Fisiologia (apparato cardiovascolare, sistema respiratorio, sistema urinario)

Misure delle variabili respiratorie

La pressione alveolare (dentro il polmone) e la pressione intrapleurica (fuori dal polmone).- Pressione transtoracica: è la pressione che fa espandere la parete toracica ed è data dalla differenza tra la pressione intrapleurica (dentro la cavità toracica) e la pressione esterna (pressione atmosferica, fuori dalla parete toracica).- Pressione transrespiratoria: è data dalla differenza tra la pressione alveolare e la pressione esterna.

TEST DI FUNZIONALITÀ RESPIRATORIA

La funzionalità ventilatoria dell'apparato respiratorio viene misurata attraverso 3 test: volumi polmonari dinamici, volumi polmonari statici e performance dei muscoli respiratori.

VOLUMI POLMONARI STATICI

Spirometro:

Lo spirometro è costituito da: una campana rovesciata e piena d'aria, il cui bordo è immerso nell'acqua contenuta nell'intercapedine tra due cilindri; l'intercapedine è bilanciata da un contrappeso collegato ad una penna.

tubo ed è possibile misurare:- Flusso d'aria: viene misurata la differenza di pressione ∆P all'inizio ed alla fine del tubo e, conoscendo la resistenza R, è possibile misurare il flusso. ∆P=F/R -> F=∆P·R.

Pletismografo corporeo: Permette di misurare la capacità funzionale residua e la resistenza al flusso.

Diluzione dell'elio: L'He è un gas che non viene assorbito a livello polmonare e che non risulta tossico per l'organismo. Ponendo una quantità nota di He nello spirometro e conoscendone il volume contenuto (nello spirometro) è possibile ottenere la relazione C1·Vs (C1= concentrazione iniziale, Vs= volume aria spirometro). Aprendo il rubinetto l'elio si distribuisce ad una concentrazione in equilibrio tra lo spirometro ed il sistema respiratorio dell'individuo; misurando la nuova concentrazione dell'elio C2, è possibile calcolare: il volume del sistema respiratorio.

dell'individuo Vr (ovvero la CFR) attraverso la relazione C1·Vs=C2·(Vs+Vr).N.B. Attraverso l'utilizzo di questi metodi è possibile misurare: volume corrente, volume di riservainspiratoria, volume di riserva espiratoria e capacità funzionale residua. 58A partire da queste misurazioni è possibile conoscere anche altri volumi: volume residuo, capacità vitale,capacità inspiratoria.

Consumo di O2: La quantità di ossigeno prelevata dal circolo polmonare a livello alveolare è, in condizioni di equilibrio, uguale alla quantità di ossigeno prelevata dai tessuti al circolo sistemico. Per conoscere la quantità di ossigeno prelevata a livello alveolare (e quindi consumata dai tessuti) è possibile calcolare la differenza tra la quantità di ossigeno inspirata e la quantità di ossigeno espirata.

- Quantità di ossigeno inspirata: data dal prodotto della concentrazione di ossigeno inspirato

(21%) ed il volume di aria inspirato in un minuto.

Quantità di ossigeno espirata: data dal prodotto della concentrazione di ossigeno espirato (si calcola) ed il volume di aria espirato in un minuto.

Patologie respiratorie associate ai volumi polmonari statici:

• Sindrome ostruttiva: ad esempio la bronchite cronica, causa una ostruzione delle vie aeree. Questo causa una resistenza al flusso, che porta ad un aumento del valore di CFR (attraverso l'inspirazione non è possibile tornare al volume di partenza).
• Sindrome restrittiva: ad esempio la fibrosi polmonare, impedisce l'espansione del polmone. Questo porta alla misurazione di volumi più piccoli di CFR.

VOLUMI POLMONARI DINAMICI

Test di funzionalità espiratoria:

1. Una espirazione massimale raggiungendo il volume residuo.
2. Una inspirazione massimale raggiungendo la capacità vitale.
3. Una nuova espirazione forzata, il più velocemente possibile.

Attraverso la quale espira tutta la capacità vitale. Viene così valutata la quantità di aria espirata nel primo secondo dell'espirazione forzata, che:

• Nell'individuo normale è circa l'80% della capacità vitale.
• Nell'individuo con una sindrome ostruttiva è circa il 40%.
• Nell'individuo con sindrome restrittiva è maggiore dell'80%: il polmone si espande con difficoltà, ma una volta espanso torna al volume iniziale con una grande forza.

MECCANICA RESPIRATORIA

Lo studio della meccanica respiratoria si divide in:

• Statica: studia le proprietà elastiche del polmone sotto forma di relazione volume-pressione.
• Dinamica: studia le forze resistive che si oppongono al flusso, ovvero la forza che i muscoli inspiratori devono vincere affinché avvenga l'atto inspiratorio.

STATICA

Legge di Hooke: Una molla (corpo elastico) ha una lunghezza di equilibrio, alla quale non esprime alcuna forza.

elastica.Applicando una forza F(a) che deformi la molla (una forza che vinca la resistenza all'allungamento) porta la molla ad allungarsi; nel momento in cui la forza smette di essere applicata, la molla ritorna alla propria lunghezza di equilibrio con una forza uguale e contraria a F(a).

COMPLIANCE POLMONARE

La compliance (o distensibilità) polmonare è la capacità del polmone di espandersi; un polmone con una elevata compliance si espande più facilmente rispetto ad un polmone con una compliance minore.

Il polmone è un corpo elastico cavo, per il quale vale la legge di Hooke:

1. Il polmone ha un proprio volume di equilibrio, al quale non esprime alcuna forza elastica.
2. Applicando una pressione P internamente al polmone (pressione alveolare): la pressione transpolmonare aumenta ed il polmone si espande di un volume ∆V proporzionale alla variazione di pressione transpolmonare ∆P.
3. Quando la pressione smette di essere applicata: il polmone torna al

proprio volume di equilibrio, con una pressione uguale e contraria a quella applicata (∆P).

N.B. All'aumentare del volume aumenta quindi anche la forza di ritorno elastico che tende a far tornare il polmone al proprio volume di equilibrio.

La compliance del polmone è descritta dal rapporto ∆V/∆P (variazione di volume / variazione di pressione necessaria per provocarla).

In generale all'aumentare del volume polmonare, aumentano:

a) la forza necessaria affinché quel dato volume sia raggiunto,

b) la forza di ritorno elastico attraverso cui il polmone tende a ritornare al proprio volume di equilibrio.

N.B. Il volume di equilibrio al quale il polmone non esprime alcuna forza è il volume residuo (1 L), ma come già visto il polmone non va al di sotto della capacità funzionale residua (2,5-3 L).

Presenza del torace:

La pressione pleurica ha un valore negativo (-5 cmH2O a riposo, -7,5 cmH2O durante l'inspirazione) a causa del quale il polmone

polmone che il torace si muovono soltanto in base alla propria forza di ritorno e