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Fisiología Respiratoria
Eduardo Labbé Dinamarca
Kinesiología
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Anatomía Respiratoria
ESTRUCTURAS BÁSICAS
1)Vías Aéreas Superiores
2)Vías Aéreas Inferiores
3)Unidad Alvéolo - Capilar
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Fisiología Respiratoria
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Fisiología Respiratoria
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Fisiología
Respiratoria
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Fisiología Respiratoria
PROCESOS BÁSICOS
1) Ventilación
2) Difusión
3) Equilibrio ventilación – flujo sanguíneo
4) Flujo sanguíneo pulmonar
5) Transporte de gases en sangre
6) Transporte de gases entre los capilares y
las células
7) Utilización del O2 y producción de CO2
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VENTILACIÓN
Es un proceso mecánico.
El volumen pulmonar aumenta y disminuye
con la expansión y la contracción de la caja
torácica.
La elevación y descenso del tórax se debe a
la acción del Diafragma y otros músculos
(Inspiradores y Espiradores).
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DIAFRAGMA
Es el músculo respiratorio principal.
En la Inspiración desciende generando
presión negativa en la caja torácica.
Durante la Espiración asciende hasta
generar presión positiva.
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MÚSCULOS INSPIRATORIOS
Elevan la caja torácica. Las costillas se
dirigen casi directamente hacia delante
junto con el esternón, produciendo un
aumento del diámetro anteroposterior.
La presión alveolar desciende a – 1 cm H20.
Dura 2 segundos.
Son: Intercostales Externos, Serratos
Anteriores, Esternocleidomastoideos y
Escalenos.
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MÚSCULOS ESPIRATORIOS
Descienden la caja torácica. Disminuyen el
diámetro anteroposterior.
La presión alveolar desciende a + 1 cm H20.
Dura 3 segundos.
Son: Intercostales Internos y Rectos
Abdominales.
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Apnea
Presión Atmosférico
0 cm H20
Presión Alveolar
0 cm H20
Presión Pleural
– 5 cm H20
Diafragma
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Inspiración
Presión Atmosférico
0 cm H20
Presión Alveolar
- 1 cm H20
Presión Pleural
– 7,5 cm H20
Diafragma
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Espiración
Presión Atmosférico
0 cm H20
Presión Alveolar
+ 1 cm H20
Presión Pleural
– 2,5 cm H20
Diafragma
Diafragma
Diafragma
Diafragma
Diafragma
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VOLUMENES PULMONARES
Volumen Corriente (VT): Es el volumen inspirado o
espirado durante una respiración normal. 500 ml
Volumen Inspiratorio de Reserva (VRI): Es el volumen
adicional que se puede inspirar por encima del VT.
3000 ml
Volumen Espiratorio de Reserva (VRE): Es el volumen
adicional de aire que se puede espirar forzadamente
después de una espiración normal. 1100 ml
Volumen Residual (VR): Es el volumen de aire que queda
en los pulmones luego de una espiración forzada. 1200 ml
Volumen Muerto: Volumen de aire que presenta
intercambio gaseoso. Incluído dentro del VT. 150 ml
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Volumen Pulmonar (litros)
6
5
Volumen
Reserva
Inspiratoria
4
3
2
Volumen
Corriente
Volumen
Reserva
Espiratoria
1
Volumen
Residual
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CAPACIDADES PULMONARES
Capacidad Inspiratoria (CI): VT (500 ml) +
VRI (3000 ml) = 3500 ml
Capacidad Residual Funcional (CRF): VRE
(1100 ml) + VR (1200 ml) = 2300 ml
Capacidad Vital (CV): VT (500 ml) + VRI
(3000 ml) + VRE (1100 ml)= 4600 ml
Capacidad Pulmonar Total (CPT): CV (4600
ml) + VR (1200 ml) = 5800 ml
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ESPACIO MUERTO
Espacio Muerto Anatómico: Es el aire
presente en las vías aéreas que NO esta
implicado en el intercambio gaseoso.
Espacio Muerto Alveolar: Es el aire en las
zonas pulmonares de intercambio gaseoso
que NO participa en dicho proceso. En
personas sanas es casi nulo
Espacio Muerto Fisiológico: Es la suma de
los 2 espacios.
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TENSIÓN SUPERFICIAL ALVEOLAR
La superficie de agua que tapiza los alvéolos
intenta contraerse por la atracción mutua de
sus moléculas. Esto se llama Tensión
Superficial.
El surfactante pulmonar (fosfolípido) es un
agente tensoactivo que reduce a la mitad la
Tensión Superficial y disminuye el esfuerzo
respiratorio.
Es secretado por la Células Epiteliales
Alveolares tipo II.
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DIFUSIÓN DE GASES
Los gases respiratorios difunden desde las
áreas de presión parcial elevada hacia las
áreas de presión parcial baja.
La Presión Parcial de cada gas se deduce en
la siguiente fórmula:
Presión Parcial = Concentración x Presión Total
PpO2 160 mm Hg = 0,21 x 760 mm Hg
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CARACTERÍSTICAS DEL AIRE
ALVEOLAR
El aire alveolar sólo se sustituye parcialmente
por aire atmosférico en cada respiración.
Se está absorbiendo Oxígeno continuamente del
aire alveolar.
El Dióxido de Carbono está difundiendo
constantemente desde la sangre pulmonar a los
alvéolos.
El aire atmosférico seco se humedifica antes de
que alcance los alvéolos.
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CARACTERÍSTICA DEL AIRE
VENTILADO (en mm Hg)
Aire atmosf.
O2
CO2
Aire alveolar
160.0
Aire expirado
104.0
120.0
0.3
40.0
27.0
Nitrógeno597.0
569.0
566.0
Vapor H20
Total
3.7
47.0
760.0
047.0
760.0
760.0
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CARACTERÍSTICA DEL
INTERCAMBIO
El intercambio gaseoso se produce a través
de las membranas de todas las porciones
terminales de los pulmones, no sólo de los
propios alvéolos.
En el alvéolo existe una membrana de
intercambio muy particular formada por:
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MEMBRANA DE INTERCAMBIO
Capa de líquido con surfactante pulmonar.
Epitelio Alveolar, formado por células
epiteliales delgadas tipo I.
Membrana Basal Epitelial.
Espacio Intersticial fino.
Membrana Basal Capilar.
Membrana Endotelial Capilar.
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CARACTERÍSTICAS DE LA
MEMBRANA
Espesor: 0,6 micrómetros.
Área Superficial de la Membrana: 70 m2.
Volumen de Sangre Capilar: 60 a 140 ml.
Diámetro de los Capilares: El Diámetro Medio
es de 5 micrómetros y la membrana de
eritrocito esta en contacto con la pared
capilar.
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CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DE
LA MEMBRANA
La capacidad de difusión de la membrana
respiratoria para el Dióxido de Carbono es
veinte veces mayor que para el oxígeno.
La capacidad de difusión para el oxígeno
aumenta con el ejercicio porque:
Aumenta el área superficial: Hay reclutamiento de alvéolos y capilares
para producir intercambio.
Mejor relación Ventilación – Perfusión (V/Q)
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VENTILACIÓN – PERFUSIÓN
(V/Q)
Es el cociente entre la Ventilación Alveolar
(V) y el Flujo Sanguíneo Pulmonar (Q):
V/Q = 0. No hay ventilación Alveolar.
V/Q = Infinito. No existe Flujo Sanguíneo
Pulmonar.
V/Q = Normal: Los dos valores son
normales.
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CORTOCIRCUITO o SHUNT
Siempre que el V/Q sea inferior a lo normal,
se habla de Shunt. Es decir una fracción de
sangre venosa que pasa a través de los
capilares pulmonares no se oxigena.
Normalmente alrededor del 2 % del Gasto
Cardíaco, fluye a través de los vasos
bronquiales en lugar de fluir por los
capilares alveolares.
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ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO
Siempre que el V/Q sea superior a lo normal, se
habla de Espacio Muerto Fisiológico.
Cuando la ventilación alveolar es grande, pero el
flujo sanguíneo alveolar es bajo, existe mucho
más oxígeno disponible en los alvéolos del que
puede extraer la sangre que fluye, entonces se
dice que la ventilación de estos alvéolos se
desperdicia.
La ventilación del espacio muerto anatómico
también se pierde, por falta de sitios de
intercambio.
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ANOMALÍAS DEL V/Q
La V/Q es alta en la parte superior del
pulmón y baja en la inferior.
Tanto el Flujo Sanguíneo como la Ventilación
aumentan desde la parte superior a la inferior
del pulmón, pero el primero se incrementa
más progresivamente.
Área del
Pulmón
Ventilación
Perfusión
V/Q
PO2
PCO2
Superior
Alta
Menor
Máxima
Máxima
Mínima
Inferior
Baja
Mayor
Mínima
Mínima
Máxima
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TRANSPORTE DE GASES
La PO2 de la sangre pulmonar se eleva hasta
igualar la del aire alveolar en el primer tercio del
trayecto capilar.
La sangre de los capilares pulmonares queda casi
completamente saturada con Oxígeno, incluso
durante el ejercicio intenso.
El cortocircuito venoso bronquial hace disminuir la
PO2 arterial desde un valor capilar de 104 mmHg
hasta un valor arterial de unos 95 mmHg.
El Dióxido de Carbono difunde en una dirección
exactamente opuesta a la del oxígeno.
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HEMOGLOBINA
Alrededor del 97% del oxígeno que se
transporta hasta los tejidos lo hace en
combinación química con la hemoglobina.
La cantidad máxima de oxígeno transportado
por la hemoglobina es de unos 20 ml de
oxígeno por 100 ml de sangre.
El Monóxido de Carbono interfiere con el
transporte de oxígeno, porque tiene una
afinidad por la hemoglobina unas 250 veces
mayor que el oxígeno.
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HEMOGLOBINA
La curva de disociación de la hemoglobina muestra
el porcentaje de saturación en función de la PO2:
PO2 95 mmHg (sangre arterial) la hemoglobina se encuentra saturada
en un 97%. Hay 4 moléculas de oxígeno por cada molécula de
hemoglobina.
PO2 40 mm Hg (sangre venosa) la hemoglobina se encuentra saturada
en un 75%. Hay 3 moléculas de oxígeno por cada molécula de
hemoglobina.
PO2 25 mmHg (sangre venosa durante un ejercicio moderado) la
hemoglobina se encuentra saturada en un 50%. Hay 2 moléculas de
oxígeno por cada molécula de hemoglobina.
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CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3-
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pH = pKA + log
(HCO3 )
0,03 PCO2
pH = 6.1 + log 24
0,03 x 40
pH = 7,4
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