UNIDAD 2
Hemodinámica o física del flujo sanguíneo
En la circulación sanguínea
en regiones con curvaturas pronunciadas, en regiones estrechadas o en
bifurcaciones, con valores por encima de 400, aparecen remolinos locales en las
capas limítrofes de la corriente. Cuando se llega a 2000-2400 el flujo es
totalmente turbulento. Aunque la aparición de turbulencias no es deseable por
el riesgo que tienen de producir coágulos sanguíneos, se pueden utilizar como
procedimientos diagnósticos, ya que mientras el flujo laminar es silencioso, el
turbulento genera ruidos audibles a través de un estetoscopio.
Resistencias
vasculares
La
resistencia no puede medirse directamente por ser una magnitud compuesta,
pudiendo obtenerse de la ecuación inicial al establecer un gradiente de presión
entre dos puntos y medir el flujo que se establece:
(mmHg. min/ml, URP → unidad de resistencia periférica hemodinámica).
Su
magnitud depende de las dimensiones del tubo por donde circula el fluido, de su
viscosidad y del tipo de flujo o corriente que se realice.
Tipos de resistencia
La
resistencia periférica total es la suma de las resistencias vasculares. Los
vasos sanguíneos en el sistema vascular constituyen una red en la que
determinados segmentos se sitúan en serie y otros en paralelo. La resistencia
varía dependiendo de la colocación de los vasos.
-Viscosidad
Uno
de los factores que determina la resistencia al movimiento de los fluidos son
las fuerzas de rozamiento entre las partes contiguas del fluido, las fuerzas de
viscosidad.
La
viscosidad (η) se define como la propiedad de los fluidos, principalmente de
los líquidos, de oponer resistencia al desplazamiento tangencial de capas de
moléculas. Según Newton, resulta del cociente entre la tensión de propulsión
(τ) o fuerza de cizalladura y el gradiente de velocidad (Δν) entre las
distintas capas de líquidos.
Las unidades de η son Pascales/seg.
Los
fluidos newtonianos u homogéneos son los que muestran una viscosidad constante,
como el agua, o las soluciones de electrolitos; por el contrario, los fluidos
no newtonianos, o heterogéneos, presentan una viscosidad variable, es el caso
de la sangre que se modifica dependiendo de las dimensiones del tubo y del tipo
de flujo. Cuando la velocidad de la sangre se incrementa la viscosidad
disminuye.
Así
ha de tenerse en cuenta que la sangre no presenta una viscosidad constante. Al
estar formada por células y plasma, las primeras son las responsables
principales de la viscosidad sanguínea, y tanto el hematocrito como la
velocidad del flujo y el diámetro del vaso modifican la viscosidad de la
sangre. A altas velocidades, la viscosidad disminuye al situarse las células
preferentemente en el eje central del vaso.
Relaciones
entre el flujo, la presión y la resistencia. Ley de Poiseuille
En
flujos laminares que se desarrollan en tubos cilíndricos, se pueden deducir las
relaciones entre la intensidad del flujo, el gradiente de presión y la
resistencia o fuerzas de fricción que actúan sobre las capas de envoltura.
La
Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuación hemodinámica
fundamental en la que se establece:
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es el factor que resulta de la integración del perfil de la velocidad.
Debido
a que la longitud de los vasos y la viscosidad son relativamente constantes, el
flujo viene determinado básicamente por el gradiente de presión y por el radio.
De la ecuación representada, destaca el hecho de que el radio al estar elevado
a la cuarta potencia, se constituye como el factor más importante. Si suponemos
un vaso con un flujo de 1 ml/seg al aumentar el diámetro dos veces el flujo
pasa a ser de 16 ml/seg, y si el diámetro aumenta cuatro veces el flujo pasará
a ser 256 ml/seg . Por esta relación se puede justificar el papel preponderante
que los cambios en el radio del conducto juegan en la regulación del flujo
sanguíneo.
La
ecuación de Poiseuille está formulada para flujos laminares de fluidos
homogéneos con viscosidad constante, sin embargo, en los vasos sanguíneos estas
condiciones no siempre se cumplen; si la velocidad del flujo es alta o si el
gradiente de presión es elevado, se pueden generar remolinos o turbulencias que
modifican el patrón del flujo. Al producirse turbulencias se necesitarán
gradientes de presión mayores para mantener el mismo flujo.
Propiedades de la pared vascular
La
pared de los vasos sanguíneos está formada por una capa de células epiteliales,
el endotelio, y cantidades variables de colágeno, elastina y fibras musculares
lisas. La capacidad de deformación y recuperación de un vaso es un factor
importante en la hemodinámica.
A
través de la pared vascular se mide una diferencia de presión entre el interior
y el exterior, denominada presión transmural. La presión intravascular se debe
a la contracción cardíaca, así como a la distensión elástica de la pared. La
presión exterior es la presión hidrostática de los líquidos intersticiales y
presenta un valor próximo a cero. Si la presión exterior es superior a la del
interior, el vaso se colapsará.
La
presión transmural (según la ley de Laplace para cilindros huecos de extremos
abiertos) dependerá del radio del cilindro "r"; del espesor de la
pared "e"; y de la tensión parietal T o fuerza por unidad de
longitud.
Esta
tensión parietal puede despejarse de la ecuación anterior,
Siendo
Pi – Po la presión transmural (Pt), o diferencia de presión entre el
interior del vaso y el exterior; r el radio del vaso y, e, el espesor de la pared vascular. La tensión parietal se
mide en N/m. Así a igual presión, la tensión parietal será tanto mayor cuánto
mayor sea el radio y cuánto más delgada sea la pared.
Relación
presión-volumen o estudio de la complianza
Las
propiedades elásticas o de distensibilidad de los vasos sanguíneos dependen,
tanto del número, como de la relación entre las fibras elásticas y colágenas
que forman parte de su pared. Si se compara a la altura del mismo segmento
vascular sistémico, las arterias son de 6 a 10 veces menos distensibles que las
venas.
La
capacidad de deformación y recuperación de un vaso puede medirse como la
relación entre los cambios de volumen y presión en el interior del mismo. Esta
propiedad se conoce con el nombre de elastanza (ΔP/ΔV) o bien su inverso, la
complianza (ΔV/ΔP). Cuando un vaso posee una pared fácilmente deformable su su
complianza grande. Las arterias son vasos de complianza media a presiones
fisiológicas; sin embargo, a presiones elevadas se vuelven rígidos y con
complianzas cada vez menores.
Las
venas son vasos que aunque menos deformables que las arterias presentan una
gran capacidad a presiones bajas de acomodar volúmenes crecientes de sangre.
Esto es debido a su morfología, ya que al pasar de secciones elípticas a
secciones circulares incrementan su volumen., de ahí que sean descritos como
vasos de capacitancia. En el rango de volúmenes y presiones fisiológicos del
sistema vascular, las venas sistémicas son unas diez veces más distensibles que
las arterias.
Relaciones entre las variables
hemodinámicas
El
volumen de sangre situado en cada uno de los segmentos del árbol circulatorio
no es equitativo. De los aproximadamente 5 litros de sangre del aparato
circulatorio, en situación de pie, un 84 % se sitúa en el circuito mayor, un 9
% en el circuito menor y un 7 % en el corazón. De la sangre alojada en la
circulación mayor el 75% se sitúa en el sistema venoso, descrito ya como
sistema de capacitancia o reservorio.
La
velocidad de la sangre depende del área total transversal de cada sección
analizada. Así en aorta y grandes arterias, aunque el flujo es pulsátil la
velocidad es alta (20cm/s), va disminuyendo a nivel de las arteriolas
alcanzando su valor más bajo en los capilares (0,03 cm/s), este valor permite
que haya tiempo suficiente para los intercambios que han de realizarse en esta
sección. En las venas se alcanzan velocidades menores que en el mismo segmento
arterial debido a que la sección transversal venosa siempre es mayor que la
arterial.
El
principal segmento vascular donde se observa un mayor descenso de la presión
corresponde al segmento arteriolar, ya que es en este punto donde se miden los
mayores valores de resistencia.
MECÁNICA
CIRCULATORIA
Sístole
La contracción de las aurículas hace pasar la
sangre a los ventrículos a través de las válvulas auriculo-ventriculares.
Mediante la sístole ventricular aumenta la presión interventricular lo que
causa la coaptación de las válvulas auriculo-ventriculares e impiden que la
sangre se devuelva a las aurículas y que, por lo tanto, salga por las arterias,
ya sea a los pulmones o al resto del cuerpo. Después de la contracción el
tejido muscular cardíaco se relaja y se da paso a la diástole, auricular y
ventricular.
La sístole es la contracción del tejido muscular
cardiaco auricular.
Esta contracción produce un aumento de la presión
en la cavidad cardiaca auricular, con la consiguiente eyección del volumen
sanguíneo contenido en ella.
La diástole es
el período en el que el corazón se relaja después de una contracción, llamado período de sístole,
en preparación para el llenado con sangre circulatoria. En la diástole ventricular los ventrículos se relajan, y en la diástole auricular las aurículas están relajadas.
Juntas se las conoce como la
diástole cardíaca y constituyen, aproximadamente, la mitad de la duración
del ciclo cardíaco, es decir, unos 0,5 segundos.
Durante la diástole las aurículas
se llenan de sangre por
el retorno venoso desde los tejidos por la vía de la vena cava superior e inferior y
se produce un aumento progresivo de la presión intra-auricular hasta superar la
presión intra-ventricular.
Durante la diástole
ventricular, la presión de los ventrículos cae por debajo del inicio al que
llegó durante la sístole.
Cuando
la presión en el ventrículo izquierdo cae por debajo de la presión de la aurícula izquierda, la válvula
mitral se abre, y el ventrículo
izquierdo se llena con sangre que se había estado acumulando en la aurícula
izquierda.
Un 70% del llenado de los
ventrículos ocurre sin necesidad de sístole auricular. Igualmente, cuando la
presión del ventrículo derecho cae por debajo del de la aurícula derecha,
la válvula tricúspide se abre, y el ventrículo derecho se llena de la sangre que se
acumulaba en la aurícula derecha.
LEYES DE LA
VELOCIDAD Y DE LA PRESION
Velocidad media
La 'velocidad media' o
velocidad promedio es la velocidad en un intervalo de tiempo dado. Se calcula
dividiendo el desplazamiento (Δr) entre el tiempo (Δt) empleado en efectuarlo
Esta es la definición de
la velocidad media entendida como.
Por otra parte, si se
considera la distancia recorrida sobre la trayectoria en un intervalo de tiempo
dado, tenemos la velocidad media sobre la trayectoria o rapidez media, la cual
es una cantidad escalar.
La velocidad media sobre
la trayectoria también se suele denominar «velocidad media numérica» aunque
esta última forma de llamarla no está exenta de ambigüedades.
El módulo de la
velocidad media (entendida como vector), en general, es diferente al valor de
la velocidad media sobre la trayectoria. Solo serán iguales si la trayectoria
es rectilínea y si el móvil solo avanza (en uno u otro sentido) sin retroceder.
Velocidad instantánea
La velocidad instantánea
es un vector tangente a la trayectoria, corresponde a la derivada del vector
posición (R) respecto al tiempo.
Permite conocer la
velocidad de un móvil que se desplaza sobre una trayectoria cuando el intervalo
de tiempo es infinitamente pequeño, siendo entonces el espacio recorrido
también muy pequeño, representando un punto de la trayectoria. La velocidad
instantánea es siempre tangente a la trayectoria.
Celeridad o rapidez
La celeridad o rapidez
es la magnitud o el valor de la velocidad, ya sea velocidad vectorial media,
velocidad media sobre la trayectoria, o velocidad instantánea (velocidad en un
punto).
El módulo del vector
velocidad instantánea y el valor numérico de la velocidad instantánea sobre la
trayectoria son iguales, mientras que la rapidez promedio no necesariamente es
igual a la magnitud de la velocidad promedio. La rapidez promedio (o velocidad
media sobre la trayectoria) y la velocidad media tienen la misma magnitud
cuando todo el movimiento se da en una dirección. En otros casos, pueden
diferir.
Velocidad relativa
Artículo principal:
Velocidad relativa
El cálculo de
velocidades relativas en mecánica clásica es aditivo y encaja con la intuición
común sobre velocidades; de esta propiedad de la aditividad surge el método de
la velocidad relativa. La velocidad relativa entre dos observadores A y B es el
valor de la velocidad de un observador medida por el otro. Las velocidades
relativas medias por A y B serán iguales en valor absoluto pero de signo
contrario. Denotaremos al valor la velocidad relativa de un observador B
respecto a otro observador A.
Velocidad angular
La velocidad angular no
es propiamente una velocidad en el sentido anteriormente definido sino una
medida de la rapidez con la que ocurre un movimiento de rotación. Aunque no es
propiamente una velocidad una vez conocida la velocidad de un punto de un
sólido y la velocidad angular del sólido se puede determinar la velocidad
instantánea del resto de puntos del sólido.
Velocidad en mecánica
relativista
En mecánica relativista
puede definirse la velocidad de manera análoga a como se hace en mecánica
clásica sin embargo la velocidad así definida no tiene las mismas propiedades
que su análogo clásico:
En primer lugar la
velocidad convencional medida por diferentes observadores, aún inerciales, no
tiene una ley de transformación sencilla (de hecho la velocidad no es ampliable
a un cuadrivector de manera trivial).
En segundo lugar, el
momento lineal y la velocidad en mecánica relativista no son proporcionales,
por esa razón se considera conveniente en los cálculos substituir la velocidad
convencional por la cuadrivelocidad, cuyas componentes espaciales coinciden con
la velocidad para velocidades pequeñas comparadas con la luz.
Además esta
cuadrivelocidad tiene propiedades de transformación adecuadamente covariantes y
es proporcional al cuadrimomento lineal.
En mecánica relativista
la velocidad relativa no es aditiva. Eso significa que si consideramos dos
observadores, A y B, moviéndose sobre una misma recta a velocidades diferentes.
Siendo la velocidad de B
medida por A y la velocidad de A medida por B. Esto sucede porque tanto la
medida de velocidades, como el transcurso del tiempo para los observadores A y
B no es el mismo debido a que tienen diferentes velocidades, y como es sabido
el paso del tiempo depende de la velocidad de un sistema en relación a la
velocidad de la luz.
Cuando se tiene en
cuenta esto, resulta que el cálculo de velocidades relativas no es aditiva. A
diferencia de lo que sucede en la mecánica clásica, donde el paso del tiempo es
idéntico para todos los observadores con independencia de su estado de
movimiento. Otra forma de verlo es la siguiente: si las velocidades relativas
fuera simplemente aditiva en relatividad llegaríamos a contradicciones.
Para verlo, consideremos
un objeto pequeño que se mueve respecto a otro mayor a una velocidad superior a
la mitad de la luz. Y consideremos que ese otro objeto mayor se moviera a más
de la velocidad de la luz respecto a un observador fijo.
La aditividad
implicaría que el objeto pequeño se movería a una velocidad superior a la de la
luz respecto al observador fijo, pero eso no es posible porque todos los
objetos materiales convencionales tienen velocidades inferiores a la de luz.
Sin embargo,
aunque las velocidades no son aditivas en relatividad, para velocidades
pequeñas comparadas con la velocidad de la luz, las desigualdades se cumplen de
modo aproximado.
Siendo inadecuada esta
aproximación para valores de las velocidades no despreciables frente a la
velocidad de la luz.
Velocidad en mecánica
cuántica
En mecánica cuántica no
relativista el estado de una partícula se describe mediante una función de
onda, que satisface la ecuación de Schrödinger. La velocidad de propagación
media de la partícula viene dado por la expresión:
Obviamente la velocidad
sólo será diferente de cero cuando la función de onda es compleja, siendo
idénticamente nula la velocidad de los estados ligados estacionarios, cuya
función de onda es real. Esto último se debe a que los estados estacionarios
representan estados que no varían con el tiempo y por tanto no se propagan.
En mecánica cuántica
relativista se postula que por ejemplo un electrón podría tener junto con una
velocidad media macroscópica (medida entre dos instantes diferentes) un
movimiento de agitación u oscilación muy rápida adicional conocido como
Zitterbewegung, de acuerdo con esa interpretación adicional no existe una
relación entre el momento de la partícula y la velocidad asignable a dicho
movimiento.
Unidades de velocidad
Sistema Internacional de Unidades (SI)
Metro por segundo (m/s), unidad de velocidad del SI
(1 m/s = 3,6 km/h).
Sistema Métrico antiguo:
Kilómetro por hora (km/h) (muy habitual en los
medios de transporte)
Kilómetro por segundo (km/s)
Sistema Cegesimal de Unidades:
Centímetro por segundo (cm/s) unidad de velocidad
del sistema cegesimal
Sistema Anglosajón de Unidades
Pie por segundo (ft/s), unidad de velocidad del
sistema inglés
Milla por hora (mph) (uso habitual)
Milla por segundo (mps) (uso coloquial)
PULSO
En medicina, el pulso de una persona es la
pulsación provocada por la expansión de sus arterias como consecuencia de la
circulación de sangre bombeada por el corazón. Se obtiene por lo general en
partes del cuerpo donde las arterias se encuentran más próximas a la piel, como
en las muñecas o el cuello e incluso en la sien.
Medición del pulso
El pulso se mide manualmente con los dedos índice y
medio; el pulso no se debe tomar con el dedo pulgar, ya que éste tiene pulso
propio que puede interferir con la detección del pulso del paciente. Cuando se
palpa la arteria carótida, la femoral o la braquial se tiene que ser muy
cuidadoso, ya que no hay una superficie sólida como tal para poder detectarlo.
La técnica consiste en situar los dedos cerca de una arteria y presionar
suavemente contra una estructura interna firme, normalmente un hueso, para
poder sentir el pulso.
Puntos de pulso comunes
·
Pulso radial, situado en la cara anterior y lateral
de las muñecas, entre el tendón del músculo flexor radial del carpo y la
apófisis estiloide del radio. (arteria radial).
·
Pulso ulnar, en el lado de la muñeca más cercano al
meñique (arteria ulnar).
·
Pulso carotídeo, en el cuello (arteria carótida).
La carótida debe palparse suavemente, ya que estimula sus baroreceptores con
una palpación vigorosa puede provocar bradicardia severa o incluso detener el
corazón en algunas personas sensibles.
·
Además, las dos arterias carótidas de una persona
no deben palparse simultáneamente, para evitar el riesgo de síncope o isquemia
cerebral.
·
Pulso braquial, entre el bíceps y el tríceps, en el
lado medial de la cavidad del codo, usado frecuentemente en lugar del pulso
carotídeo en infantes (arteria braquial).
·
Pulso femoral, en el muslo (arteria femoral).
·
Pulso poplíteo, bajo la rodilla en la fosa
poplítea.
·
Pulso dorsal del pie o pedio, en el empeine del pie
(arteria dorsal del pie).
·
Pulso tibial posterior, detrás del tobillo bajo el
maléolo medial (arteria tibial posterior).
·
Pulso temporal, situado sobre la sien directamente
frente a la oreja.
·
Pulso facial, situado en el borde inferior de la
porción ascendente del maxilar inferior o mandíbula. (arteria facial).
La facilidad para palpar el pulso viene determinada
por la presión sanguínea del paciente. Si su presión sistólica está por debajo
de 90 mmHg el pulso radial no será palpable. Por debajo de 80 mmHg no lo será
el braquial.
Por debajo de 60 mmHg el pulso carótido no será
palpable. Dado que la presión sistólica raramente cae tan bajo, la falta de
pulso carótido suele indicar la muerte. Sin embargo, se conoce de casos de
pacientes con ciertas heridas, enfermedades u otros problemas médicos que
estaban conscientes y carecían de pulso palpable.
Datos de interés
Podemos decir que el pulso se define como la onda
de sangre creada por la contracción del ventrículo izquierdo del corazón.
Entre los factores que afectan a la temperatura
corporal se encuentran los siguientes:
Edad: El niño pequeño está muy influido por la
temperatura ambiental y debe ser protegido de los cambios extremos. La
temperatura en niños es más lábil que en los adultos, hasta la pubertad,
particularmente las personas mayores de 75 años, están en riegos de hipotermia.
Variaciones diurnas: las temperaturas corporales
normalmente cambian a lo largo del día variando hasta 1.0ºC entre la primera
hora de la mañana y la última de la tarde.
Ejercicio: el trabajo extenuante puede incrementar
la temperatura corporal hasta de 38.3 a 40ºC
Hormonas: las mujeres normalmente experimentan
mayores fluctuaciones hormonales que los hombres. En las mujeres, la secreción
de progesterona en el momento de la ovulación aumenta la temperatura corporal
entre 0.3 a 0.6ºC por encima de la temperatura basal.
Estrés: la estimulante del sistema nervioso
simpático puede incrementar la producción de adrenalina y noradrenalina, por lo
que aumenta la actividad metabólica y por lo tanto la producción de calor.
Ambiente: los extremos de la temperatura ambiental
pueden afectar a los sistemas de regulación de la temperatura de la persona.
Los valores normales que se presentan en cuanto al pulso
dependen de la edad que tenga cada persona:
·
Recién nacido: Frecuencia cardíaca media 130 con un
rango o intervalo de 80-180 x’
·
1 año: Frecuencia cardíaca media: 120 con un rango
o intervalo de 80-140x’
·
10 años: Frecuencia cardíaca media: 70 con un rango
o intervalo de 50-90x’
·
Adolescentes: Frecuencia cardíaca media: 75 con un
rango o intervalo de 50-90x’
·
Adultos: Frecuencia cardíaca media: 80 con un rango
o intervalo de 60-100x’
·
Ancianos: Frecuencia cardíaca media: 70 con un
rango o intervalo de 60-100x’
Corazones artificiales (soporte vital complejo)
Los
corazones artificiales, llamados dispositivos
de asistencia circulatoria mecánica, sirven para reemplazar
total o parcialmente el trabajo de un corazón gravemente enfermo, ya sea en
forma aguda o crónica. El objetivo es mejorar la función circulatoria y
asegurar el aporte de sangre y oxígeno al resto de los órganos vitales
(cerebro, riñones, hígado, etc.). Un paciente estabilizado puede entonces
esperar por la recuperación de su propio corazón, esperar por un trasplante
cardíaco o incluso continuar el resto de su vida con un corazón artificial.
La
Fundación Favaloro es pionera en la Argentina en la utilización de esta
tecnología desde 1992. Esta terapéutica requiere de cirugías complejas para el
implante y de un seguimiento estricto. Para ello contamos con la participación
de un equipo multidisciplinario altamente especializado y entrenado para
asegurar el mejor resultado con el menor índice de complicaciones durante todo
el proceso.
Existen
muchos tipos de corazones artificiales, con características y funciones
diferentes. Un equipo de profesionales entrenados decide cual es el dispositivo
que mejor se adapta a las necesidades de cada paciente.
Algunos
pacientes regresan a su hogar con un corazón artificial implantado, lo cual
mejora la calidad de vida y facilita la recuperación. El seguimiento y
cumplimiento estricto de las indicaciones del equipo profesional son
fundamentales para un mejor resultado.
El Aparato
Respiratorio
1. El aparato respiratorio humano. Es el
aparato encargado de captar el oxígeno (O2) del aire y de desprender
el dióxido de carbono (CO2) que se produce durante la respiración
mitocondrial.
2 . Partes del aparato respiratorio. El aparato
respiratorio humano está constituido por las fosas nasales, la faringe, la
laringe la tráquea, los dos bronquios y los dos pulmones. El pulmón derecho
tiene tres lóbulos y el izquierdo dos. Cada lóbulo pulmonar presenta centenares
de lóbulos secundarios o lobulillos.
Los bronquios al entrar en los pulmones se ramifican
apareciendo los bronquiolos, que se vuelven a ramificar entrando cada uno en un
lobulillo, dónde al ramificarse de nuevo forman los capilares bronquiales que
acaban en los sáculos pulmonares, las paredes de los cuales presentan
expansiones globoses llamadas alvéolos pulmonares.
La mayor parte de la
superficie interna de las vías respiratorias presenta células productoras de
mucosidad (moco). Se trata de una sustancia muy viscosa dónde quedan adheridas
las partículas que lleva el aire y que presenta sustancias antibacterianas y
antivíricas. Además, las fosas nasales, la tráquea, los bronquios y los
bronquiolos presentan internamente células ciliadas que mueven dicha mucosidad
hacia la faringe, de dónde por deglución pasa al esófago.
Estructura
1. Las vías aéreas superiores o extrapulmonares
Son conductos
bidireccionales que ponen en comunicación el aire atmosférico con los pulmones.
La parte interna de casi todos los órganos respiratorios está cubierta por:
- Una capa de tejido epitelial cuyas células,
muy unidas entre sí, protegen de lesiones e infecciones.
- Una mucosa respiratoria que secreta mucus responsable
de mantener las vías bien húmedas y una temperatura adecuada. La
superficie de esta mucosa tiene dos tipos de células,
• Células
mucosas (caliciforme); elaboran y segregan moco hacia la entrada de las
vías respiratorias.
• Células
ciliadas; poseen cilios en constante movimiento con el fin de desalojar el
moco y las partículas extrañas que se fijan en la mucosa respiratoria. Estos
son llevados a la faringe, donde es expectorado o deglutido.
Las vias aéreas
superiores o extrapulmonares son las siguientes:
La Nariz
Está formada por
dos estructuras, las cavidades nasales, separadas por un tabique nasal de
tejido cartilaginoso. Se encuentra ubicada por encima de la cavidad bucal
y en su parte posterior se comunica con la faringe.
Sus funciones son
las siguientes:
- Calentar
el aire; gracias al riego sanguíneo.
- Humedecer
el aire; a través del moco.
- Filtrar
las partículas que se encuentran en el aire(polen, humo…); a través de la
mucosa, los cilios y los pelos.
- Permitir
el sentido del olfato y participar en el habla.
La Faringe
Órgano tubular y
musculoso que se ubica en el cuello. Comunica la cavidad nasal con la laringe y
la boca con el esófago por lo que es una zona de paso de alimentos y de aire,
formando, por tanto, parte del sistema respiratorio y digestivo.
Sus funciones son:
- Deglución
- Respiración
- Fonación
- Audición
La Laringe
Órgano tubular
formado por músculo y cartílago que comunica la faringe con la tráquea. En ella
se encuentran:
-
Las cuerdas vocales, que adoptan dos posiciones: la posición de
respiración, cuando permanecen totalmente abiertas, permitiendo la entrada y
salida libre del aire, y la posición de fonación, permaneciendo casi cerradas.
-
La epiglotis, cartílago situado en la parte superior de la laringe
y que se cierra cuando ingerimos alimento o líquido para evitar que este pase
al pulmón y nos ahoguemos.
Ambas intervienen
en la función del habla y más concretamente en la función de la respiración en
tres formas:
- Pasa el
aire a la tráquea
- Protege
las vías (la epiglotis)
- Mantiene
limpias las vías al expulsar la mucosidad que tiene partículas atrapadas,
hacia la faringe.
La tráquea
Tubo cartilaginoso
que comunica la laringe con los bronquios; en su parte dorsal se une al esófago
y se bifurca cerca del corazón, dando lugar a dos bronquios primarios.
Su función es
llevar el aire desde la laringe a los bronquios.
Los
Bronquios
Son dos
estructuras que se forman cuando se divide la tráquea en dos. Está formada por
fibras y cartílago tubulares, revestido por una capa muscular y una mucosa
revestida con epitelios cilíndricos. La función de los bronquios es conducir el
aire inspirado de la tráquea hacia los alveólos pulmonares.
2. Vías aéreas inferiores o intrapulmonares
También denominado
árbol bronquial; hasta llegar a este punto, las vías aéreas constituyen
una zona conductora para los gases y siendo un espacio muerto anatómicamente
hablando, ya que el volumen de aire que contienen -150 ml-, no se utiliza para
la respiración.
Los Bronquiolos
Los bronquios
penetran en cada pulmón y se dividen hasta 16 veces, hasta que finalmente
forman los bronquiolos respiratorios que se ubican en la parte media de
cada pulmón. A medida que se hacen más pequeños pierden cartílago y su capa
muscular se hace más estrecha y lisa.
Los Alvéolos
Los bronquiolos
respiratorios se siguen dividiendo hasta acabar en conductor con forma de saco llamados
sacos alveolares. Estos, contienen, a su vez, muchas estructuras diminutas
tapizadas de líquido en su interior llamadas alvéolos pulmonares.
Existen
aproximadamente unos 30 millones de alvéolos en el pulmón humano y se
encuentran rodeados de una tupida red de capilares que, a su vez proceden de la
subdivisión de las venas pulmonares y éstas de la división de la arteria
pulmonar.
En los alvéolos se
lleva a cabo el intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono (hematosis).
La pared de los alvéolos es una membrana muy delgada que por un lado se
encuentra en contacto con el aire que llega de los bronquiolos y por el
otro con la red capilar que rodea los alvéolos, realizándose el intercambio.
Los Pulmones
Son dos órganos
funcionalmente pasivos que se alojan en la caja torácica y que para poder
realizar su principal función establecer el intercambio gaseoso con la sangre a
través de la inspiración (entrada de aire) y espiración (salida de aire)
precisa de la ayuda de la caja torácica y de los músculos.
Los pulmones están
llenos de aire, su estructura es elástica y esponjosa y se encuentran unidos a
los bronquios por el hilio, por donde
penetran los nervios, los vasos sanguíneos y los linfáticos
El derecho es
mayor y está dividido en tres lóbulos -superior, medio e inferior-, mientras
que el izquierdo es más pequeño y se divide en dos lóbulos, presentando una
hendidura donde se ubica el corazón.
Los pulmones
pueden albergar un volumen de unos 6 litros de capacidad pulmonar total; cuando
la situación requiere –por ejemplo, durante el ejercicio físico - puede recibir
además del volumen corriente, otro adicional de hasta 2,5 litros -volumen inspiratorio de reserva-. Esta
inspiración forzada requiere mayor contracción de los músculos inspiratorios.
Los pulmones pueden expulsar además del volumen corriente, hasta 1,5 litros -volumen espiratorio de reserva- para lo cual es necesario un gran esfuerzo.
La suma de los volúmenes
corrientes y los volúmenes de reserva recibe el nombre de capacidad
vital y corresponde a la máxima cantidad de aire que puede entrar o salir
de los pulmones, ya que el volumen residual -1,5 litros de aire- siempre
permanece allí.
Sistema Auxiliar Para La
Respiración
La ventilación en
los alveolos no podría realizarse sin la ayuda de un sistema motor muscular
que, al expandir o contraer la caja torácica, arrastra en sus movimientos a los
pulmones. Como hemos mencionado, los pulmones son órganos pasivos que precisan
de otras partes del cuerpo que están involucrados en la función respiratoria:
la caja torácica, el diafragma y los músculos intercostales y la pleura.
La caja torácica
Es la estructura
esquelética que rodea a los pulmones y otras vísceras y que está formada por
las vértebras dorsales, las costillas y el esternón.
Propiedades mecánicas de la caja torácica y el pulmón:
-
Distensibilidad: permite mayor
entrada de aire al pulmón.
-
Elasticidad: es la capacidad de
recobrar su estado después de haber aplicado una fuerza sobre ellos, por tanto
es la que permite poder expulsar los gases como veremos más adelante cuando
tratemos la espiración.
El diafragma y los músculos intercostales:
El diafragma es un
músculo en forma de cúpula que cierra por arriba la cavidad torácica (convexo)
y limita por abajo la cavidad abdominal (cóncavo). Se encuentra unido a la caja
torácica en varios puntos y es el responsable de la inspiración.
Los músculos
intercostales externos al contraerse tiran de las costillas hacia
adelante y los lados, lo que incrementa el diámetro torácico. Esto hace que la
caja torácica tire de los pulmones, reduciendo la presión interna respecto a la
presión atmosférica y así permite la entrada de aire.
La Pleura
Es una membrana
formada por dos capas de tejido conectivo unidas en sus extremos. La más
interna está conectada al pulmón y la externa a la caja torácica. Si se rompe
la pleura entra aire entre las dos capas (neumotórax)
por lo que desaparece esa fuerza de unión entre la caja y el pulmón por lo que
se encoje y entra menos aire.
La pleura tiene
dos misiones:
- Mantener
unidos y sincronizados los movimientos del pulmón y de la caja torácica
- Evitar
los roces entre los pulmones y la cara interna de la cavidad torácica,
suavizando así los movimientos. Entre ambas capas existe una pequeña
cantidad de líquido seroso (llamado líquido pleural) que actúa como
lubricante, y cuya cantidad controlan los capilares linfáticos para evitar
que aumente y limite la capacidad del pulmón.
La respiración externa o "ventilación" en
los humanos.
La respiración externa o ventilación comprende las
tres siguientes etapas:
1 . Inspiración. En ella los músculos intercostales externos se
contraen y suben las costillas y el esternón, y el diafragma desciende. Todo
ello aumenta la capacidad de la caja torácica, provocando que los pulmones se
dilaten y entre aire rico en O2.
2 . Intercambio de gases. En ella el aire rico en O2
llega hasta los alvéolos pulmonares, las paredes de los cuales son tan finas
que permiten el intercambio gaseoso. Como están recubiertos de finos capilares
sanguíneos que contienen sangre cargada de CO2 y pobre en O2,
el CO2 pasa al interior de los alvéolos y el O2 pasa a la
sangre que hay en los capilares sanguíneos.
3 . Espiración. En ella los músculos intercostales externos se
relajan y bajan las costillas y el esternón y el diafragma asciende. Todo ello
disminuye la capacidad de la caja torácica, provocando que los pulmones se
contraigan y, por lo tanto, que salga aire rico en CO2
El intercambio gaseoso
Las características del intercambio gaseoso
que se produce en los alvéolos pulmonares son:
1)
La sangre procedente del corazón, que llega a los capilares sanguíneos
que recubren los alvéolos pulmonares, está cargada de dióxido de carbono y
contiene muy poca cantidad de oxígeno.
2)
A los alvéolos pulmonares llega aire procedente del exterior que es rico
en oxígeno. También llega dióxido de carbono procedente de los capilares
sanguíneos. El resultado es una mezcla de gases en que predomina el oxígeno.
3)
La distancia que hay entre los gases contenidos en el interior de los
alvéolos pulmonares y los gases contenidos en el interior de los capilares
sanguíneos es muy pequeña, sólo 0,6 micras (0,6µ) y las paredes que
los separan son permeables a ellos. Debido a todo ello los gases pueden
pasar de unos a los otros. El resultado es que ambas mezclas de gases acaban
teniendo una composición muy parecida.
4) La sangre que sale de los capilares
sanguíneos que recubren los alvéolos pulmonares hacia el corazón es rica
en oxígeno y muy pobre en dióxido de carbono.
VOLUMENES Y CAPACIDADES PULMONARES.
La inspiración
dura aproximadamente 2
segundos, y la espiración 2 ó 3segundos. Por lo tanto, el ciclo
ventilatorio dura 4 ó 5 segundos.
La Frecuencia
respiratoria es el número de ciclos que
se repiten en 1 minuto, y es de 12 a 15 (resp./min.). FR=60/4 ó 5 = 12 ó 15 resp/min. La cantidad
de aire que entra en cada inspiración, que es igual a la misma que se expulsa
en cada espiración, es aproximadamente 500 ml (0 ́5 l.), y se llama
Volumen corriente (V.C.). El
volumen minuto (V.m)
es la cantidad
de aire que
entra en los pulmones en un
minuto.
Vm = Vc x Fr = 500 x 12¬15 =
6.000¬7.500 ml
El aire extra que podemos
introducir en una inspiración forzada recibe el nombre de Volumen inspiratorio
de reserva (V.I.R), que oscila sobre los 3.100 ml. El volumen de aire que
podemos expulsar en una espiración forzada después de una inspiración normal se llama Volumen
espiratorio de reserva
(V.E.R), que se sitúa en torno a los 1.200 ml. El aire residual que nos
queda en los pulmones tras una espiración forzada, se llama Volumen residual
(V.R), que está sobre los 1200 ml.
No todo
el aire que
llega a los
pulmones (500 ml),
llega a la
zona de intercambio, hay una
parte que se quede en el espacio muerto anatómico, que son las partes del
aparato respiratorio que
no tienen alvéolos
(traquea,...), la cantidad
esta alrededor de los 150 ml.
CAPACIDADES
PULMONARES
Son agrupaciones de los
distintos volúmenes:
1. Capacidad
inspiratoria: cantidad
de aire que
puede inspirar una persona distendiendo los pulmones al
máximo, será igual a V..IR + V.C = 3.600
ml
2. Capacidad residual
funcional: es el aire que
queda en los pulmonestras una espiración normal. Sería igual a V.E.R +V.R =
2.400 ml
3.Capacidad vital: cantidad de aire que una
persona puede movilizar en una respiración forzada máxima. Será V.E.R +V.I.R +
V.C = 4.800 ml
4. Capacidad
pulmonar total: cantidad
de aire total.
Es el volumen máximo teórico que podría alcanzar
una persona. Será V.I.R + V.E.R + V.C + V.R =6.000 ml.
Estos volúmenes son
medias genéricas para varones de 70 kg.
En mujeres los volúmenes son
aproximadamente un 25%
menos. Y en
personas muy altas
serán mayores.
VOLUMEN RESIDUAL Y CAPACIDAD RESIDUAL FUNCIONAL
El volumen residual
(VR) es el aire que queda en el pulmón después de una espiración forzada
máxima, por lo que no se puede medir en la espirometría, debiendo recurrirse a
métodos indirectos de mayor complejidad. Sumado al volumen de reserva
espiratoria, constituye la capacidad residual funcional (CRF), que es la
cantidad de gas que se mantiene en el pulmón al final de la espiración espontánea.
Cumple diversas funciones:
a) Permite que la
composición del aire alveolar oscile muy levemente, ya que los 2 a 3 litros de
gas que permanecen en el pulmón diluyen el aire inspirado, impidiendo cambios
bruscos en la composición del aire alveolar. Si el aire alveolar se recambiara
totalmente por aire atmosférico, el CO2 de la sangre venosa al
llegar al alvéolo se liberaría explosivamente en forma de burbujas y se
producirían cambios bruscos y violentos en el equilibrio ácido base.
b) Sirve como
reservorio de oxígeno, lo que permite que la sangre siga removiendo este gas
del pulmón en forma continua durante la espiración y en períodos cortos de
apnea.
c) Mantiene un
volumen de aire en los alveolos que impide su colapso, situación que exigiría
generar grandes presiones para volver a expandirlos La capacidad residual
funcional está determinada por la interacción de las fuerzas elásticas del
pulmón, que tienden al colapso, y las del tórax, que tienden a la expansión. Su
posición de equilibrio corresponde al nivel de final de espiración en reposo.
Para llegar al
volumen residual la espiración forzada tiene que vencer la elasticidad
torácica, siendo finalmente limitada por reflejos propioceptivos
toracopulmonares y por el cierre de las pequeñas vías aéreas. Este último
fenómeno se debe a que la disminución del volumen pulmonar reduce la tracción
elástica que el parénquima pulmonar ejerce sobre los bronquíolos,
manteniéndolos abiertos. Por el envejecimiento normal de los elementos
elásticos del pulmón, este fenómeno de cierre se acentúa con la edad, con lo
que el VR aumenta, representando una fracción progresivamente mayor de la
capacidad pulmonar total (30% hasta los 35 años y 40% sobre los 50 años).
En cifras
absolutas, el VR de un hombre de 20 años, 1,70 m de estatura, con una CPT de 6
L, es de aproximadamente 1,8 L.
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