo contrario o pabelln (vas perifricas).

2. Dado que la cantidad de aire que pasa por unidad de tiempo a travs de la trquea es lamisma que fluye por la seccin progresivamente mayor de la periferia, la velocidad del aire vadisminuyendo progresivamente para llegar prcticamente a cero en las unidades terminales,donde las molculas se mueven por difusin gaseosa y no por flujo. La menor velocidadsignifica menor resistencia, la cual disminuye an ms, porque a este nivel el flujo es laminar, loque opone mucho menos obstculo al flujo que las turbulencias asociadas a la alta velocidad delaire en los bronquios de mayor dimetro.

Otro factor determinante es la ley fsica que las resistencias acopladas en serie se suman en suvalor absoluto, mientras que si se acoplan en paralelo, se suman en su valor recproco, lo quesignifica una resistencia total menor. Existen slo 22 a 24 generaciones de bronquios colocadosen serie que participan en la resistencia total a travs de la suma de sus valores absolutos y 200o ms generaciones de bronquios finos dispuestos en paralelo que participan en la resistenciatotal como la suma de sus valores recprocos. El efecto de esto puede apreciarse a travs delsiguiente ejemplo en que se da un valor arbitrario de 2 a cada una de las resistencias: trquea,laringe y cada uno de los bronquios fuentes

Resistencias en serie:

R. laringe + R. trquea = R. total

2 + 2 = 4

Resistencia en paralelo:

R. bronquio derecho + R. bronquio izquierdo = R. total

1/2 + 1/2 = 1

Como se ver ms adelante, esta caracterstica significa que fenmenos obstructivos dela regin perifrica pesan muy poco en la resistencia total y producen pocos sntomas, salvocuando ya son muy pronunciados y extensos. Por esta razn, la pequea va area, constituidapor ramas menores de 2 mm, ha sido llamada "zona muda".

RESISTENCIA DE LA VIA AEREA Y VOLUMEN PULMONAR

La resistencia de la va area vara inversamente en relacin al volumen pulmonar,siguiendo una curva que no es lineal (Fig. 2-16).

Figura 2-16. Relacin entre volumen pulmonar y resistencia de la va area. Las figurassituadas a la derecha de la curva representan el pulmn, el tejido elstico pulmonar y la vaarea. Al aumentar el volumen pulmonar se estira el tejido elstico, lo que dilata la va area ydisminuye su resistencia.

A volmenes pulmonares altos la resistencia es menor, debido a que la traccin del tejidoelstico pulmonar sobre las paredes de la va area es mayor, por lo que aumenta el calibrebronquial, sucediendo lo inverso a volmenes pulmonares bajos. Esta relacin inversa explica la

acentuacin que suele observarse en los fenmenos obstructivos de la va area durante laespiracin o en decbito.

RESISTENCIA DURANTE LA RESPIRACION TRANQUILA

Durante la respiracin tranquila, la resistencia de la va area es muy baja y ladiferencia observada entre inspiracin y espiracin es mnima, aun cuando la va area seencuentra algo ms distendida en la inspiracin.

RESISTENCIA DURANTE LA RESPIRACION FORZADA

Aun cuando la espiracin forzada no es parte de la respiracin espontneanormal, debemos analizarla porque esta maniobra es la ms empleada en pruebas funcionalesde uso corriente para evaluar indirectamente la resistencia de las vas areas.

La figura 2-17 muestra curvas que relacionan el flujo areo con el volumenpulmonar, registradas en un sujeto normal.

Figura 2-17. Curvas flujo-volumen pulmonar efectuadas con esfuerzos crecientes. La curva Afue efectuada con un esfuerzo pequeo; la D con uno mximo y las curvas B y C con esfuerzosintermedios. El grado de esfuerzo determina el flujo mximo alcanzado, pero no influye en el flujoal 50% de la CV que es igual para las curvas B, C y D.

Para ello el individuo espir varias veces desde CPT hasta VR, realizando esfuerzos crecientesy las curvas obtenidas fueron superpuestas. La curva A fue obtenida con un esfuerzo mnimomientras que la curva D se obtuvo con un esfuerzo mximo. Las curvas B y C fueron hechascon esfuerzos intermedios. Se puede observar que las ramas ascendentes difieren claramente,pues a medida que aumenta el esfuerzo se obtiene un mayor flujo. Las ramas descendentes, encambio, terminan siendo coincidentes. As, el flujo al 50% de CV es igual para los esfuerzos B, Cy D. En consecuencia el aumento de la presin alveolar producido por un mayor esfuerzoespiratorio no aumenta el flujo areo, como podra esperarse.

Esto se puede explicar por un aumento de la resistencia de la va area secundario yproporcional al grado de esfuerzo espiratorio en los volmenes pulmonares bajos. Dicho en otraforma, a volmenes pulmonares bajos, el flujo areo tiene un lmite y existe un flujo areo mximoque no puede ser sobrepasado por ms que se aumente el esfuerzo. La explicacin de estefenmeno es compleja y tiene relacin con los cambios de calibre que experimenta la va areadurante la espiracin forzada. Tanto los alvolos como la va area se encuentran sometidos ala presin pleural; la presin intraalveolar es la resultante de la suma algebraica de la presinpleural y la presin de retraccin elstica del pulmn. En la figura 2-18 se esquematizan tressituaciones, todas ellas con el mismo volumen pulmonar.

Figura 2-18. Presin elstica (P el), presin pleural (P pl) presin alveolar (P alv) y presin en lava area en distintas condiciones, a un mismo volumen pulmonar. En condiciones estticasexiste un equilibrio entre Pel y Ppl con una Palv de cero. Durante la inspiracin forzada, la Palves negativa, lo que determina la entrada de aire al pulmn. Debido a la resistencia al flujo, lapresin se desgasta a lo largo de la va area, con aumento de la presin transmural y dilatacinprogresiva del lumen. Durante la espiracin forzada, en cambio a presin alveolar es positiva,con salida de aire. El desgaste de presin a lo largo de la va area disminuye progresivamentela presin transmural, con estrechamiento de la va area, que se acenta en el punto donde lapresin interna y externa son iguales (punto de igual presin: PIP).

a) En condiciones estticas, sin flujo areo y con la glotis abierta, la presin alveolar y en elinterior de la va area es cero, o sea, igual a la atmosfrica. La presin de retraccin elstica,que al volumen de este ejemplo es de +5 cm H2O, se equilibra con la presin pleural de -5, lo quemantiene los alvolos y las vas areas en un grado de distensin estable.

b) Durante la inspiracin forzada, la presin pleural se hace ms negativa (-12 cm H2O) mientrasque la presin de retraccin elstica sigue siendo de +5 cm de agua, ya que el volumen pulmonares el mismo en el ejemplo: la presin intraalveolar resultante de la suma algebraica es negativa (-7 cm H2O). Esto significa una diferencia con la presin atmosfrica que hace entrar el aire. Apesar que la presin intraluminal se desgasta por el roce del aire a medida que penetra por la vaarea, la presin pleural es siempre ms negativa que la de la va area, por lo cual sta semantiene distendida.

c) Durante la espiracin forzada, la presin intrapleural se hace positiva (+12 cm H2O), lapresin de retraccin elstica es siempre +5 cm H2O ya que el volumen pulmonar es igual,