Facultad de MedicinaEscuela de Medicina

Curso : BiofisicaDocentes : M.Sc. Luis Alberto Curo Maquén

Dr. Jimmy Mendoza Malca

Tema : Mecánica pulmonar Integrantes:

Gonzales Alvarado Jesús Alejandro - 201520042

Hoces Guerrero Patricia Elizabeth - 201520055

Lozano Alarcon Roberto - 201520411

Miñope Gonzales Gino Giancarlo -

Sanchez Caycay Junior Alexis – 201510129

Santisteban Collazos Lucas Vicente - 201610036

CHICLAYO – 2016

INTRODUCCIÓN

Entender el funcionamiento de la Mecánica Pulmonar resulta imprescindible si queremos comprender distintas patologías y saber cómo tratarlas, es por eso que en este seminario se llevara cabo nociones básicas que nos brinden los conceptos claves para el mejor entendimiento del mismo y poder llevar los posteriores temas con mayor facilidad.

En el presente informe se resumirá los aspectos más importantes con respecto a la Mecánica Pulmonar con sus respectivos puntos del temario, tratando de ser didácticos explicando de una manera sencilla para todos dada la importancia de su buen entendimiento en la carrera de medicina humana.

OBJETIVOS

Comprender lo básico del funcionamiento de la Mecánica Pulmonar, los procesos de la circulación de la sangre y la respiración.

Comprende, reconocer y valorar la importancia de los efectos hemodinámicos y respiratorios en el ser humano.

Conocer la aplicación de las técnicas de espirometría tanto simple como forzada utilizadas en el ámbito clínico.

MECANICA PULMONAR

La mecánica pulmonar estudia el comportamiento desde el punto de vista físico, del aparato respiratorio cuando se produce un flujo de aire en su interior.

El conjunto de factores que caracterizan este movimiento de gas, determina la mecánica ventiladora, siendo válido este concepto tanto para la ventilación mecánica, como para la espontánea. Su monitorización (a nivel médico) es imprescindible para el diagnóstico y pronóstico de la enfermedad causante de cualquier proceso, así como para tomar las decisiones terapéuticas pertinentes.

FLUJO AÉREO:

El aire entre y sale de los pulmones siguiendo los gradientes de presión creados por la expansión reversibles de la caja torácica. Las presiones respiratorias son (en reposo, con respecto a la presión atmosférica):

Intra-alveolar durante la inspiración: -3 mm HgIntra-alveolar durante la espiración: +3 mm HgIntra-pleural: - 4 mm Hg

El estudio de la mecánica ventiladora comprende el análisis de las variaciones de volumen torácico – pulmonares, del débito en las vías aéreas y de las presiones aplicadas a estas estructuras. El sistema mecánico ventilatorio comprende:

a) Las vías aéreas ramificadas, poco distensibles y que oponen poca resistencia al flujo.

b) El pulmón, órgano elástico que forma una estructura tridimensional con gran superficie para la difusión.

c) La caja torácica, estructura relativamente rígida a nivel costal y más distensible a nivel diafragmático.

El volumen del pulmón está determinado por la diferencia de presiones entre su exterior e interior (presión traspleural Ptp). El

flujo de las vías aéreas está determinado por la diferencia de presión alveolobucal o presión dinámica (Pd = Pa – Pb).

PRESIÓN TRANSMURAL

Entendemos por Presión transmural, la diferencia entre la presión dentro, menos la presión fuera del compartimento que se considere. Así, la Presión transpulmonar, será igual a la presión en boca menos la presión pleural, y también la Presión transpulmonar será la suma de la Pel(presión elástica del pulmón) y de la Presión debida a la resistencia de la vía aérea, de forma que cuando no hay flujo, ni resistencia por tanto, la P transpulmonar será igual a Pel. Esta es la base de la estimación clásica de la presión alveolar, asumiendo que será igual a la presión en boca o vía aérea, cuando interrumpimos el flujo mediante un obstructor o shutter, sistema muy habitual en estudios de fisiopatología respiratoria, o con un período de meseta en el ventilador mecánico (Gráfico 20 con los distintos puntos de presión en vía aérea (dinámica, cero, estática, PEEP intrínseca y externa), arriba, y abajo la P. alveolar).

En las Presiones transmurales el volumen de órganos o estructuras huecas y distensibles, como el pulmón y el tórax, es determinado

en parte por la diferencia de presiones entre su interior y exterior o presión transmural. Si la presión interior es más alta que la exterior, el volumen de la estructura aumenta y si es menor, el volumen se reduce, en esta presión trasmural encontramos lo siguiente:

- Presión transpulmonar (Ptp) es la diferencia entre la presión en la boca y la presión pleural. En condiciones estáticas  determina el grado de distensión del pulmón y en condiciones dinámicas debe, además, vencer las resistencias opuestas al movimiento del aire

- Presión trastorácica: es la diferencia entre la presión pleural  y la atmosférica 

TENSIÓN SUPERFICIAL ALVEOLAR. SURFACTANTE

La resistencia del pulmón al estiramiento depende de dos factores:

a) De la extensibilidad y la elasticidad de los tejidos pulmonares, particularmente las fibras elásticas. Esto incluye la ¨elastancia¨ del sistema, es decir las propiedades de elasticidad que surgen de su estructura geométrica.

b) De las propiedades de un film acuoso recubre las paredes alveolares.

La interface gas- liquido desarrolla, por tensión superficial, importantes fuerzas de retracción, que son tanto más importantes cuando los alveolos presenta un volumen menor.

Estas fuerzas de retracción son disminuidas por la existencia en el líquido alveolar de una sustancia ¨surfactante¨( que disminuye la tensión de superficie) secretada por el epitelio alveolar. La capacidad de expansión se reduce a 1/3 en ausencia del ¨surfactante¨ lo que hace imposible la respiración.

TENSIÓN SUPERFICIAL Y LEY DE LAPACE

Para dar una aproximación más precisa de la respuesta de los vasos a la distención Laplce estableció un atención T en la pared de una vaso, necesaria para mantener un radio r determinado, es proporcional al producto de la presión transmural Pt por el radio r. La presión transmural Pt es la diferencia entre las presiones en el interior Pi y el exterior Pe de un vaso.

Pt = Pi- Pe

Si la tensión exterior Pe es igual a la atmosférica, se le puede considerar nula. Luego:

Pt = Pi

La pared del vaso se encuentra en equilibrio cuando la fuerza de distensión fd es igual a la fuerza de contención fc. La fuerza de distensión en un segundo de longitud l y radio r sometido a una presión transmural Pt es igual a:

fd = Pt. 2. r. l

La fuerza de contención es para ese mismo segmento, sometido a una tensión T.

fc = T. 2. l

Segmento cardiovascular en equilibrio podemos esperar que:

fd = fc y Pt.2.r.l = T. 2. l Donde:

T = Pt . r

Lo que indica que la tensión a la que está sometido un vaso durante la circulación es igual al producto de la presión por el radio.Esta expresión matemática es utilizada cuando la relación entre el espesor del vaso y del radio del mismo es despreciable.En el caso e donde dicha relación es mayor que 0,1 la expresión será:

T= Pt . r/e

Cuando se aplica a una cavidad, como la ventricular por ejemplo, se utilizará.

T = Pt. r/2

INTERACCIÓN CIRCULATORIA CARDIOPULMONAR

La circulación pulmonar es un sistema de alto caudal y baja resistencia donde las presiones son seis veces inferiores a las de la circulación sistémica (presión máxima de la arteria pulmonar: 25 mm Hg). Una de las características de la circulación pulmonar es su carácter pulsátil. Las pulsaciones atraviesan la red capilar, amortiguándose y la sangre llega al corazón izquierdo en forma menos oscilante. El sistema está igualmente sometido a las pulsaciones retrógradas que vienen de la aurícula izquierda, a las oscilaciones de la presión respiratoria y a las atracciones mecánicas ligadas a las variaciones del volumen pulmonar. Todos estos factores complican una descripción rigurosa del sistema. En cada sístole la presión arterial pulmonar aumento rápidamente hasta un máximo de 20 a 25 mm Hg y disminuye luego hasta un mínimo telediagnóstico de 8 a 0 mm Hg.

La porción sistólica está determinada inicialmente por la aceleración de la sangre y luego por la distención de las paredes. La disminución diastólica depende principalmente de la elasticidad arterial y de las resistencias periféricas a la circulación. La presión venosa pulmonar es apenas superior a la presión venosa pulmonar es apenas superior a la presión en la aurícula izquierda. La amplitud de las oscilaciones de presión es de 2 a 4mm Hg. Es decir que el 80%de la onda de presión arterial es amortiguada por el sistema.

En el estudio de la dinámica circulatoria pulmonar se analiza la presión y los gradientes de presión y de flujo, que son funciones complejas y periódicas. También se analiza en el perfil de velocidades, que dependen del número de Reynolds y de la interacción del movimiento viscoso con la tendencia a la concentración axial de los glóbulos rojos.

El análisis de las interacciones cardio- respiratoria se hace difícil por la superposición de los efectos de las variaciones de presión y volumen en el tórax, por los fenómenos reflejos y por las

variaciones de presión abdominal asociados. Durante la inspiración hay una disminución de la presión intratorácica y un aumento de la presión intrabdominal, del volumen pulmonar y de la capacidad de las grandes venas pulmonares. La presiones intramurales de las cavidades derechas e izquierdas y la de las arterias sistémicas disminuyen., al mismo tiempo la presión intramural de la vea cava inferior y de las venas abdominales aumenta. El retorno venoso y la presión de llenado del ventrículo derecho están en consecuencia aumentando, el débito sistólico del ventrículo derecho aumenta y las presiones transmurales y diferenciales dela aurícula derecha, del ventrículo derecho y de la arteria pulmonar aumentada en una segunda fase.

Una fraccionen del flujo ventricular derecho se acumula en los grandes vasos pulmonares y se reduce el retorno venoso a la aurícula izquierda y el débito ventricular izquierdo, induciendo una disminución generalmente poco marcada de las presiones transmurales de la aorta y de las arterias sistémicas. Estas variaciones apenas observables en la respiración normal, es mucho más marcada cuando la respiración es más amplía y la inspiración más sostenida. Los efectos de la espiración son, por supuesto, los inversos de los observados durante la inspiración.

Efectos hemodinámicos y respiratorios del: calor, frio, luz, presión atmosférica, altura, buceo, aceleración, postura y equilibrio.Todos los factores antes mencionados modifican la fisiología cardiorrespiratoria.

Calor – frio

La relación calor frio nos da a entender que si al aumento de temperatura ambiente provocara vasodilatación periférica, sudoración profusa por encima de los 37° C y se produjeran consecuencias hemodinámicas respectivas; ya que el hombre formar parte de un reducido número de especies que mantiene su temperatura constante surge un delicado equilibrio entre la termogénesis que es la producción de calor y la termólisis que es la perdida de calor.

- Termogénesis: es la liberación de calor, un 20% es producido en territorio esplácnico (circulación sistémica que irriga la porción abdominal del tubo digestivo) y otro 20% en el musculo esquelético. Un 18% en el cerebro y en un 13% en el miocardio.

- Termólisis: es el proceso por el cual se pierde calor hacia el exterior y se puede hacer por diferentes mecanismos :a) La perdida por conducción: es el simple pasaje

desde la piel al aires que lo rodea con continuidad térmica y dado la variación de temperatura existente.

b) La trasmisión por convención: se produce cuando el aire en contacto con la superficie del cuerpo se

halla en movimiento ya que en este caso el calor es transportado por desplazamiento de energía:

c) Radiación: es el principal mecanismo de perdida de calor en situaciones básicas, este mecanismo está fundado en la propiedad de todo cuerpo en emitir radiaciones de tipo de la luz cuya energía es proporcional a la cuarta de la temperatura absoluta.

AceleraciónEs la fuerza de atracción de la gravedad al actuar sobre los receptores profundos ya que crear la sensación de peso; podemos decir que si se lleva a un hombre al espacio exterior esta sensación desaparece ya que un cosmonauta en vuelo orbital se encuentra en estado gravitacional y las modificaciones que ocurre en su fisiología son dominio de la medicina espacial.

Se considera lo siguiente que un individuo parado sobre la superficie terrestre se sabe que:

f=m .g Luego f−(m .g )=0

a) Aceleración positiva y negativa: Se dice que un individuo recibe una aceleración positiva cuando la dirección de la misma es cabeza – pies; si la dirección es contraria se habla de una aceleración negativa. Podemos citar un ejemplo que es en el caso del aviador que realiza un looping alli se aplican las dos aceleraciones antes mencionadas.

En el caso de la izquierda de la figura sobre el aviador actúa la g natural, la g’ debido a la fuerza centrífuga del movimiento circular, en la figura por dirección de la misma ambas cabeza y pies hay una resultante positiva, en cambio en la figura de la derecha la fuerza centrífuga determina una g’ de sentido contrario a la g’ natural y si su intensidad es suficiente el aviador recibirá una aceleración negativa resultantes de la suma algebraica de la g y g’.

LuzLos efectos sobre la regulación de los mecanismos fisiológicos y respiratorios de la luz está relacionado esta denominado con el ritmo circadianos que son las variaciones cíclicas diarias de diversas funciones fisiológicas estas condiciones se borran rápidamente al suprimirse algun estimulo.

Presión atmosférica, alturaComo se sabe el oxígeno es uno de los componentes del aire atmosférico y su presión parcial es de 159 mm Hg lo que representa un 21%, esta proporción se mantiene al disminuir la presión atmosférica con altura; es decir que cae a la mitad a los 5 500 m y al 25% a los 11000 metros.

La presión parcial del oxígeno en el alveolo pulmonar es de 104 mm Hg y en esas condiciones la hemoglobina se satura y la oxigenación es perfecta. La saturación o curva de disociación de la hemoglobina nos muestra el grado de saturación que se reduce relativamente poco hasta una presión parcial de 40 mm Hg., es decir alrededor del 40% del valor del mar esto corresponde a una altura de unos 6000 metros.

- Relación entre anoxemia, altura y capacidad pulmonar a) Anoxemia :

Es cuando un individuo se le eleva en la atmosfera terrestre los niveles de oxígeno sanguíneo disminuye, esta disminución ocurre también a nivel del mar.Regresando en el caso de la altura el nivel de anoxemia alcanzado depende fundamentalmente de la disminución de la tensión superficial de oxígeno.

b) Capacidad pulmonar:Es el volumen máximo de aire que se puede contener en los pulmones, una buena ventilación hace que la diferencia entre la tención del oxígeno en aire y en el alveolo disminuyen es decir que la caída de tensión de

oxígeno a lo largo del espacio muerto (laringe, tráquea y grandes bronquiolos) sea menor.

c) Tolerancia a la altitud Esto tiene que ver con la aclimatación en donde es evidente la misma depende en grado sumo de la actividad desarrollada. Mientras que los individuos sanos pueden tolerar una elevación de hasta 4000 metros sin problemas mientras que no desarrolla actividad física, muchos de ellos se descompensan al desarrollar un ejercicio desarrollado.

Buceo:Cuando una persona se sumerge en el mar sufre un aumento de presión de alrededor de 1 atmosfera cada 10 metros de profundidad, para poder respirar en estas condiciones se debe de recibir una mezcla de gaseosa no toxica a una presión que equilibre exactamente la que ejerce sobre la pared exterior de la caja torácica.La preparación de la mezcla gaseosa respirable no es fácil. La misma posee evidentemente oxigene y un gas diluyente y además debe poder eliminarse el bióxido de carbono con facilidad. Es bien saber que el oxígeno puro respirado a presiones superiores a la atmosfera es rápidamente toxico, a una presión de 1,7 atmosferas corresponde a una profundidad de 7 metros y en ello aparecen nauseas, sudoraciones y convulsiones con perdida posible de conocimiento; asi mismo no se debe de confundir la respiración del oxígeno puro con la hiperpresion con la respiración de oxígeno puro en la altitud el cual es la hipopresion.

Tampoco se debe de confundir con la situación de la cámara hiperbárica en la que se respira aire y no oxígeno en hiperpresion.

PosturaEn esta parte se dice que es el pasaje activo y brusco a la posición de pie induce una secuencia de hechos que se pueden subdividir en dos fases:

a) Inmediata: cuando el curso de los primeros segundos la presión arterial disminuye, según los sujetos entre 5 y 40 mm Hg y la frecuencia cardiaca aumenta rápidamente y en consecuencia la presión arterial se eleva. Entre los 20y 30 segundos la presión regresa a sus valores iniciales y a veces se puede superar a ello.

b) La segunda fase es menos definida y depende de la actividad física.

EspirometríaSegún la página web consultas nos explica que la espirometría es una prueba no invasiva que permite conocer la función pulmonar de una persona. Consiste en respirar por la boca a través de un pequeño tubo, y forzar la respiración para medir el flujo aéreo esto permite el estado de los pulmones de una persona midiendo el aire que es capaz de inspirar y espira.Cabe resaltar que hay dos tipos de espirometrías:Espirometría simple: consiste en que la persona respire lentamente primero con normalidad. Luego tendrá que coger y soltar todo el aire que pueda. Así se mide el volumen de aire que entra y sale de los pulmones, y el máximo que podría entrar y salir.

Prueba de espirometría simple

Espirometría forzada: consiste en que la persona coja todo el aire que pueda y después lo suelte bruscamente hasta que no pueda expulsar más. Así se mide el flujo, es decir, la cantidad de aire por segundo que puede expulsar una persona.

Además de ello podemos decir que una espirometría no nos dirá directamente cuál es el problema pulmonar al que nos enfrentamos, pero sí nos indica si la función pulmonar está alterada con un patrón obstructivo (el aire no puede salir fácilmente) o restrictivo (el aire no puede entrar). Esto ayuda mucho a decidir un tratamiento útil, y permite enfocar el diagnóstico con la clínica u otras pruebas.

Prueba de espirometría forzada

CONCLUSIONES

Vimos la parte básica del funcionamiento de la Mecánica Pulmonar, durante la respiración, así como

la importancia de sus componentes como el surfactante y las diferentes presiones.

Se comprendió los conceptos hemodinámicos y respiratorios, como se da la hematosis y presiones arteriales.

Aprendimos el porqué de la realización de las espirometrías, las mismas que podemos realizar en nuestra carrera médica.

Referencias bibliográficas Alan H Cromer, Física para las ciencias de la vida, 2da ed,

Editorial Reverté S.A. Barcelona. 1998.

Parisi M, Temas de biofísica, 2ª ed. Chile: McGraw-Hill Interamericana; 2009.

Web consultas, [actualizado 12 de enero 2016, citado 12 de abril 2016], disponible en: http://www.ull.es/view/institucional/bbtk/Lista_referencias_Vancouver/es