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IES CONSELLERIA – DEPARTAMENT D’EDUCACIÓ FÍSICA
Fundamentos biológicos y bases del entrenamiento deportivo – 1º TAFAD
SISTEMA RESPIRATORIO
1. Consideraciones previas
El aparato respiratorio, tiene la función de intercambiar gases entre la
atmósfera y la sangre, y está estrechamente relacionado con el circulatorio,
que se encarga de transportar dichos gases entre los pulmones y todas las
células del organismo.
La composición del aire atmosférico es la que podemos analizar en el siguiente
cuadro:
• Aire atmosférico
– 78,08 % Nitrógeno
– 20,95 % Oxígeno
– 0,93 Argón
• Otros: CO2, Ne, He,CH4,
Kr, H2, N2O, CO, Xe, O3,
NO2, I2, NH3
El aire penetra por las fosas nasales y pasa a la faringe. Al pasar por las fosas
nasales, el aire se filtra, se calienta y se humedece, para llegar a los pulmones
en condiciones adecuadas.
La faringe o garganta tiene funciones respiratorias y digestivas, pues por ella
pasa el aire y el bolo alimenticio.
2. Anatomía del aparato respiratorio
•
•
•
F. Nasales(Tapizadas de mucosa)
Faringe
Laringe (Conducto del s.
respiratorio y órgano fonador)
– Nasofaringe
– Orofaringe
– Laringofaringe
La laringe está constituida por el
hueso hiodes y varios cartílagos
incompletos
– Tiroides
- Corniculado
– Cricoides - Cuneiforme
– Aritenoides - Epiglotis
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La laringe está situada en la parte media del cuello, y une la faringe con la
tráquea. En ella la epiglotis impide la entrada de alimentos a las vías
respiratorias, dirigiéndolos hacia el esófago. Es el órgano de la expresión
hablada, donde se albergan las cuerdas vocales y donde destaca el cartílago
tiroides, cuya prominencia anterior recibe diversos nombres como la “nuez”, el
bocado de Adán…. Está más marcado en los hombres que en las mujeres.
Cartílago tiroides
• En la parte superior del
cartílago Tiroides inserta la
epiglotis
Cartílago cricoides
• Se interpone entre el C.
Tiroides y la tráquea
• Unido al Tiroides por
ligamentos y músculos
• Tiene una línea de inserción
posterior para el esófago
Tráquea y bronquios
La tráquea tiene forma de tubo y se localiza por delante del esófago. La
tráquea se divide en dos ramas, o bronquios, que penetran en los pulmones,
donde se bifurcan en bronquios menores (secundarios o lobares), que
continúan dividiéndose en tubos cada vez más finos, o bronquiolos. Presentan
un aspecto semejante a las ramas de un árbol, por lo que el conjunto se
denomina árbol bronquial.
Características anatómicas de la Traquea
• 16 a 20 anillos incompletos (desde C6 hasta T4/T5
• Entre 10 y 11 cm de longitud
• 2-2,5 cm de diámetro
• Recubierta por membrana mucosa con cilios
• Al llegar a los pulmones se divide en dos ramas, la izquierda ligeramente
más estrecha (pulmón izquierdo 2 lóbulos)
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Bronquios
• Al dividirse la tráquea en 2 forma el ángulo interbronquial
• Bronquio derecho
– más corto y ancho
– Se divide en 3 ramas: bronquios lobares
• Bronquio izquierdo
– Se divide en 2 bronquios lobares
• Los bronquios continuarán dividiéndose en ramas cada vez más
pequeñas dando lugar a los bronquiolos, que a su vez, se subdividen en
ramas microscópicas, formando los conductos alveolares, que terminan
en un grupo de sacos alveolares también llamado Atrio.
• El alvéolo es una vesícula
hueca, llena de aire y en
contacto con la pared del
capilar sanguíneo,
constituyendo la unidad
alvéolo-capilar (Disponemos de
unos 500 millones de alvéolos,
140 m2)
Pulmones
Son dos órganos de forma cónica, alojados en la cavidad torácica, que están
formados por el conjunto de bronquiolos, alvéolos y capilares, rodeados por
tejido conjuntivo. Su pared inferior es cóncava y se adapta a la convexidad del
diafragma. El pulmón realiza diversas funciones:
• Función respiratoria
– Intercambio gaseoso
por difusión de gases
• Función no respiratoria
(filtrado)
• Acción de filtro externo. Los
pulmones se defienden de
la intensa contaminación
aérea a la que están
expuestas por acción del
sistema mucociliar y
fagocitario de los
macrófagos alveolares
Los pulmones están protegidos por una bolsa de doble pared llamada pleura
(parietal y visceral). Entre ambas paredes hay un pequeño espacio llamado
cavidad pleural, rellena de líquido pleural.
3. Fisiología y mecánica de la respiración
El fin principal de la respiración es suministrar O2 a las células del organismo y
retirar anhídrido carbónico, CO2 producido en las actividades celulares. Los tres
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procesos básicos de la respiración son: la ventilación pulmonar, la respiración
externa (pulmonar) y la respiración interna (tisular).
VENTILACIÓN PULMONAR.
Es el proceso por el que se produce el intercambio de gases entre la atmósfera
y los pulmones. Este intercambio se produce por la existencia de un gradiente
de presión.
El aire entra en los pulmones cuando la presión en el interior de los pulmones
es inferior a la atmosférica y sale cuando la presión en su interior es mayor que
la atmosférica.
El mecanismo de la ventilación pulmonar consta de dos fases: inspiración y
espiración.
Inspiración: el aire entra en los pulmones.
Para que el aire entre en los pulmones la presión en su interior debe ser inferior
a la atmosférica, lo que se consigue aumentando el volumen (tamaño) de los
pulmones.
Para que se produzca una inspiración los pulmones han de expandirse. Esto
aumenta el volumen pulmonar y por tanto, reduce la presión en su interior,
haciéndola inferior a la atmosférica. La inspiración se produce por la
contracción de los principales músculos inspiradores, el diafragma y los
intercostales externos.
El diafragma, que tiene forma de cúpula es el músculo inspiratorio más
importante. Cuando se contrae, se aplana, con lo que aumenta la dimensión
vertical de la cavidad torácica. Al mismo tiempo que se contrae el diafragma, lo
hacen los intercostales externos, y al contraerse tiran de las costillas hacia
arriba y empujan el esternón hacia delante. Con ello se incrementa la
dimensión anteroposterior de la cavidad torácica.
Cuando el volumen de los pulmones aumenta, la presión en su interior, baja de
760 mm de Hg (presión atmosférica) a 758 mm de Hg. Lo que hace, que entre
aire en los pulmones.
• Inspiración
– Diferencia de presión externa e interna
– Proceso activo (acción muscular de Diafragma e intercostales
externos)
• Inspiración normal (músculos que intervienen): Diafragma
e Intercostales externos
• Inspiración forzada : además de los vistos para una
inspiración normal, intervienen los Escalenos,
Esternocleidomastoideo, Pectorales, Trapecio.
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Espiración: la expulsión del aire.
También se realiza por una diferencia de presión, pero en este caso la presión
en los pulmones es superior a la atmosférica. La espiración normal durante la
respiración tranquila es un proceso pasivo porque en él no intervienen
contracciones musculares.
La espiración se inicia cuando se relajan los músculos inspiratorios. Cuando lo
hacen los intercostales, las costillas descienden, y cuando se relaja el
diafragma, su cúpula se desplaza hacia arriba debido a su elasticidad. Estos
movimientos reducen la dimensión vertical y anteroposterior de la cavidad
torácica.
Todo ello trae como consecuencia que el volumen pulmonar disminuya y que la
presión pulmonar aumente a 762 Mm. de Hg. Entonces el aire fluye desde los
pulmones al exterior.
La espiración se convierte en un proceso activo en caso de espiración forzada.
En estos casos se contraen los músculos de la espiración (los abdominales e
intercostales internos).
• Espiración normal o relajada
– Relajación de los inspiradores
– Proceso pasivo (retorno de los elementos elásticos de los tejidos)
• Espiración Forzada: Intercostales internos y musculatura abdominal
RESPIRACIÓN EXTERNA (PULMONAR) Intercambio de gases a nivel
pulmonar
La respiración pulmonar es el intercambio de oxígeno y anhídrido carbónico
entre los alvéolos y los capilares sanguíneos pulmonares, y consiste en que la
sangre no oxigenada (que ha perdido una cierta cantidad de O2) procedente del
corazón, se convierte en sangre oxigenada (saturada de O2) que vuelve al
corazón.
Este intercambio de gases se produce por difusión y el factor que determina el
sentido de esta difusión es su presión parcial, o presión que el gas ejerce de
forma individual en una mezcla. En el aire, la presión total, es la suma de las
presiones parciales de los gases que componen la mezcla.
En una mezcla de gases, cada gas fluye desde una región donde su presión
parcial es más alta a otra donde es más baja, comportándose como si no
existieran otros gases.
El aire atmosférico que penetra en los alvéolos tiene una presión parcial de
oxígeno superior a la que hay en la sangre de los capilares que los rodean, por
lo que el oxígeno se difunde a la sangre. Algo semejante sucede con el dióxido
de carbono, pero en sentido contrario.
La difusión se facilita por el pequeñísimo espesor de las membranas del
alvéolo y del capilar.
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RESPIRACIÓN INTERNA (TISULAR). Intercambio de gases a nivel
celular.
Una vez realizado el intercambio gaseoso, la sangre circula por las venas
pulmonares hacia el corazón, desde donde será impulsada a los diferentes
tejidos, en los que tiene lugar un intercambio gaseoso en sentido contrario: el
oxígeno se difunde de la sangre a los tejidos y el dióxido de carbono de los
tejidos a la sangre. El intercambio de oxígeno y de anhídrido carbónico entre
los capilares sanguíneos de los tejidos y las células recibe el nombre de
respiración interna y determina que la sangre oxigenada se convierta en sangre
desoxigenada.
4. Volúmenes y Capacidades pulmonares
La inspiración dura aproximadamente 2 segundos, y la espiración 2 ó 3
segundos. Por lo tanto, el ciclo ventilatorio dura 4 ó 5 segundos.
La Frecuencia respiratoria es el número de ciclos que se repiten en 1 minuto, y
es de 12 a 15 (respiraciones/min.)
Durante el ejercicio intenso, se puede llegar a aumentar hasta parámetros entre
35 – 40 resp/min.
La cantidad de aire que entra en cada inspiración, que es igual a la que se
expulsa en cada espiración, es aproximadamente 500 ml (0´5 l.), y se llama
Volumen corriente (V.C).
El volumen minuto (V.m) es la cantidad de aire que entra en los pulmones en
un minuto.
Vm = Vc x Fr = 500 x 12-15 = 6.000-7.500 ml
El aire extra que podemos introducir en una inspiración forzada, recibe el
nombre de Volumen inspiratorio de reserva (V.I.R) y decimos que es de unos
3000 ml oscilando entre 2.500 y 3.500 ml.
El volumen de aire que podemos expulsar en una espiración forzada después
de una inspiración normal se llama Volumen espiratorio de reserva (V.E.R), que
se sitúa entorno a los 1.200 ml. ( 1 – 1.5 litros)
El aire residual que nos queda en los pulmones tras una espiración forzada, y
que no puede ser espirado, se llama Volumen residual (V.R), y está sobre los
1200 ml.
No todo el aire que llega a los pulmones (500 ml), llega a la zona de
intercambio, hay una parte que se quede en el espacio muerto anatómico, que
son las partes del aparato respiratorio que no tienen alvéolos (traquea, fosas
nasales...), la cantidad esta alrededor de los 150 ml. (30% del V.C.)
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• Ventilación pulmonar
= V corriente x F respiratoria
• Capacidad vital
= Vc + VRI + VRE
• Capacidad total
= Vc + VResidual
Estas medidas son medias para varones de unos 70 kg. En mujeres los valores suelen
ser un 25% inferiores de media.
5. Modificaciones de la frecuencia respiratoria
La frecuencia respiratoria es el número de ciclos completos de respiraciones
por minuto. Además de las diferencias particulares entre individuos debemos
distinguir variaciones en cuanto a la edad y en cuanto a la intensidad de la
actividad realizada.
Variaciones según la edad
Recién nacido
30-80
Niño entre 2 y 4 años 20-30
Niño entre 6 y 8 años 20-35
Adulto
15-20
Variaciones según la actividad
• En reposo –entre 10 y 20 ciclos por minuto
• En ejercicio – entre 35 y 40 ciclos por minuto (dependiendo de
intensidades)
6. Control de la ventilación.
Aunque el ritmo y la profundidad de la respiración los podemos controlar
conscientemente, lo normal es que la respiración sea un proceso inconsciente,
durante el cual las diferentes partes del cuerpo, transmiten a los centros
nerviosos informaciones referentes a la concentración de oxígeno o anhídrido
carbónico en la sangre, el nivel de actividad física, el estado emocional, e
informaciones relativas al propio proceso respiratorio.
De este modo los centros nerviosos adaptan la respiración a las distintas
situaciones. El centro respiratorio está en la médula espinal y se divide en
centro inspiratorio y centro espiratorio, los cuales coordinarán la inspiración y
espiración, respectivamente, y lo hacen de forma inconsciente.
Durante el reposo el centro respiratorio emite señales que determinaran el
ritmo de respiración, y lo hace por medio del centro inspiratorio, el espiratorio
no trabaja en reposo.
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Existen una serie de receptores químicos que detectan el aumento de la
concentración de CO2 en la sangre y estos estimulan el centro inspiratorio,
aumentando la frecuencia y la profundidad de la respiración, normalmente es
mucho más efectivo aumentar la profundidad que no la frecuencia.
Durante el ejercicio, los músculos y articulaciones envían señales químicas y
nerviosas al cerebro para que este aumente el ritmo y la profundidad de la
respiración. El centro espiratorio, durante el ejercicio, también manda las
órdenes para que se espire con más fuerza.
Así mismo se hace la respiración más profunda porque es mucho más eficaz
para obtener oxígeno y expulsar CO2 que no la respiración rápida o jadeante.
Al comenzar el ejercicio, el organismo no es capaz de llevar el oxígeno
suficiente a los músculos, incluidos los músculos respiratorios, con lo que se
produce una hipoxia, falta de oxígeno, en los músculos respiratorios, lo que se
piensa que puede ser el responsable del flato (punto en el costado), aunque
también se barajan otras posibilidades.
Los quimioreceptores que detectan la concentración de CO2 en la sangre son
los que nos obligan a respirar cuando llevamos un tiempo aguantando la
respiración (APNEA).
7. Enfermedades de sistema respiratorio
CAUSAS PRINCIPALES
• Polución
• Tabaquismo
• Enfermedades infecciosas
– Neumonía:(SARS), vírica, bacteriana, por hongos....
– Tuberculosis
• Cambios de las condiciones climáticas
OTROS PROBLEMAS Y/O ENFERMEDADES
• Afonía o pérdida de la voz
• Asma
• Neumotórax
• Bronquitis
• Neumonía
• Pulmonía
• Abestosis
• Cáncer