FISIOLOGIA RESPIRATORIA y VALORACION FUNCIONAL
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<strong>FISIOLOGIA</strong><br />
<strong>RESPIRATORIA</strong><br />
y<br />
<strong>VALORACION</strong><br />
<strong>FUNCIONAL</strong>
RESPIRACION<br />
Es el Intercambio Gaseoso ( O2 – C O2 ) a travez de una<br />
menbrana<br />
O2<br />
CO2 G<br />
A<br />
CO2<br />
S<br />
Respiracion Celular
RESPIRACION HUMANA<br />
EXTERNA<br />
INTERNA
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
de la FUNCION <strong>RESPIRATORIA</strong><br />
EXTERNA<br />
PaO2<br />
Proceso<br />
Oxigenación<br />
PaCO2<br />
Proceso<br />
Ventilación<br />
GASES ARTERIALES
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Oxigenación<br />
a) FiO2 – PiO2<br />
FiO2 – PiO2<br />
b) Difusión Membrana Alveolar<br />
c) Relación Ventilación / Perfusión<br />
d) Transporte Oxigeno<br />
e) Aporte de Oxigeno (DO2)<br />
2. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
f) Consumo Oxigeno (VO2)
FiO2<br />
Fracción Inspirada de Oxigeno<br />
0.21 %<br />
PiO2<br />
Presión Inspiratoria de Oxigeno<br />
160 mmHg
FiO2<br />
en la<br />
naturaleza:<br />
0.21 %
ALTURA Y TENSION ALVEOLAR DE O2 (PAO2)<br />
ALTURA PRESION PiO 2 PAO2<br />
(mts) ATMOSFERICA (mmHg) (mmHg)<br />
10,000<br />
226<br />
48<br />
18 (30)<br />
8,000<br />
332<br />
70<br />
34 (49)<br />
6,000<br />
425<br />
89<br />
42 (56)<br />
4,000<br />
498<br />
104<br />
56 (66)<br />
2,000<br />
1,000<br />
602<br />
694<br />
FiO2<br />
21 %<br />
126<br />
146<br />
79 (89)<br />
85 (95)<br />
0<br />
760<br />
159<br />
104<br />
(Aclimatados)
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
de la Fracción Inspiratoria de<br />
OXIGENO<br />
SENSOR DE OXIGENO
División<br />
Diametro<br />
(mm)<br />
¿Cuantos?<br />
Corte-Sectorial<br />
Area (cm)<br />
0 15 - 22 1 2.5<br />
1 10 - 15 2<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
1 - 10<br />
4<br />
1 x 10<br />
4<br />
17 – 19<br />
2 x 10<br />
4<br />
100<br />
20 -23<br />
0.5 – 1<br />
8 x 10<br />
7<br />
5 x 10<br />
3<br />
23 0.3 3.6 x 10 8 > 1 x 10<br />
6
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Oxigenación<br />
a) FiO2 – PiO2<br />
Difusión Membrana Alveolar<br />
b) Difusión Membrana Alveolar<br />
c) Relación Ventilación / Perfusión<br />
d) Transporte Oxigeno<br />
e) Aporte de Oxigeno (DO2)<br />
2. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
f) Consumo Oxigeno (VO2)
Zona Respiratoria
AREA total de difusión de gases es Grande<br />
Distancia difusión es muy pequeña,<br />
~50-100
Alveolo – Capilar (Microestructura)<br />
1u
Difusion a Traves de una lamina de Tejido<br />
Sol.<br />
P.M.<br />
A = Area de Superficie<br />
D = Constante de Difusion<br />
P1 – P2 = Diferencia Presion<br />
T = Espesor<br />
Sol = Solubilidad del gas<br />
P.M.= Peso molecular
Difusion de gases<br />
• Ingreso de O 2<br />
y eliminación de CO 2<br />
En reposo<br />
En movimiento
Por lo tanto, el ingreso de O 2 en la sangre no es<br />
normalmente limitado por la difusión<br />
¿Que tiempo toma<br />
equilibrar la sangre con<br />
los gases alveolares?<br />
Para Oxigeno:<br />
Tiempo en capilar<br />
pulmonar (seg)<br />
100<br />
PO 2<br />
(mm Hg)<br />
40<br />
El equilibrio ocurre<br />
en 0.2-0.25 seg<br />
0 0.2 0.4 0.6 0.8<br />
tiempo en capilar pulmonar (seg)
Difusión con Oxido Nitroso (N2O), O2, CO<br />
Inicio del<br />
capilar<br />
Fin del<br />
capilar<br />
Alveolar<br />
N2O<br />
Presión<br />
Parcial<br />
O2 (Normal)<br />
O2 (Anormal)<br />
N2O=Limitada O2=Limitada CO=Limitada por por Perfusión<br />
Difusión<br />
CO<br />
0 0.2 0.4 0.6 0.8<br />
tiempo en capilar pulmonar (seg)
Difusión con CO2<br />
Inicio del<br />
capilar<br />
Fin del<br />
capilar<br />
45<br />
Presión<br />
Parcial<br />
CO2<br />
(mmHg)<br />
(Normal)<br />
(Anormal)<br />
No Limitado es limitado por PERFUSION<br />
x DIFUSION<br />
40<br />
Alveolar<br />
Ejercicio<br />
0 0.2 0.4 0.6 0.8<br />
tiempo en capilar pulmonar (seg)
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
de la Difusión Alveolar<br />
D.L.C.O.
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Oxigenación<br />
a) FiO2 – PiO2<br />
b) Difusión Membrana Alveolar<br />
Relación Ventilación Perfusión<br />
c) Relación Ventilación / Perfusión<br />
d) Transporte Oxigeno<br />
e) Aporte de Oxigeno (DO2)<br />
2. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
f) Consumo Oxigeno (VO2)
Perfusión<br />
• Lecho capilar: 100-200m 2<br />
• Part. Sist. > P art. Pulm<br />
• 98 vs 10 mmhg<br />
• Vol. Sanguíneo = GC.<br />
• Circulación pulmonar<br />
no es homogénea
Caracteristicas ¨Especiales¨ de la Circulación Pulmonar<br />
Gasto Cardiaco (L/min)<br />
Pres. Arterial (mm Hg)<br />
Pres. Venosa (mm Hg)<br />
Resistencia Vascular (∆P/flow)<br />
Compliance Vascular (∆V/∆P)<br />
Circ. Sistemica<br />
6.0<br />
100<br />
2<br />
100-2/6=16.3<br />
Csystemic<br />
Circ. Pulmonar<br />
≈ 5.9<br />
>> 15<br />
“≈” 5<br />
> 15-5/5.9=1.7<br />
Comparacion de presiones (mmHg)<br />
Circulacion pulmonar Y Sistemica.<br />
Resistencia= P1 - P2 .<br />
Flujo<br />
Resistencia Pulmonar<br />
10% de Resist. Sistemica
Desigual distribucion de Circulacion Pulmonar<br />
(Posicion de Pie)<br />
Base<br />
Vertice<br />
Xenon radioactivo
• Distribución en relación a posición<br />
Decúbito dorsal<br />
Vertical<br />
Decúbito lateral
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
de la Resistencia Vascular<br />
Pulmonar<br />
Cateter de Swan Ganz
EQUILIBRIO<br />
VENTILACION / PERFUSION
Vol.<br />
VA<br />
Q<br />
VA /Q PaO2 PaCO2<br />
PN2<br />
( L /<br />
min.)<br />
(mmHg)<br />
7 0.25 0.07 3.6 130 28 553<br />
11 0.52 0.50 1.0 108 39 556<br />
13 0.80 1.30 0.62 88 42 532<br />
.<br />
RELACION V / Q
Unidades Ventilatorias<br />
NORMAL<br />
ALTO<br />
ESPACIO MUERTO<br />
CORTO CIRCUITO<br />
INTRAPULMONAR<br />
SILENCIOSA
3.3<br />
1.8<br />
1.0<br />
0.63<br />
0.8
P CO2 (mm Hg)<br />
Relación Ventilación Perfusión<br />
50<br />
P O2 = 40<br />
P CO2 = 45<br />
.<br />
Baja V A /Q<br />
Base<br />
Normal V A /Q<br />
.<br />
P O2 = 100<br />
P CO2 = 40<br />
P O2 = 150<br />
P CO2 = 0<br />
Apex<br />
.<br />
Alta V A /Q<br />
50 100 150<br />
P O2 (mm Hg)
DISTRIBUCION DE LA PERFUSION PULMONAR<br />
PA=P. Alveolar Pap=P. Art. Pulmonar<br />
Pvp=P. Vena Pulmonar
DISTRIBUCION DE LA VENTILACION
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
Shunt Intrapulmonar – Espacio Muerto<br />
Cateter de Swan Ganz<br />
Shunt Intrapulmonar<br />
Capnografo Main Stream<br />
Espacio Muerto
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Oxigenación<br />
a) FiO2 – PiO2<br />
b) Difusión Membrana Alveolar<br />
c) Relación Ventilación / Perfusión<br />
d) Transporte Oxigeno<br />
e) Aporte de Oxigeno (DO2)<br />
Ventilación<br />
2. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
f) Consumo Oxigeno (VO2)
ESTRUCTURA <strong>RESPIRATORIA</strong><br />
El sistema respiratorio esta formado por:<br />
- Vías y Centros nerviosos<br />
-Jaula torácica,<br />
-Aparato Respiratorio,<br />
- Alveolo-Capilar,<br />
-Sistema cardiovascular y<br />
- Capilar-Celular
Ventilación control<br />
• Centros respiratorios<br />
• Bulbo y protuberancia<br />
• Conexiones nerviosas<br />
• Quimiorreceptores<br />
. centrales y periféricos<br />
• Efectos del pCO2, pH y pO2<br />
•<br />
• pCO2<br />
• pCO2 y pO2<br />
• ventilación<br />
• Ventilación
JAULA TORAXICA<br />
Espacio<br />
Intrapleural
JAULA TORAXICA
Aparato Respiratorio
Vías Aéreas Superiores<br />
Humidifica, calienta, filtra y elimina<br />
secreciones bronquiales
Vías Aéreas Inferiores<br />
Conduccion y Limpieza
Sistema de Transporte Mucociliar<br />
Surface area<br />
2.5 cm 2<br />
> 1 x 10 6 cm 2<br />
• Movimiento ciliar es ondulante<br />
• Approximadamente 1.000 golpes/min.<br />
• Capa mucosa es transportada 12-15 mm/min.<br />
2:11
Parénquima Pulmonar<br />
Hematosis
ALveolo Capilar
Sistema cardiovascular<br />
Transporte y Aporte de O2 (DO2)
Sistema cardiovascular<br />
Capilar celular
Capilar Celular<br />
Aparato Respiratorio<br />
Sistema Cardiovascular<br />
Consumo O2<br />
Transporte y Aporte O2<br />
Difusión – V/Q O2
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
2. Intercambio Gaseoso<br />
a. Difusión<br />
b. Perfusión<br />
c. Relación V/P<br />
d. Transporte de O 2<br />
e. Consumo de O 2
Ventilacion<br />
“La Ventilacion es el proceso por el cual se produce<br />
un recambio del aire alveolar con el medio Ambiente”<br />
MECANICA<br />
“Parte de la Fisica que estudia el Movimiento”<br />
MECANICA VENTILATORIA<br />
“Estudio de las fuerzas que se generan en el sistema<br />
Respiratorio y los efectos que producen”<br />
(características estáticas y y dinámicas de los pulmones).
Mecanismo Básico<br />
de<br />
Mecanica Ventilatoria<br />
Diferencia Presión<br />
Flujo de Gas<br />
Tiempo<br />
Cambio de Volumen
CICLO RESPIRATRIO<br />
INSPIRACION
CICLO RESPIRATORIO<br />
ESPIRACION
Volúmenes y Capacidades Definición Valores Promedio<br />
Hombre Mujer<br />
Volumen Tidal (TV)<br />
Volumen Inspirado o Espirado en<br />
respiracion<br />
600 500<br />
regular..<br />
……..<br />
Volumen Reserva Inspiratorio (IRV)<br />
Inspiración máxima desde el fin de 3000 1900<br />
Inspiración Tidal<br />
Volumen Reserva Espiratorio (ERV)<br />
Capacidad Pulmonar Total (TLC)<br />
Espiración máxima desde el fin de<br />
Espiración Tidal<br />
Volumen pulmonar después Insp.máxima<br />
1200 800<br />
6000 4200<br />
Volumen Residual (RLV)<br />
Capacidad Vital Forzada (FVC)<br />
Volumen pulmonar después Esp. Máxima<br />
Volumen máximo espirado después de<br />
Inspiración máxima<br />
1200 1000<br />
4800 3200<br />
Capacidad Residual Funcional (FRC)<br />
Volumen en pulmones después de una<br />
Espiración Tidal<br />
2400 1800
MECANICA VENTILATORIA<br />
Variables Estaticas<br />
- Presion<br />
-Volumen<br />
-Compliance<br />
Variables Dinamicas<br />
-Flujo<br />
- Tiempo<br />
- Resistencia<br />
MOTOR
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
del Mecanica Ventilatoria<br />
Monitoreo Mecanica
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
2. Intercambio Gaseoso<br />
a. Difusión<br />
b. Perfusión<br />
c. Relación V/P<br />
d. Transporte de O 2<br />
e. Consumo de O 2
Propiedades<br />
elásticas de<br />
pulmones y<br />
tórax<br />
• Compliance<br />
• Tensión superficial<br />
• Resistencia de las<br />
vías aéreas
FACTORES QUE ALTERAN AL FLUJO
x<br />
x
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
de Mecanica Ventilatoria<br />
Monitoreo Mecanica
Note: Intrapleural pressure at<br />
rest is negative. Why??<br />
(see next slide)
Volúmenes y Capacidades<br />
Functional<br />
residual<br />
capacity<br />
Vital capacity (sum total of all except RV)
LA BOMBA TORAXICA<br />
TRABAJO<br />
FATIGA
Ventilación - Músculos<br />
• Músculos inspira torios<br />
• Diafragma<br />
• Músculos intercostales externos<br />
• Músculos accesorios de la<br />
inspiración<br />
• Músculos espiratorios<br />
• Músculos de la pared abdominal<br />
• Músculos intercostales internos
B. Ventilation (how we breathe)
Accesorios<br />
ECM<br />
de la<br />
inspiración<br />
• ECM -Eleva esternón<br />
• Escalenos Eleva 2ras. Costillas<br />
• Volúmenes >s de 50l/min.<br />
• Extremo de espalda y cuello<br />
• presión intratorácica 60 a 100 mmHg<br />
por debajo de Patm.
Diafragma<br />
• vertical (10 cm)y transverso del tórax<br />
• Enfisema: pierde forma, se aplana,tracciona<br />
costillas
TORAX EN<br />
ESPIRACION
JAULA TORAX<br />
ELEMENTOS OSEOS
Músculos Intercostales<br />
• Contracción:<br />
Internos<br />
• Costillas hacia abajo y<br />
adentro, fijando los<br />
espacios intercostales<br />
para evitar que protruyan<br />
durante la espiración<br />
Intercostales<br />
Internos<br />
• Esfuerzo tusivo intenso<br />
• Presiones intratorácicas<br />
de 120 mmHg con <br />
transitorio 300 mmHg.
<strong>VALORACION</strong> <strong>FUNCIONAL</strong><br />
de Pimax, Pemax
Fisiología Respiratoria<br />
PROCESOS<br />
Para poder cumplir con este intercambio se<br />
producen una serie de procesos que involucran<br />
no solo el sistema respiratorio sino también el<br />
sistema cardiovascular :<br />
1. Ventilación<br />
a. Mecánica Ventilatoria<br />
b.Factores que alteran<br />
c.Ventilación – control<br />
2. Intercambio Gaseoso<br />
a. Difusión<br />
b. Perfusión<br />
c. Relación V/P<br />
d. Transporte de O 2<br />
e. Consumo de O 2
Ventilación control<br />
• Centros respiratorios<br />
• Bulbo y protuberancia<br />
• Conexiones nerviosas<br />
• Quimioreceptores centrales y periféricos<br />
• Efectos del pCO 2 , pO 2 y pH<br />
• pCO 2 ventilación<br />
• pCO 2 y pO 2 Ventilación
Control of Respiration
A. Location of Respiratory Centers & Control Units<br />
1. Medullary Respiratory Centers<br />
a. Inspiratory Area - DRG - dorsal respiratory group neurons<br />
b. Expiratory Area - VRG - ventral respiratory group neurons<br />
2. Pontine Centers:<br />
a. Pneumotaxic Center - located in upper pons (“off switch”)<br />
b. Apneustic Center - located in lower pons (prevents turn-off)<br />
3. Pulmonary Receptors<br />
a. pulmonary stretch receptors (Hering-Breuer reflex)<br />
b. other receptors??<br />
B. Control of Respiratory Activity<br />
1. Central or Medullary Chemoreceptors<br />
2. Peripheral Chemoreceptors<br />
3. Interaction between Central and Peripheral Chemoreceptors.<br />
4. Cortical Factors
4. Regulación<br />
fisiológica<br />
Músculo liso<br />
bronquial<br />
• Regulación nerviosa<br />
• Parasimpáticos - broncoconstricción<br />
• Simpáticos - broncodilatación<br />
• Regulación química<br />
• Broncocontricción<br />
• Acetilcolina – Propranolol<br />
• Broncodilatación<br />
• Aminas simpaticomiméticas: adrenalina,<br />
norepinefrina.
Bioingeniería Terapia Respiratoria HNGAI