Meccanismi respiratori: inspirazione, espirazione e fattori di rischio

Meccanismo dell'inspirazione

Quando i muscoli inspiratori (diaframma e muscoli intercostali esterni) si contraggono, aumenta l’ampiezza della cavità toracica. Nel contrarsi il diaframma, che ha forma di cupola, si abbassa, e di conseguenza l’altezza della cavità toracica aumenta. La contrazione dei muscoli intercostali esterni innalza le coste e spinge lo sterno in avanti, cosicché aumenta il volume del torace .

I polmoni aderiscono saldamente alle pareti del torace e vengono quindi distesi adattandosi alla nuova, maggiore, ampiezza della cavità toracica. Il volume intrapolmonare (il volume interno dei polmoni) aumenta e i gas che sono all’interno dei polmoni si espandono a riempire lo spazio divenuto più ampio. La diminuzione della pressione intrapolmonare dei gas che ne risulta provoca un vuoto parziale (pressione inferiore alla pressione atmosferica), che aspira l’aria nei polmoni ). L’aria continua a entrare nei polmoni fino a quando la pressione intrapolmonare eguaglia la pressione atmosferica. Questa serie di eventi è l’inspirazione.

Processo dell'espirazione

L’espirazione nelle persone sane è in larga misura un processo passivo che dipende più dalla naturale elasticità dei polmoni che dalla contrazione muscolare. Quando i muscoli inspiratori si rilassano e assumono di nuovo la loro normale lunghezza a riposo, le coste si abbassano e i polmoni tornano alle condizioni di riposo. Così sia il volume toracico sia quello intrapolmonare diminuiscono . Con la diminuzione del volume intrapolmonare i gas all’interno dei polmoni sono più compressi e la pressione intrapolmonare aumenta fino a superare la pressione atmosferica.

Questo determina il flusso dei gas all’esterno, per eguagliare la pressione all’interno e all’esterno dei polmoni.

Espirazione forzata e pressione intrapleurica

In condizioni normali l’espirazione avviene spontaneamente, ma se le vie che trasportano l’aria sono ristrette per la contrazione spastica dei bronchioli (come nell’asma) o perché ostruite da muco o liquidi (come nella bronchite cronica o nella polmonite), l’espirazione diventa un processo attivo. In questi casi di espirazione forzata i muscoli intercostali interni si contraggono, contribuendo ad abbassare le coste, e si contraggono i muscoli addominali, contribuendo a espellere l’aria dai polmoni spingendo gli organi addominali in alto contro il diaframma. La pressione normale vigente nello spazio pleurico, detta pressione intrapleurica, è sempre negativa, e questo è il principale fattore che impedisce il collasso dei polmoni. Se per una qualunque ragione la pressione intrapleurica diventa uguale alla pressione atmosferica, i polmoni collassano immediatamente.