FISIOLOGIA PULMONAR

El aparato respiratorio está formado por el sistema nervioso central y el periférico, los pulmones y las vías aéreas, la vascularización pulmonar y la caja torácica. Si se produce una alteración o cualquiera de sus elementos o en la relación entre ellos acontecen alteraciones en función respiratoria.

Fisiología

 

Los pulmones son unas estructuras elásticas, puesto que contienen componentes fibrilares que les confieren resistencia a la expansión de volumen. Por ello, en condiciones normales, el pulmón contiene aire en su interior gracias a la existencia de una presión positiva en su interior, en el espacio aéreo una presión negativa externa, en el espacio pleural.

 

Se denomina presión transpulmonar la diferencia resultante de la presión interna en los la presión externa mencionadas. La relación entre la presión distensión y el volumen de aire contenido en los pulmones se suele presentar mediante una curva de presión-volumen. Más adelante se comenta, se denomina compliance o distensibilidad a cambio del volumen en relación con el cambio de presión.

 

En circunstancias normales, los pulmones se ajustan a la pared torácica, de modo que las fuerzas y presiones que actúan sobre estas estructuras están interrelacionadas. Existe un nivel de volumen pulmonar en el que la tendencia de los pulmones a contraerse y la tendencia opuesta de la pared torácica a expandirse son iguales, denominándose capacidad funcional residual, que es por así decirlo, la posición de reposo del aparato respiratorio.

 

Para conseguir un volumen pulmonar diferente del reposo (CFR), hay que modificar las presiones a las que están sometidos los pulmones en la caja torácica mediante la contracción activa de los músculos inspiratorios y espiratorios.

 

Simplificando, durante la inspiración, La fuerza muscular vence la tendencia a la retracción del pulmón y la caja torácica, pero a medida que los pulmones se llenan de aire, como si fuera un resorte se tratara, esta fuerza elástica es mayor, que lo que llega un punto que se Iguala la fuerza muscular, no pudiendo incorporar más volumen al espacio aéreo, Esa es la capacidad pulmonar total.

 

La respiración donde la capacidad pulmonar total hasta la capacidad funcional residual es, pues, un proceso pasivo inducido por una fuerza elástica que hace volver al pulmón a su posición de reposo. Para seguir expulsando aire hasta un volumen inferior a la capacidad funcional residual es necesaria la contracción de los músculos espiratorios, pero también aparece una fuerza elástica que tiende expandir los pulmones y la caja torácica, fuerza que es mayor a medida que se aleja de la capacidad funcional residual, hasta que llega un punto en que igual a la fuerza muscular no pudiendo vaciar más contenido aéreo es el volumen residual.

 

El desplazamiento del aire desde la atmósfera que los alveolos tienen que vencer una resistencia doble:

 

1.       Resistencia aérea: se rige por las leyes de la fluidodinámica. El 50% de esta resistencia corresponde a las vías aéreas superiores. El resto se divide entre el 80% que generan la tráquea y 20% que origina la vía aérea distal. Estas resistencias se determinan mediante oscilometría.

 

2.      Resistencia elástica: Por la oposición a la deformidad inspiratoria que ofrecen las estructuras elásticas del pulmón y la pared torácica. Se expresa como el incremento de volumen en relación al incremento de presión. Ese cociente volumen/ presión  se denomina distensibilidad, o compliance, es decir que a mejor distensibilidad mayor resistencia a la entrada de aire.

 

Característicamente, la distensibilidad disminuye en los procesos intersticiales con formación de tejido fibroso  y aumenta en los que se produce destrucción del tejido elástico, como es en el enfisema.

Parámetros que evalúan la función ventilatoria.

 

Se estudian dos tipos de volúmenes pulmonares: los estáticos y los dinámicos.

 

Volúmenes pulmonares estáticos

 

Miden el volumen de gas que contiene el pulmón en distintas posiciones de la caja torácica

 

Se habla de cuatro volúmenes.

Volumen residual. (VR)

 Volumen corriente. (VC)

Volumen de reserva espiratorio. (VRE)

Volumen de reserva inspiratoria.(VRI )

 

 Capacidades:

Capacidad pulmonar total. (CPT)

Capacidad vital (CV)

Capacidad inspiratoria (CI)

Capacidad funcional residual

 

La CPT es el volumen de gas que contienen los pulmones en la posición de máxima inspiración ( 5800 mls)

La CV es el volumen de gas espirado máximo tras una inspiración máxima ( 4600 mls)

 

El VR es el volumen que contienen los pulmones después de una espiración máxima (1200 mls)

 

El VC es el volumen que movilizaba un individuo respirando en reposo (500 mls)

 

El VRE es el volumen que se pueda espirar después de una espiración  normal (1100 mls )

 

El VRI es el volumen que se pueda inspirar después de una inspiración normal (3000 mls)

 

 

la CI es el volumen máximo inspirado ( 3500 mls)

 

La  CFR es el volumen de gas que contiene los pulmones después de una espiración normal (2300mls).

 

Algunos volúmenes pulmonares estáticos se pueden calcular mediante espirometría,  pero para medir VR y por lo tanto, la CFR, y la CPT se hace necesario  emplear la pletismografía corporal (más precisa) o la técnica de helio.

 

Además de los mencionados volúmenes pulmonares estáticos, en un ciclo respiratorio normal conviene recordar estos cuatros conceptos:

 

Espacio muerto anatómico:

Consta de unos 150 nos de aire contenidos en la parte de la vía aérea que no participa en el intercambio gaseoso, es decir, de la nariz a los bronquiolos terminales.

 

Espacio muerto alveolar:

Es el aire contenido en alveolos no perfundidos, que no intervienen por tanto en el intercambio de gases. En personas normales es despreciable, pues todos los alveolos son funcionales, pero aumenta en ciertas enfermedades como el TEP, enfermedades intersticiales.

 

Espacio muerto fisiológico:

Es la suma de los dos anteriores

 

Ventilación pulmonar:

Es el volumen que participa en el intercambio gaseoso por unidad de tiempo

 

 

Volúmenes pulmonares dinámicos

 

Introducen a su definición el factor tiempo, por lo que se estudian además flujos (volumen/ tiempo).

Para su medida, se utiliza el espirómetro.

El individuo llena de aire sus pulmones hasta la CPT y luego realiza una espiración forzada durante un mínimo de 6 segundos.

 

Los volúmenes pulmonares dinámicos principales son:

 

La capacidad vital forzada: representa el volumen total que el paciente espira mediante una espiración forzada máxima

 

El volumen de gas espirado en el primer segundo de la espiración forzada. (VEF o FEV1)

 

El flujo respiratorio forzado del 25% y el 75% de la FVC es un indicador precoz de la obstrucción de la vía aérea pequeña, se puede detectar como primera alteración en fumadores, sin embargo, no es específico.

 

La relación FEV1/FVC es utilizada como indicador de obstrucción, considero anormal menor a 0.70, o por debajo del límite inferior de la normalidad.

 

 

Patrones de función anormal

 

Guiándose por las alteraciones en los volúmenes pulmonares estáticos y dinámicos, las alteraciones ventilatorias se clasifican en obstructivas y restrictivas.

 

Alteraciones obstructivas

 

Se caracterizan por una dificultad para el vaciamiento pulmonar, aunque la entrada del aire sea normal o casi normal, que se traduce en una disminución en la velocidad del flujo espiratorio para cualquier volumen pulmonar y un aumento del volumen residual.

Inicialmente disminuye FEF y se altera la fase final de la curva flujo volumen espiratoria que tiende hacerse cóncava por la reducción en el flujo de la salida de aire

 

A medida que avanza la enfermedad obstructiva, se observa disminución del  VR, CPT normal o aumentada, así como incremento de la relación VR/ CPT y descenso de la CV por aumentar la VR.

El trastorno obstructivo se define con la relación FEV1 /FVC anormal, que es mejor del 0.70 (70%) o por debajo del percentil 5 del valor predicho.

La severidad de la obstrucción es cuantificada por el FEV1.

 

Obstrucción de la vía aérea superior.

 

La forma de la curva flujo- volumen es el método más sensible para detectar una obstrucción de la vía aérea superior.

 

Se describen tres patrones: la obstrucción fina, que afecta por igual a la rama inspiratoria y la espiratoria, la obstrucción variable intratorácica, que afecta fundamentalmente la rana espiratoria, y la obstrucción variable extratorácica, que reduce los flujos inspiratorios.

 

El diferente comportamiento en estas dos últimas se debe a la influencia de las presiones pleurales sobre la vía aérea: durante la espiración forzada se ve comprimida la vía intratorácica, por lo que afecta más a la espiración, mientras que durante la inspiración la porción intratorácica tiende a dilatarse por efecto de la presión negativa pleural y la vía extratorácica se ve afectada por la presión negativa en la vía aérea, que tiende al colapso.

 

 

Alteraciones restrictivas

 

Se caracterizan por dificultad para el llenado de aire pulmonar, que origina una disminución en los volúmenes pulmonar s, especialmente la CPT y la CV.

La relación FEV1/FVC puede ser normal pero la FVC está disminuida (menos del 80%).

El diagnóstico de alteración restrictiva se establece en presencia de una CPT menor del 80% del valor teórico.

Según dónde se localice la restricción al llenado, se clasifican en parenquimatosas

(Pulmones) y extraparenquimatosas (en la pared torácica o el sistema neuromuscular). Estas últimas a la vez se dividen en dos grandes grupos. Unas en las que predomina la restricción durante la inspiración, y otras en las que se afectan tanto la inspiración como la espiración.

 

Regulación nerviosa de la respiración

Existen dos sistemas de control, uno voluntario y otro involuntario.

El sistema voluntario se localiza en las neuronas de la corteza cerebral y es responsable de la capacidad de estimular o inhibir el impulso respiratorio de forma consciente.

El control automático o involuntario se ubica principalmente en el centro bulbar, que es el más importante por ser origen de los estímulos inspiratorios regulares, que se be influenciado por diversos factores que estimulan dicho impulso.

Así el incremento de la PaCO2, el descenso de la PaO2, descenso del  pH y el aumento de la temperatura y del líquido cefalorraquídeo son estimulantes de la ventilación, siendo la hipercapnia el más importante de todos ellos en condiciones normales.

Pero en pacientes con retención crónica de CO2  como la EPOC, el principal estímulo pasa a ser la hipoxemia, pes el centro bulbar en uno o dos días se acostumbra a trabajar con elevadas concentraciones de CO2 y se hace insensible a su incremento  dado que el ajuste renal en respuesta al aumento de PaCO2, tiende a la retención de HCO3  que pasa al LCR, se une al H y baja su concentración. Por ello, no se deben emplear altas fracciones inspiratorias de O2 en estos pacientes,  para no inhibir el estímulo derivado de la hipoxemia, que pasa a ser el más importante.

En el control automático intervienen, además, receptores periféricos que llevan información al centro bulbar, como lo son los del seno carotídeo (a través del glosofaríngeo) o del cuerpo aórtico (a través del vago), muy sensibles a los descensos de la PaO2 (más incluso que el núcleo bulbar), y mecanorreceptores pulmonares, algunos localizados en bronquios y bronquiolos, que responden al estiramiento del parénquima pulmonar enviando señales inhibitorias a través del nervio vago que atienden a hacer cesar la respiración, haciéndola más corta y aumentando, así, la frecuencia respiratoria ( reflejo de Hering – Breuer), receptores de irritación de las vías respiratorias ( que también originan la tos y el estornudo) y otros receptores “j” yuxtacapilares que se estimulan al aumentar el volumen de los vasos capilares pulmonares, como ocurre en el edema pulmonar cardiogénico.

En la protuberancia alta, existe además de un centro pneumotaxico que envía señales al centro bulbar cuando se ha iniciado la inspiración, siendo el principal determinante de la duración de la misma. Asi, el estimulo intenso desde este núcleo hara las inspiraciones mas cortas e incrementara, por tanto, la frecuencia respiratoria. Es tema de discusión la existencia de un núcleo protuberancial apneustico cuya función es inversa a la del pneumotaxico.