RELACION PRESION VOLUMEN Presión de oclusión
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RELACION PRESION VOLUMEN Presión de oclusión
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RELACION
PRESION VOLUMEN
Presión de oclusión
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PRESION VOLUMEN
Presión de oclusión
OBJETIVOSOBJETIVOSLas dificultades experimentales han llevado a generar una tradición en Fisiología y Fisiopatología básicas del análisis de la ventilación por medio de la variación de volúmenes, cuando se sabe que es fundamental conocer la relación entre presiones, volúmenes y flujos.
Se desarrollarán los conceptos de Presión Inspiratoria Máxima (Pinas) y Presión Espiratoria Máxima (Pemex) para comparar el comportamiento normal y patológico durante diferentes esfuerzos ventilatorios. Se trata del concepto de Presión de Oclusión que se usa en clínica
La presentación gráfica de las presiones mencionadas se complementa con la Curva de Relajación del sistema ventilatorio (Psv) compuesto por el conjunto de pulmón y de la caja torácica.
Con la medición de la Presión Alveolar (PA), la Presión Pleural (Ppl) y la Presión Abdominal (Pabd) se puede completar el análisis de los cambios por separado que sufre el pulmón y la caja torácica ante diferentes esfuerzos. Es una manera de diferenciar y cuantificar las patologías. Con estas medidas se construye el diagrama de Campbell
Los usuarios de este programa deben comprender que se trata de un enfoque fisiológico, por lo que para analizar con mayor profundidad este tema deberá consultar material especializado usado en clínica
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RELACION PRESION VOLUMEN
EN INSPIRACION MAXIMA (Pimax)
EN ESPIRACION MAXIMA (Pemax)
EN RELAJACION DEL SISTEMA (Psv)
RELACION PRESION VOLUMEN
EN INSPIRACION MAXIMA (Pimax)
EN ESPIRACION MAXIMA (Pemax)
EN RELAJACION DEL SISTEMA (Psv)
TRABAJO VENTILATORIO
ELASTICO
RESISTIVO
TRABAJO VENTILATORIO
ELASTICO
RESISTIVO
MENUGENERAL
RELACION PRESION VOLUMEN
PRESION DE OCLUSION
INSPIRACION MAXIMA (Pimax)
ESPIRACION MAXIMA (Pemax)
RELAJACION DEL SISTEMA (Psv)
VENTILACION NORMAL
Individuo Joven
Individuo Anciano
PULMON Y CAJA TORACICA
RELACION PRESION VOLUMEN
PRESION DE OCLUSION
INSPIRACION MAXIMA (Pimax)
ESPIRACION MAXIMA (Pemax)
RELAJACION DEL SISTEMA (Psv)
VENTILACION NORMAL
Individuo Joven
Individuo Anciano
PULMON Y CAJA TORACICA
MENUGENERAL
Su medición, conocida en clínica como Presión de Oclusión, se usa en terapia intensiva para seguimiento de los pacientes sometidos a ventilación mecánica. Se ha usado como base teórica de numerosas pruebas clínicas de control.
En la ventilación normal hay una relación lineal entre la descarga neuronal del centro respiratorio y la presión generada por la musculatura que participa en el fenómeno.Por las innumerables variables involucradas, esta correlación no es fácil de conocer y se diseñó la técnica de estudio de diferentes volúmenes pulmonares con la posterior oclusión de la vía y la generación de una Presión Inspiratoria máxima (Pim). La Pim se mide en la boca como equivalente de la presión alveolar (PA)
La fuerza de los músculos se desarrolla así en condiciones isométricas por lo que se constituye en una medida de la capacidad contráctil del músculo. Además evita la complejidad de los procesos dinámicos, como la variación de la resistencia dinámica y elástica durante el ingreso y egreso de gas.
La disminución de la Pim puede producirse por enfermedad neuromuscular patología pulmonar desnutrición y debilidad muscular
La disminución de la Pim se suele acompañar de disminución de la Capacidad Vital (CV), del Volumen en espiración forzada (VEF) y de la Ventilación Voluntaria Máxima.(VVM)
Reducida a 30% de su valor normal puede generar aumento de PCO2.
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Se grafica también la relación presión volumen en relajación del sistema ventilatorio (sv) compuesto por la acción simultanea de…………………………….. la caja torácica (ct). y el pulmón (p).
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Volumen (% de CV)
Presión
Se puede estudiar el comportamiento del sistema ventilatorio a diferentes volúmenes pulmonares, graficados en ordenadas como porcentajes de la Capacidad Vital (CV) En abcisas se grafica la presión en la boca igual a la alveolar ( PA ).
En la línea vertical trazada a presión cero se señala la posición de
reposo de sistema ventila torio en conjunto (a 35% de CV o a Capacidad Funcional Residual)
reposo del tejido muscular o caja torácica (60% de CV)
reposo del tejido pulmonar (a volumen debajo de 0% de
CV)Se representa la relación presión volumen estática para esfuerzo inspiratorio máximo (Pim) y esfuer zo espiratorio máximo (Pem).
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positiva o supraatmosférica.
negativa o subatmosférica
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Volumen (% de CV)
Presión
Presión inspiratoria máxima ( Pim )Presión inspiratoria máxima ( Pim )
A distintos volúmenes pulmonares se realiza un esfuerzo inspiratorio máximo con la vía ocluida y se mantiene esa condición muscular activa.
Cuando el volumen intrapulmonar es bajo (de VR a CFR), los músculos inspiratorios tienen normalmente capacidad para producir presiones subatmosféricas muy grandes.
Cuando se incorporan volúmenes grandes y se realiza el mismo esfuerzo inspiratorio máximo, los músculos superan la posición de reposo muscular y su capacidad para generar fuerza o presiones subatmosféricas es menor.Existe un volumen pulmonar donde el sistema muscular está en reposo o los sarcómeros tienen su longitud normal, como cualquier músculo esquelético.
Es un valor importante en la valoración clínica de patologías ventilatorias; es un equivalente de la capacidad de realizar el trabajo necesario para producir una ventilación alveolar adecuada.
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En estudios de aplicación clínica es habitual medir la presión inspiratoria por esfuerzo máximo solo a VR y a CPT.
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Volumen (% de CV)
Presión
Aproximadamente a un volumen intrapulmonar de 60% de la CV los músculos respiratorios están en reposo.La longitud muscular determina la capacidad de desarrollar tensión.
Cuando el volumen intrapulmonar varía entre VR y CFR el músculo utiliza la energía elástica acumulada al eliminar el gas y vuelve hacia sus condiciones de reposo, contando con capacidad para generar presiones subatmosféricas importantes. Gran parte del proceso es inspiratorio pasivo, con regreso a la posición de reposo muscular.
El tamaño de los sarcómeros y el distanciamiento de los puentes contráctiles son los responsables de la tendencia muscular para volver a su condición de reposo y por ello es opuesta a una inspiración a un volumen mayor.
La realización de esfuerzos inspiratorios máximos a volúmenes pulmonares altos ( CPT ) es menos eficiente en la producción de presiones subatmosféricas.
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El volumen máximo alcanzado a CPT es menor en espiración porque la presión supraatmosférica comprime al gas. Por ello los volúmenes deben normalizarse a una misma presión, generalmente a nivel de mar o 760 mmHg
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Volumen (% de CV)
P+P --90 -60 -30 0 +30 +60 +90
Se han descrito las características de la relación presión volumen para inspiración máxima. Es el fenómeno mas estudiado pues el trabajo inspiratorio aumentado es la causa principal de fatiga muscular. A continuación se describirá la misma relación para esfuerzo espiratorio máximo.
Presión espiratoria máxima ( Pem )Presión espiratoria máxima ( Pem )
Cuando el volumen intrapulmonar varía entre VR y CFR el músculo espiratorio genera presiones positivas por la acción de compresión sobre el gas contenido por el pulmón.La realización de esfuerzos espiratorios máximos a volúmenes pulmonares altos ( CPT ) genera presiones positivas mayores y compresión del gas.
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Volumen (% de CV)
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Presión de relajación del Sistema Ventilatorio ( Psv )Presión de relajación del Sistema Ventilatorio ( Psv )
Se ha presentado antes
la curva de inspiración máxima
la curva de espiración máxima
Cuando se incorpora un volumen al pulmón (de VR a CPT) y se relajan los músculos con vía ocluida, existe una condición de equilibrio entre las fuerzas de tracción elástica ejercidas por el Sistema Ventilatorio y la presión vale cero.Se trata de una línea que no es una recta perfecta, pero su pendiente permite inferir las características elásticas en el conjunto del pulmón y de la caja torácicaComo se trata de un sistema con dos elásticos, el pulmón y la caja torácica, es necesario conocer el comportamiento de cada uno por separado.
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Volumen (% de CV)
Presión Alveolar
Hay una relación presión volumen en relajación de la caja torácica y del pulmón (sistema ventilatorio) diferente al incorporar un determinado volumen pulmonar.
CFR
CPT
VR
La retracción elástica del pulmón de la caja torácica son iguales en reposo ventilatorio. La PA es cero y corresponde a la Capacidad Funcional Residual (CFR). El reposo muscular indica que el músculo tiene una acción mínima sobre la presión en ese volumen pulmonar. La retracción del pulmón durante la relación del sistema genera las presiones positivas existentes.
A volúmenes bajos ( VR ) la acción mayor es ejercida por los músculos, ya que están alejados de su posición de reposo.
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A volúmenes altos ( CPT ) la retracción del pulmón es máxima y también la retracción muscular contribuye a generar las altas presiones positivas presentes.
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% Capacidad Vital
Presión-100 -50 0 +50 +100
El Volumen corriente ( Vc Tidal volume en ingles Tv ) se genera en condiciones de reposo entre una inspiración y una espiración normal.
La presión inspiratoria a partir de cero llega a –5 cmH20 en el ejemplo
y el volumen se incrementa desde el 25 al 60% de su CV.
La distancia existente entre las presiones en inspiración normal y la curva de Pim indica la reserva del individuo para realizar mayores esfuerzos inspiratorios, voluntarios o por requerimientos metabólicos.
La relajación de los músculos inspi ratorios y la libera ción de la energía elástica pulmonar generan las presio nes positivas o supraatmosféricas, que conducen a la eliminación de gas
La diferencia con la Pem indica la reserva para reali zar espiraciones activas.
La presión espira toria positiva llega a +5.
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JOVEN NORMAL
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Presión
-40 -20 0 +20
% Capacidad Vital
Muchas diferencias se pueden observar en el comportamiento del sistema elástico de un individuo normal anciano con respecto a uno joven.
La Pim a VR parte de valores mayores y alcanza presiones subatmosféricas menores que en un joven. La Pim a CPT presenta valores menos subatmosféricos
pero con poca diferencia. Se puede concluir que los músculos inspiratorios en el anciano tienen menor capacidad de retracción elástica.La curva de relajación del sistema ventilatorio (condición de equilibrio entre pulmón y caja torácica o presión cero) indica la presencia de una CFR a un volumen pulmonar mayor (60% de CV en lugar de 35%)La menor pendiente de la relación presión volumen indica la presencia de una mayor resistencia elástica o una complacencia menor del sistema ventilatorio.
Lo desarrollado corresponde al sistema ventilatorio estático, que se diferencia del proceso dinámico con ingreso y egreso ........................................................ de gas en forma secuencial.
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ANCIANO NORMAL
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Presión
-40 -20 0 +20
% Capacidad Vital
El Volumen corriente ( Vc ) se genera en condiciones de reposo entre una inspiración y una espiración normal que se suceden en el tiempo.
La distancia existente entre las presiones en inspiración normal y la curva de PImax indica que la reserva del individuo anciano normal para realizar mayores esfuerzos inspiratorios está disminuida con respecto al joven.
La relajación de los músculos inspi ratorios y la liberación de la energía elástica pulmonar generan las presiones positivas o supraatmos féricas, que conducen a la eliminación de gasLa presión Inspiratoria es mayor que en el joven (- 9 y -5) y se logra incorporar un volumen menor (20 a 35% de la CV).
y el volumen se incrementa desde el 60 al 80% de su CV. La presión inspiratoria a partir de cero llega a -9
El mayor trabajo ventilatorio puede estar generado por una complacencia menor del sistema ventilatorio o porque la ventilación se produce a volúmenes intrapulmonares altos o cercanos a la CPT.
La espiración no presenta mayores diferencias, salvo un área menor.
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% Capacidad Vital
Presión Alveolar
-40 -20 0 +20 +40
Caja torácica
Pulmón
Relación presión volumen estática
Sistema ventilatorioSistema ventilatorio
Condición de reposo
Caja torácica
Pulmón
Sistema ventilatorioSistema ventilatorio
La relación presión volumen del siste ma ventilatorio en relajación, está determinada por la caja torácica y el pulmón.Son dos sistemas elásticos que pueden presentar patologías que se necesita a veces explorar por sepa rado para proceder a una corrección adecuada y sobre todo específica.
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Ver la clase Diagrama de Campbell
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% Capacidad Vital
Presión Alveolar
-40 -20 0 +20 +40
Todo lo descrito hasta aquí corresponde a la medición habitual en la época en que se describieron estos fenómenos : la presión en la boca ( Pbo ), que en condiciones de reposo y relajación se correspondería a la presión alveolar ( PA )
Se hace evidente que las relaciones descritas en la relajación del sistema ventilatorio son iguales para una modificación por acción de los músculos respiratorios que generan una presión subatmosférica
Pero solo es posible conocer la relación del sistema completo, constituido por la caja torácica y el pulmón.
Para conocer las modificaciones del pulmón es necesaria la medición de la PTP ( PA – Ppl ) tema que se desarrollará mas adelante.
o de un equipo capaz de generar presiones positivas externas.
PAPA
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VER www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q. Aspectos físicos
Ver clase Diagrama de Campbell
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Pbo-40 -20 0 +20 +40
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% Capacidad Vital
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Ppl
Se realiza normal mente en un individuo con relaja ción muscular volun taria o curarizado; en ambos casos se usa, presión positi va externa
La complacencia estática de la caja torácica tiene igual forma gráfica cuando se cambia su volumen por presión positiva externa (midiendo Pbo o PA)
Se modifica la graficación de la complacencia estática pulmonar al medir la presión pleural (Ppl) por medio de un balón intraesofágico ( o uso de la presión transpulmonar).
(Ver la clase Diagrama de Campbell )
o por ins piración espontánea (midiendo Ppl)
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ASPECTOS FISICOSASPECTOS FISICOS
TRABAJO VENTILATORIO
NORMAL
RESISTIVO AUMENTADO
ELASTICO AUMENTADO
TRABAJO VENTILATORIO
NORMAL
RESISTIVO AUMENTADO
ELASTICO AUMENTADO
MENUGENERAL
Se realiza un trabajo ventilatorio a fin de ingresar y eliminar el gas en el pulmón. Este trabajo está determinado no sólo por el volumen del gas sino también por las resistencias que se oponen a su movimiento.
La resistencia de las vías aéreas o dinámica se analiza en su manera mas simple por la ley de Poiseuille y se considera la variable fundamental en este proceso el radio en su cuarta potencia.
La resistencia elástica o la que ofrece el pulmón a su estiramiento está determinada por las características del tejido elástico del intersticio o del alveolo, de la tensión superficial y la acción del surfactante, de la interacción de la estructura elástica de todo el pulmón. La variación de volumen lograda se relaciona con la presión transpulmonar ( PTP = PA – Ppl ) a flujo cero y se calcula la complacencia .
R E S I S T E N C I A S
R E S I S T E N C I A S
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R = P / V R = 8 l / r 4
Es la que se halla aumentada en patologías como asma, bronquitis, enfisema y obstrucción de vías aéreas mayores.
C = V / PTP
La complacencia disminuida indica una resistencia elástica aumentada y está presente en fibrosis pulmonar, falta de surfactante y otras patologías.
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Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar Complacencia.
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Cuando se trata de cuantificar las variaciones en un elástico que no es lineal, sino tridimensional, como el pulmón, las modificaciones producidas serán de volumen (V) y la acción sobre el sistema elástico se producirá por una fuerza sobre la unidad de superficie, es decir una presión. ( P ). La resistencia que el sistema elástico opone al estiramiento se define por la relación entre presión y volumen ( P / V ), que tiene un significado similar al módulo de Hooke.
El problema en fisiología respiratoria es la medición de las variables adecuadas para la cuantificación del fenómeno elástico producido en el cambio de longitud del sistema (inspiración y espiración ).
La diferencia entre estas presiones es la responsable de las modificaciones producidas; existen ciertos problemas para su medición que se unen a otras cuestiones reales de interacción de estructuras, de posición corporal, de la presencia de sustancias que modifican las características elásticas.
La medición de los cambios de volumen no ofrecen mayores incon venientes aunque deben incluir sistemas fiables y reproducibles y los valores deben ser normalizados por presión barométrica y temperatura.
La medición de la presión responsable del cambio de volumen del pulmón ofrece las dificultades propias de un elástico tridimensional que tiene una presión interna ( Presión alveolar ) y una presión externa ( Presión pleural ).
SISTEMAS
ELASTICOS
SISTEMAS
ELASTICOS
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SIN FRICCIÓN
F
L
F
L
F
L
CON FRICCIÓN
F
L
F
L
F
L
Cuando se realiza el estiramiento de un elástico que no sufre fricción se produce un alargamiento ( L ) proporcional a la fuerza aplicada ( F ).
El trabajo es igual al producto de la fuerza aplicada por el estiramiento producido ( T = F *Δ l ). Se puede definir un área que corresponde a la sumatoria de ese producto en cada punto y corresponde al trabajo elástico.
Al realizar el estiramiento del elástico si además de la resistencia interna sufre un roce externo, para la misma fuerza aplicada en cada punto se alcanzará una menor longitud. Se puede hallar un área del nuevo producto entre F y ΔL que define el trabajo resistivo o por fricción o dinámicoHay dos puntos comunes a ambos procesos que corresponden al inicio y al final, donde no hay movimiento.
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Trabajo ventilatorio, elástico, resistivo
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El pulmón normal ofrece resistencia de las vías aéreas y resistencia elástica. El ciclo ventilatorio descrito numerosas clases de esta hoja web, es sumamente útil para conocer el comportamiento de numerosas variables en el tiempo.Para conocer el trabajo ventilatorio debe asociarse la presión pleural necesaria para inspirar o espirar y el cambio de volumen producido.
La condición de reposo ventilatorio está en un volumen que corresponde a la Capacidad Funcional Residual y a una presión intrapelural de –2 cmH20.El fin de la inspiración en este ejemplo se da en un volumen de la CFR + 1litro y la Ppl de –6 cmH20.El área marcada corresponde al trabajo elástico realizado
Para que se produzca ingreso del gas, durante la inspiración, se debe incorporar una energía adicional para vencer la resistencia de las vías al paso del gas. Es el trabajo resistivo.
TRABAJO
NORMAL
O
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PA
Ppl
Inspiración Espiración
V
O
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PA
Ppl
Inspiración Espiración
V
Ppl cmH200 2 4 6 8 10
CFR + 1
CFR + 0.5
CFR
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Trabajo ventilatorio, elástico, resistivo
Ppl cmH200 2 4 6 8 10
CFR + 1
CFR + 0.5
CFR
El pulmón patológico puede ofrecer una resistencia elástica ....... normal y una resistencia de las vías aéreas aumentada.
En el modelo que se presenta, como en el caso anterior, la Ppl es de –2 cmH20 y la inspiración comienza a partir del volumen de Capacidad Funcional Residual.
El fin de la inspiración se alcanza a un volumen igual a la CFR mas 1litro y la Ppl de aproximadamente - 6 cmH20
El área marcada corresponde al trabajo elástico realizado.
Para que se produzca ingreso del gas, durante la inspiración, se debe utilizar una energía adicional para vencer la resistencia de las vías al paso del gas. Es el trabajo resistivo aumentado.
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Debe observarse que la mayor variación de Ppl supera los –8 cmH20 .
TRABAJO
RESISTIVO
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Trabajo ventilatorio, elástico, resistivo
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Se ha descrito la existencia de una energía acumulada en el pulmón durante la inspiración lo que determina la posibilidad de que la espiración sea pasiva, sin contracción de los músculos espiratorios
Ppl cmH200 - 2 - 4 -6 - 8 - 10
CFR + 1
CFR + 0.5
CFR
Cuando se relajan los músculos inspiratorios hay una energía que se libera llamada en clínica “ retracción elástica” y permite al pulmón volver a las condiciones de reposo iniciales sin necesidad de incorporar energía adicional al sistema.
Si la resistencia espiratoria es mayor a la del ejemplo anterior y se necesita producir presiones que están fuera del área de trabajo elástico generado durante la inspiración, será necesaria la producción de una contracción de los músculos espiratorios
No se debe confundir este fenómeno con la presión positiva que se genera necesariamente en el alveolo durante la espiración.
Se debe producir una espiración activa
TRABAJO
RESISTIVO
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Puede ser el origen de la PEEPi descrita en otras clases
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El pulmón patológico puede ofrecer una resistencia elástica aumentada por modificación del parénquima pulmonar, falta de surfactante, cicatrización de tejido. La patología típica es la fibrosis pulmonar.
En el modelo que se presenta, como en el caso anterior, la Ppl es de –2 cmH20 y la inspiración comienza a partir del volumen de Capacidad Funcional Residual.
El fin de la inspiración se alcanza a una volumen igual a la CFR mas 1litro y la Ppl es de aproximadamente - 12cmH20 para un volumen de la CFR + 1 litro.El área marcada corresponde al trabajo elástico realizado
Ppl cmH200 2 4 6 8 10
CFR + 1
CFR + 0.5
CFR
La resistencia de las vías aéreas está reducida y por ello el trabajo resistivo es menor al normal.Debido a la complacencia disminuida (resistencia elástica aumentada) hay gran cantidad de energía elástica incorporada durante la inspiración, que se utiliza en una espiración pasiva a flujos aumentados con respecto al normal.
TRABAJO
ELASTICO
CONCLUSIONES
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Ver la clase, Presión,Volumen . Aspectos Físicos
CONCLUSIONESCONCLUSIONESSe ha desarrollado la relación presión volumen, como concepto fisiológico de presiones máximas, y que constituye la variable de uso común en ventilación mecánica y terapia intensiva referida como PRESION DE OCLUSION. Es un método diagnostico en el estudio de la patología ventilatoria.
FIN
Es una forma de graficación que permite entender el ciclo ventilatorio y diferenciar las variaciones entre individuos normales, jovenes y ancianos. Permite diferenciar esfuerzos ventilatorios en patología.
Se ha presentado en forma separada la relación presión volumen del pulmón y de la caja torácica, conceptos necesarios para entender el Diagrama de Campbell en la diferenciación de diferentes patologias.Se debe comprender el desarrollo presentado del trabajo ventilatorio y la posibilidad de generación de PEEPi por actividad de los músculos espiratorios.
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