Fisiologia dell'apparato respiratorio

VOLUMI POLMONARI.

CV: volume corrente (500ml).

VRI: volume di aria che è possibile introdurre nei polmoni a seguito di una normale inspirazione (3000ml).

VRE: volume di riserva espiratoria: volume di aria che è possibile espirare in seguito ad una espirazione forzata (1100ml).

VR: volume residuo: volume di aria che rimane sempre nei polmoni e che no viene espulsa neanche con una espirazione massimale

(1200ml).

La somma di due p più volumi prende il nome di CAPACITA'.

CV: capacità vitale: somma di VC, VRI e VRE (4600ml).

CVF: capacità vitale forzata.

CFR: capacità funzionale residua: volume di aria che rimane nei polmoni in seguito ad una espirazione normale. È la somma di VRE

e VR (2300ml).

CI: capacità inspiratoria: somma di VC e VRI (3500ml).

CPT: capacità polmonare totale: somma di tutti i volumi (5800ml).

I volumi cambiano con l'età e in base allo stile di vita. Durante lo sviluppo abbiamo un aumento della CPT e del VR e un forte

aumento della CV. A partire dai 35-40 anni comincia progressivamente a diminuire, sia a causa dell'aumento del VR sia.....

Spirometro a turbina.

Il risultato viene espresso su un grafico flusso-volume.

SPAZIO MORTO RESPIRATORIO.

È tutto quel volume che viene ventilato, però dove non avvengono scambi di gas, ovvero tutte quelle porzioni delle vie aeree dove

non abbiamo alveoli o se ci sono alveoli non partecipano agli scambi. Si distingue spazio morto anatomico e spazio morto

funzionale. Lo spazio morto anatomico corrisponde a tutte quelle parti delle vie aeree che non partecipano agli scambi: naso, trachea,

bronchi.... Si può calcolare facendo il peso corporeo per 2. se respiro attraverso un tubo, questo è uno spazio morto e quindi il tubo

non può essere troppo lungo perché altrimenti lo spazio morto aumenta troppo è l'aria si disperde per ventilare lo spazio morto e non

arriva agli alveoli. Lo spazio morto è quello spazio che comunque dobbiamo ventilare prima di arrivare agli alveoli.

Tutta l'aria presente nei polmoni è come una sorta di cilindro che contiene un volume di aria che devo ventilare prima di arrivare agli

alveoli. Se respiriamo attraverso un tubo questo rappresenta un aumento di spazio morto che sottrae aria agli alveoli.

Un'indagine clinica che risulta utile, usata sia in anestesia sia in medicina di emergenza è il capnogramma respiratorio. Il paziente

respira attraverso un boccaglio e c'è uno strumento misura pa pressione parziale di CO2. In espirazione questa aumenta fino a

raggiungere un plateau, detto plateau alveolare. La forma della curva è così perché prima viene espulsa l'aria degli spazi morti dove

non ci sono scambi gassosi e quindi non c'è anidride carbonica. Poi dato che si aggiunge aria proveniente dagli alveoli, la pressione

parziale della CO2 aumenta. Il plateau è costituito esclusivamente da aria alveolare. Il capnogramma respiratorio esprime bene il

rapporto tra spazio morto e spazio respiratorio. Lo spazio morto funzionale è lo spazio morto anatomico + gli alveoli oche non

vengono ventilati. In condizioni normali lo spazio morto anatomico coincide con quello funzionale.

La capacità vitale dipende da:

• età

• sesso

• statura

• posizione corporea

• stato di allenamento

La capacità vitale si calcola facendo la statura per 2,5. può diminuire in caso di un soggetto che subisce l'asportazione di un polmone,

oppure un versamento pleurico. Anche questo fa diminuire la capacità vitale. La capacità funzionale residua corrisponde al 45% della

CPT.

Massima ventilazione volontaria: consista nel far compiere al soggetto il maggior numero di respiri profondi e ravvicinati. Il valore

normale è di circa 120-170 l al minuto. È molto maggiore alla gittata cardiaca massima, che è intorno ai 25 l/min.

MECCANICA RESPIRATORIA.

Si considerano le relazioni tra pressione e volume. Ragioniamo sulla base del modello del polmone come una concertina o un

soffietto. Disegniamo una concertina. Esprimo le proprietà elastiche con un grafico in cui sull'ascissa riporto la pressione e

sull'ordinata il volume. Ipotizziamo che la concertina abbia un ritorno elastico. Aumentando la pressione all'interno della concertina,

aumenta di pari passo anche il volume. Come posso ottenere questo? Consideriamo che la pressione all'esterno della concertina è la

pressione atmosferica. Io posso o pompare aria nella concertina, oppure posso inserire la concertina in un recipiente chiuso e

generare qui dentro una pressione sub-atmosferica. L'effetto è esattamente lo stesso. Possiamo introdurre il concetto di pressione

trans-murale, che è la pressione interna alla concertina meno la pressione esterna. Per vincere il ritorno elastico della concertina devo

generare una pressione trans-murale positiva. Per espanderei polmoni io devo avere un pressione trans-polmonare che sia positiva.

Questa quanto più è positiva tanto più è il volume polmonare. Come ottengo questa pressione trans-murale positiva? Questo avviene

con una pressione intorno ai polmoni che è negativa o sub-atmosferica. Se inseriamo un catetere nello spazio pleurico vediamo che la

pressione nello spazio pleurico vediamo che la pressione intrapleurica è sub atmosferica. La differenza tra pressione interna dei

polmoni (pressione alveolare) e la pressione esterna dei polmoni (pressione pleurica) la pressione trans-polmonare. La pressione

trans-polmonare esprime il ritorno elastico dei polmoni.

COMPLIANCE POLMONARE.

È un rapporto volume su pressione. È uguale al volume polmonare fratto la pressione trans-polmonare.

Un paziente che non è in grado di respirare autonomamente, viene intubato e ventilato meccanicamente mediante un tubo intra-

tracheale. Un esempio drammatico che questa pressione negativa nello spazio pleurico mantiene i polmoni espansi è lo

pneumotorace. Ci sono 2 cause che possono provocare un pneumotorace:

• si crea una comunicazione tra ambiente esterno e lo spazio intra-pleurico. Il polmone collassa a un volume molto piccolo.

• Si crea una comunicazione tra le vie aeree e lo spazio pleurico. È spontaneo e dovuto ad una malformazione delle vie

aeree.

Pneumotorace iperteso: quando il soggetto inspira e questa aria non viene espulsa, aumenta la pressione interna che spinge il

mediastino in avanti e comprime il cuore e tutto il resto. Lo pneumotorace iperteso è considerato codice rosso. Il pneumotorace

esprime bene il concetto di ritorno elastico dei polmoni.

Vediamo ora una curva del ritorno elastico. Questa si misura tramite uno spirometro e un manometro. Prendo un polmone e lo

sospendo in una bottiglia chiusa. Applico una pressione sub-atmosferica nella bottiglia e attorno al polmone. Posso quindi misurare

le pressioni e i volumi. Sull'ascissa ho la pressione misurata all'interno della bottiglia. Sulla ordinata abbiamo i volumi fino al volume

di un litro, che corrisponde alla capacità polmonare totale. Una cosa importante è che a pressione zero a differenza del modello a

concertina, ho comunque un volume d'aria che non è il volume residui, ma un volume molto minore che è il VOLUME PROPRIO

DEI POLMONI. Ora aumento la pressione e il volume polmonare aumenta. Ottengo una curva di carico, che va da volumi piccoli a

volumi grandi. Diminuendo la pressione ottengo una curva di deflazione. Le due curva non coincidono. Questo comportamento per

cui la via di andata e la via di ritorno non coincidono prende il nome di isteresi. Si applica anche all'elasticità dei polmoni.

[COMPLIANCE STATICA: assenza di flussi di aria nelle vie respiratorie.]

[Nella radiografia ciò che assorbe i raggi sono i corpi calcificati. Parenchima, sangue, aria assorbono molto poco i raggi X]. Quando

i una radiografia dei polmoni vediamo delle zone nere nel parenchima polmonare, significa che c'è uno pneumotorace. Quando il

polmone è collassato, abbiamo una deformazione della gabbia toracica.

ISTERESI POLMONARE.

La curva di carico e la curva di scarico non coincidono. Quale è la causa dell'isteresi? Non è nient'altro che la tensione superficiale

all'interfaccia aria alveoli. Disegnando un alveolo al centro ho l'aria all'esterno ho gli pneumociti. L'epitelio di rivestimento è

ricoperto da una sostanza liquida chiamata surfactante. Quando un epitelio è a contatto con l'esterno abbiamo due possibilità:

l'epitelio è cornificato, oppure è coperto da un liquido. La tensione superficiale si può intendere come un foglio di gomma che ricopre

il liquido e gli fa assumere la forma più energeticamente favorevole che è quella sferica. È un meccanismo che si oppone

all'espansione dei polmoni e favorisce il loro ritorno elastico. Come sappiamo che è la tensione superficiale ad impedire il ritorno dei

polmoni? Se riempiamo gli alveoli con una soluzione salina osserviamo due fenomeni interessanti:

• l'isteresi scompare: curva di carico e scarico coincidono.

• La compliance, espressa come delta V/delta P, diventa molto maggiore.

Vediamo che la tensione superficiale causa l'isteresi e fa diminuire la compliance, cioè si oppone all'espansione dei polmoni. La

tensione superficiale è un meccanismo che tende a fare in modo che alveoli più piccoli confluiscono in alveoli sempre più grande. Se

non ci fosse questo non avremmo tanti e tanti milioni di alveoli, ma un unico alveolo. Questo andrebbe contro il principio che gli

alveoli servono ad aumentare la superficie di scambio. La tensione superficiale (gamma) è una forza per unità di lunghezza.

Immaginiamo di avere un recipiente pieno di acqua. Mentre all'interno del recipiente le molecole di acqua si trovano circondate da

altre molecole d'acqua, le molecole sulla superficie sono a contatto con le molecole dell'aria. Per cui se infilo un filo nell'acqua e lo

tolgo, la forza che impiego per toglierlo per l'unità di lunghezza del filo ci dà gamma: la pressione alveolare è proporzionale alla

tensione della parete e inversamente proporzionale al raggio dell'alveolo.

Immaginiamo ora di avere un tubo a U che in mezzo chiudiamo con un rubinetto. Alle estremità abbiamo un alveolo grande e

dall'altra parte un alveolo piccolo. Il tubo è quindi chiuso. La pressione nell'alveolo 1 è minore di quella nell'alveolo 2. se ora apro il

rubinetto creo un'instabilità per cui l'alveolo piccolo si svuota in quello più grande. Data questa relazione se P e proporzionale al

rapporto tra tensione superficiale e raggio, se facciamo un grafico e portiamo il raggio sull'ascissa e la pressione sull'ordinata,

abbiamo un'iperbole. In presenza di un tensioattivo superficiale, in un determinato range, la pressione è indipendente dal raggio e

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