APARATO RESPIRATORIO William Javier PADILLA GARCÍA
Edgar Julián PRIETO RIVEROS
Nohora Cecilia ZIPAQUIRÁ DÍAZ
Aparato Respiratorio • El
aparato respiratorio está formado por el tubo aerífero y por los pulmones FOSAS NASALES FARINGE
TUBO AERÍFERO
LARINGE TRÁQUEA BRONQUIOS
• El
tubo aerífero comunica los pulmones con el exterior y está revestido en su interior por una mucosa
FOSAS NASALES
• Son
cavidades que se encuentran en el interior de la nariz. Cada fosa nasal presenta una abertura para dar paso al aire
Figura 1. Porción superior del aparato respiratorio(Fosas Nasales)
FARINGE • Consta
de tres partes: NASOFARINGE, LARINGOFARINGE.(Figura 2)
• Tan
OROFARINGE
y
solo los dos primeras partes pertenecen al aparato respiratorio. La laringofaringe de paso solamente a los alimentos
Figura 2. Porción superior del aparato respiratorio
• Esta
LARINGE
formada por caris cartílagos unidos por músculos y por membranas. Hace prominencia en la parte anterior del cuello.
• En
su interior se encuentran unos repliegues, las cuerdas vocales, dos a cada lado.
• Cuando
el aire espirado choca con las cuerdas vocales produce el sonido laríngeo, que se emplea en el lenguaje hablado.
Figura 3. Corte de la Laringe que permite visualizar sus cartílagos y las cuerdas vocales
• Es
TRÁQUEA
un conducto cilindroideo de dos centímetros de diámetro por doce centímetros de longitud. Baja por el cuello, penetra en el tórax y se divide en dos conductos llamados Bronquios.
• La
tráquea esta compuesta por anillos incompletos superpuestos. En su parte posterior los anillos cartilaginosos presentan fibras musculares.
• La
mucosa que tapiza la tráquea y los bronquios está formada por células provistas de pestañas vibrátiles que, al moverse , hacen ascender las secreciones y el polvo que penetra en las vías respiratorias
Figura 4. Tráquea y bronquios
BRONQUIOS • Nacen
de la bifurcación de la tráquea . Cada uno se dirige a un pulmón.
• El
bronquio derecho da tres ramas. El izquierdo, dos. Una rama para cada lóbulo pulmonar.
• Los • Los
bronquios gruesos tienen la misma estructura que la traquea.
• Las
ultimas ramificaciones de los bronquios se llaman bronkuiolos
bronquios finos están formados por anillos cartilaginosos completos.
Figura 5. División y subdivisión de los bronquios
PULMONES(I) • • • • •
Son los órganos esenciales de la respiración.
•
Los pulmones están suspendidos de los bronquios y descansan sobre el diafragma.
En los pulmones se purifica la sangre.
Los pulmones ocupan las partes laterales del torax.
Entre los pulmones se encuentra un espacio llamado mediastino.
El mediastino esta ocupado por el corazón, la tráquea , el esófago, etc.
PULMONES (II) • En
la cara interna de cada pulmón se encuentra el hilio. Hilio es la parte de un órgano por donde penetran o salen los vasos sanguíneos y los conductos funcionales.
• Los
pulmones son esponjosos por que están formados por cavidades llenas de aire. En los niños son de color rosados y grises en la Adultez
• La • Se
capacidad de ambos pulmones es de 5200cc
calcula en 80m2 la superficie de sus cavidades
Figura 5. Cara externa del Pulmon.
MEDIDAS DEL APARATO RESPIRATORIO William Javier PADILLA GARCÍA
Edgar Julián PRIETO RIVEROS
Nohora Cecilia ZIPAQUIRÁ DÍAZ
MEDIDAS DEL SISTEMA RESPIRATORIO • Manómetro de columna liquida • Transductores electromecánicos de presión
• Transductores de capacidad
MEDIDAS DE PRESIÓN
• Transductores de estado solido • Conexiones neumáticas en la respuesta dinámica
MEDIDAS DE FLUJO MEDIDAS DE VOLUMEN PULMONAR
• Manómetro de reluctancia variable
• Neumatocógrafos • Medidor de Flujo máximo • Espirómetro • Pletismógrafo • Por dilución de gases
• Tubos de unión • Conectores
MEDIDAS DE PRESIÓN •
• • • • • •
El margen de medida de las presiones en el sistema respiratorio es muy bajo.
Raramente se superan valores de 10 kPa. El margen de medida es incluso inferior a 0.1 kPa. Deben ser de gran sensibilidad.
Las señales deseables están en el orden de 20 Hz. Solo cuando hay técnicas de excitación forzada y ventilación mecánica, se amplía la banda de frecuencia.
Características de los transductores: • Sensibilidad • Linealidad • Respuesta en frecuencia
MANÓMETRO DE COLUMNA LIQUIDA
•
La presión se determina a partir de la diferencia entre las alturas de dos columnas de líquido.
•
El líquido puede ser agua o algún otro con densidad ≈ 1
• •
A menor densidad del líquido, mayor sensibilidad.
•
Esto genera una diferencia de presión (∆P), que provoca:
La sensibilidad ↑ si se inclina una de las dos columnas de líquido.
• •
Diferencia en alturas Induce mayor desplazamiento lineal en la columna inclinada de líquido.
•
Utilizado por su gran exactitud y sensibilidad, bajo costo y sencillez de manejo
• •
Solo puede aplicarse en medidas estáticas No se genera una señal eléctrica directamente que pueda ser visualizada.
•
TRANSDUCTORES ELECTROMECÁNICOS • DE PRESIÓN •
Si se aplica una ∆P a las caras de un diafragma metálico, hay una deformación.
•
Se distinguen en el método para detectar la deformación del diafragma.
•
Permiten la medida estática y dinámica de la presión.
•
La respuesta en frecuencia depende de la rigidez y diseño mecánico del diafragma.
• •
Se comporta como un sistema de orden 2.
•
Tipos:
Si la deformación es pequeña, su valor es proporcional a la ∆P aplicada Miden la magnitud de la deformación y generan una señal eléctrica proporcional a ese valor.
Respuesta resonancia:
• • •
dinámica
Reluctancia variable Capacitivo De estado sólido
con frecuencia > 200 Hz.
de
MANÓMETRO DE RELUCTANCIA VARIABLE
•
Si la presión en ambas caras es =, la placa está centrada entre las dos bobinas.
•
Aplicando un ∆P el diafragma se deforma, acercándose a una bobina y alejándose de la otra.
• •
La reluctancia magnética varía, lo que ↑ la inductancia de una bobina y ↓ la de la otra. Se conectan las dos bobinas a un circuito electrónico acondicionador para medir las variaciones de inductancia.
MANÓMETRO DE RELUCTANCIA VARIABLE •
• • •
El circuito acondicionador contiene una etapa de demodulación y filtrado, que genera un voltaje de salida proporcional al ∆P que actúa sobre las caras del diafragma.
Linealidad excelente, bajo nivel de ruido y elevada sensibilidad. La frecuencia de resonancia de estos transductores es del orden de 200 Hz. La respuesta frecuencial es suficiente plana entre 0-20 Hz.
TRANSDUCTORES DE CAPACIDAD •
Compuestos por un diafragma metálico que se comporta como una de las armaduras de un capacitor plano.
•
Las ∆P deforman la placa metálica, modificando la distancia entre armaduras (capacitancia).
• •
Se conecta a un circuito acondicionador que configura un puente capacitivo excitado por AC. Entrega un voltaje de salida proporcional al ∆P que actúa sobre las placas del elemento sensor.
TRANSDUCTORES DE ESTADO SOLIDO • • • • • • • •
El diafragma utilizado es de material semiconductor, al que se han incluido 4 resistencias (puente Wheatstone) cuyo valor depende de la deformación. 1 mm de diámetro, lo que facilita su ubicación en puntos de difícil acceso. Frecuencia de resonancia: > 200 kHz. Circuito acondicionador simple (alimentación DC).
Bajo costo. Poco sensibles e inadecuados para algunas aplicaciones respiratorias. Sensible a ∆ºC → se debe controlar inestabilidad térmica.
Intensa investigación sobre estos transductores.
INFLUENCIA DE LAS CONEXIONES NEUMÁTICAS EN LA RESPUESTA DINÁMICA
•
•
• • •
Cuando no se puede ubicar el sensor directamente en el punto de medida, entonces se debe establecer comunicación neumática entre el punto de medida y el diafragma sensible. Tubos y conectores que actúan como filtros neumáticos conectados en serie con el sensor. El filtro corresponde a un sistema lineal de 2do orden A menor longitud y mayor diámetro del tubo, menor es la alteración de la respuesta frecuencial. Se recomienda determinar la Función de transmisión del sistema global de medida que se utilice en cada montaje particular.
MEDIDAS DE FLUJO DE VOLUMEN DE GAS • •
La medición de funciones respiratorias y pulmonares es un componente fundamental del diagnostico medico. Proporcionan información acerca de alteraciones patológicas del sistema. Aparatos que usan una pequeña turbina que gira al circular el gas El flujo se determina a partir de la velocidad de giro de la turbina medida con un circuito electrónico.
Clases
Aparatos basados en convección térmica (termistor)
Se calienta el sensor con una Similares a los utilizados para medir corriente eléctrica hasta una el flujo sanguíneo Temperatura superior a la del gas. El gradiente térmico entre el sensor y el gas genera una pérdida de calor que depende de la velocidad del gas.
Son poco exactos
Aparatos basados en ultrasonidos
Produce ondas sonoras que son recogidas en la parte superior del aparato, produciendo un impulso eléctrico.
A partir de la medida de corriente necesaria para mantener invariable Lecturas inexactas la temperatura del sensor, se algunos líquidos determina el valor de flujo del gas. Son poco exactos
debido
a
NEUMOTACÓGRAFO • Sensores
de flujo gaseoso que transforman el aire respirado en presión diferencial proporcional.
• La
presión es producida por una resistencia neumática en la boquilla del neumotacógrafo.
• Se
debe considerar la preservación aceptable de las condiciones fisiológicas respecto a la suma de espacio muerto y resistencia.
• El
instrumento no debe alterar el aire inspirado por la suma excesiva de calor o sustancias tóxicas.
• Tipos: • • • •
De turbina De gradiente térmico Ultrasónicos Resistencia neumática (Fleish - Lilly)
NEUMOTACÓGRAFO fleisch •
•
• •
Conjunto de tubos capilares de 1 o 2 mm de diámetro y 3 o 4 cm de longitud, colocados en paralelo formando una estructura cilíndrica de varios cm de diámetro, y que suministran una resistencia fija y pequeña al flujo de aire.
Pequeñas aperturas en cada extremo de los tubos capilares se utilizan para medir la diferencia de presión creada cuando el flujo de aire pasa a través del dispositivo. Usado para monitoreo constante pacientes conectados a ventiladores. Entrega datos de flujo, frecuencias respiratorias.
de
volumen,
NEUMOTACÓGRAFO LILLY •
• • • •
Consiste en una pantalla fina de malla metálica, o varias mallas superpuestas con sección circular y diámetro de algunos cm. Su funcionamiento es básicamente el mismo que el neumotacógrafo Fleisch. Sensible a la suciedad.
Frecuente calibración estática. Utilizado en técnicas de excitación forzada y ventilación de HF.
NEUMOTACÓGRAFO • Emplean DE ORIFICIO elástica función VARIABLE
una pequeña aleta para cumplir la de orificio variable por la que pasa el aire.
• Si
↑ el flujo, ↑ el movimiento de la aleta y el orificio se abre mas.
• La
caída de presión a través de la aleta es monitoreada por un transductor de presión diferencial.
• Pequeños,
ligeros volumen interno.
y
poco
NEUMOTACÓGRAFO RECOMENDACIONES • •
• • •
Al colocar el neumotacógrafo en la vía de flujo, se introduce una resistencia que puede alterar el valor medido. Por ello, esta debe ser del valor mas pequeño posible. En el diseño de estos aparatos, se efectúa el equilibrio entre linealidad y respuesta en frecuencia, para optimizar el resultado final. Emplear neumotacógrafos de ≠ tamaño, adaptado en cada caso a la aplicación especifica. Una conexión corta entre el neumotacógrafo y el sensor provoca una mejoría de la respuesta en frecuencia, pero causaría inconvenientes de vibración y humedad; Una conexión más larga proporciona mayor libertad de movimiento al paciente, pero disminuye la respuesta en frecuencia.
MEDIDOR DE FLUJO MÁXIMO • •
•
•
Se utiliza para medir el flujo espiratorio máximo (FEM), que se alcanza durante una maniobra de espiración forzada. Se consigue al haber espirado el 75-80% de la capacidad pulmonar total y se expresa en l/min, l/sg, o como porcentaje de su valor de referencia. en personas con asma la resistencia al flujo de aire se vuelve grande durante la respiración, cuya consecuencia es una dificultad para respirar. La medición es mayor si se hace cuando los pulmones están llenos con gran volumen de aire que cuando están vacíos.
MEDIDOR DE FLUJO MÁXIMO • Cuando
una persona expira con gran fuerza, el flujo de aire espirado llega a un punto máximo mas allá del cual no se puede incrementar, aunque se aumente la fuerza.
• La
curva registrada indica el FEM alcanzado por una persona normal, que primero inhala el aire que mas puede y luego lo exhala rápidamente hasta terminar.
MEDIDOR DE FLUJO MÁXIMO TIPO WRIGHT • Pequeño
cilindro mediante el cual el paciente espira con el máximo esfuerzo.
• Contiene
un pistón interior que puede desplazarse comprimiendo un muelle.
• Cuando
se hace la espiración, el pistón se desplaza venciendo la oposición creciente del muelle y aumentando, la superficie lateral de escape de gas.
• A > flujo, > desplazamiento del pistón. • Pequeño tamaño, costo reducido. • No requiere alimentación eléctrica. • Error es mayor que el de un neumotacógrafo. • Solo se emplea como control clínico del paciente.
En este video se muestra un medidor de flujo máximo convencional.
MEDIDAS DE VOLUMEN PULMONAR • •
Se realizan durante maniobras ventilatorias extremas.
•
RV: Volumen residual. Volumen pulmonar mínimo durante una espiración lenta
• • • •
TLC: Capacidad Pulmonar Total. Volumen pulmonar máximo que puede alcanzar un sujeto.
VC: Capacidad Vital (TLC - RV).
FVC: Capacidad Vital Forzada. Espiración efectuada con el máximo esfuerzo y lo mas rápida y duradera posible. Se miden con espirómetro principalmente.
Para conocer el valor absoluto del Volumen pulmonar, se usan técnicas como: pletismografía corporal y dilución pulmonar de un gas inerte.
• •
•
• •
ESPIRÓMETRO
Etimológicamente significa “medida del aliento ó respiración”. Instrumento pulmonar.
que
mide
la
capacidad
Para utilizarlo, el paciente respira en una boquilla. El médico puede pedirle al paciente que respire con normalidad o que respire hondo y exhale el aire rápidamente, como si estuviera inflando un globo. Un dispositivo mide la cantidad de aire inhalado o exhalado y el tiempo que llevó cada respiración. Estas mediciones pueden ayudar al médico a descubrir si la persona tiene un problema pulmonar, como el asma.
ESPIRÓMETRO – VOLÚMENES • Volumen
corriente o Tidal: Aquel que entra en un ciclo respiratorio normal.
• Volumen
de reserva Inspiratoria: Aquel que puede ingresar al pulmón al final de una inspiración normal.
• Volumen
de Reserva Espiratoria: Aquel que podemos exhalar partiendo del final de la exhalación normal.
• Volumen
Residual: Aquel que queda en el pulmón al final de una espiración forzada.
ESPIRÓMETRO – CAPACIDADES • Capacidad
Vital: Todo el volumen que se puede exhalar partiendo de una inspiración máxima.
• Capacidad
Pulmonar Total: albergar el pulmón.
Todo el volumen que puede
• Capacidad
Funcional Residual: Todo el volumen que queda en el pulmón después de una espiración normal.
• Capacidad
Inspiratoria: volumen máximo que puede ser inspirado a partir de la posición de reposo espiratoria.
ESPIRÓMETRO - MEDIDAS
basal ESPIRÓMETRO – • Estudio respiratorias. APLICACIONES
enfermedades
• Estudio
de evolución enfermedades respiratorias.
• Pesquisa
de pacientes enfermedad sub clínica.
• Estudio • Estudio
con
disnea.
de medicamentos.
efectos
de
• Estudio preoperatorio. • Evaluación de incapacidad laboral. • Test de provocación bronquial. • Estudios epidemiológicos.
ESPIRÓMETRO DE AGUA O CAMPANA
• •
Descrito por Hutchinson en 1846.
•
La campana está perfectamente equilibrada mediante una pesa y un sistema de poleas.
•
Al introducir aire bajo la campana (espiración del paciente), ésta se eleva haciendo que la pesa descienda.
•
Este movimiento es registrado mediante un (quimógrafo);
•
En otros casos un potenciómetro transforma el movimiento del peso en una señal eléctrica que puede registrarse.
Campana cilíndrica introducida en un recipiente cilíndrico con paredes dobles llenas de agua.
a) Boquilla. b) Tubo del
espirómetro. c) Campana. d) Cilindro de doble pared. e) Agua para sellar la campana.
ESPIRÓMETRO DE FUELLE O SECO • •
•
• •
Al soplar el paciente, el aire espirado “hincha” un fuelle, y el desplazamiento de la pared de éste se registra sobre un papel que se mueve a velocidad constante. Las curvas volumen/tiempo.
obtenidas
son
de
Se puede acoplar un potenciómetro y un microprocesador, de forma que a partir del volumen y el tiempo calcule los flujos, posibilitando así la obtención de curvas de flujo/volumen. Inicialmente el papel sólo alcanzaba 6 s, aunque los modelos actuales ya registran 12 s.
Sólo registra la espiración forzada, aunque algunos modelos recientes registran también la inspiración.
ESPIRÓMETRO DE FLUJO DIGITAL Los espirómetros de flujo directamente el flujo ventilatorio integración de volumen.
Se recomiendan cuando se requiere un proceso eléctrico
miden y por
PLETISMOGRAFÍA PULMONAR
• •
Medir cuánto aire puede contener usted en los pulmones.
•
Esto le puede ayudar al médico a determinar si un problema pulmonar se debe a un daño en la estructura pulmonar o a una pérdida de la capacidad de los pulmones para expandirse.
•
Involucra respiración normal y rápida, y no debe ser doloroso. Sin embargo, puede sentirse falta de aliento o mareos y en todo momento será vigilado por un medico.
•
Se realiza en un cuarto pequeño y hermético y respirará o jadeará contra una boquilla.
• •
Se pondrán pinzas en la nariz para cerrar las fosas nasales.
•
Si tiene problemas en espacios estrechos, la caja podría causarle ansiedad; sin embargo, ésta es transparente y usted puede ver hacia afuera en todo momento.
Se hace para ver qué tanto aire puede usted contener en los pulmones durante el reposo.
Dependiendo de la información que el médico esté buscando, la boquilla puede estar abierta al principio y luego cerrada.
PLETISMÓGRAFO • • •
• • • •
•
Utilizado volumen.
para
medir
cambios
de
Cámara rígida con volumen entre 5001000. Determinar Volumen torácico (TGV).
total
del
gas
Determinar Resistencia vías aéreas. Basado en la ley de Boyle (Gases perfectos). P1 V1 = P2 V2 Donde P1 y V1 son la presión y el volumen antes de las maniobras de compresión y descompresión y P2 y V2 son la presión absoluta y el volumen pulmonar después de las maniobras. Método mas exacto considerado como referencia.
PLETISMÓGRAFO • •
Utilizado en medicina respiratoria
•
El paciente respira neumotacógrafo.
• • •
El flujo es medido por un transductor de presión diferencial.
• • •
Las ∆P inducidas en el aire del pletismógrafo son muy pequeñas.
Los cambios de volumen se calcular mediante cambios de presión asociados aplicando la Ley de Boyle. el
aire
del
interior
de
la
cámara
a
través
de
un
la presión del aire de la cámara se mide por un transductor de presión análogo.
Ley de Boyle: para una cantidad fija de gas a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen permanece constante:
Debe usarse un transductor de alta sensibilidad con una banda de +/- 2x10-2 kPa. La respuesta dinámica total del transductor debe ser conveniente para que ∆P y ∆V se hallen en fase hasta 10 Hz.
DILUCIÓN DE GASES • •
Método de determinación para aquellos volúmenes pulmonares que no pueden calcularse por simple espirometría. Incluyen:
• • •
•
CAPACIDAD FUNCIONAL RESIDUAL, que se calcula directamente VOLUMEN RESIDUAL CAPACIDAD PULMONAR TOTAL, calculada a partir de la CRF.
El paciente es conectado a un espirómetro que contiene una cantidad conocida de helio, o de cualquier otro gas inerte e insoluble.
LAVADO DE NITRÓGENO (CFR N2)
• Se
mide el volumen de comunica con la vía aérea.
• El
paciente respira en abierto inspirando O2 100%
• Se
mide el espirómetro.
gas
un
espirado
gas
que
circuito
en
un
• Se
mide la concentración de N2 con un analizador.
• El
cálculo se basa asumiendo que el N2 existente en el pulmón al inicio de la prueba es de aprox 75-80%.
• Muy sensible a fugas del sistema. • Requiere calibración de linealización analizador de N2.
del
REFERENCIAS • •
http://www.sabelotodo.org/aparatos/imagenes/manometrotuboU.jpg
• • • • • • •
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/dominguez_m_ni/capitulo4.pdf
http://www.uam.es/departamentos/medicina/anesnet/gasbonee/lectures/edu42/encyclopedia/gasdilution/gasdi lution.html http://www.slideshare.net/mamiilaura/tipos-de-espirometros http://www.semm.org/espir.html
www.ligadelpulmon.files.wordpress.com/2009/09/4-espirometria.ppt
http://www.bloogpress.com/wp-content/uploads/2010/12/espirometro.jpg
http://tesiuami.izt.uam.mx/uam/aspuam/presentatesis.php?recno=1239&docs=UAM1239.PDF
http://books.google.com.co/books?id=aqcaSGADoo4C&pg=PT100&lpg=PT100&dq=manometro+sistema+respir atorio&source=bl&ots=nbirjolMUL&sig=-lc9yBkEHPAWZDYZd-iASIchEj8&hl=es419&sa=X&ei=6mRUUvfeL4rc8wSU0YHoDA&ved=0CD8Q6AEwAA#v=onepage&q&f=true