FISIOLOGIA RESPIRATORIA y VALORACION FUNCIONAL

FISIOLOGIA
RESPIRATORIA
y
VALORACION
FUNCIONAL

RESPIRACION
Es el Intercambio Gaseoso ( O2 – C O2 ) a travez de una
menbrana
O2
CO2 G
A
CO2
S
Respiracion Celular

RESPIRACION HUMANA
EXTERNA
INTERNA

VALORACION FUNCIONAL
de la FUNCION RESPIRATORIA
EXTERNA
PaO2
Proceso
Oxigenación
PaCO2
Proceso
Ventilación
GASES ARTERIALES

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Oxigenación
a) FiO2 – PiO2
FiO2 – PiO2
b) Difusión Membrana Alveolar
c) Relación Ventilación / Perfusión
d) Transporte Oxigeno
e) Aporte de Oxigeno (DO2)
2. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
f) Consumo Oxigeno (VO2)

FiO2
Fracción Inspirada de Oxigeno
0.21 %
PiO2
Presión Inspiratoria de Oxigeno
160 mmHg

FiO2
en la
naturaleza:
0.21 %

ALTURA Y TENSION ALVEOLAR DE O2 (PAO2)
ALTURA PRESION PiO 2 PAO2
(mts) ATMOSFERICA (mmHg) (mmHg)
10,000
226
48
18 (30)
8,000
332
70
34 (49)
6,000
425
89
42 (56)
4,000
498
104
56 (66)
2,000
1,000
602
694
FiO2
21 %
126
146
79 (89)
85 (95)
0
760
159
104
(Aclimatados)

VALORACION FUNCIONAL
de la Fracción Inspiratoria de
OXIGENO
SENSOR DE OXIGENO

División
Diametro
(mm)
¿Cuantos?
Corte-Sectorial
Area (cm)
0 15 - 22 1 2.5
1 10 - 15 2
2
3
4
5
1 - 10
4
1 x 10
4
17 – 19
2 x 10
4
100
20 -23
0.5 – 1
8 x 10
7
5 x 10
3
23 0.3 3.6 x 10 8 > 1 x 10
6

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Oxigenación
a) FiO2 – PiO2
Difusión Membrana Alveolar
b) Difusión Membrana Alveolar
c) Relación Ventilación / Perfusión
d) Transporte Oxigeno
e) Aporte de Oxigeno (DO2)
2. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
f) Consumo Oxigeno (VO2)

Zona Respiratoria

AREA total de difusión de gases es Grande
Distancia difusión es muy pequeña,
~50-100

Alveolo – Capilar (Microestructura)
1u

Difusion a Traves de una lamina de Tejido
Sol.
P.M.
A = Area de Superficie
D = Constante de Difusion
P1 – P2 = Diferencia Presion
T = Espesor
Sol = Solubilidad del gas
P.M.= Peso molecular

Difusion de gases
• Ingreso de O 2
y eliminación de CO 2
En reposo
En movimiento

Por lo tanto, el ingreso de O 2 en la sangre no es
normalmente limitado por la difusión
¿Que tiempo toma
equilibrar la sangre con
los gases alveolares?
Para Oxigeno:
Tiempo en capilar
pulmonar (seg)
100
PO 2
(mm Hg)
40
El equilibrio ocurre
en 0.2-0.25 seg
0 0.2 0.4 0.6 0.8
tiempo en capilar pulmonar (seg)

Difusión con Oxido Nitroso (N2O), O2, CO
Inicio del
capilar
Fin del
capilar
Alveolar
N2O
Presión
Parcial
O2 (Normal)
O2 (Anormal)
N2O=Limitada O2=Limitada CO=Limitada por por Perfusión
Difusión
CO
0 0.2 0.4 0.6 0.8
tiempo en capilar pulmonar (seg)

Difusión con CO2
Inicio del
capilar
Fin del
capilar
45
Presión
Parcial
CO2
(mmHg)
(Normal)
(Anormal)
No Limitado es limitado por PERFUSION
x DIFUSION
40
Alveolar
Ejercicio
0 0.2 0.4 0.6 0.8
tiempo en capilar pulmonar (seg)

VALORACION FUNCIONAL
de la Difusión Alveolar
D.L.C.O.

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Oxigenación
a) FiO2 – PiO2
b) Difusión Membrana Alveolar
Relación Ventilación Perfusión
c) Relación Ventilación / Perfusión
d) Transporte Oxigeno
e) Aporte de Oxigeno (DO2)
2. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
f) Consumo Oxigeno (VO2)

Perfusión
• Lecho capilar: 100-200m 2
• Part. Sist. > P art. Pulm
• 98 vs 10 mmhg
• Vol. Sanguíneo = GC.
• Circulación pulmonar
no es homogénea

Caracteristicas ¨Especiales¨ de la Circulación Pulmonar
Gasto Cardiaco (L/min)
Pres. Arterial (mm Hg)
Pres. Venosa (mm Hg)
Resistencia Vascular (∆P/flow)
Compliance Vascular (∆V/∆P)
Circ. Sistemica
6.0
100
2
100-2/6=16.3
Csystemic
Circ. Pulmonar
≈ 5.9
>> 15
“≈” 5
> 15-5/5.9=1.7

Comparacion de presiones (mmHg)
Circulacion pulmonar Y Sistemica.
Resistencia= P1 - P2 .
Flujo
Resistencia Pulmonar
10% de Resist. Sistemica

Desigual distribucion de Circulacion Pulmonar
(Posicion de Pie)
Base
Vertice
Xenon radioactivo

• Distribución en relación a posición
Decúbito dorsal
Vertical
Decúbito lateral

VALORACION FUNCIONAL
de la Resistencia Vascular
Pulmonar
Cateter de Swan Ganz

EQUILIBRIO
VENTILACION / PERFUSION

Vol.
VA
Q
VA /Q PaO2 PaCO2
PN2
( L /
min.)
(mmHg)
7 0.25 0.07 3.6 130 28 553
11 0.52 0.50 1.0 108 39 556
13 0.80 1.30 0.62 88 42 532
.
RELACION V / Q

Unidades Ventilatorias
NORMAL
ALTO
ESPACIO MUERTO
CORTO CIRCUITO
INTRAPULMONAR
SILENCIOSA

3.3
1.8
1.0
0.63
0.8

P CO2 (mm Hg)
Relación Ventilación Perfusión
50
P O2 = 40
P CO2 = 45
.
Baja V A /Q
Base
Normal V A /Q
.
P O2 = 100
P CO2 = 40
P O2 = 150
P CO2 = 0
Apex
.
Alta V A /Q
50 100 150
P O2 (mm Hg)

DISTRIBUCION DE LA PERFUSION PULMONAR
PA=P. Alveolar Pap=P. Art. Pulmonar
Pvp=P. Vena Pulmonar

DISTRIBUCION DE LA VENTILACION

VALORACION FUNCIONAL
Shunt Intrapulmonar – Espacio Muerto
Cateter de Swan Ganz
Shunt Intrapulmonar
Capnografo Main Stream
Espacio Muerto

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Oxigenación
a) FiO2 – PiO2
b) Difusión Membrana Alveolar
c) Relación Ventilación / Perfusión
d) Transporte Oxigeno
e) Aporte de Oxigeno (DO2)
Ventilación
2. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
f) Consumo Oxigeno (VO2)

ESTRUCTURA RESPIRATORIA
El sistema respiratorio esta formado por:
- Vías y Centros nerviosos
-Jaula torácica,
-Aparato Respiratorio,
- Alveolo-Capilar,
-Sistema cardiovascular y
- Capilar-Celular

Ventilación control
• Centros respiratorios
• Bulbo y protuberancia
• Conexiones nerviosas
• Quimiorreceptores
. centrales y periféricos
• Efectos del pCO2, pH y pO2
•
• pCO2
• pCO2 y pO2
• ventilación
• Ventilación

JAULA TORAXICA
Espacio
Intrapleural

JAULA TORAXICA

Aparato Respiratorio

Vías Aéreas Superiores
Humidifica, calienta, filtra y elimina
secreciones bronquiales

Vías Aéreas Inferiores
Conduccion y Limpieza

Sistema de Transporte Mucociliar
Surface area
2.5 cm 2
> 1 x 10 6 cm 2
• Movimiento ciliar es ondulante
• Approximadamente 1.000 golpes/min.
• Capa mucosa es transportada 12-15 mm/min.
2:11

Parénquima Pulmonar
Hematosis

ALveolo Capilar

Sistema cardiovascular
Transporte y Aporte de O2 (DO2)

Sistema cardiovascular
Capilar celular

Capilar Celular
Aparato Respiratorio
Sistema Cardiovascular
Consumo O2
Transporte y Aporte O2
Difusión – V/Q O2

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
2. Intercambio Gaseoso
a. Difusión
b. Perfusión
c. Relación V/P
d. Transporte de O 2
e. Consumo de O 2

Ventilacion
“La Ventilacion es el proceso por el cual se produce
un recambio del aire alveolar con el medio Ambiente”
MECANICA
“Parte de la Fisica que estudia el Movimiento”
MECANICA VENTILATORIA
“Estudio de las fuerzas que se generan en el sistema
Respiratorio y los efectos que producen”
(características estáticas y y dinámicas de los pulmones).

Mecanismo Básico
de
Mecanica Ventilatoria
Diferencia Presión
Flujo de Gas
Tiempo
Cambio de Volumen

CICLO RESPIRATRIO
INSPIRACION

CICLO RESPIRATORIO
ESPIRACION

Volúmenes y Capacidades Definición Valores Promedio
Hombre Mujer
Volumen Tidal (TV)
Volumen Inspirado o Espirado en
respiracion
600 500
regular..
……..
Volumen Reserva Inspiratorio (IRV)
Inspiración máxima desde el fin de 3000 1900
Inspiración Tidal
Volumen Reserva Espiratorio (ERV)
Capacidad Pulmonar Total (TLC)
Espiración máxima desde el fin de
Espiración Tidal
Volumen pulmonar después Insp.máxima
1200 800
6000 4200
Volumen Residual (RLV)
Capacidad Vital Forzada (FVC)
Volumen pulmonar después Esp. Máxima
Volumen máximo espirado después de
Inspiración máxima
1200 1000
4800 3200
Capacidad Residual Funcional (FRC)
Volumen en pulmones después de una
Espiración Tidal
2400 1800

MECANICA VENTILATORIA
Variables Estaticas
- Presion
-Volumen
-Compliance
Variables Dinamicas
-Flujo
- Tiempo
- Resistencia
MOTOR

VALORACION FUNCIONAL
del Mecanica Ventilatoria
Monitoreo Mecanica

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
2. Intercambio Gaseoso
a. Difusión
b. Perfusión
c. Relación V/P
d. Transporte de O 2
e. Consumo de O 2

Propiedades
elásticas de
pulmones y
tórax
• Compliance
• Tensión superficial
• Resistencia de las
vías aéreas

FACTORES QUE ALTERAN AL FLUJO

x
x

VALORACION FUNCIONAL
de Mecanica Ventilatoria
Monitoreo Mecanica

Note: Intrapleural pressure at
rest is negative. Why??
(see next slide)

Volúmenes y Capacidades
Functional
residual
capacity
Vital capacity (sum total of all except RV)

LA BOMBA TORAXICA
TRABAJO
FATIGA

Ventilación - Músculos
• Músculos inspira torios
• Diafragma
• Músculos intercostales externos
• Músculos accesorios de la
inspiración
• Músculos espiratorios
• Músculos de la pared abdominal
• Músculos intercostales internos

B. Ventilation (how we breathe)

Accesorios
ECM
de la
inspiración
• ECM -Eleva esternón
• Escalenos Eleva 2ras. Costillas
• Volúmenes >s de 50l/min.
• Extremo de espalda y cuello
• presión intratorácica 60 a 100 mmHg
por debajo de Patm.

Diafragma
• vertical (10 cm)y transverso del tórax
• Enfisema: pierde forma, se aplana,tracciona
costillas

TORAX EN
ESPIRACION

JAULA TORAX
ELEMENTOS OSEOS

Músculos Intercostales
• Contracción:
Internos
• Costillas hacia abajo y
adentro, fijando los
espacios intercostales
para evitar que protruyan
durante la espiración
Intercostales
Internos
• Esfuerzo tusivo intenso
• Presiones intratorácicas
de 120 mmHg con
transitorio 300 mmHg.

VALORACION FUNCIONAL
de Pimax, Pemax

Fisiología Respiratoria
PROCESOS
Para poder cumplir con este intercambio se
producen una serie de procesos que involucran
no solo el sistema respiratorio sino también el
sistema cardiovascular :
1. Ventilación
a. Mecánica Ventilatoria
b.Factores que alteran
c.Ventilación – control
2. Intercambio Gaseoso
a. Difusión
b. Perfusión
c. Relación V/P
d. Transporte de O 2
e. Consumo de O 2

Ventilación control
• Centros respiratorios
• Bulbo y protuberancia
• Conexiones nerviosas
• Quimioreceptores centrales y periféricos
• Efectos del pCO 2 , pO 2 y pH
• pCO 2 ventilación
• pCO 2 y pO 2 Ventilación

Control of Respiration

A. Location of Respiratory Centers & Control Units
1. Medullary Respiratory Centers
a. Inspiratory Area - DRG - dorsal respiratory group neurons
b. Expiratory Area - VRG - ventral respiratory group neurons
2. Pontine Centers:
a. Pneumotaxic Center - located in upper pons (“off switch”)
b. Apneustic Center - located in lower pons (prevents turn-off)
3. Pulmonary Receptors
a. pulmonary stretch receptors (Hering-Breuer reflex)
b. other receptors??
B. Control of Respiratory Activity
1. Central or Medullary Chemoreceptors
2. Peripheral Chemoreceptors
3. Interaction between Central and Peripheral Chemoreceptors.
4. Cortical Factors

4. Regulación
fisiológica
Músculo liso
bronquial
• Regulación nerviosa
• Parasimpáticos - broncoconstricción
• Simpáticos - broncodilatación
• Regulación química
• Broncocontricción
• Acetilcolina – Propranolol
• Broncodilatación
• Aminas simpaticomiméticas: adrenalina,
norepinefrina.

Bioingeniería Terapia Respiratoria HNGAI