Ventilación, Flujo sanguíneo, y intercambio de gases  INTRODUCCIÓNEste primer capítulo en la sección sobre la fisiología respiratoria se dedica a la función primaria del pulmón: el intercambio de gases. Además, se revisan los principios de la ventilación y el flujo sanguíneo que subyacen en el intercambio de gases. Aunque el pulmón tiene otras funciones, tales como la metabolización de algunos compuestos, el filtrado de los materiales no deseados de la circulación, y actuando como un depósito para la sangre, intercambio de gases es su función principal. Las enfermedades respiratorias con frecuencia interfieren con la ventilación, el flujo de sangre, y el intercambio de gases y en última instancia puede conducir a insuficiencia respiratoria y muerte.

VENTILACIÓNLa anatomía de las vías respiratorias y la región alveolar del pulmón se discute en el Capítulo 1 . Hay vimos que las vías respiratorias consisten de una serie de tubos de ramificación que se convierten en más estrecho, más corto, y más numerosos, ya que penetran más profundamente en el pulmón. Este proceso continúa hasta los bronquiolos terminales, que son las vías respiratorias más pequeñas sin alvéolos. Todos estos bronquios constituyen las vías de conducción. Su función es llevar el gas inspirado a las regiones de gas de intercambio del pulmón. Debido a que las vías de conducción no contienen alvéolos y por lo tanto tomar parte en el intercambio de gases, constituyen el espacio muerto anatómico.Cada bronquiolo terminal subtiende una unidad respiratoria o acino. Los bronquiolos terminales se dividen en bronquiolos respiratorios que tienen en ciernes alvéolos ocasional de sus paredes. Finalmente, llegamos a los conductos alveolares, estructuras que están completamente alineados con alvéolos. Esta región alveolada del pulmón, donde se produce el intercambio de gases se conoce como la zona respiratoria. La región distal a los bronquiolos terminales se refiere a veces como la zona de transición y respiratorio debido a que las regiones nonalveolated de los bronquiolos respiratorios no estrictamente tienen una función respiratoria. La distancia desde el bronquiolo terminal para el alvéolo más distal es de sólo 5 mm, pero la zona respiratoria constituye la mayor parte del pulmón (su volumen siendo algunos de 2 a 3 L).Desde un punto de vista funcional, la morfología de la vía aérea humana se aclaró en gran medida por los estudios de Weibel. 1 Se midió el número, longitud, anchura, y la ramificación ángulos de las vías respiratorias, y él propuesto modelos que, a pesar de que están idealizadas, hacer presión-flujo y otros análisis mucho más manejable. El modelo de Weibel más comúnmente utilizado es el llamado modelo A, se muestra en la Figura 4-1 . Tenga en cuenta que las primeras 16 generaciones (Z) conforman las vías de conducción que terminan en los bronquiolos terminales. Los siguientes tres generaciones constituyen los bronquiolos respiratorios, en los que el grado de formación de alveolos aumenta constantemente. Esta es la zona de transición. Por último, hay tres generaciones de los conductos alveolares y una generación de sacos alveolares. Estos últimos cuatro generaciones constituyen la zona respiratoria cierto. 

FIGURA 4-1 ▪La idealización de las vías respiratorias humanas según Weibel modelo A. AD, conductos alveolares; AS, saco alveolar;BL, bronquiolos; BR, de los bronquios; RBL, bronquiolo respiratorio; TBL, bronquiolo terminal; , La generación de las vías respiratorias Z. Tenga en cuenta que la RBL, AD, y AS conforman las zonas de transición y respiratorias.(Reproducida de Weibel ER: Morfometría del pulmón Berlín humana:. Springer-Verlag, 1963.)Este sistema de la vía aérea idealizada, dicotómica de ramificación es claramente una simplificación excesiva. Por ejemplo, en algunas regiones del pulmón humano, hay muchos menos de 23 generaciones desde la tráquea hasta los sacos alveolares, mientras que otras regiones contienen más

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generaciones.Algunas de las deficiencias del modelo han sido señaladas por Horsfield, 2 que ha propuesto otros modelos, sobre todo de las regiones más distales de las vías respiratorias. En algunos aspectos, tiene más sentido para empezar a contar a los alvéolos terminales y trabajar hacia atrás, hacia el origen. Este sistema se ha utilizado para clasificar los afluentes de los ríos. Sin embargo, el modelo de Weibel ha sido de gran valor para la fisiología respiratoria, y un ejemplo de su uso se muestra en la Figura 4-2 . Aquí el modelo aclara la naturaleza del flujo de gas en todas las generaciones de las vías respiratorias en el pulmón. Figura 4.2 muestra que, si se calcula el área transversal total de las vías respiratorias de cada generación, hay relativamente pocos cambios en el área hasta nos acercamos a la generación de 16, es decir, los bronquiolos terminales. Sin embargo, cerca de este nivel, el área de sección transversal aumenta muy rápidamente. Esto ha llevado a algunos fisiólogos para sugerir que la forma de las vías aéreas combinadas es similar a una trompeta o incluso una chincheta! 

FIGURA 4-2 ▪Diagrama que muestra la extremadamente rápido aumento en el área de la sección transversal total de las vías respiratorias en las vías respiratorias (Resp.) De zona como se predijo a partir del modelo Weibel en la Figura 4-1 .(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)El resultado de este rápido cambio de zona es que el modo de flujo de gas cambia en la región de los bronquiolos terminales. Proximal a este punto, el flujo es convectiva, o "mayor", es decir, el tipo de flujo que se produce cuando la cerveza se vierte de una jarra. Sin embargo, cuando el gas llega a la región aproximar el nivel de los bronquiolos terminales, su velocidad de avance disminuye drásticamente a causa de la muy rápido aumento en el área de la sección transversal. Como consecuencia, la difusión molecular comienza a tomar el control como el modo dominante de transporte de gas. En efecto, la difusión dentro de la fase gas es el principal mecanismo de flujo de gas en los alvéolos. Naturalmente, no hay ninguna transición brusca; los cambios de flujo gradualmente desde principalmente por convección a principalmente por difusión en el área general de la generación 16.Una de las consecuencias de este cambio en el modo de flujo es que muchas partículas de aerosol penetran a la región de los bronquiolos terminales por flujo convectivo, pero no penetran más debido a su gran masa y la resultante baja velocidad de difusión. Por lo tanto, la sedimentación de estas partículas es pesado en la región de los bronquiolos respiratorios terminales. Esta es una razón por la cual esta región del pulmón es particularmente vulnerable a los efectos de los contaminantes del aire.Otra implicación de este árbol de las vías respiratorias dicotómica de ramificación es que cuanto mayor es el número de puntos de ramificación, mayor es el potencial para la distribución no uniforme de flujo de aire entre las vías respiratorias y los alvéolos distales. Por lo tanto, cuando se realiza la evaluación experimental de flujo no uniforme, mayor es la resolución espacial del método, mayor será la cantidad de la no uniformidad detectada. Además, repiten, posiblemente menor, las diferencias en la distribución del flujo en cada punto de ramificación dará lugar a la correlación espacial de flujo. En otras palabras, las regiones vecinas tienden a tener flujos más similares que las regiones situadas lejos, otros factores son iguales.Los volúmenes pulmonaresFigura 4-3 muestra las principales divisiones del volumen pulmonar. La capacidad pulmonar total (TLC) es el volumen de gas contenido en los pulmones en inspiración máxima. La capacidad vital (VC) es el volumen de gas que puede ser exhalado por una espiración máxima de la capacidad pulmonar total. El volumen restante en el pulmón después de la expiración máxima es el volumen residual (RV). El volumen corriente(V t ) se refiere a la excursión volumen respiratorio normal. El volumen pulmonar al final de una espiración normal es la capacidad residual funcional (FRC). El

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diagrama también indica el volumen inspiratorio de reserva (IRV) y el volumen de reserva espiratorio (ERV). 

FIGURA 4-3 ▪Las principales divisiones de los volúmenes pulmonares. Los valores son sólo ilustrativas; hay una considerable variación normal. ERV, volumen espiratorio de reserva; IRV, volumen de reserva inspiratorio.(Modificado de West JB: Fisiología Respiratoria-Lo Esencial [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)

Capacidad residual funcional, volumen residual y capacidad pulmonar totalEstos tres volúmenes no se pueden medir con un simple espirómetro porque no hay forma de saber el volumen restante en el pulmón después de una espiración máxima (es decir, el volumen residual). Sin embargo, si se mide la capacidad residual funcional, los otros dos volúmenes se pueden derivar por espirometría simple.La capacidad residual funcional se puede medir convenientemente por dilución de helio en un circuito cerrado. El sujeto está conectado a un espirómetro de volumen conocido que contiene una concentración conocida de helio (un gas muy insoluble) y luego rebreathes hasta que la concentración de helio en el espirómetro y en los pulmones es el mismo. El dióxido de carbono exhalado se absorbe con cal sodada, y el oxígeno se añade para mantener un volumen total constante. Después de equilibrio, se supone que la cantidad total de helio para permanecer inalterados por tan poco de él se retira por la sangre debido a su muy baja solubilidad. La capacidad residual funcional puede entonces ser derivada de la siguiente ecuación: (1) donde  y  son las concentraciones de helio antes y después del equilibrio, es el volumen del espirómetro, y  es el volumen del pulmón. Si el sujeto se conecta en el equipo cuando está en la capacidad residual funcional,  da ese volumen.Otra forma popular de la medición de la capacidad residual funcional es con un pletismógrafo de cuerpo.Esto es una gran caja hermética en la que el sujeto se sienta. Al final de una espiración normal, un obturador cierra la boquilla, y el sujeto se le pide hacer esfuerzos respiratorios. A medida que el sujeto intenta inhalar, el gas en los pulmones se expande, volumen pulmonar aumenta ligeramente, y la presión en la caja se eleva ligeramente debido a que su volumen de gas disminuye. La ley de Boyle (tiempos de presión de volumen es constante a temperatura constante), entonces se puede utilizar para calcular el cambio de volumen de la pletismógrafo. La ecuación es  , donde  y  son las presiones de la caja antes y después del esfuerzo inspiratorio,  es el volumen de la caja preinspiratorio, y? V es el cambio en el volumen de la caja (o de pulmón). Si también se midió la presión en la boca durante los esfuerzos respiratorios, la ley de Boyle también se puede aplicar a la pulmonar y la capacidad residual funcional se puede derivar. La ecuación es aquí  , donde  y  son las presiones de la boca antes y después del esfuerzo inspiratorio, y  es la capacidad residual funcional. Debido a que este es el único desconocido (? V se midió previamente),  se puede calcular.En pacientes con enfermedad pulmonar, la capacidad residual funcional medido por dilución de helio puede ser sustancialmente menor que el medido por pletismografía corporal. La razón es que el pletismógrafo corporal mide el volumen total de gas en el pulmón, incluyendo cualquier que está atrapada detrás de las vías respiratorias cerradas, y que por lo tanto no se comunica con la boca. Por el contrario, las medidas método de dilución de helio sólo la comunicación de gas o el volumen de pulmón ventilado. En sujetos normales jóvenes estos volúmenes son prácticamente idénticos, pero pueden ser considerablemente diferente en pacientes con enfermedad pulmonar grave. También en estos pacientes, el volumen que se obtiene por aumentos de capacidad residual funcional como el tiempo para el equilibrio se incrementa porque el helio continúa penetrando en áreas adicionales de pulmón con poca ventilación.Total y alveolar VentilaciónVentilación total

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Ventilación total, también llamada ventilación minuto, es el volumen total de gas exhalado por minuto. Es igual a los tiempos de volumen de marea la frecuencia respiratoria. El volumen de aire inhalado es ligeramente mayor que el volumen exhalado porque más oxígeno se inhala que el dióxido de carbono es exhalado, pero la diferencia es por lo general menos de 1%.La ventilación alveolar es la cantidad de aire inspirado (gas espacio de no muertos) fresco que entra en los alvéolos por minuto y es por lo tanto disponible para el intercambio gaseoso. Estrictamente, se mide también la ventilación alveolar durante la espiración, pero los volúmenes inhalados y exhalados son casi lo mismo.Ventilación alveolarDebido a que el volumen tidal (V t ) está formado por el volumen de espacio muerto (V d ) y el volumen de gas que entra (o procedentes de) los alvéolos (V una ), la ventilación alveolar se puede medir a partir de las siguientes ecuaciones:

VT = VD + VAMultiplicando por la frecuencia respiratoria da

V˙E = V˙D + V˙Ladonde  es la ventilación alveolar, y  ya  son el total de ventilación caducado y ventilación del espacio muerto, respectivamente.Por lo tanto,

V˙A = V˙E - V˙DUna dificultad con este método es que el espacio muerto anatómico no es fácil de medir, aunque un valor para se puede suponer con poco error. Un mililitro por cada libra de peso corporal es una suposición común.Otra forma de medir la ventilación alveolar en sujetos normales es usar la ecuación de la ventilación alveolar, que expresa conservación de la masa de dióxido de carbono mediante la definición de la producción de dióxido de carbono  como el producto de la ventilación alveolar  y la concentración alveolar fraccionada de dióxido de carbono  . Debido a que la concentración es proporcional a la presión parcial, la relación se puede escribir como:

V˙Colorado2= V˙A × FAColorado2= V˙A × PAColorado2/ KEsto puede reordenarse como sigue:

V˙A = V˙Colorado2PensilvaniaColorado2× Kdonde  es el volumen de dióxido de carbono exhalado por unidad de tiempo,  es la alveolar P co 2 , y K es una constante. En los pacientes con pulmones normales, el P co 2 de gas alveolar y la de la sangre arterial son prácticamente idénticos. Por lo tanto, la arterial P co 2 se puede utilizar para determinar la ventilación alveolar de tipo desconocido CROSS-REF . La ecuación se convierte entonces

V˙A = V˙Colorado2PapáColorado2× KEste procedimiento también se utiliza a menudo en pacientes con enfermedad pulmonar, pero el valor obtenido a continuación, es la ventilación alveolar "eficaz". Esta no es la misma que la ventilación alveolar como se define en DESCONOCIDO CROSS-REF TIPO . Dado que los pacientes con enfermedad pulmonar deben aumentar su total de ventilación para superar la ineficiencia del intercambio de gases causados por la desigualdad de ventilación-perfusión sólo para mantener arterial P co 2 normal,  de tipo desconocido CROSS-REF será menor que la de tipo desconocido CROSS-REF .Anatómico Dead SpaceEl espacio muerto anatómico es el volumen de las vías respiratorias conductoras. El valor normal está en el rango de 130 a 180 ml y depende del tamaño y la postura del sujeto. El valor aumenta ligeramente con grandes inspiraciones porque la tracción radial ejercida sobre los bronquios por el parénquima pulmonar circundante aumenta su tamaño. Espacio muerto anatómico se puede medir por el método de Fowler, 3 en la que se inhala una sola respiración de oxígeno y la concentración de nitrógeno en la expiración posterior se analiza, como se muestra en la Figura 4-4 . 

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FIGURA 4-4 ▪Método de medir el espacio muerto anatómico con una rápida N de Fowler 2 analizador. A muestra que, tras una inspiración de ensayo de 100% O 2 , el N 2 concentración se eleva durante la espiración a una "meseta" casi al mismo nivel que representa gas alveolar puro. En B , N 2 se representa frente a la concentración de volumen espirado, y el espacio muerto es el volumen hasta la línea discontinua vertical,  lo que hace que las áreas A y B iguales.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)

Fisiológica Dead SpaceA diferencia del espacio muerto anatómico, que está determinado por la anatomía de las vías respiratorias, el espacio muerto fisiológico es una medida funcional basado en la capacidad de los pulmones para eliminar el dióxido de carbono. Se define por la ecuación de Bohr:

Enfermedad venéreaVermont= PAColorado2- PEColorado2PensilvaniaColorado2

donde A y E se refieren a gas espirado alveolar y mixto, respectivamente. En sujetos con pulmones normales, el P co 2 de gas alveolar y la de la sangre arterial son prácticamente la misma, por lo que la ecuación se escribe a menudo

Enfermedad venéreaVermont= PaColorado2- PEColorado2PapáColorado2

Espacio muerto fisiológico es casi el mismo que el espacio muerto anatómico cuando el pulmón es normal.Sin embargo, en la presencia de la desigualdad de ventilación-perfusión (es decir, cuando la relación de ventilación local para el flujo sanguíneo local es no todas partes la misma), el espacio muerto fisiológico se incrementa, principalmente debido a la ventilación va a unidades pulmonares con anormalmente alta ventilación- relaciones de perfusión. De hecho, el espacio muerto fisiológico frecuencia se reporta como uno de los índices del grado de desajuste de ventilación y el flujo de sangre en el pulmón.La desigualdad de VentilaciónNo todos los alvéolos están igualmente ventilados, incluso en el pulmón normal. Hay varias razones para esto, que afecten a la gravedad (topográfico) y a las influencias gravitacionales sobre la distribución de gas.Topográfico DesigualdadLas diferencias regionales en la ventilación pueden medirse haciendo que el paciente inspire un gas radiactivo tal como xenón ( 133m Xe). En una técnica, el paciente inhala una sola respiración de gas, y su concentración es detectado por una cámara de radiación colocada detrás del pecho. Una medida adicional se hace después de que el paciente haya reinhalarse el tiempo suficiente para permitir que el xenón se equilibre en las diferentes regiones de los pulmones, lo que refleja los volúmenes pulmonares regionales. Mediante la comparación de la primera y la segunda mediciones, el volumen de ventilación alveolar por unidad puede ser obtenida.Las mediciones en los sujetos normales verticales muestran que la ventilación por unidad de volumen del pulmón es mayor cerca de la base del pulmón y se hace progresivamente más pequeño hacia el ápice.Cuando el sujeto está en decúbito supino, esta diferencia se vuelve mucho menos, pero la ventilación de la más inferior (posterior) de pulmón supera a la de la más alta (anterior). En la posición de decúbito lateral, de nuevo, el pulmón dependiente es mejor ventilado. Los resultados anteriores se refieren a una inspiración de la capacidad residual funcional.Una explicación de esta desigualdad topográfico de la ventilación se muestra en la Figura 4-5a , que representa las condiciones en la capacidad residual funcional. 4 Los estudios experimentales muestran que la presión intrapleural es menos negativo en la parte inferior que en la parte superior del pulmón. Este patrón se puede atribuir a que el peso del pulmón, que requiere una mayor presión por debajo de la de pulmón que por encima de ella para equilibrar las fuerzas de peso que actúan hacia abajo. Hay dos consecuencias de esta presión de expansión inferior en la base del pulmón. En primer lugar, el volumen de reposo de los alvéolos es más pequeño, como se muestra por la curva de presión-

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volumen. En segundo lugar, el cambio de volumen para un cambio dado en la presión intrapleural es mayor porque los alvéolos están operando en una parte más empinada de la curva de presión-volumen. Por lo tanto, la ventilación (cambio en volumen por unidad de volumen de reposo) es mayor en la base que el ápice. Sin embargo, si un sujeto normal hace una pequeña inspiración de volumen residual (en lugar de a partir de la capacidad residual funcional), se observa un cambio interesante en la distribución de la ventilación. La parte importante de la ventilación va al vértice del pulmón en posición vertical, mientras que la base está muy mal ventilada. Figura 4-5b muestra por qué un patrón diferente se observa en este caso. Ahora las presiones intrapleural son menos negativa, y la presión en la base del pulmón en realidad supera la presión atmosférica. Por una pequeña caída en la presión intrapleural, ni gas entrará en la base extrema del pulmón, y sólo los ápice será ventilado. Así, el patrón normal de la ventilación desigual se invierte en esta fase temprana de la inhalación. 

FIGURA 4-5 ▪La desigualdad topográfico de ventilación por el pulmón. A, una inspiración de la capacidad residual funcional. B, La situación en los volúmenes pulmonares muy bajas (véase el texto para más detalles).(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008).Tenga en cuenta que las explicaciones que se muestran en la Figura 4-5 son simplificaciones. Ellos asumen que el comportamiento de la presión-volumen de una porción del pulmón es idéntica a la de todo el pulmón.Sin embargo, esto no es estrictamente cierto, porque la distorsión regional se opone en cierta medida por el tejido circundante. Una explicación más satisfactorio es que tanto la desigualdad topográfico de ventilación y las diferencias regionales de la presión intrapleural son causados por la distorsión del pulmón por su peso. 5Tal explicación obvia hacer suposiciones injustificadas sobre el comportamiento de la presión-volumen local de pulmón distorsionada. Más recientemente, la tomografía computarizada de xenón mejorada se ha utilizado para medir la ventilación regional mediante la determinación de las tasas de lavado-en y de lavado de la radiodense, xenón gas no radiactivo mide en serie tomografía computarizada. 6 Otras técnicas se han desarrollado, así utilizando helio hiperpolarizado; que dan resultados similares. 7 

Airway ClausuraEn el volumen residual, la región comprimida del pulmón en la base en la figura 4-5b no tiene todo su gas expulsados porque las pequeñas vías aéreas, probablemente en la región de los bronquiolos respiratorios, cerca primero y la trampa de gas en los alvéolos distales. Esto se conoce como el cierre de las vías respiratorias. Se produce solamente en los volúmenes pulmonares por debajo de la capacidad residual funcional en sujetos normales jóvenes. Sin embargo, este volumen en el que las vías respiratorias basales cerca ( cierre de volumen ) aumenta con la edad y puede inmiscuirse en la capacidad residual funcional en mayores, personas aparentemente normales. La razón de este aumento es que el pulmón de envejecimiento pierde parte de su retroceso elástico y por lo tanto las presiones intrapleural se vuelven menos negativa, lo que se aproxima la situación mostrada en la figura 4-5b . Bajo estas condiciones, las regiones basales del pulmón pueden ser sólo de forma intermitente ventilados, con el resultado de intercambio de gases defectuoso. Una situación similar se desarrolla con frecuencia en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica en los que la retracción elástica pulmonar puede reducirse.Desigualdad NontopographicAdemás de la desigualdad topográfico de la ventilación causados por factores gravitacionales (véase Fig. 4-5 ), también existen mecanismos no gravitacionales. Esto queda demostrado por el hecho de que los astronautas en el espacio de ventilación espectáculo desigual por métodos de lavado tanto el aliento único y el nitrógeno multibreath. 8 , 9 Estos métodos se describen en el Capítulo 24 . Estos hallazgos han sido confirmados por estudios en los que inspiraron el gas se etiqueta por pequeñas

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partículas. Estos estudios muestran una considerable variabilidad en la ventilación a nivel horizontal dado. Varios factores son responsables de ventilación desigual en el distal, las regiones más pequeñas del pulmón.Uno de ellos es la existencia de constantes de tiempo irregulares. 10 La constante de tiempo de una región de pulmón está dada por el producto de su resistencia y cumplimiento (análoga a la constante de tiempo en los circuitos eléctricos, que es el producto de la resistencia eléctrica y la capacitancia) . Unidades de pulmón con diferentes constantes de tiempo inhalan y exhalan a diferentes caudales. Dependiendo de la frecuencia respiratoria, una unidad con una gran constante de tiempo no completa su llenado antes de la expiración comienza y por lo tanto no está bien ventilada. Cuanto más rápido sea la frecuencia, mayor es la desigualdad de la ventilación. Además, una unidad con una pequeña constante de tiempo, que por lo tanto se llena rápidamente, puede recibir una mayor proporción de gas del espacio muerto anatómico, lo que reduce su ventilación alveolar. Otra causa de la ventilación desigual en unidades pequeñas de pulmón es la asimetría de su estructura, que puede resultar en una mayor penetración del gas por difusión en las unidades más pequeñas que en el más grande. 11 El comportamiento algo complejo resultante se conoce como por difusión y convection- inhomogeneidad dependiente y puede jugar un papel importante en la enfermedad pulmonar. Una posible razón adicional para la ventilación desigual a nivel de las unidades pulmonares pequeñas es gradientes de concentración a lo largo de las vías respiratorias pequeñas. Esto se conoce como la desigualdad serie. Recordemos que gas inspirado alcanza aproximadamente la región del terminal o bronquiolos respiratorios por flujo convectivo, pero el flujo de gas sobre el resto de la distancia a los alvéolos se lleva a cabo principalmente por difusión molecular dentro de las vías respiratorias. Si hay dilatación anormal de una vía aérea, el proceso de difusión no puede ser completa dentro del ciclo de respiración, y los alvéolos distales será menos buena ventilación de los alvéolos proximales.

FLUJO DE SANGREEl flujo de sangre es un socio igualitario con ventilación en el negocio de intercambio pulmonar de gases.Esto no siempre ha sido apreciado, en parte debido a que el proceso de ventilación es más evidente, sobre todo en el paciente presenta disnea. Además, la circulación pulmonar es relativamente inaccesible, y esto ha impedido la investigación. Se ha aprendido mucho acerca de la circulación pulmonar en los últimos años, especialmente en sus funciones metabólicas. En este tema se superpone con la farmacología de los vasos sanguíneos pulmonares, que se cubre en el Capítulo 8 . La anatomía de la circulación pulmonar se describe enlos capítulos 1 y 6 .Las presiones de la circulación pulmonarLas presiones en la circulación pulmonar son muy bajos en comparación con aquellos en la circulación sistémica, y esta característica es responsable de gran parte de su comportamiento especial. Las presiones normales en la arteria pulmonar humana se dan a menudo como aproximadamente 25 mm Hg sistólica, 8 mm Hg diastólica, y 15 mm Hg media. Debido a que la presión media arterial normal en la circulación sistémica es de aproximadamente 100 mm Hg, la presión arterial media es seis veces mayor que en la circulación pulmonar.Presión en los vasos sanguíneosDebido a que la presión de la arteria pulmonar es tan baja, los efectos hidrostáticos dentro de la circulación pulmonar son muy importantes. El adulto en posición vertical de pulmón humano es de unos 30 cm de alto, dando una diferencia en la presión hidrostática entre el vértice extremo y la base de 30 cm de la sangre, que es equivalente a aproximadamente 23 mm Hg. Como resultado, existen diferencias muy sustanciales en la presión dentro de las pequeñas arterias pulmonares y los capilares entre la parte superior e inferior del pulmón en posición vertical. Este tema se trata con más detalle en la sección dedicada a la distribución del flujo sanguíneo pulmonar.

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Diversas técnicas se han utilizado para determinar el patrón de caída de presión a lo largo de los vasos sanguíneos pulmonares. Estos incluyen la medición de la presión transudation en la superficie pleural aislado de pulmón, la medición de la presión transitoria resultante de la inyección de un lingote de la sangre baja o alta viscosidad en la arteria pulmonar, 12 y punción directa de los vasos de diferente tamaño a lo largo con la medición directa de la presión hidrostática. 13 , 14 Las mediciones punción directa indican que gran parte de la caída de la presión normal en la circulación pulmonar probablemente se produce en los capilares pulmonares, y que la presión capilar media es de aproximadamente a medio camino entre que en la arteria pulmonar y que en la vena pulmonar ( Fig. 4-6 ). Parece que la distribución de la caída de presión es consistente con la función principal de la circulación pulmonar, que es tan grande para exponer un área de la sangre como sea posible para el gas alveolar, mientras se minimiza el trabajo del corazón derecho. 

FIGURA 4-6 ▪La caída de presión a lo largo de la circulación pulmonar como se determina por punción directa de los vasos. También se muestran los efectos de la 5-HT (5-hidroxitriptamina [serotonina]). PA, la arteria pulmonar; PV, vena pulmonar.(Reproducida de Bhattacharya J, Nanjo S, Staub NC:. Factores que afectan la presión microvascular pulmonar Ann NY Acad Sci 384: 107-114, 1982.)La distribución de la presión a lo largo de los vasos sanguíneos pulmonares probablemente depende de volumen pulmonar. En los estados de baja de la inflación pulmonar, la resistencia de los vasos extra-alveolar (ver siguiente sección) aumenta, y más caída de presión se produce a través de las arterias y venas pulmonares. Por el contrario, existen pruebas de que, a muy altas estados de la inflación pulmonar, se incrementa la resistencia del lecho capilar, y por lo tanto una caída de presión adicional se producirá en los capilares.Las presiones en la circulación pulmonar son altamente pulsátil; de hecho, si tomamos las presiones sistólica y diastólica normales en la arteria pulmonar principal como 25 y 8 mm Hg, respectivamente, esta es una de las presiones vasculares más pulsátiles en el cuerpo. Hay buena evidencia de que la capacidad de pulsaciones de presión, y por lo tanto el flujo, se extiende a los capilares pulmonares. 15 

Las presiones externas vasos sanguíneosAhora se sabe que algunos vasos sanguíneos pulmonares están expuestos a la presión alveolar (o casi), mientras que otros están fuera de la influencia de la presión alveolar, pero son muy sensibles al estado de la inflación pulmonar. Estos dos tipos de vasos son conocidos como alveolar y extra-alveolar, respectivamente (Fig. 7.4 ). 

FIGURA 4-7 ▪A, Sección de pulmón que muestra un recipiente extra-alveolar (en este caso, una pequeña vena) rodeado de alvéolos.Tenga en cuenta el potencial del espacio perivascular. B, Diagrama de alveolar y vasos extra-alveolares. Los primeros son principalmente los capilares y están expuestos a la presión alveolar. Estos últimos han ampliado su lumina por el tirón de la tracción radial ( flechas orientadas hacia el exterior ) del parénquima circundante.(Modificado de West JB: Fisiología-Los respiratorias Esencial [octava ed] Baltimore: Williams & Wilkins., 2008.)Los vasos alveolares son en gran parte capilares que curso a través de las paredes alveolares. La presión a la que están expuestos es la presión casi alveolar. Sin embargo, se puede demostrar que, cuando el pulmón se expande desde un volumen pulmonar muy baja, esta presión cae varios centímetros por debajo de la presión alveolar debido a los efectos de la tensión superficial en la capa de revestimiento alveolar. 16 Por el contrario, durante el desinflado de los volúmenes pulmonares alta, la presión pericapilar está muy cerca de la presión alveolar. Los vasos extra-alveolar no están expuestos a la presión alveolar. El calibre de estos vasos se determina por la tracción radial de las paredes alveolares de los alrededores y, por tanto, depende del volumen pulmonar.Cuando el pulmón se infla, el calibre de estos vasos aumenta; cuando el pulmón se desinfla,

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su calibre disminuye debido a que el tejido elástico en sus paredes, y también debido a una pequeña cantidad de tono del músculo liso.Los vasos pequeños (diámetro de aproximadamente 30-M) en las esquinas de las paredes alveolares se comportan de una manera que es intermedia entre la de los capilares y los vasos extra-alveolares. Estos vasos de esquina sin duda puede permanecer abierta cuando los capilares están cerrados. De hecho, esta es la apariencia normal en la zona 1 de pulmón 17 (véase la sección posterior sobre la distribución del flujo sanguíneo). Sin embargo, la forma y los archivos adjuntos de los vasos de esquina son muy diferentes de las de los vasos extra-alveolares más grandes, y es poco probable que la presión fuera de ellas varía en la misma forma que se expande el pulmón. Los vasos extra-alveolar están rodeados por un espacio perivascular potencial (véase Fig. 1-5 ), que tiene un papel importante en el transporte de fluido extravascular en el pulmón. Los vasos linfáticos se ejecutan en este espacio, aunque linfáticos también puede atravesar el espacio fuera de los vasos linfáticos. Uno de los primeros signos histológicos de edema pulmonar intersticial es "manguitos" del espacio perivascular alrededor de los vasos extra-alveolar. 18 , 19 

Un preciso distinguir entre la presión de la red (suma de fuerzas por unidad de área) tirando de la pared de un vaso extra-alveolar, por un lado, y la presión hidrostática del fluido en el espacio perivascular en el otro.La presión hidrostática del fluido determina el movimiento de fluido en esta región, y hay evidencia de que es muy baja en comparación con la presión hidrostática en el intersticio de la pared alveolar. Como consecuencia, el fluido que pasa desde los capilares hacia el espacio intersticial de la pared alveolar, finalmente, encuentra su camino a la región de baja presión perivascular en virtud del gradiente de presión hidrostática. 20 La presión responsable de la expansión de los vasos extra-alveolar puede no ser tan bajo debido a los puntos de contacto entre los dos lados del potencial espacio perivascular. Resistencia vascular pulmonarLa resistencia vascular pulmonar está dada por la siguiente relación:

Presión arterial pulmonar - la presión venosa pulmonarEl flujo sanguíneo pulmonar

Debido a que las tres variables son pulsátil como resultado de los latidos del corazón, generalmente se utilizan valores medios.Esta definición es similar a la utilizada para la resistencia eléctrica, que es la diferencia de voltaje a través de una resistencia dividida por la corriente. Sin embargo, mientras que la resistencia de una resistencia eléctrica es independiente de la tensión en ambos extremos y la corriente, esto no es el caso de la resistencia vascular pulmonar. Por ejemplo, un incremento en o bien la presión arterial pulmonar o la presión venosa pulmonar generalmente resulta en una disminución en la resistencia vascular pulmonar debido a la presión capilar se eleva, dando como resultado el reclutamiento y la distensión (véase más adelante). Una vez más, si se aumenta el flujo de sangre pulmonar (por ejemplo, por aumento de la presión arterial pulmonar), la resistencia vascular pulmonar generalmente disminuye.Es importante apreciar que un único número para la resistencia vascular pulmonar es una descripción muy incompleta de las propiedades de presión-flujo de la circulación pulmonar. Sin embargo, en la práctica, la resistencia vascular pulmonar es a menudo una medida útil porque, aunque el valor normal varía de forma considerable, a menudo necesitamos para comparar el pulmón normal con una marcadamente anormal en la cual la resistencia vascular se incrementa en gran medida.En la práctica, la presión venosa pulmonar es difícil de medir, aunque una estimación puede obtenerse por acuñamiento de un catéter en una pequeña arteria pulmonar (la denominada presión de enclavamiento de la arteria pulmonar). Por lo tanto, a veces se informa de la relación de presión de la arteria pulmonar para el flujo de sangre, y el término resistencia vascular pulmonar total de se utiliza para esto.Presión-flujo RelacionesSi el flujo sanguíneo pulmonar se representa frente a la presión arterial pulmonar, mientras que la presión venosa pulmonar, la presión alveolar, y la presión intrapleural se mantienen constantes (fijando

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así el volumen pulmonar), la pendiente de la línea aumenta continuamente. Esto demuestra que la resistencia vascular pulmonar disminuye a medida que se eleva la presión. Tales mediciones se hacen mejor en preparaciones aisladas de pulmón a causa de la casi imposibilidad de cambiar una presión en un momento en el animal intacto.Figura 4-8 muestra los cambios en la resistencia vascular pulmonar en un pulmón aislado como sea arterial pulmonar o la presión venosa pulmonar se eleva, todas las demás presiones que se mantienen constantes.Tenga en cuenta que, a medida que aumenta la presión arterial, la resistencia vascular pulmonar cae. Por supuesto, esto se asocia con un aumento en el flujo sanguíneo. Tenga en cuenta también que la resistencia vascular pulmonar disminuye cuando se eleva la presión venosa (con la presión arterial pulmonar se mantiene constante). En este caso, el flujo sanguíneo pulmonar caerá. 

FIGURA 4-8 ▪Caída en la resistencia vascular pulmonar que ocurrió cuando la arteria pulmonar o la presión venosa se planteó en una preparación de pulmón canino. Cuando se cambia una presión, el otro se mantiene constante.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)Las disminuciones de la resistencia vascular pulmonar se muestran en la Figura 4.8 ayuda a limitar el trabajo del corazón derecho, en condiciones de alto flujo sanguíneo pulmonar. Por ejemplo, durante el ejercicio, tanto arterial pulmonar y presión venosa suben. Aunque la resistencia vascular pulmonar normal es notablemente pequeño (la 5-L / min de flujo sanguíneo pulmonar normal se asocia con una diferencia de presión arterial-venosa de sólo aproximadamente 10 mm Hg), la resistencia cae a valores incluso cuando la arterial pulmonar y venosa inferiores presiones aumentan a medida que durante el ejercicio.Dos mecanismos son responsables de la caída de la resistencia vascular pulmonar se muestra en la Figura 4-8. Estos son reclutamiento, es decir, la apertura de los vasos sanguíneos previamente cerrados, y la distensión, que es, el aumento de calibre de los vasos. Figura 4-9A muestra los datos experimentales a partir de preparaciones de pulmón de perro rápidamente congelados, lo que indica la importancia de la contratación como la arteria pulmonar la presión se eleva desde valores bajos. 21 Nota que el número de capilares abiertos por milímetro de longitud de la pared alveolar aumentó de aproximadamente 25 a más de 50 como la presión arterial pulmonar se aumentó de cero a menos de 15 cm H 2 O. Figura 4-9B muestra datos sobre la importancia de la distensión de los capilares pulmonares. 17 Nota que la anchura media de los capilares aumentó desde alrededor del 3,5 a cerca de 7 micras como la presión capilar se incrementó a aproximadamente 50 cm H 2 O. Más allá de eso, había muy pocos cambios. 

FIGURA 4-9 ▪A, de datos que muestra el reclutamiento de los capilares pulmonares a medida que aumenta la presión arterial pulmonar. B, de datos que muestra la distensión de los capilares pulmonares a medida que aumenta su presión.( A redibujado de Warrell DA, Evans JW, Clarke RO, et al.: Patrón de relleno en el lecho capilar pulmonar J Appl Physiol 32: 346-356, 1972. B vuelve a dibujar desde Vidriero JB, Hughes JMB, Maloney JE, West JB :. Las mediciones de dimensiones capilares y el volumen de sangre en los pulmones rápidamente congelados J Appl Physiol 26: 65-76, 1969.)El mecanismo de la contratación de los capilares pulmonares no se entiende completamente. Se ha sugerido que, a medida que aumenta la presión arterial pulmonar, las presiones de apertura críticos de diversos arteriolas se superan sucesivamente. Sin embargo, se ha demostrado que la variación en la concentración de células rojas de la sangre dentro de las áreas suministrados por arteriolas individuales representaron por completo de la variación entre las zonas suministrados por diferentes arteriolas. 21 Esto sugiere que el reclutamiento se produce en el capilar en lugar del nivel arterial. Un posible mecanismo de contratación de los capilares pulmonares se basa en las propiedades estocásticas de una densa red de numerosos segmentos capilares interconectados. 22 Se puede demostrar

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en un modelo tal que, si cada segmento capilar requiere una pequeña presión crítica a través de ella antes de que comience el flujo , y la red contiene una distribución de estas presiones críticas, el reclutamiento puede ocurrir en un amplio rango de presiones arteriales. Por ejemplo, en una red con tantos elementos como existir en el lecho capilar pulmonar humana, 1 una presión crítica del orden de sólo 0,02 cm H 2 O para los segmentos individuales podrían resultar en el reclutamiento en un rango de presiones arteriales de 0 a 30 cm H 2 O. Tal una muy pequeña presión crítica podría resultar de las propiedades de flujo intrínsecas de sangre, especialmente cuando el diámetro de los glóbulos rojos es igual a la de la luz capilar. El mecanismo de la distensión de los capilares pulmonares es aparentemente simplemente el abombamiento de la pared capilar como la presión transmural de los capilares se eleva. Como figura 4-9B muestra, la media aumenta el diámetro capilar como la presión transmural capilar aumenta. Probablemente este comportamiento se debe a un cambio en la forma de los capilares en lugar de estirar real de la pared capilar.Hay pruebas de que la resistencia de la pared (al menos en el lado delgado) proviene del colágeno de tipo IV en la membrana basal (véase más adelante), que tiene una alta resistencia a la tracción y el módulo de Young (es decir, es muy rígido). Es poco probable que se extiende sensiblemente cuando la presión transmural capilar se eleva a 30 cm H 2 O. Sin embargo, las fuerzas de tensión superficial y la tensión longitudinal también en la pared alveolar asociada con la inflación pulmonar, tienden a aplanar los capilares a presiones capilares transmurales baja, y esto significa que su diámetro puede aumentar cuando se eleva la presión capilar. Algunos microfotografías de los capilares pulmonares con presiones muy altas intracapilares muestran notable abultamiento en preparaciones pulmonares rápidamente congelados. 17 

Reclutamiento y la distensión también proporcionan mecanismos para aumentar tanto el área superficial de la microvasculatura pulmonar en contacto con el gas alveolar y el tiempo de tránsito de glóbulos rojos a través de la microvasculatura, lo que puede facilitar el intercambio de gases.Efecto del volumen pulmonarEl volumen pulmonar tiene una influencia importante sobre la resistencia vascular pulmonar. Figura 4-10muestra que, como el volumen pulmonar aumenta desde valores muy bajos, la resistencia vascular disminuye primero y luego aumenta. El pulmón normalmente opera cerca de el valor mínimo de la resistencia vascular, es decir, la capacidad residual funcional coincide con una baja resistencia vascular. 

FIGURA 4-10 ▪Efecto del cambio de volumen pulmonar en la resistencia vascular pulmonar. Los datos fueron tomados de una preparación de pulmón canino.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)El aumento de la resistencia vascular pulmonar en volumen pulmonar muy baja es causada por la disminución en el calibre de los vasos extra-alveolares. Debido a que estos buques están normalmente mantienen abiertas por la tracción radial del parénquima circundante, su calibre más pequeño en el pulmón colapsado. En estas condiciones, la presencia de tejido elástico y del músculo liso con el tono de la pared de estos vasos puede resultar en una presión de apertura crítica medible de aproximadamente 7 cm H 2 O. 23También, en bajos volúmenes pulmonares, la resistencia vascular es extremadamente sensible a fármacos vasoconstrictores, tales como la serotonina, que causan contracción del músculo liso vascular. 24 

Otro factor que puede contribuir a la elevada resistencia vascular pulmonar en estados de baja de la inflación de pulmón es plegable y la distorsión de los capilares pulmonares. 25 , 26 Sin embargo, la posible importancia de la distorsión de los capilares pulmonares como causa del aumento de la resistencia vascular a baja volúmenes pulmonares es todavía incierto. 

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A altas estados de la inflación pulmonar, el aumento de la resistencia vascular pulmonar es probablemente causada por el estrechamiento de los capilares pulmonares. Una analogía es un pedazo de tubo de caucho delgado que se estrecha considerablemente cuando se estira a través de su diámetro. Esta distorsión aumenta la resistencia al fluido en movimiento a través de él. Las mediciones directas en los pulmones de perros rápidamente congelados muestran que la anchura media de los capilares se reduce en gran medida a altas estados de la inflación pulmonar. 17 

Al considerar los efectos de la inflación de pulmón, se debe hacer una distinción entre la inflación presión "positiva" y "negativa". Los resultados mostrados en la figura 4-10 se encontraron con la inflación de presión negativa, es decir, cuando el pulmón se amplió mediante la reducción de la presión pleural y la relación entre arterial pulmonar y las presiones alveolares se mantuvo constante. Si se utiliza la inflación de presión positiva (es decir, la presión alveolar se incrementa con respecto a la presión arterial pulmonar), la resistencia vascular pulmonar aumenta aún más a altas estados de la inflación pulmonar. La razón es que la inflación de pulmón se asocia entonces con una disminución en la presión transmural de los capilares, y son, en efecto, aplastada por el aumento de la presión alveolar. Este es realmente el caso en sujetos normales, por ejemplo, durante la inhalación a la capacidad pulmonar total. Aunque la presión alveolar se mantiene a presión atmosférica al final de la inspiración (glotis abierta), arterial pulmonar y las presiones venosas caen junto con la presión intrapleural. Por lo tanto, el resultado neto es reducir la presión transmural a través de los capilares pulmonares, y esto es un factor contribuyente adicional en el aumento de la resistencia vascular pulmonar.Otros factoresVarios medicamentos afectan la resistencia vascular pulmonar. En algunos casos, los efectos dependen de la especie de animal. Sin embargo, en general, la serotonina, la histamina, y la norepinefrina causa contracción del músculo liso vascular pulmonar y aumentar la resistencia vascular. Estos fármacos son particularmente eficaces como vasoconstrictores cuando el volumen pulmonar es pequeña y la tracción radial del parénquima circundante sobre los vasos extra-alveolar es débil. Los fármacos que a menudo relajar el músculo liso en la circulación pulmonar incluyen la acetilcolina y isoproterenol. Sin embargo, los vasos sanguíneos pulmonares normales tienen poco tono muscular en reposo, por lo que el grado de relajación potencial es pequeño.El sistema nervioso autónomo ejerce un control débil en la circulación pulmonar. Hay pruebas de que el aumento del tono simpático puede causar vasoconstricción y la rigidez de las paredes de las arterias pulmonares más grandes. Ambos receptores α- y β-adrenérgicos están presentes. 27 actividad parasimpático Mayor tiene una acción vasodilatadora débil. Como ya se ha indicado, los cambios de tono del músculo liso vascular son mucho más eficaces en estados bajos de la inflación pulmonar (cuando se estrechan los vasos extra-alveolar) o en el estado fetal (cuando la cantidad de músculo liso presente es mucho mayor que en la adulto). El edema pulmonar aumenta la resistencia vascular mediante un mecanismo que ha sido poco estudiado.Puede ser que existen diferentes mecanismos, dependiendo del tipo y etapa de edema. Edema pulmonar intersticial provoca marcada manguitos de los espacios perivasculares de los vasos extra-alveolares.Presumiblemente, esto aumenta su resistencia vascular, 28 porque, como ya se ha indicado, estos vasos se basan en la tracción radial del parénquima circundante para mantenerlos expandido. Además, sin embargo, puede ser que el edema en el intersticio de la pared alveolar invade los capilares pulmonares, hasta cierto punto, aumentando así su resistencia vascular. 29 vasoconstricción pulmonar hipóxica se discute en una sección posterior y en el Capítulo 6 . Distribución del flujo sanguíneo pulmonarAsí como para la ventilación, el flujo de sangre no está dividido por igual a todos los alvéolos, incluso en el pulmón normal. Tanto gravitacional (topográfico) y los factores no gravitacionales afectan a la distribución del flujo sanguíneo.

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Distribución normalLa distribución topográfica del flujo sanguíneo pulmonar se puede medir convenientemente usando materiales radiactivos. En una técnica, 133m Xe se disuelve en solución salina y se inyecta en una vena periférica. Cuando el xenón llega a los capilares pulmonares, que evoluciona en el gas alveolar. Si el sujeto lleva a cabo un período de 15 segundos aguantar la respiración, el patrón de la radiactividad en el pulmón se puede medir usando una cámara gamma o un dispositivo similar. Este patrón refleja la distribución regional del flujo sanguíneo. Posteriormente, la distribución del volumen alveolar se obtiene haciendo que el sujeto rebreathe xenón radiactivo hasta que el gas se distribuya uniformemente. Mediante la combinación de las dos mediciones, se puede obtener el flujo de sangre por unidad de volumen alveolar del pulmón. La distribución del flujo de la sangre también se puede medir con macroagregados de albúmina radiactivos, y con una variedad de otros gases radiactivos, incluyendo 15 de dióxido de carbono marcado con O y 13 N. Más recientemente, la resonancia magnética funcional del pulmón se ha utilizado para evaluar la distribución del flujo sanguíneo pulmonar. 30 Esta técnica no invasiva no expone sujetos a la radiactividad, por lo tanto puede ser utilizado repetidamente, y muestra una gran promesa para el futuro. En el pulmón humano en posición vertical normal, el flujo sanguíneo pulmonar disminuye aproximadamente de forma lineal con la distancia hasta el pulmón, alcanzando valores muy bajos en el ápice. 31 Si el sujeto está en decúbito supino, las tasas de flujo de sangre apical y basal se convierten en el mismo, pero las diferencias pueden ser detectado entre la anterior (la más superior) y posterior (inferiores) regiones del pulmón. Durante el ejercicio en la posición vertical, ambas tasas de flujo de sangre apical y basal aumentan y las diferencias relativas abajo el pulmón se reducen. Los factores responsables de la distribución topográfica irregular del flujo sanguíneo pueden ser estudiados convenientemente en preparaciones pulmonares aisladas. Estos estudios muestran que, en presencia de presiones vasculares normales, el flujo sanguíneo disminuye aproximadamente de forma lineal hasta el pulmón 32 como lo hace en los seres humanos intactos. Sin embargo, si se reduce la presión arterial pulmonar, el flujo de la sangre se eleva sólo para el nivel al cual arterial pulmonar y las presiones alveolares son iguales; por encima de este punto, no hay flujo puede ser detectado. Si se eleva la presión venosa, algunas mediciones muestran una distribución más uniforme del flujo de sangre en la región del pulmón por debajo del punto en el que venoso pulmonar es igual a la presión alveolar. Modelo de tres zonas para la distribución del flujo sanguíneoFigura 4-11 muestra un modelo simple que ha demostrado ser útil en la comprensión de los factores responsables de la desigualdad topográfico de flujo de sangre en el pulmón. 32 El pulmón se divide en tres zonas de acuerdo a las magnitudes relativas de la arterial pulmonar (Pa) , alveolar (P una ) y venosa (PV) presiones. 

FIGURA 4-11 ▪Modelo de tres zonas diseñado para dar cuenta de la distribución topográfica desigual del flujo de sangre en el pulmón.P una , la presión arterial pulmonar; P una presión alveolar pulmonar; P v , la presión venosa pulmonar. (Reproducida de West JB, Dollery CT, Naimark A: Distribución del flujo sanguíneo en los pulmones aislados:. Relación con presiones vasculares y alveolares J Appl Physiol 19: 713-724, 1964.)Zona 1 es que la región del pulmón por encima del nivel en el que arterial pulmonar y las presiones alveolares son iguales; En otras palabras, la presión alveolar excede la presión arterial en esta región.Mediciones en pulmones aislados muestran que no hay flujo de sangre en la zona 1, la explicación es que los capilares plegables cerca porque la presión exterior sobrepasa la presión en el interior. Micrografías de pulmón rápidamente congelados procedentes de la zona 1 muestran que los capilares se han derrumbado, aunque de vez en cuando los glóbulos rojos atrapados se pueden ver dentro de ellos. 17 

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El nivel al que se eleva en la sangre puede ser influenciada por la tensión superficial de la capa de revestimiento alveolar, como se discutió anteriormente. Si las mediciones se hacen en un pulmón inmediatamente después de que se infla desde un estado casi colapsado, el flujo de sangre se eleva 3 o 4 cm por encima del nivel en el que la presión arterial pulmonar y alveolares son iguales. 16 Esto puede ser explicado por la tensión superficial reducida, lo que reduce la presión hidrostática pericapilar. Zona 2 es que parte del pulmón en el que la presión arterial pulmonar alveolar supera la presión, pero la presión alveolar supera la presión venosa. Aquí los vasos se comportan como resistencias de Starling, 33 es decir, como tubos plegables rodeados por una cámara de presión. En estas condiciones, el flujo se determina por la diferencia entre las presiones arterial y alveolares, en lugar de por la diferencia de presión arterial-venosa esperado. Una forma de ver esto es que la delgada pared de la vasija no ofrece resistencia a la presión de aplastamiento, por lo que la presión dentro del tubo en el extremo de aguas abajo es igual a la presión de la cámara. Por lo tanto, la diferencia de presión es responsable del flujo de presión de la cámara de perfusión menos. Este comportamiento se ha referido indistintamente como la cascada 33 o esclusa 34 efecto y puede ser demostrado en modelos de goma de tubos en la mesa de laboratorio. Sin embargo, debe hacerse hincapié en que las propiedades de flujo de los capilares son muy diferentes de las del modelo típico de sobremesa. Por ejemplo, el número de Reynolds de los capilares es muy baja, con el resultado de que no hay inestabilidad como ocurre típicamente en un modelo de caucho-tubo, que por lo general oscila. Una vez más, los capilares contienen un tren de células rojas de la sangre que, esencialmente, rellene el diámetro de los pequeños vasos. Así, estos buques no pueden colapsar de la misma manera como en un modelo de caucho-tubo. Sin embargo, operativamente, el pulmón en la zona 2 condición tiene esencialmente el mismo comportamiento de la presión de flujo que la de la resistencia de Starling laboratorio. El aumento en el flujo sanguíneo hacia abajo la zona 2 se puede explicar por el aumento hidrostático de la presión arterial pulmonar abajo de la zona, mientras que la presión alveolar permanece constante. Así, la diferencia de presión para determinar el flujo aumenta linealmente con la distancia.Zona 3 es que parte del pulmón en el que la presión venosa supera la presión alveolar. Mediciones de gases radiactivos muestran que los aumentos de flujo sanguíneo hacia abajo de esta zona, aunque en algunas preparaciones, por lo menos, la tasa de incremento es aparentemente menor que en la zona 2. Debido a la diferencia de presión es responsable del flujo arterial menos la presión venosa, y porque estas dos presiones aumento de manera similar con la distancia hacia abajo de la zona, no es inmediatamente evidente por qué el flujo de sangre aumenta por esta zona. Sin embargo, la presión transmural de los capilares aumenta, y porque los vasos son distensible, su resistencia vascular disminuye abajo de la zona. Esto parece ser el principal factor responsable del aumento en el flujo sanguíneo hacia abajo de la zona 3. Micrografías pulmonar rápidamente congelado confirman el aumento en el calibre de los capilares hacia abajo la zona 3.17 Sin embargo, también es posible que exista algún reclutamiento de capilares que contribuye al aumento en el flujo sanguíneo. El efecto de volumen pulmonar para la Distribución de Flujo de sangre-Zona 4A pesar de su simplicidad, el modelo de tres zonas de la figura 4-11 , basado en los efectos de la arterial pulmonar, alveolar, y las presiones venosas, representa para muchos de las distribuciones observadas en el pulmón normal. Sin embargo, otros factores juegan un papel; uno de ellos es el volumen pulmonar. Por ejemplo, bajo la mayoría de circunstancias, una zona de flujo sanguíneo reducido, conocida como la zona 4, se ve en la región inferior del pulmón humano en posición vertical. 35 Esta zona se hace más pequeño a medida que aumenta el volumen pulmonar, pero las mediciones cuidadosas indicar que un área pequeña reducción del flujo sanguíneo está presente en la capacidad pulmonar total en la base del pulmón. Como se reduce el volumen pulmonar, esta región del flujo de sangre reducido se extiende más y más hasta el pulmón de manera que, en la capacidad residual funcional, el flujo sanguíneo disminuye abajo de la mitad inferior del pulmón. En el volumen residual,

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la zona de reducción del flujo sanguíneo se extiende todo el camino hasta el pulmón, de modo que el flujo de sangre en el vértice que supera en la base. 35 

Estos patrones no pueden ser explicados por las interacciones de la arterial pulmonar, venosa, y las presiones alveolares como en la figura 4-11 . En su lugar, tenemos que tener en cuenta la contribución de los vasos extra-alveolares. Como se ha señalado anteriormente (véase la figura 4-10. ), el calibre de estos vasos se determina por el grado de inflación pulmonar; como el volumen pulmonar se reduce, los vasos se estrechen.En el pulmón humano en posición vertical, los alvéolos están menos expandido en la base que en el ápice debido a la distorsión elástica del pulmón causada por su peso (ver Fig. 4-5 ). Como resultado, los vasos extra-alveolar son relativamente estrechas en la base, y el aumento de su contribución a los resultados de la resistencia vascular pulmonar en presencia de una zona de reducción del flujo sanguíneo en esa región.Como se reduce el volumen pulmonar en general, la contribución de los vasos extra-alveolares a la distribución de flujo de sangre aumenta, y la zona 4 se extiende más arriba en el pulmón. En el volumen residual, el calibre de los vasos extra-alveolares es tan pequeña que dominan completamente la imagen y determinan la distribución de flujo de sangre.El papel de los vasos extra-alveolares puede ser exagerada mediante la inyección de fármacos vasoconstrictores tales como la serotonina. 36 En estas condiciones, la zona 4 se extiende más arriba en el pulmón. El efecto opuesto se ve si un fármaco vasodilatador como isoproterenol se infunde en la circulación pulmonar. La contribución de los vasos extra-alveolar aumenta en presencia de edema pulmonar intersticial, porque esto crea un manguito de líquido alrededor de los vasos y de ese modo las estrecha. Esto se cree que es la causa del aumento de la resistencia vascular pulmonar visto en la base del pulmón humano en condiciones de edema pulmonar intersticial, 28 en la que a menudo se invierte la distribución del flujo sanguíneo (por ejemplo, en la estenosis mitral crónica). 37 Bajo estas condiciones, el flujo de sangre hacia el vértice del pulmón en posición vertical excede constantemente el flujo a las regiones basales. Sin embargo, aún no se entienden completamente los efectos del edema intersticial en la distribución del flujo sanguíneo. El aumento de la aceleración y la ingravidezDebido a que la distribución topográfica de flujo de sangre en el pulmón normal puede ser atribuido a la gravedad, no es sorprendente que, durante el aumento de la aceleración, la distribución del flujo de sangre se vuelve más desigual. 38 Por ejemplo, durante la exposición a 3 g de aceleración, es decir , tres veces la aceleración normal experimentado por alguien en la postura erguida, la mitad superior del pulmón es completamente no perfundido. La cantidad de pulmón no perfundido es aproximadamente proporcional a lag nivel. Por el contrario, en los astronautas durante microgravedad sostenida en el espacio, la distribución del flujo de sangre se vuelve más uniforme. 39 Debido a que no es posible utilizar gases radiactivos en este entorno, la desigualdad de flujo de sangre se ha determinado indirectamente por el tamaño de las oscilaciones cardiogénicas para P co 2 . Oscilaciones cardiogénicas son las fluctuaciones en las concentraciones de gases tales como oxígeno, dióxido de carbono, y nitrógeno durante una sola expiración causado por el vaciado preferencial de diferentes partes del pulmón debido al movimiento del corazón. Durante la hiperventilación, la P co 2 se redujo en el gas alveolar, y durante el período de apnea, que luego aumentó a una tasa determinada por el flujo de sangre por unidad de volumen alveolar. Se encontró que existe una marcada reducción de la desigualdad de flujo sanguíneo durante la microgravedad sostenida en comparación con la observada en la postura erguida antes o después del vuelo. En particular, existen pruebas de que las diferencias topográficas son esencialmente suprimidos. Curiosamente, sin embargo, alguna desigualdad del flujo sanguíneo pulmonar sigue siendo, lo que indica que los mecanismos de gravedad independiente también están presentes. Factores que influyen en la no gravitacionales distribución del flujo sanguíneo pulmonar

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Aunque la gravedad es un factor importante que determina la distribución desigual del flujo de sangre en el pulmón humano en posición vertical, ahora está claro que los factores no gravitacionales también juegan un papel importante. Hay varios mecanismos posibles. Una de ellas es que puede haber diferencias regionales de la conductancia vascular, con algunas regiones de la vasculatura pulmonar que tiene una resistencia vascular intrínsecamente superiores a los demás. Esto ha demostrado ser el caso en pulmones aislados de perro, 40 y hay alguna evidencia de mayores flujos sanguíneos en el dorsal-caudal de las regiones ventrales del pulmón en perros intactos y caballos. Otro posible factor es una diferencia en el flujo de sangre entre las regiones centrales y periféricas del pulmón, 41 aunque esto es controversial. Algunas mediciones muestran diferencias en el flujo de sangre a lo largo de los acinos, con las regiones más distales de los acinos está menos bien perfundido que las regiones proximales. 42 , 43 Por último, como se señaló anteriormente, debido a la complejidad de la circulación pulmonar a nivel alveolar , incluyendo el gran número de segmentos capilares, es probable que hay desigualdad del flujo de sangre a este nivel. Ya se ha hecho a la posibilidad de contratación de los capilares pulmonares basado en las propiedades estocásticas de una densa red de numerosos segmentos capilares interconectados. 22 También hay trabajo que sugiere que la distribución del flujo sanguíneo pulmonar en vasos pequeños puede seguir un patrón fractal. 44 El término fractal describe un patrón de ramificación de tanto la estructura (vasos sanguíneos) y la función (flujo sanguíneo) que se repite con cada generación. Esto significa que cualquier subsección del árbol vascular presenta el mismo patrón de ramificación como todo el árbol. Si fuera una imagen de una subsección tal que va a ampliar, sería recubrir y que coincida con el patrón de todo el árbol. Así como se ha mencionado anteriormente para la ventilación, que se repite de ramificación de los vasos sanguíneos con propiedades fractales tiene implicaciones sobre cómo se distribuye el flujo de sangre de forma independiente de las influencias gravitacionales. Cuanto mayor es el número de puntos de ramificación, mayor es la desigualdad probable de perfusión entre los alvéolos. Esto implica que la más fina de la resolución espacial del método utilizado para evaluar la distribución del flujo, mayor es la cantidad probable de la desigualdad detectado. Los patrones anormales de flujo sanguíneoLa distribución normal del flujo sanguíneo pulmonar con frecuencia se ve alterada por pulmón y enfermedades del corazón. Enfermedad pulmonar localizada, como la fibrosis y la formación de quistes, generalmente causa una reducción local de flujo. Lo mismo es cierto de la embolia pulmonar, en el que la reducción local en el flujo sanguíneo, tal como se determina a partir de un estudio de perfusión, por lo general se acopla con la ventilación normal, y este patrón proporciona una pista de diagnóstico importante.Carcinoma bronquial puede reducir el flujo sanguíneo regional, y en ocasiones una pequeña lesión hiliar puede causar una marcada reducción del flujo de sangre a un pulmón, presumiblemente a través de la compresión de la arteria pulmonar principal. Enfermedad pulmonar generalizada, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y asma bronquial, también es causa frecuente de desigualdad irregular del flujo sanguíneo. A veces, los pacientes asmáticos cuya enfermedad se piensa que es espectáculo marcado deterioro bastante bien controlada del flujo de sangre en algunas regiones pulmonares.Las enfermedades del corazón altera con frecuencia la distribución del flujo sanguíneo, como podría esperarse de los factores responsables de la distribución normal (ver Fig. 4-11 ). Por ejemplo, los pacientes con hipertensión pulmonar o aumento del flujo sanguíneo a través de las derivaciones de izquierda a derecha por lo general muestran una distribución más uniforme del flujo sanguíneo. 45 enfermedades en las que se reduce la presión arterial pulmonar, como la tetralogía de Fallot con pulmones oliguemica, están asociados con reducción de la perfusión de los vértices pulmonares. Aumento de la presión venosa pulmonar, como en la estenosis mitral, inicialmente causa una distribución más uniforme de lo normal. Sin embargo, en la enfermedad avanzada, una inversión de la distribución normal del flujo sanguíneo se ve con frecuencia, con más de perfusión a la parte superior que a las zonas más bajas. El mecanismo para este cambio no se entiende completamente,

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pero, como se indicó anteriormente, edema perivascular causando un aumento de la resistencia vascular de los vasos extra-alveolares se piensa que es un factor. Control Activo de la circulación pulmonarLa distribución del flujo sanguíneo pulmonar y las relaciones de presión-flujo de la circulación pulmonar son normalmente dominado por los efectos pasivos de la gradiente de presión hidrostática descrito anteriormente. Por lo tanto, los papeles de la gravedad, de la variación en longitudes y diámetros vasculares, y de reclutamiento y distensión pueden dar cuenta de la mayor parte del comportamiento de la circulación normal. La circulación pulmonar adulto normal tiene poco músculo liso en las paredes de los vasos, y el control activo del tono vascular es débil. Sin embargo, en condiciones en las que hay un aumento en la cantidad de músculo liso (por ejemplo, en el pulmón fetal), en la residencia a largo plazo a gran altura, o en la hipertensión pulmonar prolongado, el tono del músculo liso vascular juega un más papel significativo. Sin embargo, algunos de control activo de la circulación se ve en el pulmón normal, como se describe en la siguiente sección.HipoxiaUn ejemplo de control activo es la vasoconstricción pulmonar hipóxica. Esta consiste en la contracción del músculo liso en las paredes de los vasos sanguíneos pequeños en una región de un pulmón con hipoxia alveolar. El mecanismo exacto de esta respuesta todavía no se conoce, pero debido a que se produce en los pulmones aislados extirpados, está claro que no depende de las conexiones del sistema nervioso central.Además, los segmentos extirpados de la arteria pulmonar se puede demostrar que constreñir si su entorno está hecho de hipoxia, por lo que parece ser una acción local de la hipoxia en la propia arteria. También se sabe que es el P o 2 del gas alveolar, no de la sangre arterial pulmonar, que determina principalmente la respuesta. 46 Esto puede ser probado por perfusión de un pulmón con la sangre que contiene una alta P o 2mientras se mantiene la alveolar P o 2 bajo. En estas condiciones, la respuesta es bien visto. La curva de estímulo-respuesta de la vasoconstricción pulmonar hipóxica es muy no lineal ( Fig. 4-12 ).Cuando la alveolar P o 2 se altera en la región por encima de 100 mm Hg, se observa poco cambio en la resistencia vascular. Sin embargo, cuando la alveolar P o 2 se reduce a aproximadamente 70 mm Hg, se puede producir vasoconstricción obvio, y en una P muy bajo o 2 próxima a la de la sangre venosa mezclada, el flujo local de la sangre puede ser casi abolida. Los datos mostrados en la figura 4-12 son de gatos anestesiados. 47 Sin embargo, hay diferencias entre especies en las curvas de estímulo-respuesta. Por ejemplo, hay una reducción de casi lineal de flujo de sangre entre alveolar P o 2 valores de 150 y 40 mm Hg en el coatimundi (un pequeño mamífero Sudamericana). 48 La preparación en la que se hicieron estas mediciones tenía las ventajas adicionales de que las pecho se cerró y las mediciones se realizaron en una región muy pequeña del pulmón. Estas condiciones probablemente dan una mejor información sobre el papel del fenómeno en la regulación local del flujo sanguíneo. 

FIGURA 4-12 ▪Curvas estímulo-respuesta de la vasoconstricción pulmonar hipóxica. La abscisa muestra alveolar P o 2 . Los datos se derivan de preparación de pulmón felino.(Reproducida de Barer GR, Howard P, Shaw JW: curvas estímulo-respuesta para el lecho vascular pulmonar a la hipoxia e hipercapnia J Physiol [Lond] 211:. 139-155, 1970.)El sitio principal de la vasoconstricción es en las pequeñas arterias pulmonares. 49 en el pulmón humano normal, las pequeñas arterias tienen una escasa cantidad de músculo liso, y esto tiende a ser irregular en su distribución. Esto puede explicar por qué en la hipoxia alveolar mundial (por ejemplo, a gran altura) hay pruebas de que la constricción es desigual. Por ejemplo, la hipoxia alveolar casi duplica la dispersión de los tiempos de tránsito a través de la circulación pulmonar de un lóbulo de pulmón de perro, 50 y la distribución de partículas de tinta India inyectado en la circulación pulmonar durante la hipoxia alveolar es más desigual que durante la normoxia. 51 Esta vasoconstricción desigual

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probablemente juega un papel en el mecanismo de la gran altitud edema pulmonar 52 (ver más adelante). Los mecanismos de la vasoconstricción pulmonar hipóxica todavía no se entienden completamente. Los estudios indican que los canales de potasio dependientes de voltaje en las células musculares lisas están involucrados, lo que lleva a un aumento de las concentraciones de iones de calcio intracelulares. 53 54 55 56 

Sustancias vasoactivas derivado del endotelio juegan un papel. El óxido nítrico (NO) es un factor relajante derivado del endotelio de los vasos sanguíneos. Se forma a partir de l -arginina y es una vía común final para una variedad de procesos biológicos. El NO activa la guanilato ciclasa soluble, que conduce a la relajación del músculo liso a través de la síntesis de monofosfato de guanosina cíclico. Los inhibidores de la síntesis de NO aumentan la vasoconstricción pulmonar hipóxica en preparaciones de animales, y NO inhalado reduce la vasoconstricción pulmonar hipóxica en los seres humanos. 57 La concentración inhalada de NO requerida es extremadamente baja (alrededor de 20 partes por millón), y el gas es muy tóxico en altas concentraciones. Células endoteliales vasculares pulmonares también liberan péptidos vasoconstrictores potentes, conocidas como las endotelinas. 58 todavía se está evaluando su papel en la fisiología normal y la enfermedad. Vasoconstricción pulmonar hipóxica tiene el efecto de dirigir el flujo de sangre lejos de las regiones hipóxicas de pulmón. En igualdad de condiciones, esto reduce la cantidad de la desigualdad de ventilación-perfusión en un pulmón enfermo y limita la depresión del arterial P o 2 . Un ejemplo de esto se ve en los pacientes con asma que son tratados con ciertos broncodilatadores. A veces causa una reducción de la arterial P o 2 como resultado de un aumento del flujo sanguíneo a las zonas mal ventiladas. 59 , 60 Si esto se puede explicar por la reversión de la vasoconstricción pulmonar hipóxica es incierto, pero parece un posible mecanismo de alguna casos. En pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica grave, una presión arterial pulmonar elevada se observa con frecuencia, y con frecuencia esto se agrava por una infección bronquial reciente.Tratamiento nocturno prolongado con oxígeno se ha demostrado para reducir el grado de hipertensión pulmonar y mejorar el pronóstico de estos pacientes. El mecanismo de la mejora es presumiblemente una inhibición gradual por la hiperoxia de aumento del tono del músculo liso originalmente causada por la hipoxia. Residencia en resultados altitud altas en la vasoconstricción pulmonar hipóxica, tanto en los recién llegados y en residentes permanentes. El aumento de la presión de la arteria pulmonar es especialmente marcada durante el ejercicio. Si el 100% de oxígeno se da a los sujetos normales después de que hayan sido expuestos a la hipoxia por tan sólo 2 semanas, la presión de la arteria pulmonar no inmediatamente volver al nivel normal. 61 Esto sugiere que ya se ha producido algún cambio estructural en los vasos pulmonares . Existe una considerable variación en la respuesta de la presión de la arteria pulmonar a la hipoxia alveolar, lo que lleva a algunos investigadores a dividir a la gente en "respondedores" y "no respondedores". La situación más importante en el que se produce la vasoconstricción pulmonar hipóxica es en el período perinatal. Durante la vida fetal, la resistencia vascular pulmonar es muy alta, en parte debido a la vasoconstricción hipóxica, y sólo un 15% de la salida cardiaca fluye a través de los pulmones. El resto pasa por los pulmones a través del conducto arterioso. La vasoconstricción es particularmente eficaz porque de la abundancia del músculo liso de las arterias pulmonares. Al nacer, cuando las primeras respiraciones oxigenan los alvéolos, la resistencia vascular cae dramáticamente debido a la relajación del músculo liso vascular y pulmonar aumenta el flujo sanguíneo enormemente. En esta situación, la liberación de la vasoconstricción hipóxica es fundamental en la transición de la placenta a la respiración de aire, y es esta situación que es presumiblemente responsables de la presión evolutiva para mantener el fenómeno, que parece ser débil y variable en la vida adulta.Otras sustancias fisiológicas

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Muchos péptidos y otras sustancias potencialmente pueden alterar el tono de los vasos sanguíneos pulmonares musculares, aunque todavía se están aclarando las funciones de estas sustancias en condiciones fisiológicas. 62 Ellos incluyen la angiotensina II, la bradicinina, la vasopresina, péptido natriurético auricular, la endotelina, somatostatina, productos de tanto de la ciclooxigenasa y lipoxigenasa brazos de la cascada del ácido araquidónico, y el péptido relacionado con el gen de la calcitonina. Algunas sustancias muestran las diferencias entre especies, y algunos evocan la vasoconstricción o vasodilatación, dependiendo de su concentración. Las aminas biogénicas tales como la acetilcolina, histamina, serotonina, y norepinefrina también afectan el músculo liso vascular pulmonar. Información adicional acerca de la farmacología de los vasos sanguíneos pulmonares se proporciona en el capítulo 8 . El daño a Pulmonar Capilares por Subraya alto muroSe ha hecho evidente que la barrera sangre-gas tiene un dilema básico. Por un lado, la barrera tiene que ser extremadamente delgada para permitir el intercambio eficiente de gas por difusión pasiva (ver Capítulo 1 ).Por otro lado, la barrera sangre-gas debe ser inmensamente fuerte debido a las grandes tensiones mecánicas que se desarrollan en la pared capilar cuando la presión en los capilares aumenta, o cuando la pared se estira al inflar el pulmón a los altos volúmenes. Hay evidencia de que la barrera de sangre-gas es sólo lo suficientemente fuerte para soportar las más altas tensiones a las que se somete normalmente. Inusualmente altas presiones capilares o los volúmenes pulmonares resultan en daño ultraestructural o "fallo de estrés" de la pared capilar, dando lugar a un tipo de alta permeabilidad de edema pulmonar, o incluso la hemorragia pulmonar.Cuando la presión transmural capilar se crió en preparaciones de animales, se ve la interrupción del endotelio capilar, el epitelio alveolar, o, a veces todas las capas de la pared capilar. En el pulmón de conejo, los primeros cambios se producen a una presión transmural de alrededor de 24 mm Hg, y la frecuencia de roturas aumenta a medida que se eleva la presión. 63 Aunque a primera vista estas presiones capilares parecen ser muy alto, ahora hay buena evidencia que la presión capilar se eleva a mediados de los años 30 (mm Hg) en el pulmón normal durante el ejercicio intenso. 64 Esto es en gran parte secundaria al aumento de la presión de llenado del ventrículo izquierdo, que no se ha apreciado hasta hace poco. 65 

Se puede demostrar que, en estos aumento de las presiones capilares transmurales, el "aro" o tensiones circunferenciales en la pared capilar se vuelven extremadamente alta. De hecho, se acercan a la tensión de rotura del colágeno. La razón principal de las muy altas tensiones es la extrema delgadez de la pared, que, en el pulmón humano, es de menos de 0,3 micras en algunos lugares. Ahora se cree que la fuerza de la barrera sangre-gas en la fina proviene de colágeno de tipo IV en la membrana basal.Insuficiencia estrés es el mecanismo de varias condiciones clínicas caracterizadas por edema pulmonar de alta permeabilidad o hemorragia. 66 edema pulmonar neurogénico se ha demostrado que se asocia con presiones capilares muy altas, el edema es del tipo de alta permeabilidad, y el daño ultraestructural a la capilares, se ha demostrado, de acuerdo con insuficiencia estrés. Edema pulmonar de altitud está aparentemente causada por la vasoconstricción pulmonar hipóxica desigual (referido anteriormente), lo que permite que algunos de los capilares de estar expuestos a alta presión. 67 De nuevo, el edema es del tipo de alta permeabilidad, y los cambios ultraestructurales típicas en los capilares se han demostrado en preparaciones de animales. 68 

Una condición particularmente interesante es el sangrado en los pulmones en galope de caballos de carreras.Esto es muy común y es causada por las presiones capilares pulmonares extremadamente altas, que se aproximan a 100 mm Hg. La evidencia directa de la falta de estrés de los capilares pulmonares se ha demostrado en estos animales. 69 De hecho, es probable que los atletas de élite humanos desarrollan algunos cambios ultraestructurales en su barrera sangre-gas durante la práctica de ejercicio porque las concentraciones significativamente más altas de células rojas de la sangre, proteínas totales , y leucotrieno B4 son vistas en su lavado broncoalveolar que en los controles sedentarios. 70 Esto sólo

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ocurre en niveles extremadamente altos de ejercicio. 71 Un grupo similar de atletas que ejerce en niveles submáximos durante 1 hora no mostró cambios en el líquido de lavado broncoalveolar . 72 

Inflado excesivo del pulmón se sabe que aumenta la permeabilidad de los capilares pulmonares, y el fracaso de estrés es aparentemente el mecanismo ya que se ha demostrado que, para la misma presión transmural capilar, la frecuencia de daño de la pared capilar se incrementa en gran medida en los volúmenes pulmonares altos. 73 Esto se debe a que parte del aumento de la tensión en la pared alveolar asociada con la inflación de pulmón se transmite a la pared capilar. Esto puede ser importante en la lesión pulmonar inducida por el ventilador. Por último, las condiciones en las que la membrana basal de la pared capilar está dañado se asocian con hemorragia alveolar porque el colágeno tipo IV de la membrana basal es responsable de la mayor parte de la fuerza de los capilares. El mejor ejemplo es el síndrome de Goodpasture. Funciones metabólicas de la circulación pulmonarAunque el propósito principal de la circulación pulmonar es proporcionar el pulmón con la sangre venosa mixta para que el oxígeno se puede añadir y dióxido de carbono eliminado, la circulación pulmonar tiene otras funciones, en particular el metabolismo.Un número de sustancias vasoactivas son metabolizados por el pulmón. 74 Debido a que es el único órgano cuya microcirculación recibe todo el gasto cardíaco, el pulmón es especialmente adecuado para la modificación de las sustancias presentes en la sangre. En efecto, una fracción sustancial de todas las células endoteliales vasculares en el cuerpo se encuentra en el pulmón. El único ejemplo conocido de la activación biológica mediante el paso a través de la circulación pulmonar es la conversión de la angiotensina polipéptido relativamente inactivo I de la angiotensina II vasoconstrictor potente. 75 Este último es hasta 50 veces más activo que su precursor, pero no se ve afectado por el paso a través de la pulmón. La conversión de la angiotensina I es catalizada por una enzima, la enzima angiotensina I-conversión, que se encuentra en pequeños hoyos ( intracellulares caveolae ) en la superficie de las células endoteliales capilares. Un número de sustancias vasoactivas están completamente o parcialmente inactivada durante el paso a través del pulmón. La bradiquinina se inactiva en gran medida (hasta 80%), y la enzima responsable es la angiotensina I-enzima de conversión. El pulmón es el principal sitio de la inactivación de la serotonina (5-hidroxitriptamina), no por la degradación enzimática, sino por un proceso de captación y almacenamiento.Algunos de la serotonina pueden ser transferidos a las plaquetas en el pulmón o almacenado en alguna otra forma y libera durante la anafilaxia. El prostaglandinas E 1 , E 2 , y F 2α también se inactivan en el pulmón, que es una rica fuente de las enzimas responsables. La norepinefrina también es absorbido por el pulmón en cierta medida (hasta 30%). La histamina no parece estar afectada por el pulmón intacto. 74 

Algunos materiales vasoactivos pasan a través del pulmón sin ganancia o pérdida de actividad significativa.Estos incluyen epinefrina, prostaglandinas A 1 y A 2 , la angiotensina II y vasopresina (también llamada hormona antidiurética). Información adicional sobre farmacología vascular pulmonar se puede encontrar enel capítulo 8 .Varias sustancias vasoactivas normalmente se sintetizan o se almacenan en el pulmón, pero pueden ser liberados en la circulación en condiciones patológicas. Por ejemplo, en la anafilaxia, o durante un ataque de asma, la histamina, bradicinina, prostaglandinas, y "sustancia de reacción lenta" son dados de alta en la circulación. Otras condiciones en las que el pulmón puede liberar sustancias químicas potentes incluyen la embolia pulmonar (ver capítulo 51 ) y la hipoxia alveolar.También hay evidencia de que el pulmón juega un papel en el mecanismo de coagulación de la sangre en condiciones normales y anormales. Por ejemplo, en el intersticio, hay un gran número de mastocitos que contienen heparina. Además, el pulmón es capaz de secretar inmunoglobulinas especiales, en particular inmunoglobulina A, en el moco bronquial, que contribuyen a sus defensas contra la infección. La síntesis de fosfolípidos tales como dipalmitoilfosfatidilcolina, un componente de agente

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tensioactivo pulmonar (verCapítulo 9 ), es una función importante de las células de tipo alveolar II que previene el colapso pulmonar.Rotación de surfactante es rápida, y si se obstruye el flujo de sangre a una región de pulmón (por ejemplo, por un émbolo), tensioactivo puede agotarse localmente con la consiguiente atelectasia. La síntesis de proteínas también es importante porque el colágeno y la elastina forman el marco estructural del pulmón.En condiciones anormales, las proteasas son aparentemente liberadas de los leucocitos o macrófagos en el pulmón, causando degradación de las proteínas y, posiblemente, enfisema (ver Capítulo 39 ). Otra actividad importante es el metabolismo de hidratos de carbono, sobre todo la elaboración de las mucinas y proteoglicanos de moco bronquial (ver Capítulo 11 ).Además de sus funciones metabólicas, el pulmón tiene otras funciones aparte de su función de intercambio de gas primario. Una es la de actuar como un depósito para la sangre. Como se dijo anteriormente, el pulmón tiene una notable capacidad para reducir su resistencia vascular pulmonar a través de los mecanismos de contratación y la distensión como presiones vasculares son criados. Los mismos mecanismos permiten el pulmón para aumentar su volumen de sangre con relativamente pequeños aumentos en arterial pulmonar o presiones venosas. Esto ocurre, por ejemplo, cuando un sujeto se acuesta después de reposar.Luego la sangre drena de las patas en el pulmón. La ingravidez que se produce cuando los astronautas entran en órbita también se traduce en un aumento del volumen sanguíneo pulmonar.Otra función del pulmón es para filtrar la sangre. Trombos intravasculares Pequeño se retiran de la circulación antes de que puedan llegar al cerebro u otros órganos vitales. También hay pruebas de que muchas células blancas de la sangre son secuestradas por el pulmón, aunque la importancia de esto no está claro.

INTERCAMBIO DE GASESComo hemos visto, la función primaria de los pulmones es el intercambio de gases, es decir, para permitir que el oxígeno se mueva desde el aire a la sangre, y para permitir que el dióxido de carbono a moverse hacia fuera. Ahora se ha establecido que el movimiento del gas a través de la interfaz de gas en la sangre es por simple difusión pasiva; los gases se desplazan desde una zona de alta a un área de baja presión parcial.También hemos visto que la estructura del pulmón se adapta bien a este mecanismo de intercambio de gases. La barrera sangre-gas es extremadamente delgada (sólo 0,3 micras sobre gran parte de su extensión), y su área es de entre 50 y 100 m 2 . Debido a la ley de difusión de Fick establece que la cantidad de gas que se mueve a través de una hoja de tejido es proporcional a la zona, pero inversamente proporcional al espesor, la barrera sangre-gas es ideal para su función de intercambio de gas.Un concepto importante en cualquier discusión sobre el intercambio de gases es la presión parcial. La presión parcial de un gas se encuentra multiplicando su concentración por la presión total. Por ejemplo, el aire seco tiene 20,9% de oxígeno. El P o 2 , por lo tanto en aire seco a nivel del mar, donde la presión barométrica es de 760 mm Hg, es (20.9 / 100) x 760 = 159 mm Hg. Cuando se inhala el aire en las vías respiratorias superiores, se calienta y se satura con vapor de agua. La presión de vapor de agua a 37 ° C es de 47 mm Hg. En estas condiciones, la presión total de gas seco es sólo 760-47 = 713 mm Hg. El P o 2 , por lo tanto de aire inspirado es húmedo (20,9 / 100) x 713 = 149 mm Hg. En general, la relación entre la presión parcial (P) y la concentración fraccional (F) de un gas cuando el vapor de agua está presente está dada por Px = F x (P b - P h 2 o ), donde P b significa barométrica presión y X se refiere a las especies de gas.Figura 4-13 muestra una visión general de la cascada de oxígeno del aire que respiramos a los tejidos donde se utiliza. La línea continua marcada como "perfecta" representa una situación ideal que no existe en realidad, pero no hacen un contexto útil para fines de discusión. Una de las primeras sorpresas es que, en el momento en que el oxígeno ha alcanzado los alvéolos, su presión parcial ha caído de aproximadamente 150 a aproximadamente 100 mm Hg. La razón de esta aparente extravagancia es que

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el P o 2 en el gas alveolar está determinada por un equilibrio entre dos factores. Por un lado, tenemos la adición esencialmente continuo de oxígeno por el proceso de la ventilación alveolar, y por el otro la eliminación continua de oxígeno por el flujo sanguíneo pulmonar. El resultado neto es que el P alveolar o 2 asienta a cabo a aproximadamente 100 mm Hg. 

FIGURA 4-13 ▪Esquema de las presiones parciales de oxígeno desde el aire a los tejidos. Esto muestra una situación hipotéticamente perfecto.(Reproducida de West JB: Ventilación / Flujo de sangre y intercambio de gases [5 ed] Oxford:. Blackwell Scientific, 1990.)Se podría argumentar que el proceso de ventilación es intermitente con cada respiración y no continua. Por la misma razón, el flujo sanguíneo capilar pulmonar es conocido por ser pulsátil. Sin embargo, el volumen de gas en el pulmón en la capacidad residual funcional es lo suficientemente grande como para amortiguar estas oscilaciones, con el resultado de que el P alveolar o 2 varía en sólo aproximadamente 3 ó 4 mm Hg con cada respiración, y menos con cada latido del corazón. Por lo tanto, la ventilación alveolar y el flujo sanguíneo capilar pueden ser consideradas como procesos continuos desde el punto de vista del intercambio de gases.En un pulmón ideales (véase Fig. 4-13 ), la sangre venosa pulmonar efluente (que se convierte en la sangre arterial sistémica) tendría el mismo P o 2 que la del gas alveolar, es decir, alrededor de 100 mm Hg. Este es casi el caso en el pulmón normal. Sin embargo, cuando la sangre arterial llega a los tejidos periféricos, una caída sustancial de P o 2 se produce en la ruta a las mitocondrias. El movimiento de oxígeno en los tejidos periféricos es esencialmente por difusión pasiva, y el P mitocondrial o 2 es, sin duda considerablemente menor que en sangre arterial o venosa mixta. De hecho, la P o 2 en la mitocondria puede variar considerablemente en todo el cuerpo, dependiendo del tipo de tejido y su consumo de oxígeno. Sin embargo, es útil tener en cuenta que las mitocondrias son los objetivos para el sistema de transporte de oxígeno y que cualquier caída en la arterial P o 2 causado, por ejemplo, mediante el intercambio gaseoso pulmonar ineficiente debe reflejarse en un P tejido reducida o 2 , otros factores son iguales.Para el dióxido de carbono, el proceso se invierte. Esencialmente no hay dióxido de carbono en el aire inspirado, y el P alveolar co 2 es de aproximadamente 40 mm Hg. En condiciones normales, arterial y alveolar P co 2 valores son los mismos, mientras que el P co 2 de la sangre venosa mixta está en el intervalo de 45 a 47 mm Hg. El P co 2 de los tejidos es, probablemente, muy variable, dependiendo, por ejemplo, sobre el estado de metabolismo. Sin embargo, cualquier ineficiencia del pulmón para la eliminación de dióxido de carbono tiende a elevar la P co 2 de los tejidos, los demás factores son iguales.Causas de hipoxemiaLa hipoxemia se refiere a una reducción en arterial P o 2 por debajo de los valores normales. Hay cuatro procesos principales que pueden afectar el intercambio gaseoso pulmonar y causar hipoxemia cuando se respira aire ambiente a nivel del mar: hipoventilación, limitación de la difusión, la derivación, y la desigualdad de ventilación-perfusión. Estos se discuten ahora en turno.La hipoventilaciónLa hipoventilación se utiliza aquí para referirse a las condiciones en las que la ventilación alveolar es anormalmente bajo en relación con el consumo de oxígeno o la producción de dióxido de carbono. La ventilación alveolar es el volumen de gas inspirado fresco va a los alvéolos (es decir, ventilación de los locales no muertos), como se mencionó anteriormente. Como veremos, hipoventilación siempre causa hipoxemia arterial (a menos que el paciente está respirando una mezcla de oxígeno enriquecido) y un P arterial elevadaco 2 . Debe tenerse en cuenta que otras condiciones (por ejemplo, la desigualdad de ventilación-perfusión) también pueden resultar en la retención de dióxido de carbono, y algunos

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médicos utilizan los términoshipoventilación y retención de dióxido de carbono de manera intercambiable. Esta práctica confuso no se sigue aquí.Vimos en la última sección que el P o 2 de gas alveolar está determinada por un equilibrio entre la tasa de adición de oxígeno por la ventilación alveolar y la velocidad de eliminación por el flujo sanguíneo pulmonar para satisfacer las demandas de oxígeno de los tejidos. Hipoventilación se produce cuando se reduce la ventilación alveolar y el P alveolar o 2 , por tanto, se asienta en un nivel inferior de lo normal. Por la misma razón, la alveolar P co 2 , y por lo tanto arterial P co 2 , también se plantean.Las causas de hipoventilación incluyen depresión del centro respiratorio por las drogas, tales como derivados de la morfina y barbitúricos; enfermedades del tallo cerebral, tales como la encefalitis;anormalidades de la médula espinal la realización de vías, tales como alta dislocación cervical; enfermedades de las células del asta anterior, incluyendo poliomielitis, que afecta a los nervios frénicos o el suministro de los músculos intercostales; enfermedades de los nervios a los músculos respiratorios (por ejemplo, síndrome de Guillain-Barré); enfermedades de la unión neuromuscular, tales como miastenia grave; enfermedades de los propios músculos respiratorios, tales como la distrofia muscular progresiva; anomalías de la jaula torácica (por ejemplo, en el pecho aplastado); obstrucción de la vía aérea superior (por ejemplo, timoma);hipoventilación asociada con obesidad extrema (síndrome de Pickwick); y otras causas diversas, como la alcalosis metabólica y estados idiopáticos. Para la discusión de hipoventilación, consulte el Capítulo 78 .Tenga en cuenta que, en todas estas condiciones, los pulmones son normales. Así, este grupo puede distinguirse claramente de aquellas enfermedades en las que la retención de dióxido de carbono está asociado con la enfermedad pulmonar crónica. En las últimas condiciones, los pulmones son anormales, y un factor importante en el P planteado co 2 es la desigualdad de ventilación-perfusión que provoca ineficiencia del intercambio gaseoso pulmonar.El aumento de P alveolar co 2 como consecuencia de la hipoventilación puede calcularse utilizando laecuación de la ventilación alveolar (véase la sección anterior sobre " Ventilación alveolar "para la derivación):

V˙A = V˙Colorado2PensilvaniaColorado2× Kdonde K es una constante. Esto puede reordenarse como sigue:

PensilvaniaColorado2= V˙Colorado2V˙La× KDebido a que en los pulmones normales la alveolar  y arterial  P co 2 son casi idénticos, podemos escribir:

PapáColorado2= V˙Colorado2V˙La× KEsta ecuación indica muy importante que el nivel de P co 2 en el gas alveolar o de sangre arterial está inversamente relacionada con la ventilación alveolar. Por ejemplo, si se reduce a la mitad la ventilación alveolar, la P co 2 dobles. Tenga en cuenta, sin embargo, que esto es verdad sólo después de un estado de equilibrio se ha restablecido y la tasa de producción de dióxido de carbono es el mismo que antes. En la práctica, si la ventilación alveolar de un paciente se reduce repentinamente (por ejemplo, cambiando la configuración en un ventilador), el P co 2 se eleva en un período de 10 a 20 minutos. El aumento es rápido al principio y luego es más gradual como las reservas corporales de CO 2 se llenan gradualmente. 76 

Los mismos principios que se utilizan para el dióxido de carbono se pueden aplicar a oxígeno para entender el efecto de hipoventilación alveolar en (y por tanto arterial) P o 2 . La ecuación de conservación de la masa correspondiente de oxígeno es como sigue:

V˙O2= V˙I × FIO2- V˙A × FAO2

Aquí,  se inspira alveolar ventilación (a veces escrito  ), mientras que  es la ventilación alveolar espirado. DESCONOCIDO CROSS-REF TIPO expresa el consumo de oxígeno como la diferencia entre la cantidad de oxígeno inhalado por minuto (volumen de gas inspirado  × concentración fraccional de oxígeno  ) y que exhalado por minuto (volumen de la ventilación alveolar  ×

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concentración fraccional de oxígeno en el gas alveolar  ). Normalmente, debido a un poco más de oxígeno es absorbido por minuto que es el dióxido de carbono exhalado,  supera  . Sin embargo, esta diferencia es generalmente no más de 1% de la ventilación, y clínicamente más a menudo puede ser ignorada. Si se hace esto,  entonces podrá ser sustituido por  , y DESCONOCIDO TIPO CROSS-REF simplifica a

V˙O2= V˙A × ( FIO2- FAO2)o rV˙O2= V˙A × ( PIO2- PAO2)K

donde  es la presión parcial de oxígeno en el gas inspirado. Así, como caídas de ventilación,  debe caer así para mantener la tasa de O 2 absorción necesaria para la función metabólica.TIPO DESCONOCIDO CROSS-REF (reexpresado como  ) y 14 se pueden combinar de manera útil. Si DESCONOCIDO CROSS-REF TIPO se divide por DESCONOCIDO CROSS-REF TIPO , obtenemos

V˙Colorado2V˙O2= R = PAColorado2( PIO2- PAO2)

Aquí, R es la relación de intercambio respiratorio (volumen de dióxido de carbono exhalado / oxígeno consumido en el mismo tiempo). Tanto K y  anular cuando se realiza la división. Reordenando esta ecuación rendimientos

PensilvaniaO2= PIO2- PAColorado2R

Esto se conoce como la ecuación del gas alveolar, y se relaciona en forma exclusiva alveolar P o 2 a P co 2para valores dados de inspiración P o 2 y R. Es la base de los cálculos del alvéolo-arterial-a P o 2 diferencia, una comúnmente utilizado índice de ineficiencia del intercambio gaseoso pulmonar. Porque asumimos que al derivar esta ecuación, es una aproximación. Es posible explicar con rigor por la diferencia entre y  , y cuando se hace esto, la ecuación del gas alveolar contiene un término adicional:

PensilvaniaO2= PIO2- PAColorado2R+ [ PAColorado2× FIO2× ( 1 - R )R]El término entre paréntesis es el factor de corrección para la diferencia entre los volúmenes inspirados y expirados. En general, es pequeña durante la respiración de aire (1 a 3 mm Hg) y se puede omitir en la mayoría de entornos clínicos.Como un ejemplo del uso de esta ecuación, supongamos que un paciente con pulmones normales toma una sobredosis de un barbitúrico que deprime la ventilación alveolar. P alveolar del paciente co 2 podría elevarse de 40 a 60 mm Hg (el valor real se determina por la ecuación de la ventilación alveolar). Si la relación de intercambio respiratorio del paciente es 1, la pequeña corrección del factor desaparece, y el alveolar P o 2viene dada por

PensilvaniaO2= PIO2- PAColorado2R= 149 - 60= 89mm HgTenga en cuenta que el alveolar P o 2 caídas de 20 mm Hg; esta es la misma cantidad en que el P co 2aumentos. Por otro lado, si R = 0,8, que es un valor más típico de reposo, y que ignoramos el pequeño factor de corrección en tipo desconocido CROSS-REF , a continuación,

PensilvaniaO2= 149 - 60 / 0.8= 74mm HgTenga en cuenta que en este caso el P o 2 cae más que el P co 2 se eleva.Ambos ejemplos hacen hincapié en que, en términos prácticos, la hipoxemia es generalmente de menor importancia en comparación con la retención de dióxido de carbono y la consiguiente acidosis respiratoria.Esto se ilustra adicionalmente en la figura 4-14 , que muestra cambios calculados en el intercambio de gases como resultado de hipoventilación. Tenga en cuenta que la hipoventilación severa suficiente para duplicar la P co 2 de 40 a 80 mm Hg disminuye la alveolar P o 2 de sólo, por ejemplo, 100 a 50 o 60 mm Hg. Aunque la P arterial o 2 es probable que sea de unos pocos milímetros de mercurio menor que el valor alveolar, la saturación arterial de oxígeno es de aproximadamente 80%. Sin embargo, no es la acidosis respiratoria sustancial con un pH de aproximadamente 7,2 arterial. Este hecho subraya de nuevo que la hipoxemia por lo general no es tan importante como la retención de dióxido de carbono y acidosis respiratoria en hipoventilación puro. 

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FIGURA 4-14 ▪El intercambio de gases durante la hipoventilación. Tenga en cuenta el relativamente gran aumento de P co 2 y la consiguiente caída del pH en comparación con la modesta caída en la saturación arterial de oxígeno.(Reproducida de West JB:.-Fisiopatología Los pulmonares esenciales [7 ª ed] Baltimore, Lippincott Williams & Wilkins, 2007.)Una característica de hipoventilación alveolar es que, aunque la arterial P co 2 siempre está levantada, el P arterial o 2 se puede devolver a la normalidad muy fácilmente dando oxígeno suplementario. Supongamos que el paciente con intoxicación por barbitúricos que acabamos de discutir se da 30% de oxígeno para respirar. Si asumimos que la ventilación se mantiene sin cambios, se puede demostrar (de DESCONOCIDO TIPO CROSS-REF ) que el alveolar P o 2 se eleva de 74 a alrededor de 139 mm Hg. Por lo tanto, un incremento relativamente pequeño en inspirado P o 2 es muy eficaz en la eliminación de la hipoxemia arterial de hipoventilación.Limitación de la difusiónEn general, ahora cree que el oxígeno, dióxido de carbono, y de hecho todos los gases de cruzar la barrera sangre-gas por simple difusión pasiva. La ley de difusión de Fick establece que la velocidad de transferencia de un gas a través de una hoja de tejido es proporcional a la zona de tejido (A) y la diferencia de presión parcial  entre las dos partes, y es inversamente proporcional al espesor (T):  ( 18)Como ya hemos visto, el área de la barrera sangre-gas en el pulmón es enorme (de 50 a 100 m 2 ), y el espesor es inferior a 0,3 micras en algunos lugares, por lo que las dimensiones de la barrera son ideales para la difusión.La velocidad de difusión es también proporcional a una constante, D, que depende de las propiedades del tejido y el gas particular. La constante es proporcional a la solubilidad (Sol) del gas, e inversamente proporcional a la raíz cuadrada del peso molecular (MW):

D α SolMW√

Esto significa que, por mm Hg de diferencia entre capilar y presiones parciales alveolares, dióxido de carbono se difunde aproximadamente 20 veces más rápidamente que el oxígeno a través de hojas de tejido, ya que el dióxido de carbono tiene una solubilidad mucho mayor (24: 1 a 37 ° C), pero la plaza raíces de los pesos moleculares no son muy diferentes (1.17: 1). Tenga en cuenta que este cálculo sólo se aplica a hojas de tejido y no a la absorción de oxígeno o la producción de dióxido de carbono en el pulmón, en el que las tasas de reacción química también juegan un papel (véase la discusión más adelante).El consumo de oxígeno a lo largo del capilar pulmonarFigura 4-15 muestra los cambios calculados en la P o 2 de la sangre a lo largo del capilar pulmonar como el oxígeno se recoge en condiciones normales. El cálculo se basa en la ley de difusión de Fick (verDESCONOCIDO TIPO CROSS-REF ). Una de las varias hipótesis es que las características de difusión de la barrera sangre-gas son uniformes a lo largo de la longitud del capilar. El cálculo se complica por el hecho de que el cambio en la P o 2 de la sangre capilar depende de la curva de disociación de oxígeno. Esto no es sólo lineal sino que también está influenciada por la eliminación simultánea de dióxido de carbono. El cálculo se conoce a menudo como la integración Bohr porque se llevó a cabo primero en una forma simplificada de Christian Bohr. 77 cómputos modernos tienen en cuenta los tiempos de reacción de oxígeno con la hemoglobina y también las velocidades de reacción asociados con la eliminación de dióxido de carbono (véase la discusión más adelante). Tales cálculos complicados sólo se han convertido en factible con el advenimiento de la computadora digital. 78 

FIGURA 4-15 ▪Cursos de tiempo típico para el cambio en P o 2 en el capilar pulmonar cuando la difusión es normal, cuando se reduce el tiempo de contacto, y cuando la barrera sangre-gas es anormalmente gruesa. También se muestra la evolución en el tiempo de toma de monóxido de carbono.(Reproducida de West JB: Fisiopatología-Los pulmonar esenciales [7 ª ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2007.)

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Figura 4-15 muestra que el tiempo empleado por la sangre en el capilar pulmonar en condiciones normales de reposo es de aproximadamente 0,75 segundos. Este número se obtiene dividiendo el volumen de sangre en los capilares pulmonares (alrededor de 75 ml) por el gasto cardíaco (alrededor de 6 L / min). 79 La figura muestra que el P o 2 de la sangre capilar pulmonar casi alcanza la de alveolar gas después de aproximadamente un tercio del tiempo disponible en el capilar. Esto significa que normalmente existe tiempo suficiente para la oxigenación esencialmente completa de la sangre o, como se dice a veces, el pulmón normal tiene sustanciales de difusión "reservas". Si se espesa la barrera sangre-gas, la tasa de transferencia de oxígeno a través de la barrera se reduce de acuerdo con la ley de Fick, y la tasa de aumento de P o 2 es más lenta, como se muestra en la figura 4-15 . Bajo estas circunstancias, un P o 2 diferencia entre el gas alveolar y la sangre capilar de extremo se puede desarrollar. Esto significa que hay una cierta limitación de la difusión de transferencia de oxígeno. Es importante apreciar que bajo la mayoría de condiciones de transferencia de oxígeno es la perfusión limitada, y sólo bajo condiciones inusuales, tales como la enfermedad pulmonar intersticial grave es que hay alguna limitación de la difusión.Se puede demostrar 80 que si la transferencia de gas es de perfusión o difusión limitada depende de la relación de D, la conductancia de difusión de la barrera sangre-gas, al producto de la pendiente de la curva de disociación de oxígeno en la hemoglobina (comúnmente conocida como beta [β]) y la tasa total del flujo sanguíneo pulmonar . Es evidente que, para un gas tal como oxígeno, la pendiente de la curva de disociación de la sangre no es una constante, sino que depende de la P o 2 y también en menor medida en los factores que desplazan la curva de disociación, tales como pH, P co 2 , la temperatura, y glóbulos rojos de la concentración de 2,3-difosfoglicerato. Bajo condiciones de hipoxia, cuando el pulmón está operando en la parte inferior, más recta de la curva de disociación de oxígeno, la pendiente a veces se supone que es lineal para simplificar el análisis.Figura 4-16 muestra la medida en que la perfusión y el límite de la difusión de la transferencia de gas bajo diversas condiciones. 80 Aunque la figura se basa en un número de suposiciones de simplificación, es conceptualmente valioso. 

FIGURA 4-16 ▪Transferencia de difusión limitada de varios gases en el pulmón. Limitación de la difusión (L diff ) es en una escala de 0 (sin limitación) a 1 (limitación completa). Ver texto para más detalles.(Reproducida de Scheid P, Piiper J:. Difusión En Crystal RG, West JB, Barnes PJ, Weibel ER [editores]: El pulmón:. Fundamentos científicos [2ª ed] Nueva York: Raven Press, 1997.)Tenga en cuenta que el nitrógeno de gases fisiológicamente inerte y hexafluoruro de azufre ( extremo derecho de  la Fig. 4-16 ) están completamente perfusión limitados en su transferencia. ( fisiológicamente inerte significa que, se transporta en la sangre sólo en solución física, su concentración en sangre es directamente proporcional a la presión parcial;. es decir, que obedecen la ley de Henry de solubilidad) La misma limitación de perfusión se aplica a oxígeno en la hiperoxia debido a lo alto de la curva de disociación, el valor de β es muy baja, de modo que  es muy alta y limitación de la difusión no se ve. Sin embargo, la transferencia de oxígeno en condiciones de hipoxia de difusión puede ser parcialmente limitada debido a que el pulmón está trabajando bajo en la curva de disociación, donde la pendiente (β) es mucho más alta de lo normal. Este es particularmente el caso para la transferencia de oxígeno durante el ejercicio hipóxico. En efecto, la limitación de la difusión más marcada que nunca se produce en el pulmón normal es durante el ejercicio máximo en la altura extrema en sujetos bien aclimatados. 81 , 82 En la cima del Monte Everest, aparentemente hay limitación de la difusión incluso en reposo. Figura 4-16 también muestra que la transferencia de monóxido de carbono en el pulmón es marcadamente difusión limitada. Esto se deduce de la muy empinada pendiente de la curva de disociación de monóxido de carbono en sangre (es decir, β es muy grande). Otra forma de ver esto es decir que la avidez de la hemoglobina por el monóxido de carbono es tan alta que la presión parcial en

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la sangre apenas se eleva a lo largo del capilar pulmonar (véase Fig. 4-15 ). En estas condiciones, es intuitivamente claro que la cantidad de monóxido de carbono que ha sido tomado depende casi enteramente de las propiedades de difusión de la barrera sangre-gas.Reacción tarifas con hemoglobinaCuando se añade oxígeno (o monóxido de carbono) a la sangre, su combinación con la hemoglobina es bastante rápido, estar cerca de la terminación en 0,2 segundos. Tales velocidades de reacción pueden ser medidos utilizando un equipo especial en el que reduce la hemoglobina y el oxígeno disuelto son rápidamente mezclado y la tasa de formación de la oxihemoglobina se mide fotométricamente. Aunque la oxigenación se produce rápidamente dentro de los capilares pulmonares, incluso esta rápida reacción retrasa significativamente la carga de oxígeno por la célula roja.Por consiguiente, la transferencia de oxígeno del gas alveolar a su combinación con la hemoglobina en los glóbulos rojos puede ser considerado como algo que ocurre en dos etapas: (1) difusión de oxígeno a través de la barrera sangre-gas, incluyendo el plasma y el interior de los glóbulos rojos; y (2) la reacción del oxígeno con la hemoglobina ( Fig. 4-17A ). Aunque a primera vista estos dos procesos son muy diferentes, es posible tratar matemáticamente de una manera similar y a considerar cada uno como aportando su propia "resistencia" a la transferencia de oxígeno. Este análisis se llevó a cabo por Roughton y Forster, 83 que mostró que existe la siguiente relación: 

1DL= 1DM+ 1(× VC )

donde D l se refiere a la capacidad de difusión del pulmón, D m es la capacidad de difusión de la membrana (que incluye el plasma y el interior de los glóbulos rojos), es la velocidad de reacción del oxígeno (o monóxido de carbono) con la hemoglobina (expresado por mililitro de la sangre), y V c es el volumen de sangre en los capilares pulmonares. 

FIGURA 4-17 ▪A, Los dos componentes de la capacidad de difusión medido (D l ) del pulmón: que debido al proceso de difusión en sí (D m ) y que atribuible al tiempo necesario para que el oxígeno (o monóxido de carbono) para reaccionar con la hemoglobina (Hb) (• V c ). B, 1 / D l representan frente a 1 / pueden ser utilizados para obtener D m y V c .En el pulmón normal, las resistencias ofrecidas por los componentes de la membrana de reacción y la sangre son aproximadamente iguales. Esto significa que, si el volumen de sangre capilar se reduce por la enfermedad, la capacidad de difusión del pulmón medido se reduce. De hecho, la ecuación se puede utilizar para separar los dos componentes. Para ello, la capacidad de difusión se mide a ambos altos y normales alveolar P o 2 valores. El aumento de la P alveolar o 2 reduce el valor de monóxido de carbono debido a que el monóxido de carbono tiene que competir con una alta presión de oxígeno para la hemoglobina. Si las mediciones resultantes de 1 / D l se representan frente a 1 /, como se muestra en la Figura 4-17B , la pendiente de la línea es 1 / V c , mientras que el intercepto en el eje vertical es 1 / D m .Capacidad de difusiónEl monóxido de carbono es por lo general el gas de elección para la medición de las propiedades de difusión del pulmón porque, como la figura 4-16 muestra, su transferencia es casi en su totalidad de difusión limitada.Es cierto que parte de la limitación tiene que ver con la velocidad de reacción de monóxido de carbono con la hemoglobina (ver Fig. 4-17A ), pero esto está convenientemente incluida en la medición de propiedades de difusión. Aunque se podría argumentar que somos realmente más interesados en el oxígeno y los efectos de cualquier limitación de la difusión de este gas, el consumo de oxígeno es típicamente perfusión limitada en condiciones de normoxia (ver Fig. 4-16 ) y en parte de la perfusión y difusión limitados en condiciones de hipoxia . Por esta razón, las mediciones utilizando el oxígeno son a menudo difíciles de interpretar, aunque se han propuesto técnicas que utilizan isótopos de oxígeno. 80 Sin embargo, para la medición de propiedades de difusión en el laboratorio de función pulmonar, monóxido de carbono es la mejor gas. 

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Como se indicó anteriormente, la ley de Fick establece que la cantidad de gas transferida a través de una hoja de tejido es proporcional a la zona, una constante de difusión, y la diferencia de presión parcial, y es inversamente proporcional al espesor:  (18)El pulmón real es tan compleja que no es posible determinar el área y el espesor de la barrera de gases en sangre durante la vida. En su lugar, la ecuación se escribe en combinar los factores A, T, y D en una constante, D l , como sigue:  (21) donde D l se llama la capacidad de difusión del pulmón, y en consecuencia incluye el área, espesor, y propiedades de difusión de la hoja de tejido, así como las propiedades del gas que se difunde. Por lo tanto, la capacidad de difusión del monóxido de carbono está dada por:  (22) donde  y  son las presiones parciales de monóxido de carbono en sangre y gas capilar alveolar, respectivamente. Debido a que la presión parcial de monóxido de carbono en la sangre capilar es tan pequeño (véase Fig. 4-15 ), por lo general se puede despreciar. En este caso, la ecuación se convierte en:

DL = V˙ColoradoPensilvaniaColorado

o, en palabras, la capacidad de difusión del pulmón para el monóxido de carbono es el volumen de monóxido de carbono transferido en mililitros por minuto por milímetro de mercurio de presión parcial alveolar de CO.Algunas personas, por ejemplo, los fumadores de cigarrillos, tienen suficiente carboxihemoglobina en la sangre que la presión parcial de monóxido de carbono en los capilares pulmonares no se puede descuidar.En este caso, una estimación de la presión parcial de monóxido de carbono en la sangre capilar pulmonar se puede hacer usando una técnica de reinspiración, y Desconocido Tipo CROSS-REF se utiliza entonces para determinar la capacidad de difusión.MediciónHay disponibles varias técnicas para medir la capacidad de difusión del pulmón para el monóxido de carbono. En el método de respiración única, se hace una única inspiración de una mezcla diluida (aproximadamente 0,3%) de monóxido de carbono, y se calcula la tasa de desaparición de monóxido de carbono del gas alveolar durante 10 segundos de apnea. Esto se hace generalmente mediante la medición de las concentraciones inspirado y expirado de monóxido de carbono con un analizador infrarrojo.Alternativamente, un espectrómetro de masas respiratoria se puede utilizar si 18 se emplea monóxido de carbono marcado con O. Al final del período de apnea, una muestra espacio post-muertos de gas alveolar se obtiene eliminando los primeros 750 ml de la expiración. La concentración alveolar de monóxido de carbono no es constante durante el período de apnea, pero puede tenerse, en el supuesto de que la desaparición de monóxido de carbono sigue una ley exponencial. El helio también se añade al gas inspirado para dar una medición del volumen pulmonar por dilución. La ecuación apropiada es:

DL = V˙A × Ktloge[ FIColorado× FAÉlFIÉl× FAColorado2]donde  es el volumen alveolar en litros, t es el tiempo de apnea en segundos, K es una constante, y las concentraciones parciales de monóxido de carbono y helio en el gas inspirado y expirado están como se indica. Más detalles de este método, que requiere un cuidado considerable para obtener resultados precisos, se pueden encontrar en los textos más especializados. 84 

La capacidad de difusión también se puede medir usando el método de estado estacionario. El sujeto respira una baja concentración de monóxido de carbono (aproximadamente 0,1%) durante 0,5 minuto o así, hasta que se haya alcanzado un estado constante de intercambio de gases. La constante de velocidad de desaparición de monóxido de carbono del gas alveolar se mide a continuación durante un corto período adicional, junto con la concentración alveolar. Esta técnica es más adecuada para las mediciones durante el ejercicio en el que la respiración de retención se convierte en un problema. El valor normal de la capacidad de difusión del monóxido de carbono depende de la edad, sexo y altura (como es el caso para la mayoría de las pruebas de función pulmonar), y ecuaciones de regresión adecuados. 84 

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InterpretaciónComo la Figura 4-17A indica, la absorción de monóxido de carbono está determinada por las propiedades de difusión de la barrera de gases en sangre (incluyendo plasma y el interior de los glóbulos rojos) y la tasa de combinación de monóxido de carbono con sangre. Las propiedades de difusión de la membrana alveolar dependen de su espesor y área. Por lo tanto, la capacidad de difusión se reduce en enfermedades en las que se aumenta el espesor, incluyendo difusa intersticial pulmonar fibrosis, asbestosis y sarcoidosis. También se reduce cuando se disminuye el área, por ejemplo, por neumonectomía. La caída en la capacidad de difusión que se produce en el enfisema puede ser causada por la pérdida de las paredes alveolares y capilares, pero la irregularidad de la ventilación y la difusión también pueden desempeñar un papel (véase la discusión más adelante).La tasa de combinación de monóxido de carbono con la sangre se reduce cada vez que se reduce el número de glóbulos rojos en los capilares. Esto se produce en la anemia y también en enfermedades que reducen el volumen de sangre capilar, tales como embolia pulmonar.Figura 4-17B muestra cómo es posible separar la membrana y los componentes sanguíneos de la capacidad de difusión al hacer mediciones en valores altos y normales de P alveolar o 2 . Sin embargo, esto sólo es posible en sujetos con pulmones casi normales. En muchos pacientes en los que la capacidad de difusión medido es baja, la interpretación es incierta. La razón de esto es la falta de uniformidad de la ventilación y de difusión propiedades en todo el pulmón enfermo. Tales pulmones tienden a vaciar de forma desigual, con el resultado de que la muestra espacio post-muertos de gas espirado que se analiza para el monóxido de carbono no es representativa de todo el pulmón. En parte como consecuencia de esto, los diferentes métodos de medición de la capacidad de difusión en pacientes con pulmones enfermos con frecuencia dan resultados muy diferentes. Por esta razón, la capacidad de difusión se conoce como el a veces el factor de transferencia(especialmente en Europa) para enfatizar que es más una medida de la capacidad general del pulmón para transferir el gas en la sangre de una prueba específica de características de difusión. Sin embargo, la prueba da una información considerable en el pulmón casi normal, e incluso en pacientes con enfermedad grave, los resultados son empíricamente útil para evaluar la gravedad y el tipo de enfermedad pulmonar en el laboratorio de función pulmonar. (Para una discusión de ensayos clínicos, ver Capítulo 24 ).DerivaciónShunt refiere a la entrada de sangre en el sistema arterial sistémica sin tener que pasar a través de áreas ventiladas del pulmón. Incluso el sistema cardiopulmonar normal muestra algo de depresión de la arterial Po 2 como resultado de este factor. Por ejemplo, en el pulmón normal, algo de la sangre de la arteria bronquial se recoge por las venas pulmonares después de que se ha perfundido los bronquios. Debido a que la concentración de oxígeno de esta sangre se ha reducido, su adición a los de gama capilar resultados normales de la sangre en una reducción de la arterial P o 2 . Otra fuente es una pequeña cantidad de sangre venosa coronaria que drena directamente en la cavidad del ventrículo izquierdo a través de las venas de Tebesio. Por supuesto, la mayor parte de la sangre venosa coronaria termina en el seno coronario, y sólo una fracción minutos llega directamente al ventrículo izquierdo. Tales derivaciones deprimen arterial P o 2 sólo por alrededor de 1 a 2 mm Hg.En pacientes con enfermedad cardíaca congénita, puede haber una adición directa de sangre venosa a la sangre arterial a través de un defecto entre los lados derecho e izquierdo del corazón. Generalmente, esto se asocia con un poco de aumento de la presión en el lado derecho; de lo contrario, la derivación sólo es de izquierda a derecha. En la enfermedad de pulmón, puede haber unidades de gas de intercambio que son completamente sin ventilación debido a la obstrucción de las vías respiratorias, atelectasia, o llenado alveolar con líquido o células. La sangre que drena de éstos constituye una derivación. Se podría argumentar que tales unidades son simplemente en el extremo del espectro de la desigualdad de ventilación-perfusión (ver sección siguiente), pero las propiedades de intercambio de

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gas de las unidades sin ventilación son tan diferentes (por ejemplo, durante la respiración de oxígeno) que es conveniente para separarlos.Cuando la derivación es causada por la adición de la sangre venosa mixta (arterial pulmonar) para el drenaje de la sangre de los capilares (venosa pulmonar), es posible calcular la cantidad de flujo de derivación. Esto se hace usando una ecuación de mezcla. La cantidad total de oxígeno que llega a la circulación sistémica por minuto es el flujo sanguíneo total  , multiplicado por la concentración de oxígeno en la sangre arterial sistémica (  ), o . Esto debe ser igual a la suma de las cantidades de oxígeno en la sangre desviada ( ) y la sangre nonshunted o por los extremos capilar . Así  

Q˙T × CaO2= ( Q˙s × C v¯O2) + ( Q˙T - Q˙s ) × C c'O2

Reorganizar, esto daQ˙SQ˙T= ( C c'O2- CaO2)( C c'O2- C v¯O2)

La concentración de oxígeno de la sangre de extremo capilar se calcula usualmente de la parte alveolar P o 2y la concentración de hemoglobina, asumiendo 100% de saturación de oxihemoglobina.Cuando la derivación es causada por la sangre que no tiene la misma concentración de oxígeno como la sangre venosa mixta (por ejemplo, la sangre venosa bronquial), generalmente no es posible calcular su verdadera magnitud. Sin embargo, a menudo es útil para calcular un "como si" la derivación, es decir, lo que la derivación podría ser si la depresión observada de concentración de oxígeno arterial fueron causadas por la adición de sangre venosa mixta. Un procedimiento análogo se utiliza con frecuencia para cuantificar el grado de hipoxemia causada por la desigualdad de ventilación-perfusión, si bien se reconoce claramente en este caso que puede haber a las unidades de pulmón completamente sin ventilación relativamente poco o incluso ningún flujo sanguíneo.Una característica importante para el diagnóstico de una derivación es que el P arterial o 2 no se eleva al nivel normal (que en teoría debería ser de aproximadamente 670 mm Hg) cuando la paciente se le da 100% de oxígeno para respirar. La razón de esto es que la sangre desviada que no pasa por alvéolos ventilados nunca se expone a la mayor alveolar P o 2 . Su adición de finalizar nuestra sangre capilar, por lo tanto, continúa a deprimir la arterial P o 2 . Sin embargo, alguna elevación de la arterial P o 2 se produce debido a que el oxígeno añadido a la sangre capilar del pulmón ventilado. La mayor parte de este oxígeno es añadido en la forma disuelta en lugar de unida a la hemoglobina debido a que la sangre que se perfusión de alvéolos ventilados normalmente está casi completamente saturado.La administración de 100% de oxígeno a un paciente con una derivación es un método muy sensible de detectar pequeñas cantidades de derivación. Esto es porque cuando el P arterial o 2 es muy alta, una muy pequeña reducción de la concentración de oxígeno arterial causada por la adición de la sangre desviada causa una caída relativamente grande en P o 2 . Esto es directamente atribuible a la pendiente casi plana de la curva de disociación del oxígeno en esta región.Un paciente con una derivación en general no tiene un aumento de P co 2 en la sangre arterial a pesar del hecho de que la sangre desviada es rica en dióxido de carbono. La razón es que los quimiorreceptores sentido, cualquier elevación de P arterial co 2 y responden mediante el aumento de la ventilación. Como consecuencia, el P co 2 de la sangre no derivada se reduce por la hiperventilación hasta la arterial P co 2 está de vuelta a la normalidad. De hecho, en algunos pacientes con grandes derivaciones causadas, por ejemplo, por una cardiopatía congénita cianótica, la arterial P co 2 es baja debido a la hipoxemia arterial aumenta el impulso respiratorio.Las relaciones de ventilación-perfusiónSe ha sabido durante muchos años que no coincidente de la ventilación y el flujo sanguíneo es la causa más común de hipoxemia en la enfermedad pulmonar. Más recientemente, el papel de la ventilación desigual y el flujo de sangre como una causa de la retención de dióxido de carbono también ha sido apreciado. Los primeros indicios de la importancia del tema se remontan a Krogh y Lindhard 85 y Haldane. 86 Sin embargo, un avance muy rápido en nuestra comprensión se produjo a finales de 1940 cuando Fenn y sus colegas 87 y Riley y Cournand 88 introducen el análisis gráfico de intercambio de

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gases. Este fue un avance importante porque las interrelaciones de ventilación, el flujo de sangre, y el intercambio de gases dependen de las de oxígeno y dióxido de carbono curvas de disociación que no sólo son soluciones no lineales pero interdependientes, y directos a las ecuaciones de intercambio de gases que relacionan la proporción de ventilación-perfusión el intercambio de gases (véase más adelante, TIPO DESCONOCIDO CROSS-REF yDESCONOCIDO TIPO CROSS-REF ) no son posibles. Una fase más reciente comenzó con la introducción de procedimientos informáticos digitales para describir los de oxígeno y dióxido de carbono curvas de disociación. 89 , 90 Estos nuevos procedimientos permitieron a los investigadores a responder preguntas sobre el intercambio de gases que habían sido increíblemente difícil antes de ese tiempo. Se analizó el comportamiento de las distribuciones de las relaciones de ventilación-perfusión, 91 y Wagner y sus colegas 92 introdujo la técnica de eliminación de gases inertes múltiples, lo que permitió, por primera vez, información sobre la dispersión, número de modos, y la forma de las distribuciones de la ventilación, de la perfusión, y de su relación a obtener. Intercambio de gases en una sola unidad de pulmónEl P o 2 , P co 2 y P n 2 en cualquier unidad de intercambio gaseoso del pulmón se determina únicamente por tres factores principales: (1) la relación ventilación-perfusión, (2) la composición del gas inspirado y la composición de la sangre venosa mixta, y (3) las pistas y las posiciones de las curvas de disociación de gases de sangre pertinentes.Formalmente, el papel clave de la relación ventilación-perfusión se puede derivar de la siguiente manera. La cantidad de dióxido de carbono exhalado en el aire de gas alveolar por minuto está dada por un reordenamiento de tipo desconocido CROSS-REF :

V˙Colorado2= V˙A × PAColorado2/ Kdonde  está la salida de dióxido de carbono,  es la ventilación alveolar, K es una constante, y no hay dióxido de carbono en el gas inspirado.La cantidad de dióxido de carbono perdido en el gas alveolar de la sangre capilar por minuto está dada por

V˙Colorado2= Q˙( C v¯Colorado2- C c'Colorado2)donde  es el flujo de sangre, y  y  son las concentraciones de dióxido de carbono en la sangre venosa y capilar de extremo mixta, respectivamente. Ahora, en un estado de equilibrio, la cantidad de dióxido de carbono perdido de los alvéolos y de la sangre capilar debe ser el mismo. Por lo tanto

V˙A × PAColorado2× K= Q˙( C v¯Colorado2- C c'O2)o rV˙LaQ˙= ( C v¯Colorado2- C c'O2)PensilvaniaColorado2× KPor lo tanto, la alveolar P co 2 y la correspondiente CO-end capilar 2 de concentración (suponiendo extremo capilar alveolar y P co 2 son idénticos) son determinados por (1) la relación ventilación-perfusión, (2) la mezcla de CO venosa 2 concentración y (3) la curva de disociación de dióxido de carbono en relación P co 2 a la concentración de dióxido de carbono.Aunque esta ecuación es simple, su apariencia es engañosa, porque cuando aumenta la relación ventilación-perfusión (por ejemplo), el alveolar P o 2 aumentos. Esto significa que la saturación de oxígeno de la sangre aumenta y por lo tanto que la relación entre P co 2 y la concentración de dióxido de carbono se altera. Así, el P alveolar o 2 es una variable implícita en la ecuación. Además, la relación entre P co 2 y la concentración de dióxido de carbono es no lineal. Esta es la razón por la que sólo se podía resolver la ecuación gráficamente hasta la introducción del análisis numérico por ordenador.Del mismo modo que, en el contexto de la ecuación de la ventilación alveolar (ver " La hipoventilación"anteriormente), tanto el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono fueron capaces de expresarse en ecuaciones de forma parecida, es posible escribir una ecuación similar a la de tipo desconocido CROSS-REFpara el intercambio de oxígeno basado en los mismos principios que se aplican para el dióxido de carbono.Una vez más, la aproximación se hace que inspiró la ventilación alveolar (  ) = expiró ventilación alveolar ( ) para mantener la ecuación simple, pero en cuanto a la

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ecuación del gas alveolar, el hecho de que  y son generalmente no es lo mismo puede formalmente tenerse en cuenta. Usando esta aproximación, la ecuación para el oxígeno es

V˙LaQ˙= K× ( C c'O2- C v¯O2)( PIO2- PAO2)

Al igual que para el dióxido de carbono, los alveolar y al final capilar P o 2 se toman los valores que ser idénticos, lo que implica el equilibrio difusión a través de la barrera sangre-gas. Se ve que los determinantes de la P alveolar o 2 son de tres tipos, como para el dióxido de carbono: (1) la relación ventilación-perfusión, (2) los niveles de oxígeno venoso inspirados y mixtos, y (3) la relación entre P o 2 y oxígeno concentración (es decir, la curva de disociación de oxígeno).Análisis gráfico de estas relaciones es asistido por el uso del diagrama de oxígeno-dióxido de carbono, en el que P o 2 está en el eje horizontal y P co 2 en el eje vertical. Este esquema se ha utilizado para resolver muchos problemas relacionados con las relaciones ventilación-perfusión. 93 Una simple introducción al diagrama se da en otros lugares. 94 Muestra las soluciones a TIPO DESCONOCIDO CROSS-REF yDESCONOCIDO TIPO CROSS-REF para cada valor de la ventilación relación -perfusion de cero a infinito. Figura 4-18 es un ejemplo de la utilización del diagrama de oxígeno-dióxido de carbono para mostrar cómo el P o 2 y P co 2 de una unidad de pulmón altera como la relación ventilación-perfusión es ya sea disminuido por debajo o aumentada por encima del valor normal. Tenga en cuenta que para una composición dada de gas inspirado (I) y la sangre venosa mixta  , las posibles combinaciones de P o 2 y P co 2 están limitadas a una sola línea conocida como la línea de relación ventilación-perfusión. Cada punto en esa línea se corresponde de forma única a un valor de la relación ventilación-perfusión. Tenga en cuenta también que, en los extremos del espectro de las relaciones de ventilación-perfusión, el P o 2 y P co 2 de la sangre de gama capilar son las de la sangre venosa mixta cuando la relación ventilación-perfusión es cero, y el P o 2 y P co 2de gas alveolar son los mismos que los de gas inspirado para una relación de ventilación-perfusión del infinito. En este diagrama y en el resto de esta sección, se supone que no se haya completado el equilibrio difusión entre la P o 2 y P co 2 de gas alveolar y la sangre de gama capilar. Esta es una suposición razonable a menos que haya marcado engrosamiento de la barrera sangre-gas o uno está considerando un sujeto que ejerce en la hipoxia. 

FIGURA 4-18 ▪Diagrama de oxígeno-dióxido de carbono muestra cómo el P o 2 y P co 2 de una unidad de pulmón altera como la relación ventilación-perfusión  se cambia. Yo, el gas inspirado;  , la sangre venosa mixta.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)La figura 4-19 muestra la P o 2 , P co 2 , y la concentración de oxígeno de la sangre capilar final de una unidad de pulmón como su relación ventilación-perfusión se incrementó de extremadamente bajas a extremadamente alta valores. El pulmón se supone que ser aire, el P respirar o 2 y P co 2 de la sangre venosa mixta son normales (40 y 45 mm Hg, respectivamente), y la concentración de hemoglobina es 14,8 g / 100 ml. El valor normal de la relación ventilación-perfusión está en el intervalo de 0,8 a 1. Obsérvese que como la relación se altera ya sea por encima o por debajo de ese valor, la P o 2 cambios rápidamente. Por el contrario, la concentración de oxígeno aumenta poco como la relación ventilación-perfusión se eleva por encima del valor normal porque la hemoglobina está ya casi totalmente saturado. El P co 2 cae considerablemente a medida que la relación ventilación-perfusión se levantó, pero se eleva relativamente poco en valores de la relación ventilación-perfusión inferiores. La información cuantitativa en esta figura es consistente con el análisis gráfico de la figura 4-18 . 

FIGURA 4-19 ▪Los cambios en P o 2 , P co 2 , y el contenido de gama capilar de oxígeno en una unidad de pulmón se muestran como su relación ventilación-perfusión se altera. Véase el texto para supuestos.(Reproducida de West JB: Estado del arte:. Relaciones ventilación-perfusión Am Rev Respir Dis 116: 919-943, 1977.)

Patrón en la normal de pulmón

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Tanto la ventilación y la perfusión varían en todo el pulmón. Por tanto, es instructivo mirar en la desigualdad topográfico de intercambio de gas que se produce en el pulmón vertical normal como resultado de la desigualdad de ventilación-perfusión. Vimos anteriormente que tanto la ventilación y el flujo de sangre por unidad de volumen disminución desde la parte inferior a la parte superior del pulmón derecho. Sin embargo, los cambios de flujo sanguíneo son más marcadas que las de ventilación. Como consecuencia, la relación ventilación-perfusión aumenta desde valores bajos en la base a los valores altos en el ápice del pulmón en posición vertical normal ( Fig. 4-20A ). 

FIGURA 4-20 ▪A, las diferencias regionales de intercambio de gas para entrar por el pulmón normal en posición vertical. El pulmón se divide en nueve rodajas imaginarios.  , el flujo de sangre;  , el flujo de gas.B, distribución topográfica del flujo sanguíneo y la ventilación tomada de A son vuelto a expresar como parcelas de flujo de sangre y la ventilación respecto la proporción de ventilación-perfusión. Esta transformación cuantifica la distribución de las razones de ventilación-perfusión.( A Rediseñado desde West JB: Fisiología Respiratoria-Las Esencial [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)Debido a que la relación ventilación-perfusión determina el intercambio de gases en cualquier región (DESCONOCIDO CROSS-REF TIPO y DESCONOCIDO TIPO CROSS-REF ), el patrón correspondiente de variación en P o 2 y P co 2 en el pulmón se puede calcular. Composición normal de la sangre venosa mixta está aquí asume. Tenga en cuenta que los P o 2 aumenta en un 40 mm Hg de la base al ápice, mientras que el P co 2 caídas en alrededor de 14 mm Hg. El pH es alto en el ápice debido a que el P co 2 no es bajo (el exceso de base es el mismo en todo el pulmón). Muy poco de la captación total de oxígeno se produce en el ápice, principalmente debido a que el flujo de sangre es muy bajo.Figura 4-20A también ayuda a explicar por qué la desigualdad de ventilación-perfusión interfiere con el intercambio de gases en general. Tenga en cuenta que la base del pulmón tiene la mayor parte del flujo de sangre, pero el P o 2 concentración de la sangre de extremo capilar y el oxígeno son más bajo allí. Como resultado, la sangre venosa pulmonar efluente (que se convierte en la sangre arterial sistémica) se carga con sangre oxigenada moderadamente de la base. El resultado neto es una depresión de la arterial P o 2 por debajo de la que se produciría si la ventilación y el flujo sanguíneo se distribuyeron de manera uniforme.El mismo argumento se aplica a dióxido de carbono. En este caso, el P co 2 y las concentraciones de dióxido de carbono de la sangre capilar de extremo son más altos en la base, donde el flujo de sangre es mayor. Como resultado, el P co 2 de la sangre arterial se eleva por encima de lo que ocurriría si no hubiera desigualdad ventilación-perfusión. En otras palabras, un pulmón con la ventilación y el flujo sanguíneo no coincidente es ineficiente en el intercambio de gas, sea este oxígeno o dióxido de carbono. De hecho, la ineficiencia se aplica a cualquier gas que está siendo transferido por el pulmón. La medida del deterioro del intercambio de gases causados por cualquier cantidad dada de la desigualdad de ventilación-perfusión depende de la solubilidad, o la pendiente de la curva de disociación de la sangre, del gas. Por ejemplo, en una distribución logarítmica normal de las relaciones de ventilación-perfusión, gases con experiencia solubilidad medio de la mayor interferencia con la transferencia pulmonar. 95 En el pulmón normal, a pesar del grado de desigualdad debida a la gravedad se muestra en la Figura 4-20A , el efecto global sobre el intercambio de gases es muy pequeña, reduciendo arterial P o 2 por sólo alrededor de 4 mm Hg (en comparación a la de un pulmón homogénea). Los datos en la Figura 4-20A , mostrando valores para la ventilación, el flujo de sangre, y la relación de flujo de ventilación-sangre en todos los nueve niveles desde el vértice a la base, de manera útil pueden ser considerados como una distribución de frecuencia de las relaciones de ventilación-perfusión. Esto se logra mediante el trazado separado ventilación y el flujo de sangre en cada una de las nueve regiones en la ordenada en contra de la relación ventilación-perfusión correspondiente de cada región. Esto se muestra enla Figura 4-20B . Tal una distribución representa de manera sucinta el intervalo de relaciones

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de ventilación-perfusión en el pulmón como un todo, y también muestra las cantidades relativas de ventilación y el flujo de sangre asociados con cada uno. Esta estrecha distribución debe compararse con las distribuciones en la enfermedad, que se discuten más adelante en este capítulo.Evaluación tradicional de ventilación-perfusión DesigualdadUna pregunta central que ha atraído la atención de los fisiólogos y médicos durante muchos años ha sido la mejor forma de evaluar el nivel de desigualdad de ventilación-perfusión. Idealmente, nos gustaría conocer la distribución actual de las relaciones de ventilación-perfusión (ver apartado siguiente), pero el procedimiento requerido para esto es demasiado complicado para muchas situaciones clínicas. Tradicionalmente, nos basamos en las mediciones de P o 2 y P co 2 en la sangre arterial y el gas expirado.El P arterial o  2 sin duda le da un poco de información sobre el grado de desigualdad de ventilación-perfusión. En general, cuanto menor es la P o 2 , más marcado es el desajuste de ventilación y el flujo de sangre. El mérito principal de esta medición es su simplicidad, pero una desventaja es que su valor es tan sensible a la ventilación general y el flujo sanguíneo pulmonar.Podemos descartar rápidamente la arterial P co  2 . Esto es tan sensible al nivel de ventilación que da poca información sobre la magnitud de la desigualdad de ventilación-perfusión, aunque hay que añadir que la causa más común de un aumento de P co 2 en la enfermedad pulmonar crónica es desajuste de ventilación y el flujo de sangre.Debido a estas limitaciones, la alveolar-arterial P o  2 diferencia se mide con frecuencia y es más informativo que la arterial P o 2 solo porque es menos sensible al nivel de ventilación general. Para entender el significado de esta medida, tenemos que mirar con más detalle cómo el intercambio de gases se ve alterada por la imposición de la desigualdad de ventilación-perfusión.Figura 4-21 muestra un diagrama de oxígeno-dióxido de carbono con la misma línea de ventilación-perfusión como la de la figura 4-18 . Supongamos inicialmente que este pulmón no tiene la desigualdad de ventilación-perfusión. El P o 2 y P co 2 de la sangre arterial y gas alveolar sería entonces representada por el punto i, conocido como el punto ideal. Esto es en la intersección de la relación de gas respiratorio y la sangre de cambio (R) líneas; estas son las líneas que indican las posibles composiciones de gas alveolar y la sangre arterial que son consistentes con la relación global de intercambio respiratorio (dióxido de carbono captación de salida / oxígeno) de todo el pulmón. En otras palabras, un pulmón en el que R = 0.8 tendría que tiene su punto mixta gas alveolar (A) situado en algún lugar de la línea que une los puntos I y I. Una declaración similar se puede hacer para el punto (a) de gas arterial. 

FIGURA 4-21 ▪Diagrama de oxígeno-dióxido de carbono que muestra los puntos de gas ideal (i), la sangre arterial (a), y el gas alveolar (A). Ver texto para más detalles.  , el flujo sanguíneo; Líneas R, cociente respiratorio;  , ventilación.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)¿Qué sucede con la composición del gas alveolar mixto y la sangre arterial como se impone la desigualdad de ventilación-perfusión en el pulmón? La respuesta es que ambos puntos divergen desde el punto ideal (i), a lo largo de las líneas de gas y sangre R adecuadas. El más extremo el grado de desigualdad de ventilación-perfusión, cuanto mayor sea la divergencia. Además, el tipo de la desigualdad de ventilación-perfusión determina la cantidad de cada punto se moverá. Por ejemplo, una distribución que contiene una gran cantidad de ventilación para las unidades con alta relación ventilación-perfusión especialmente mueve el punto A hacia abajo y hacia la derecha lejos del punto i. Por la misma razón, una distribución que contiene grandes cantidades de flujo de sangre a las unidades con baja relación de ventilación-perfusión predominantemente mueve hacia la izquierda a lo largo de un punto de la línea de sangre R.

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Está claro que la distancia horizontal entre los puntos A y A (es decir, el mezclado alveolar-arterial P o 2diferencia) sería una medida útil del grado de desigualdad de ventilación-perfusión. Desafortunadamente, este índice es imposible de obtener en la mayoría de los pacientes debido a que A indica la composición de lamezcla de gas espirado, excluyendo el gas del espacio muerto anatómico. En la mayoría de pulmones enfermos, la secuencia vacía alvéolos, con alvéolos mal ventilados vaciando pasado, por lo que una muestra espacio post-muertos no es representativa de todo el gas alveolar espirado mixta. En algunos pacientes que tienen ventilación esencialmente uniforme, pero el flujo sanguíneo desigual, este índice se puede utilizar, y se informa de vez en cuando en los pacientes con embolia pulmonar. En este caso, el P o 2 de gas espiratorio final se toma para representar gas alveolar espirado mixta.Debido a que el mezclado expirado P alveolar o 2 suele ser imposible de obtener, un índice más útil es la P o 2diferencia entre el gas alveolar ideal y la sangre arterial, es decir, la distancia horizontal entre los puntos I y A. El P alveolar ideales o 2 se calcula a partir de la ecuación del gas alveolar:

PensilvaniaO2= PIO2- PAColorado2R+ [ PAColorado2× FIO2× ( 1 - R )R]Para utilizar esta ecuación, se supone que el P co 2 de gas alveolar ideal es el mismo que el P co 2 de la sangre arterial. La razón para esto es que la línea por la que se mueve el punto A (en la Fig. 4-21 ) es tan casi horizontal que el valor es lo suficientemente cerca para fines clínicos. Es importante señalar que este ideal alveoloarterial P o 2 diferencia es causada por las unidades situadas en la línea de relación ventilación-perfusión entre los puntos iy  , es decir, las unidades con proporciones anormalmente bajos de ventilación-perfusión. Esto significa que un pulmón enfermo puede tener considerable desigualdad de ventilación-perfusión, pero una casi normal ideales alveolar-arterial P o 2 diferencia si la mayor parte de la desigualdad es causado por unidades con proporciones anormalmente altas de ventilación-perfusión.Shunt fisiológico es otra útil índice de desigualdad de ventilación-perfusión. Mide que el movimiento del punto arterial lejos del punto ideal a lo largo de la línea de sangre R (ver Fig. 4-21 ). Por lo tanto, es causado por el flujo de sangre a las unidades pulmonares con relaciones anormalmente bajos de ventilación-perfusión. Para calcular shunt fisiológico, se pretende que todo el movimiento hacia la izquierda del punto arterial A es causada por la adición de la sangre venosa mixta  a i sangre ideal. Esto no es tan razonable como podría parecer a primera vista ya que las unidades con proporciones muy bajas de ventilación-perfusión poner fuera de sangre que tiene esencialmente la misma composición que la de la sangre venosa mixta (ver Figs. 4-18 y 4-19 ). La ecuación de derivación se utiliza en la siguiente forma:

Q˙PSQ˙T= ( CiO2- CaO2)( CiO2- C v¯O2)

donde  se refiere a shunt fisiológico,  se refiere a flujo total de sangre a través del pulmón, y Ci o 2 , Cao 2 , y  , se refieren, respectivamente, a las concentraciones de oxígeno de ideales, arterial y la sangre venosa mixta. La concentración de oxígeno de la sangre ideal se calcula a partir de la P ideales o 2 y la curva de disociación de oxígeno. El valor normal de shunt fisiológico es menor que 0,05.El último índice tradicional a tratar es el espacio muerto fisiológico (también conocido como ventilación perdido). Considerando shunt fisiológico refleja la cantidad de flujo de sangre que va a unidades pulmonares con relaciones anormalmente bajos de ventilación-perfusión, espacio muerto fisiológico es una medida de la cantidad de ventilación va a unidades con relaciones anormalmente altas de ventilación-perfusión. Así, los dos índices proporcionan mediciones de ambos extremos del espectro de relaciones de ventilación-perfusión.Para calcular el espacio muerto fisiológico, se pretende que todo el movimiento del punto A alveolar de distancia desde el punto ideales i (véase Fig. 4-21 ) es causada por la adición de gas inspirado I de gas ideal.Una vez más, esto no es tan descabellado como puede parecer a primera vista, ya que las unidades con una relación ventilación perfusión muy altos se comportan mucho como punto I (ver Fig. 4-21 ). Debido a que, como se indicó anteriormente, normalmente es imposible obtener una muestra pura

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de gas espirado mixto, por lo general recogemos gas espirado mixto y medir su composición, E. El gas espirado mixto contiene un componente desde el espacio muerto anatómico, que por lo tanto se mueve de su composición más hacia el punto I. Ecuación de Bohr ( TIPO DESCONOCIDO CROSS-REF ) se utiliza a continuación en forma

Enfermedad venéreaPhysVermont= ( PaColorado2- PEColorado2)PapáColorado2

donde V d Phys es el espacio muerto fisiológico, V t es el volumen tidal, y  se mezcla P expirado co 2 , y de nuevo nos explotan el hecho de que el P co 2 de gas ideal y la de la sangre arterial son prácticamente las mismas. La relación de volumen muerto fisiológico espacio / tidal es sensible a volumen corriente debido a la gran contribución del espacio muerto anatómico. El valor normal para el espacio muerto fisiológico es inferior a 0,3. (Para aplicaciones de estos principios en las pruebas de función pulmonar, consulte el Capítulo 24 ).Las distribuciones de ratios de ventilación-perfusiónEl análisis de la desigualdad de ventilación-perfusión descrito brevemente en la última sección se conoce a veces como el modelo de tres compartimientos debido a que el pulmón se divide conceptualmente en un compartimento sin ventilación (shunt), un compartimento no perfundido (espacio muerto), y un compartimiento que es normalmente ventilado y perfundido (ideal). Esta forma de ver el pulmón enfermo, que fue presentado por Riley y Cournand, 88 ha demostrado ser de gran utilidad clínica en la evaluación de los efectos de desajuste de la ventilación y el flujo sanguíneo. Sin embargo, se reconoció hace muchos años que los pulmones reales deben contener algún tipo de distribución de relaciones de ventilación-perfusión y que un modelo de tres compartimientos, por lo tanto es muy alejada de la realidad. La gran dificultad de tratar con las distribuciones de cociente ventilación-perfusión avanzó muy lento, aunque muchos fisiólogos clínicos vieron la medición de distribuciones como un objetivo importante.El avance se produjo con la aplicación de métodos informáticos para analizar el comportamiento de las distribuciones, un área muy compleja debido a las curvas de oxígeno y dióxido de carbono de disociación no lineales e interdependientes. Con el análisis de computadora, que era posible hacer avances considerables en la comprensión del comportamiento de las distribuciones de las relaciones de ventilación-perfusión. 91 Un avance clave fue la introducción de la técnica de eliminación de gases inertes múltiples, lo que permitió a los patrones de distribución para ser recuperados en los pacientes con enfermedad pulmonar. 92 

Múltiple Técnica de gas inerte EliminaciónLos principios que rigen la eliminación de gases inertes por el pulmón son idénticos a los de O 2 y CO 2 , y son dictadas por las ecuaciones correspondientes al tipo desconocido CROSS-REF y DESCONOCIDO TIPO CROSS-REF . Cuando un gas inerte disuelto en solución salina se infunde de manera constante en la circulación venosa periférica, que llega a los pulmones, y parte del gas se exhala. La proporción de gas que se elimina por la ventilación de la sangre de una unidad de pulmón dado depende sólo en el coeficiente de partición sangre-gas del gas (λ) y la relación ventilación-perfusión  . 96 , 97 La relación viene dada por la siguiente ecuación : 

P c'P v¯= λ( λ + V˙A / Q˙)

donde Pc "y  son las presiones parciales de los gases en sangre de fin de sangre capilar y venosa mixta, respectivamente. TIPO DESCONOCIDO CROSS-REF ve diferente de tipo desconocido CROSS-REF yDESCONOCIDO DE TIPO CROSS REF sólo por gases inertes obedecen la ley de Henry, permitir la concentración a ser simplemente reemplazado por el producto de solubilidad y presión parcial. Esto a su vez permite la reordenación de los términos que terminan con DESCONOCIDO CROSS-REF TIPO . La relación de extremo capilar para la presión parcial venosa mixta se conoce como la retención. Esta ecuación se deriva de exactamente las mismas consideraciones de balance de masa como se aplica a dióxido de carbono enDesconocido Tipo CROSS-REF .

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En la práctica, una mezcla de seis gases (típicamente, el hexafluoruro de azufre, etano, ciclopropano, isoflurano, éter y acetona) se disuelve en solución salina y se infunde en una vena periférica del brazo a la tasa de aproximadamente 3 ml / min hasta un estado estacionario de el intercambio de gases se logra (aproximadamente 10 a 20 minutos). A continuación, se tomaron muestras de gas espirado mixto y de la sangre arterial, y las concentraciones de gas en cada uno se determinan por cromatografía de gases. Al mismo tiempo, se obtiene el gasto cardíaco (por ejemplo, por dilución de indicador, la ecocardiografía, u otro método), y la ventilación total también se mide. A partir de estos datos, las concentraciones venosa mixta de cada gas inerte se pueden calcular y retención determinados. En pacientes que ya tienen un catéter arterial pulmonar mora, una muestra de sangre venosa mixta podría ser tomado en vez de medir directamente los niveles de gases inertes venosa mixta.Un gráfico a continuación, se construye, como se muestra en la figura 4-22 . El panel superior muestra los puntos de datos de inerte de retención de gas (presión parcial arterial dividida por la presión parcial venosa mixta), que están unidas para mayor claridad por la línea discontinua. Por debajo de este son los puntos de datos para la excreción (presión parcial espirado mixto dividido por la presión parcial venosa mixta). Ambos se representan frente el coeficiente de partición. Una vez más, los puntos están unidos por una línea de trazos. Para la comparación, las dos líneas continuas muestran los valores de la retención y excreción de un pulmón con ninguna desigualdad de ventilación-perfusión pero con el mismo ventilación y el flujo sanguíneo general. Las líneas discontinuas y sólidos están muy juntos en la figura 4-22 , y las diferencias se ven más fácilmente en la figura 4-23 , donde está enfermo del pulmón. 

FIGURA 4-22 ▪El uso de la técnica de múltiple eliminación de gases inertes para determinar la distribución de los coeficientes de ventilación-perfusión en un sujeto normal de 22 años de edad. El panel superior,  los puntos de datos para la retención de gas inerte ( curva superior ) y la excreción ( curva inferior ) . Las líneas discontinuas unirse a los puntos. Las doslíneas continuas muestran los valores de retención y excreción de un pulmón sin desigualdad de ventilación-perfusión.Panel inferior, La distribución recuperado de las relaciones ventilación-perfusión. SF 6 , hexafluoruro de azufre.(Reproducida de Wagner PD, Laravuso RB, Uhl RR, West JB: Distribuciones continuas de relaciones de ventilación-perfusión en sujetos normales respirar aire y el 100% de O 2 . J Clin Invest 54: 53-68, 1974.)

FIGURA 4-23 ▪Distribución de las relaciones de ventilación-perfusión en un paciente de 60 años de edad con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, enfisema predominantemente. Panel superior, Las curvas de retención de solubilidad y excreción.Panel inferior, La distribución recuperado de las relaciones de ventilación-perfusión. SF 6 , hexafluoruro de azufre.(Reproducida de Wagner PD, Dantzker DR, Dueck R, et al: la desigualdad de ventilación-perfusión en la enfermedad pulmonar obstructiva crónica J Clin Invest. 59: 203-216, 1977.)Estas parcelas, llamados las curvas de retención de solubilidad y la excreción de solubilidad, contienen información acerca de la distribución de las relaciones de ventilación-perfusión en el pulmón. Por ejemplo, si un pulmón contiene unidades que se perfundidos pero no ventilados (shunt), éstas aumentan en particular la retención del gas menos soluble, hexafluoruro de azufre. A la inversa, si la distribución contiene grandes cantidades de ventilación para las unidades de pulmón con una relación de ventilación perfusión muy altas, la excreción de los gases de alta solubilidad es principalmente afectada. La relación entre la distribución de las relaciones de ventilación-perfusión y las curvas de retención de solubilidad y la excreción de solubilidad puede expresarse formalmente por un conjunto de ecuaciones lineales simultáneas. 98 Estas ecuaciones, una para cada gas inerte, simplemente reflejar los principios de conservación de la masa y relacionar la distribución de la ventilación-perfusión (es decir, el conjunto emparejado de los flujos y ventilaciones de sangre de la unidad de intercambio de gases) a un conjunto de medición de valores de retención de gas y excreción inertes. La distribución de los coeficientes de ventilación-perfusión que es consistente con el patrón de retención de gas inerte y la excreción

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continuación, se determina usando programas de ordenador que resuelven estas ecuaciones simultáneas. El potencial y las limitaciones de esta transformación se han explorado con gran detalle. 98 La distribución recuperado no es único, pero en la mayoría de los casos el rango de posibles distribuciones compatibles con los datos es pequeña. No más de tres modos de distribución se pueden recuperar, y sólo distribuciones lisas se pueden obtener. A pesar de estas limitaciones, sin embargo, la técnica da mucha más información sobre los patrones de distribución de los coeficientes de ventilación-perfusión en pacientes con enfermedad pulmonar que ha sido previamente disponible. Distribución en sujetos normalesFigura 4-22 muestra las curvas de retención y excreción solubilidad y la distribución derivada de las relaciones de ventilación-perfusión de un voluntario normal de 22 años de edad. 99 En primer lugar, tenga en cuenta que las retenciones y excreciones como se indica por los puntos de datos y las líneas de trazos en la panel superior se superpone casi en las líneas sólidas para un pulmón homogénea. La distribución recuperado (panel inferior) es consistente con estos datos y muestra que las parcelas de la ventilación y el flujo sanguíneo son estrechas, que abarca sólo una década de relaciones de ventilación-perfusión (es decir, desde una relación de ventilación-perfusión de aproximadamente 0,3 a un 10 veces mayor, de alrededor de 3). En particular, no hubo esencialmente sin ventilación o de sangre de flujo fuera de este rango en la escala de proporción de ventilación-perfusión. Tenga en cuenta también que no había derivación, es decir, el flujo sanguíneo a los alvéolos no ventilados. La ausencia de derivación fue un hallazgo consistente en todos los sujetos normales estudiados y fue inicialmente sorprendente. Cabe señalar que, primero, esta técnica es muy sensible, que en una derivación de sólo el 0,5% del gasto cardíaco se duplica aproximadamente la concentración arterial de hexafluoruro de azufre. Al parecer, los sujetos normales jóvenes son capaces de ventilar esencialmente todas sus alvéolos. En segundo lugar, shunts bronquiales y Tebesio no se detectan por el método.En sujetos normales de edad avanzada, aumento de la dispersión de la distribución se encuentra. Esto es consistente con la caída gradual en arterial P o 2 sabe que se producen con el envejecimiento.Distribuciones en Enfermedades RespiratoriasFigura 4-23 muestra una distribución típica de las relaciones de ventilación-perfusión de un paciente con enfermedad pulmonar obstructiva crónica. La distribución es típico del patrón observado en los pacientes cree que tienen, predominantemente, el enfisema. 100 El panel superior muestra que las retenciones y excreciones medidos (puntos, líneas discontinuas) se desviaron mucho de los esperados en un pulmón homogénea con el mismo total de ventilación y el flujo de sangre (líneas sólidas). En consonancia con esto, el panel inferior muestra una amplia distribución bimodal, con grandes cantidades de ventilación para las unidades de pulmón con proporciones muy altas de ventilación-perfusión (espacio muerto alveolar). Tenga en cuenta la pequeña derivación del 3,1%. La hipoxemia leve en este paciente (arterial P o 2 de 63 mm Hg) se explica principalmente por el ligero desplazamiento del modo principal del flujo sanguíneo a la izquierda de normal. Es de suponer que el modo de alta relación ventilación-perfusión refleja ventilación para las unidades de pulmón en el que muchos capilares han sido destruidos por el proceso enfisematosa, reduciendo su perfusión. Los pacientes con embolia pulmonar aguda a menudo muestran un patrón de relación ventilación-perfusión similar a la de la figura 4-23 . Esto está muy bien explicado por la ventilación continua en regiones embolizados pobremente perfundidos. A veces, las derivaciones se ven así, posiblemente de atelectasia dispersos, posiblemente por edema, y, posiblemente, de derecha a izquierda de maniobras a través de un foramen oval permeable cuando se eleva la presión de la aurícula derecha. Los pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica cuya lesión predominante es la bronquitis severa generalmente muestran un patrón diferente. La anormalidad principal en la distribución de una gran cantidad de flujo de sangre que va a unidades pulmonares con proporciones muy bajas de ventilación-perfusión, entre 0,005 y 0,1. Esto explica la más severa hipoxemia en este tipo de paciente,

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y es coherente con la gran shunt fisiológico que se encuentra normalmente. Presumiblemente, las bajas relaciones de ventilación-perfusión en algunas unidades de pulmón son el resultado de las vías respiratorias parcialmente bloqueados debido a la retención de secreciones y las enfermedades de las vías respiratorias que reduce el diámetro de la vía aérea. Sin embargo, es interesante que estos pacientes generalmente no muestran mucho derivación (flujo de sangre a los alvéolos no ventilados), y una posible explicación es la ventilación colateral.Debe hacerse hincapié en que las distribuciones se encuentran en la bronquitis crónica grave muestran una considerable variabilidad.Un patrón particularmente interesante de relaciones de ventilación-perfusión se ha visto en algunos pacientes con asma, incluso en remisión. 101 Figura 4-24A muestra una apariencia bimodal obvio, con un poco de 25% del flujo total de sangre va a unidades pulmonares con ventilación-perfusión relaciones en la región de 0,1. Sin embargo, no hubo flujo de sangre a las unidades sin ventilación. Cuando este paciente fue dado un broncodilatador adrenérgico β por aerosol, la distribución cambia, como se muestra en la Figura 4-24B .Hubo un notable aumento en la cantidad de flujo de sangre a las unidades de relación de bajas de ventilación-perfusión, y esto se asoció con una disminución correspondiente en arterial P o 2 81-70 mm Hg.Sin embargo, el patrón fue de corta duración; 5 minutos más tarde, la distribución había regresado al patrón que se muestra en la Figura 4-24A , y el P o 2 fue de nuevo al nivel prebroncodilatador. Los efectos broncodilatadores de la droga en el flujo de aire tenían una duración mucho más larga. 

FIGURA 4-24 ▪Distribución de las relaciones de ventilación-perfusión en un paciente (DM) con asma antes (A) y después (B) de la administración de isoproterenol por aerosol.(Reproducida de Wagner PD, Dantzker D, Iacovoni VE, et al: la desigualdad de ventilación-perfusión en el asma asintomática Am Rev Respir Dis 118:. 511-524, 1978.)Una caída tal en arterial P o 2 se ve a menudo en los asmáticos después de la terapia broncodilatadora incluso con un mejor flujo de aire. 59 , 60 La razón de la redistribución del flujo sanguíneo es probable que los vasos sanguíneos que suministran las unidades de baja relación ventilación-perfusión hipóxica dilatan preferentemente en respuesta a los agonistas β-adrenérgicos. Broncodilatadores modernos causan menos hipoxemia que se muestra en la figura 4-24 , y también menos deterioro en la distribución relación ventilación-perfusión. Fue sorprendente que este paciente tenía casi asintomática tanto relación ventilación-perfusión desigualdad como se muestra en la figura 4-24 . El alcance de la anormalidad de la distribución sugiere que había muchas más anomalías en el pulmón, incluyendo la obstrucción de las vías aéreas pequeñas, que se indica por los síntomas del paciente. Un modelo de pulmón consistente con los datos observados es que aproximadamente la mitad de las pequeñas vías aéreas fueron totalmente ocluido por tapones mucosos (para una discusión de la hipersecreción de moco, ver capítulo 11 ) y / o edema de la pared de las vías respiratorias, y que la ventilación del pulmón subtendido por ellos se produjeron a través de canales colaterales. Sin embargo, hay que destacar que no todos los asmáticos bien administradas muestran tales distribuciones anormales de relaciones de ventilación-perfusión. En algunos, la distribución es unimodal con poco o ningún incremento en la dispersión. Es importante destacar que, en la medida de la relación ventilación-perfusión desigualdad no puede predecirse a partir del deterioro en la espirometría. Los pacientes con síndrome de dificultad respiratoria aguda comúnmente muestran un espectro de anomalías relación ventilación-perfusión: especialmente derivación, sino también bajo la ventilación-perfusión regiones de relación, áreas de normal relación ventilación-perfusión, las regiones de elevada relación ventilación-perfusión, y el aumento de la ventilación de no perfundido pulmón.Ventilación-perfusión Desigualdad y dióxido de carbono RetenciónEs importante apreciar que la desigualdad de ventilación-perfusión interfiere con la absorción y la eliminación de todos los gases por el pulmón (oxígeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono y

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gases anestésicos). En otras palabras, desajuste de ventilación y el flujo de sangre reduce la eficiencia de intercambio de gases general del pulmón. Ha habido una considerable confusión en este ámbito, especialmente sobre el papel de la desigualdad de ventilación-perfusión en la retención de dióxido de carbono.Imagina un pulmón que se ventila y perfundidos uniformemente y que está transfiriendo cantidades normales de oxígeno y dióxido de carbono. Supongamos que el juego de la ventilación y el flujo de sangre se altera repentinamente mientras todo lo demás se mantiene sin cambios. ¿Qué ocurre con el intercambio de gases? Se puede demostrar que el efecto de este "puro" desigualdad de ventilación-perfusión (es decir, con todos los demás factores se mantienen constantes) es reducir tanto la producción de dióxido de captación de oxígeno y de carbono de los pulmones. 91 El pulmón se vuelve menos eficiente como un gas Intercambiador para ambos gases, y por lo tanto, desajuste de ventilación y el flujo de sangre debe causar hipoxemia e hipercapnia (retención de dióxido de carbono), siendo otras cosas iguales. En la práctica, sin embargo, los pacientes con la desigualdad de ventilación-perfusión a menudo tienen un P arterial normal de co 2 . La razón de esto es que, siempre que los quimiorreceptores sentido, un aumento de P co 2 , hay un aumento en la unidad de ventilación. El consiguiente aumento de la ventilación de los alvéolos por lo general regresa efectivamente el arterial P co 2 a la normalidad. Sin embargo, estos pacientes sólo puede mantener una normal P co 2 a expensas de este aumento de la ventilación a sus alvéolos. La ventilación en exceso de lo que normalmente requerirían se denomina a veces desperdiciado ventilación y es necesaria porque las unidades pulmonares con una relación de ventilación perfusión anormalmente altos contribuyen poco a la eliminación de dióxido de carbono. Tales unidades son parte de la alveolar (fisiológica) de espacio muerto.Los pacientes con relación ventilación-perfusión desigualdad que provoca retención de dióxido de carbono a veces se dice que son "hypoventilating", pero en realidad en realidad pueden dejar de respirar más de lo normal. "La hipoventilación" en este entorno es utilizado por personas que se definen la adecuación o inadecuación de la ventilación alveolar por si mantiene un arterial normal de P co 2 . Por lo tanto, hipoventilación en este contexto realmente simplemente significa un mayor P arterial co 2 . "Ventilación alveolar" en este contexto no se refiere a todo el gas que entra en los alvéolos pulmonares pero se relaciona con gas "alveolar ideal" y excluye gas del espacio muerto alveolar. En este capítulo, el término alveolar se ha utilizado para referirse a todo el gas en el pulmón, con exclusión de las vías de conducción que contienen espacio muerto anatómico. Verdadero hipoventilación se discutió en una sección anterior cuando la relación entre la ventilación alveolar y P co 2 se examinó.Históricamente, es fácil ver cómo el término hipoventilación llegó a ser aplicado de manera indiscriminada.Cuando a finales de 1950 se hizo posible medir la P co 2 de la sangre arterial en el ámbito clínico, la retención de dióxido de carbono fue encontrado para ser una complicación frecuente y grave de la enfermedad pulmonar crónica que siempre podría ser abolida por el incremento artificial de la ventilación. Por lo tanto, era natural decir que estos pacientes tenían una ventilación anormalmente baja, y el término hipoventilacióntenido la ventaja de mantener una opción terapéutica importante en la vanguardia.Sin embargo, lejos de tener una ventilación reducida, la mayoría de estos pacientes se están moviendo mucho más aire en sus alvéolos que los sujetos normales. De hecho, todos los pacientes con enfermedad pulmonar crónica y la desigualdad de ventilación-perfusión que tienen un normales arterial P co 2 deben hanaumentado la ventilación a sus alvéolos, y esto se aplica a la mayoría de pacientes con retención de dióxido de carbono también.Aunque los pacientes con ventilación no coincidentes y el flujo sanguíneo por lo general pueden mantener un arterial normal, P co 2 mediante el aumento de la ventilación de los alvéolos, esto es mucho menos eficaz en el aumento de la arterial P o 2 . La razón para el diferente comportamiento de los dos gases se encuentra en las diferentes formas de las curvas de disociación de dióxido de carbono y oxígeno. La curva de disociación de dióxido de carbono es casi recta en el rango fisiológico, con el

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resultado de que un aumento en la ventilación aumenta la producción de dióxido de carbono de las unidades de pulmón con ambas relaciones altas y bajas de ventilación-perfusión. Por el contrario, la no linealidad de la curva de disociación de oxígeno significa que sólo las unidades con relaciones moderadamente bajas de ventilación-perfusión se benefician apreciablemente del aumento de la ventilación. Esas unidades que son muy altos en la parte plana de la curva de disociación (alta relación de ventilación-perfusión) aumentan la concentración de oxígeno de la sangre efluente muy poco. Además, aquellas unidades que tienen una relación muy baja de ventilación-perfusión siguen para apagar sangre que tiene una concentración de oxígeno cerca de la de la sangre venosa mixta. El resultado neto es que el P arterial mixta o 2 se eleva sólo modestamente, y algunos hipoxemia siempre permanece.En resumen, la retención de dióxido de carbono puede ser el resultado de dos mecanismos claramente diferenciadas: hipoventilación pura, y la desigualdad de ventilación-perfusión. Esta última es una causa común en la práctica clínica.Efecto de los cambios en el gasto cardiaco en intercambio de gases en la Presencia de ventilación-perfusión DesigualdadEn un pulmón con ninguna desigualdad de ventilación-perfusión, el gasto cardíaco no tiene efecto sobre arterial P o 2 o P co 2 . Así se desprende del DESCONOCIDO TIPO CROSS-REF y DESCONOCIDO TIPO CROSS-REF , que no contienen el gasto cardíaco. Por el contrario, estas ecuaciones muestran que el nivel de ventilación total es muy importante.Sin embargo, en un pulmón con la desigualdad de ventilación-perfusión, el gasto cardiaco puede tener un efecto importante en arterial P o 2 , y esto es importante en algunos entornos clínicos. Una reducción en el gasto cardíaco reduce la P o 2 de la sangre venosa mixta, que a su vez exagera la hipoxemia. Esto ocurre a veces en los pacientes con infarto de miocardio, en los que la reducción de la arterial P o 2 parece estar fuera de proporción con el grado de desigualdad de ventilación-perfusión debido al gasto cardíaco reducido. Lo opuesto a veces se observa en pacientes con asma bronquial, que pueden tener salidas cardíacos inusualmente altos, especialmente cuando trata con algunos fármacos β-agonista. El resultado es que el P arterial o 2 es mayor de lo que cabría esperar de el grado de desigualdad de ventilación-perfusión. Este efecto importante del gasto cardiaco en el intercambio de gases a menudo se pasa por alto en el ámbito clínico.Transporte Blood-GasOxígenoEl oxígeno es transportado en la sangre en dos formas. Una pequeña cantidad se disuelve, pero, con mucho, el componente más importante es en combinación con la hemoglobina.El oxígeno disuelto desempeña un pequeño papel en el transporte de oxígeno debido a su solubilidad es tan baja (0,003 ml O 2 / 100 ml de sangre / mm Hg). Por lo tanto, normal de la sangre arterial con una P o 2 de alrededor de 100 mm Hg contiene sólo 0,3 ml de oxígeno disuelto por 100 ml, mientras que aproximadamente 20 ml se combina con la hemoglobina.El oxígeno disuelto puede llegar a ser importante en algunas condiciones. La más común es cuando un paciente se le da 100% de oxígeno para respirar. Esto normalmente plantea la alveolar P o 2 a más de 600 mm Hg, con el resultado de que, si los pulmones son normales, el oxígeno disuelto puede aumentar de 0,3 a aproximadamente 2 ml / 100 ml de sangre. Este oxígeno disuelto se convierte entonces en una proporción significativa de la diferencia de concentración de oxígeno arterial-venosa normal de aproximadamente 5 ml O 2 / 100 ml de sangre.La hemoglobina se compone de heme, un compuesto de hierro-porfirina, y una proteína (globina) que tiene cuatro cadenas polipeptídicas. Hay dos tipos de cadenas, alfa y beta, y las diferencias en sus secuencias de aminoácidos dan lugar a diferentes tipos de hemoglobina humana. El recién nacido tiene predominantemente hemoglobina F (fetal), y esto se sustituye gradualmente durante el primer año o así de la vida postnatal. La hemoglobina S (falciformes) tiene valina en lugar de ácido glutámico en las

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cadenas beta. Como consecuencia, la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno se reduce, y, además, la forma desoxigenada tiende a cristalizarse dentro de la célula roja. Esto hace que la forma de la célula para cambiar de bicóncava de hoz, y el resultado es un aumento de la fragilidad y la probabilidad de formación de trombos. Se han descrito muchos hemoglobinas anormales con afinidades por el oxígeno alterados.La metahemoglobina se forma cuando el ion ferroso de la hemoglobina normal A se oxida a la forma férrica.Esto puede ocurrir como resultado de diversos fármacos y productos químicos, incluidos los nitritos, sulfonamidas, y acetanilida. En una forma de metahemoglobinemia hereditaria, hay una deficiencia de la enzima citocromo b  5 reductasa dentro de la célula roja. La metahemoglobina no es útil para el transporte de oxígeno, y, además, aumenta la afinidad por el oxígeno de la hemoglobina restante, perjudicando así la descarga de oxígeno a los tejidos.La sangre es capaz de transportar grandes cantidades de oxígeno debido a que forma una molécula de combinación fácilmente reversible con la hemoglobina (Hb) para dar la oxihemoglobina (HbO 2 ):

O2+ Hb ⇌ HbO2

La relación entre la presión parcial de oxígeno y el número de sitios de unión de la hemoglobina que han de oxígeno unido se conoce como la curva de disociación de oxígeno ( Fig. 4-25 ). Cada gramo de hemoglobina pura se puede combinar con 1,39 ml de oxígeno, y en la sangre normal con 15 g Hb / 100 ml, la capacidad de oxígeno (cuando todos los sitios de unión están llenos) es 1,39 × 15, o aproximadamente 20,8 ml O 2 / 100 ml de sangre. El total concentración de oxígeno de una muestra de sangre, que incluye el oxígeno combinado con la hemoglobina y el oxígeno disuelto, está dada por

O2concentración =( 1,39 × Hb ) × %saturación100+ ( 0.003 × PO2)donde Hb es la concentración de hemoglobina. 

FIGURA 4-25 ▪Curva de disociación de oxígeno que muestra valores típicos para la sangre arterial y venosa mixta. La curva se desplaza hacia la derecha por los aumentos de temperatura, P co 2 , 2,3-difosfoglicerato (DPG), y H + concentración.Sáb saturación.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)La forma característica de la curva de disociación de oxígeno tiene varias ventajas. El hecho de que la parte superior es casi plana significa que una caída de 20 a 30 mm Hg en arterial P o 2 en un sujeto sano con un valor inicialmente normal (por ejemplo, aproximadamente 100 mm Hg) causa sólo una pequeña reducción en la concentración de oxígeno arterial . Sin embargo, esto también significa que la monitorización no invasiva de la saturación de oxígeno por pulsioximetría menudo dejará de indicar caídas sustanciales en arterial P o 2 . Otra consecuencia de la parte superior plana de la curva es que la carga de difusión de oxígeno en el capilar pulmonar se acelera. Esto resulta de la gran diferencia de presión parcial entre el gas alveolar y la sangre capilar que sigue existiendo incluso cuando la mayor parte del oxígeno ha sido cargado. La parte inferior empinada de la curva de disociación de oxígeno significa que considerables cantidades de oxígeno pueden ser descargados a los tejidos periféricos con sólo una parte relativamente pequeña gota en el capilar P o 2 . Esto mantiene una diferencia de presión parcial grande entre la sangre y los tejidos, lo que ayuda en el proceso de difusión.La cianosis se refiere al color azul de la piel y las membranas mucosas cuando se desaturado la hemoglobina.No es un signo fiable de la hipoxemia; si se sospecha de hipoxemia, la P arterial o 2 se debe medir. Cianosis depende de la cantidad de hemoglobina reducida presente y por lo tanto a menudo está marcada en pacientes con policitemia, pero es difícil de detectar en la presencia de anemia. Varios factores afectan a la posición de la curva de disociación de oxígeno (véase Fig. 4-25 ). Se desplaza a la derecha por un aumento de la temperatura, la concentración de iones de hidrógeno, P co 2 , y la concentración de 2,3-difosfoglicerato en la célula roja. Un desplazamiento hacia la derecha indica que la afinidad del oxígeno para la hemoglobina se reduce. La mayor parte del efecto del aumento de la

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P co 2 en la reducción de la afinidad por el oxígeno es debido al aumento de H + de concentración. Esto se llama el efecto Bohr, y una de las consecuencias es que, como cargas de sangre periférica de dióxido de carbono, la descarga de oxígeno es asistido.2,3-difosfoglicerato es un producto final del metabolismo de los glóbulos rojos. 102 , 103 Condiciones en las que se cambia su concentración incluyen la hipoxia crónica, que tiende a aumentar la concentración. La concentración se sitúa en la sangre almacenada. Una medida útil de la posición de la curva de disociación es la P o 2 para la saturación de oxígeno del 50%; esto se conoce como el P 50 . El valor normal de la sangre humana es de aproximadamente 27 mm de Hg. Pequeñas cantidades de monóxido de carbono en la sangre aumentan la afinidad del oxígeno restante para la hemoglobina y por lo tanto causan un desplazamiento hacia la izquierda de la curva de disociación. Como resultado, la descarga de oxígeno en el tejido periférico se ve obstaculizada. Además, por supuesto, la concentración de oxígeno de la sangre se reduce debido a que algunos de la hemoglobina está obligado a monóxido de carbono.Dióxido de carbonoEl dióxido de carbono es transportado en la sangre en tres formas: disuelto (aproximadamente el 5% del total), como bicarbonato (aproximadamente 90%), y en combinación con las proteínas como los compuestos carbaminos (aproximadamente 5%). El dióxido de carbono disuelto obedece la ley de Henry, y porque el dióxido de carbono es unas 24 veces más soluble que el oxígeno en la sangre, el dióxido de carbono disuelto juega un papel mucho más importante en su carro frente al oxígeno. Por ejemplo, aproximadamente 10% del dióxido de carbono que evoluciona en el gas alveolar de la sangre venosa mixta proviene de la forma disuelta.El bicarbonato se forma en la sangre por la siguiente reacción de hidratación:

Colorado2+ H2O⇌CaliforniaH2Colorado3⇌ H++ HCO-3

La hidratación de dióxido de carbono a ácido carbónico (y viceversa) es catalizada por la enzima anhidrasa carbónica (CA), que está presente en altas concentraciones en los glóbulos rojos, pero está ausente del plasma (algunos de la anhidrasa carbónica se encuentra aparentemente en la superficie de las células endoteliales de los capilares pulmonares). Debido a que la mayoría de la anhidrasa carbónica se encuentra en los glóbulos rojos, la mayoría de la hidratación de dióxido de carbono se produce allí, y de iones de bicarbonato se mueve fuera de la célula roja para ser sustituido por los iones cloruro para mantener la neutralidad eléctrica (cambio de cloruro). Algunos de los iones de hidrógeno formados en los glóbulos rojos están obligados a la hemoglobina, y debido a la reducción de la hemoglobina es una mejor receptor de protones de la forma oxigenada, la sangre desoxigenada puede llevar más dióxido de carbono para un dado Pco 2 que la sangre oxigenada puede ( Fig. 4 -26 ). Esto se conoce como el efecto Haldane. 

FIGURA 4-26 ▪Carbon curvas de disociación de dióxido de sangre de diferentes saturaciones de oxígeno (HBO 2 ). inserción, La "curva fisiológica" entre arterial (a) y venosa mixta  sangre.(Reproducida de West JB: Fisiología Respiratoria-Los Fundamentos [octava ed] Baltimore:. Lippincott Williams & Wilkins, 2008.)Carbamino compuestos se forman cuando el dióxido de carbono se combina con los grupos amino terminales de proteínas de la sangre. La proteína más importante es la globina de la hemoglobina.Reducción de la hemoglobina puede unir más dióxido de carbono que la hemoglobina oxigenada, por lo que la descarga de oxígeno en los capilares periféricos facilita la carga de dióxido de carbono, mientras que la oxigenación tiene el efecto opuesto.La curva de disociación de dióxido de carbono, es decir, la relación entre P co 2 y la concentración total de dióxido de carbono, se muestra en la figura 4-26 . Tenga en cuenta que la curva es mucho más lineal en su rango de trabajo de la curva de disociación de oxígeno (véase Fig. 4-25 ) y también que, como

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hemos visto, menor es la saturación de la hemoglobina con el oxígeno, mayor es la concentración de dióxido de carbono para un dado P co 2 .El transporte de dióxido de carbono por la sangre desempeña un papel importante en el estado ácido-base del cuerpo. Este tema se discute en detalle en el Capítulo 7 . Puntos clave

• Las magnitudes de ventilación y perfusión, así como su distribución, son factores clave que determinan el intercambio gaseoso pulmonar.

• Distribución de la ventilación se ve afectada principalmente por la gravedad en el pulmón normal, pero la estructura pulmonar intrínseca también juega un papel.

• Distribución de la perfusión está igualmente determinada principalmente por la gravedad, pero la estructura pulmonar intrínseca también es importante.

• Distribución de la ventilación-perfusión  proporciones es consecuencia también no uniforme, la  relación de ser generalmente más alta en las regiones pulmonares no dependientes y menores en las regiones dependientes de pulmón.

• Alveolar Regional de P o 2 y P co 2 se determinan principalmente por la  proporción de cada región. Los factores secundarios son la P o 2 y P co 2 del gas inspirado y la sangre venosa mixta, y también el de O 2 y CO 2 curvas de disociación.

• Limitación de la difusión se determina por el valor de  -la proporción de la capacidad de difusión (D) para el producto de β (pendiente de la curva de disociación de oxígeno de la hemoglobina) y  (flujo de sangre pulmonar). Su papel en la contribución a la hipoxemia en la enfermedad pulmonar es menor en comparación con  la desigualdad.

• Hay cuatro causas de hipoxemia: hipoventilación, limitación de la difusión alveolocapilar, derivación, y  .

• Hay dos causas principales de la hipercapnia: hipoventilación y  la desigualdad.

•  desigualdad es la causa más importante de anormalidades de intercambio de gas en la mayoría de las enfermedades pulmonares.Referencias

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