Fisiologia umana I - fisiologia apparato respiratorio

MECCANICA RESPIRATORIA

La studia le forze che muovono il polmone e le forze resistenzemeccanica respiratoria che queste forze vincono nel meccanismo della respirazione.

Il polmone e la parete toracica possono essere paragonati ad una pompa dotata di proprietà elastiche, resistenze al flusso e forze di inerzia. si ha tra l’aria atmosferica adLa ventilazione alveolare è garantita da un gradiente pressorio che alta P e gli alveoli a bassa P che consente di vincere la resistenza al flusso dovuta alle vie aeree di conduzione, favorendo l’ingresso di aria nei polmoni.

In condizioni di apnea i polmoni e la gabbia toracica sono in posizione di equilibrio dovuta ad una forza centripeta con retrazione dei polmoni e ad una forza centrifuga con espansione della gabbia toracica, per cui avremo una P = 0 a livello alveolare e una P = - 5 a livello del cavo pleurico.

Durante l’inspirazione la contrazione dei muscoli inspiratori determina un > della

negatività intrapleurica fino a 8 cmH2O, il gradiente di P transmurale aumenta e gli alveoli vengono dilatati, 2P alveolare si < al di sotto di quella atmosferica e l'aria entra negli alveoli. La forza fenomeno attivo L'Inspirazione è un le cui sono rappresentate da: muscoli inspiratori: - diaframma - muscoli intercostali esterni - muscoli accessori o ausiliari inspiratori che intervengono in caso di difficoltà respiratoria, come i muscoli scaleni, m.sternocleidomastoideo dx e sx, muscoli grande e piccolo pettorale. ritorno elastico della gabbia toracica: - che agisce fino al 70% della CV. resistenze si sviluppano durante l'inspirazione: - che sono dovute a: - ritorno elastico del polmone: favorito da fibre elastiche e collagene che costituiscono il polmone e dalla forza di tensione superficiale (T) che si sviluppa a livello della superficie alveolare in seguito al contatto con l'aria (gas). Il surfactant presente sulla superficie.

Alveolare riducenotevolmente la tensione superficiale, evitando il collasso alveolare. Ritorno elastico della gabbia toracica al di sopra del 70% della CV.

Resistenze delle vie aeree:

Dovute all'attrito trarappresentano le resistenze principali, molecole gassose e le pareti, localizzate per il 25-40% a livello delle vie aeree superiori cioè naso, turbinati, orofaringe, nasofaringe e faringe, mentre tra le vie aeree inferiori solo i bronchi di grosso calibro offrono una certa resistenza al flusso aereo, rispetto alle vie aeree di piccolo calibro (R = P/F resistenze pressione flusso). Il flusso può essere di vario tipo:

Flusso laminare:

Si sviluppa nelle vie aeree di piccolo calibro dove la velocità lineare del flusso è bassa, per cui le particelle presentano una direzione retta e parallela alla parete delle vie aeree.

Flusso turbolento:

Le particelle presentano un movimento vorticoso dovuto a valori elevati di flusso aereo, densità del gas e

Calibro delle vie aeree. Flusso di transizione: è l'insieme tra flusso laminare e turbolento che si sviluppa nei punti di ramificazione o distalmente ad ostruzioni bronchiali. Resistenze tissutali:

• Dovute all'attrito che si rappresentano il 45% delle resistenze totali, sviluppa durante il movimento dei tessuti polmonari, tra i foglietti pleurici, gabbia toracica, diaframma e addome.

Durante l'inspirazione la P elastica di ritorno viene vinta dalla P della gabbia toracica che si quando manca un 30% per completare l'inspirazione, espande. Giunti al 70% della CPT cioè la P della gabbia toracica segue la P elastica di ritorno del polmone, per cui la gabbia toracica e il polmone tendono ad essere centripeti, opponendosi all'inspirazione. Espirazione fenomeno passivo. A questo punto inizia la fase della che è un dovuto al rilassamento dei muscoli inspiratori con sviluppo della forza di ritorno elastico polmonare, la P2 muscoli espiratori/2.

cmH O, si ha l'intervento dei muscoli intercostali interni e dei muscoli addominali che però non giocano un ruolo molto importante. Le resistenze ritorno elastico della gabbia toracica si sviluppano durante l'espirazione. Le resistenze dinamiche che sono il 70% della CV e i bronchi vengono dilatati durante l'inspirazione e ristretti per effetto delle forze e delle resistenze durante l'espirazione. Il calibro bronchiale dipende sia dalle P pleurica che agisce sulla parete esterna sia dalla P endobronchiale e dalla compliance (P transmurale = P alv - P pl). Nella espirazione forzata la P transmurale è molto bassa e tale da garantire la pervietà delle vie aeree anche se possono essere lievemente compresse e generare una resistenza al flusso più grande rispetto alla espirazione normale. La compressione dinamica delle vie aeree è detta resistenza. Inoltre,

Il volume polmonare si riduce, per cui si ha una P di ritorno elastico più bassa con conseguente < della P transmurale. PEP o punto di uguale pressione Durante l'espirazione forzata si genera il cosiddetto cioè il punto dove la P interna ed esterna sono uguali, con P transmurale = 0. In condizioni normali il PEP si raggiunge a livello della bocca mentre in caso di ostruzione bronchiale il PEP si raggiunge a livello degli alveoli: in tal caso il pz ha difficoltà a respirare, si ha una < dei volumi e un > della frequenza respiratoria, per cui il PEP viene raggiunto a livello alveolare quando è stato buttato fuori il 25% di aria con fenomeno della chiusura precoce delle vie aeree come succede in caso di enfisema. PEP consente di localizzare in che punto è avvenuta un'ostruzione delle vie aeree. Quindi il Ventilazione e Volumi Polmonari ventilazione La è determinata dal prodotto della profondità dei respiri e della loro frequenza.

che possono variare a seconda delle necessità dell'organismo, cioè la ventilazione è data dal prodotto tra 14 nella donna). Il VC e il numero di atti respiratori/min (12 nell'uomo,

Volumi Polmonari

La ventilazione consente di studiare i volumi polmonari che sono distinti in dinamici e statici a seconda che la misurazione del volume polmonare avvenga in rapporto al tempo oppure no.

Volumi Polmonari Statici

Tra i volumi polmonari statici abbiamo il volume corrente, capacità vitale, volume di riserva inspiratorio, volume di riserva espiratorio, volume residuo, capacità inspiratoria, capacità funzionale residua, capacità polmonare totale.

Volume Corrente VC: quantità di aria che entra e che esce dai polmoni durante il ciclo respiratorio normale a riposo ed è pari a 500 cc, anche se questa quantità di aria non arriva tutta al livello degli alveoli polmonari per gli scambi gassosi ma bisogna eliminare la quantità di aria spazio morto anatomico SMA presente.

Il sistema respiratorio è costituito da naso, bocca, faringe, laringe, trachea, bronchi e bronchioli. La ventilazione alveolare rappresenta la quantità di aria che partecipa agli scambi gassosi ed è pari a 150 cc. La perfusione, cioè la quantità di aria che partecipa alla ventilazione ma non agli scambi gassosi, è pari a 500 - 150 = 350 cc.

In condizioni patologiche, una diminuzione della ventilazione provoca un aumento della pressione arteriosa di CO2, cioè ipercapnia alveolare, con conseguente ipossiemia arteriosa (PaCO2 = produzione di CO2 / ventilazione alveolare x K).

I volumi polmonari sono espressi in cc:

• Volume di Riserva Inspiratorio (VRI) (2000/2500 cc): quantità di aria che può essere inspirata dopo una inspirazione tranquilla, cioè è il volume di aria che può essere introdotto a partire dalla fine di una inspirazione e che può essere utilizzato in condizioni di necessità (sforzi fisici).
• Volume di Riserva Espiratorio (VRE) (1000/1500 cc): quantità di aria

che può essere espirata dopo una espirazione tranquilla.

1. Capacità Vitale CV: volume di aria espulso dai polmoni durante una espirazione massimale
   CV= VC + VRI +VRE = 4500 cc dopo aver eseguito una inspirazione massimale:
2. Inoltre, la CV è un indice di distensione dei polmoni e della parete toracica, il cui valore dipende dall'altezza, peso, età, sesso del pz e allenamento fisico. Le donne hanno polmoni più piccoli degli uomini per cui i loro volumi sono inferiori.
3. Capacità Inspiratoria CI: quantità di aria che può essere inspirata con una inspirazione massimale a partire dalla fine di una espirazione normale:
   CI = VC + VRI = 3500 cc.
4. Volume Residuo VR (1500 cc): quantità di aria che resta nei polmoni anche dopo una espirazione forzata ed è molto importante perché impedisce il collassamento dei polmoni in seguito a retrazione dovuta alla presenza delle forze elastiche, fungendo da cuscinetto di aria.

mantienebeanti i polmoni opponendosi alla P di ritorno elastica polmonare.

Capacità Funzionale Residua CFR: quantità di aria che resta nei polmoni al termine di una CFR = VR + VRE = 3000 cc. espirazione normale:

Capacità Polmonare Totale CPT: quantità di aria presente nei polmoni dopo una inspirazione CPT = CV + VR = 6000 cc. massima:

La misurazione del VR, CFR e CPT avviene mediante metodi indiretti, cioè metodo della diluzione dell'elio e il metodo pletismografico.

Volumi Polmonari Dinamici Tra i cioè V espiratori rapportabili ai tempi impiegati abbiamo:

Volume Espiratorio Massimo al Secondo VEMS o FEV1 (3500 volume di aria espirato durante il primo secondo di una espirazione forzata a partire dal punto di massima inspirazione. La VEMS è correlata alla pervietà dei bronchi e alla elasticità del parenchima polmonare, consentendo di valutare la resistenza al flusso nelle grandi vie aeree.ci da l'Indice

Il rapporto VEMS/CV di Tiffenau (IT) che è un parametro sensibile di pervietà soggetti normali è sempre > all'80% del valore teorico, bronchiale: nei mentre la sua < è sempre espressione di ostruzione delle vie aeree.  Ventilazione Massima al Minuto VMM: quantità di aria che viene inspirata ed espirata con sforzo massimale in un minuto (~ 170 lt/min).  Capacità Vitale Forzata CVF (FVC): quantità di aria espirata più rapidamente e completamente possibile con sforzo massimale dopo una inspirazione massimale che in condizioni normali non differisce dalla CV ottenuta con respirazione tranquilla, mentre si nota una certa differenza in caso di malattie con ostruzione al flusso aereo.  Flusso Espiratorio Forzato Medio FEF 25-75% o MMEF: flu