MECANICA RESPIRATORIA

INTEGRANTES DE GRUPO:

ALCOZER ARCILLA, Alonzo ALEJANDRIA GIL, Gianfranco ARANDA JIMENES, Angello Angell o ARRELUCEA DELGADO, Manuel BALLENA CASTILLO, Jorge BARBOZA ROJAS, Víctor BAZÁN ALVAREZ, Víctor BRAVO MONJE, César BURGA PEREZ, Vidauro CARRASCO DE LA CRUZ, Juan CARRILLO DAMIAN, Georgin CASTILLO ESPINOZA, Lenin CAYOTOPA TAFUR, Fernando CELIS SECLEN, Carlos CHERRES CAMPOS, Junnior CHUMACERO AGUILAR, Reina

CÁTEDRA: FISIOLOGÍA HUMANA

Dr. Díaz Cabrejos Oscar

Abril del 2011 - Lambayeque

Grupo nº : 01

Fisiología Humana

PRÁCTICA N° 13: Mecánica Respiratoria

INDICE

Introducción

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Objetivos

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Marco teórico

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Materiales

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Procedimiento

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Resultados

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Discusiones

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Conclusiones

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Bibliografía

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INTRODUCCION Los pulmones están conectados al exterior a través de las vías respiratorias y los cambios de volumen torácico son los que van a marcar la movilización del aire en un sentido u otro. Si la caja torácica aumenta su volumen, en su interior (en los pulmones) se genera una presión negativa que "chupa" el aire exterior y al entrar ese aire en los pulmones se equilibra la presión, estabilizándose el sistema. Si a continuación se disminuye el volumen de la caja torácica, en su interior se crea una presión positiva que "obliga" al aire a salir al exterior. La mecánica respiratoria supone por tanto un cambio continuo de presiones provocada por los cambios en el volumen de la caja torácica. Los cambios volumétricos de la caja torácica se producen por la actividad de los músculos respiratorios. Después de una espiración tranquila, no forzada, la caja torácica se encuentra en posición de reposo. La inspiración aumenta su volumen, gracias a la contracción de los diversos músculos respiratorios. La espiración se debe a la relajación de los músculos inspiratorios y la elasticidad tanto del tejido pulmonar como la de las diferentes estructuras de la caja torácica. El proceso de toma de aire o inspiración se debe a que los músculos inspiratorios (entre los que encontramos el diafragma y los músculos encargados de "levantar" y "abrir" la caja torácica) se contraen de forma activa, aumentando así el volumen de la caja torácica. Hay que tener en cuenta que tanto la pared torácica como los pulmones actúan como elementos elásticos y que "adoptan" una situación de equilibrio pasivo en la posición de reposo, tras una espiración. La espiración es el proceso de exhalar el aire contenido en los pulmones. La disminución del volumen de la caja torácica que da lugar a la espiración se debe al trabajo de los músculos espiratorios y a la recuperación de la energía elástica acumulada en la pared torácica y en el tejido pulmonar como resultado de la inspiración.

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OBJETIVOS Determinar la presión intrapleural y realizar su respectiva conversión a fin de manejar datos tanto en centímetros de agua como en milímetros de mercurio. Observar e identificar los diferentes procesos mecánicos que se presentan en el proceso de la respiración.

Observar la participación del músculo diafragma y principales músculos respiratorios tanto en el proceso de inspiración como de espiración.

Observar los cambios que se presentan en la realización de la toracotomía y en la aplicación de una bomba respiratoria en la cánula traqueal.

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MARCO TEORICO ESPACIO PLEURAL La cavidad pleural es un espacio virtual entre la pleura parietal y la pleura visceral. Posee una capa de líquido casi capilar. El volumen normal de líquido pleural contenido en esta cavidad es de 0,1 a 0,2 ml/kg de peso. El movimiento de líquido entre las hojas parietal y visceral, está determinado por la ecuación de Starling del transporte de líquidos y por el drenaje linfático, lo que permite la entrada y salida de líquido y proteínas en forma balanceada para mantener un volumen y concentración constante de proteínas. COMPLIANCIA La compliancia se refiere a la distensibilidad de una estructura elástica (tal como el pulmón) y se define como el cambio en el volumen de tal estructura producida por un cambio en la presión a través de la estructura. Es importante comprender que el pulmón (o cualquier otra estructura elástica) no aumentará en tamaño si la presión dentro de él y a su alrededor aumenta igualmente al mismo tiempo. En un pulmón normal y sano a bajo volumen, se necesita aplicar una presión negativa por fuera (o positiva por dentro) relativamente pequeña para insuflar el pulmón un poco. Sin embargo la compliancia del pulmón disminuye con el

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aumento de volumen. A la vez que el pulmón aumenta de tamaño, deberá aplicarse mayor presión para conseguir el mismo aumento de volumen. Esto puede verse en la siguiente curva presión/volumen del pulmón: la compliancia del pulmón y la pendiente son lo mismo:

FISICA DE LA RESPIRACION Los pulmones están conectados al exterior a través de las vías respiratorias y los cambios de volumen torácico son los que van a marcar la movilización del aire en un sentido u otro. Si la caja torácica aumenta su volumen, en su interior (en los pulmones) se genera una presión negativa que "chupa" el aire exterior y al entrar ese aire en los pulmones se equilibra la presión, estabilizándose el sistema. Si a continuación se disminuye el volumen de la caja torácica, en su interior se crea una presión positiva que "obliga" al aire a salir al exterior. La mecánica respiratoria supone por tanto un cambio contínuo de presiones provocada por los cambios en el volumen de la caja torácica

VENTILACIÓN PULMONAR El proceso de respiración puede dividirse en 4 etapas: 1. 2. 3. 4.

Ventilación pulmonar (Es el movimiento de entrada y salida del aire). Difusión de CO2 y O2 entre la atmósfera y los alvéolos. Transporte de O2 y CO2 en sangre. Regulación de la respiración y otros aspectos.

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El pulmón flota en la cavidad torácica, ya que no tiene medios de fijación, excepto en la zona hiliar, a su vez, está rodeado por el líquido pleural que lubrica sus movimientos. Músculos Respiratorios

INSPIRACIÓN

ESPIRACIÓN

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REPOSO

FORZADA

Diafragma

Diafragma Intercostales externos Esternocleidomastoideo Serratos anteriores Escalenos

Retroceso elástico de la pared del Rectos abdominales tórax. Intercostales internos.

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INSPIRACION Se da por contracción activa del diafragma y los músculos intercostales. El volumen de la caja torácica aumenta, la presión alveolar se hace menor a la atmosférica (más negativa) lo que provoca la entrada de aire a los pulmones. El diafragma hace que el toráx aumente su tamaño, y es ahí cuando los pulmones se inflan realmente. En este momento, las costillas se levantan y se separan entre sí. Esto es la inspiración.

ESPIRACION Se da por relajación de los músculos inspiratorios y por las propiedades elásticas del parénquima pulmonar. En la espiración, el diafragma sube, presionando los pulmones y haciéndoles expulsar el aire por las vías respiratorias. Aquí, las costillas descienden y quedan menos separadas entre sí y el volumen del tórax disminuye.

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MECANICA EN REPOSO En situaciones de baja demanda respiratoria como cuando nos encontramos en una situación de reposo, se puede decir que la inspiración es la única fase muscular activa del ciclo respiratorio. En este caso la contracción del diafragma y de los músculos intercostales inspiratorios llevan a cabo el trabajo de la inspiración, mientras que para que se produzca la espiración, sólo se necesita que dejen de contraerse y se relajen los músculos inspiratorios, para que la elasticidad pulmonar y torácica ya comentada generen la suficiente presión positiva como para que el aire salga al exterior sin necesidad de que intervengan los músculos espiratorios.

MECANICA EN EJERCICIO La respuesta ventilatoria al ejercicio supone el aumento de la frecuencia respiratoria (más respiraciones por minuto) y también del volumen de aire movilizado en cada respiración. Ello implica mucho más trabajo y además debe ser realizado de forma mucho más rápida, con lo que tanto la inspiración como la espiración requieren la intervención activa de la musculatura específica. En la inspiración, además de los músculos que trabajan habitualmente en reposo (intercostales y diafragma) pueden llegar a intervenir (en función de la intensidad de ejercicio) los músculos escalenos y esternocleidomastoideos. En la espiración, además de la restitución de la energía elástica almacenada, hay una participación activa de la musculatura espiratoria (intercostales espiratorios y abdominales).

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MATERIALES 1. Instrumental quirúrgico para Laparotomía y Torarotomía 2. Baguetas de Vidrio de unos 20 cm y regla de plástico

3. Lámpara para iluminación 4. Manómetro de agua y cánula intrapleural de polietileno

5. Bomba de Respiración Artificial

6. Animal de Experimentación: Perro

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PROCEDIMIENTO Previamente se determinó el peso del perro, el cual era de 14 Kg, luego se determinó el número de respiraciones por minuto siendo su valor de 24 respirac/min. Se le anestesió con 5,20 ml de Nembutal. Se le colocó una cánula endotraqueal para facilitarle la respiración y luego se le introdujo una cánula pleural para realizar medición de presiones. MECÁNICA RESPIRATORIA A) Características del espacio pleural

1. Mediante el manómetro de agua conectado al espacio pleural, determine el valor de la presión negativa de dicho espacio, durante la inspiración y la espiración. Convierta la presión a mm de Hg, para lo cual es necesario saber que el peso específico del Hg es de 13.59, y el del agua es de 0.997 a 23ºC. mm de H2O x 0.997 / 13.6 = mm. Hg

2. Realizar una laparotomía mediana supraumbilical que se extiende desde el ombligo hasta el apéndice xifoides. Separe los bordes de la incisión, comprima el hígado hacia atrás y observe que los pulmones están en íntimo contacto con el diafragma, determinando de esta manera un espacio pleural virtual. B) Participación del diafragma, músculos intercostales, costillas y nervios frénicos durante la respiración 1. Diafragma: A través de la laparotomía realizada, observe la forma del diafragma, poniendo atención en sus porciones muscular y tendinosa. Observe su comportamiento en la respiración, en la inspiración se trata de aplanar (rechazando las vísceras abdominales hacia abajo) aumentando el

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diámetro vertical del tórax. Mida la distancia del desplazamiento de la parte tendinosa en una respiración normal. 2. Músculos intercostales – costillas: Conecte la bomba de respiración artificial a la tráquea. Abra el tórax en la forma indicada por el instructor. Observe el espacio intrapleural, ahora real y notoriamente agrandado por el colapso pulmonar. Preste atención a la disposición de los músculos intercostales internos y el movimiento que producen sobre las costillas durante su contracción y relajación.

C) Corte un pedazo de pulmón y póngalo en un depósito con agua y luego comprímalo y vuélvalo a poner en agua. Observe y dé una explicación a sus hallazgos.

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RESULTADOS Cuadro N° 01: Presiones intrapleurales durante la inspiración e espiración. Presión intrapleural (cm H2O)

Presión intrapleural

INSPIRACIÓN

-2.5

-1.8

ESPIRACION

-1.5

-1.1

(mm Hg)

Para la conversión de la presión intrapleural en cm H2O a mm Hg, se uso la siguiente fórmula:

mm H20 x 0.997 = mmHg 13.6



Primero convertimos:



-2.5cm H2O = -25 mm H20

Reemplazando:

-25mm H20 x 0.997 = -1.8 mmHg 13.6

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Cuadro N° 02: Participación del diafragma, músculos intercostales y costillas durante la respiración. Diafragma

Costillas

Inspiración

baja

Se elevan

Espiración

sube

descienden

Cuadro N° 03: Eventos respiratorios observados en el perro cuando se le conecto a la bomba respiratoria después de la toracotomía. 



Al abrir el tórax observamos que los pulmones colapsaron y el espacio intrapleural paso a ser un espacio real.

Al aplicar la bomba de respiración artificial sobre la cánula traqueal a diferentes volúmenes, observamos:

Volúmenes dados por la bomba de respiración artificial 200 Distensibilidad mínima

300 Moderada

400 máxima

Pulmonar

Evidencia al corte de un pedazo de pulmón puesto a un depósito con agua, se observo. El pulmón estaba suspendido en el depósito con agua.

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DISCUSIONES

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MEDICIÓN DE LA PRESIÓN INTRAPLEURAL Los pulmones y la pared torácica son estructuras elásticas. En condiciones normales no hay más que una delgada capa de líquido entre los pulmones y la pared del tórax (espacio intrapleural). A la pleura se la suele llamar "espacio virtual", dado que es una cavidad que no tiene aire y sólo contiene escaso líquido (apenas unos mililitros). La presencia de este líquido favorece el desplazamiento de una membrana sobre otra y mantiene el pulmón anclado con firmeza a la caja torácica, dado que cohesiona ambas hojas pleurales (como ejemplo podemos imaginar nos dos hojas de vidrio superpuestas y unidas por una película de agua; el líquido permitirá que las hojas se deslicen entre sí pero impedirá que se separen).

Los pulmones se deslizan con facilidad sobre la pared torácica, pero resisten a la tracción que los separa de ésta, como sabemos el aire fluye desde concentraciones mayores a menores con lo que la presión en el espacio entre los pulmones y la pared torácica es subatmósferica (basal= -1.5mmHg). Luego al ser la inspiración un proceso activo, la contracción de los músculos inspiratorios aumenta el volumen intratorácico, la presión intrapleural desde 1.5 cmH2O en relación con la presión atmosférica disminuye a - 2.5 cm H2O (1mmHg) al inicio de la inspiración, esto tira de los pulmones a una posición más expandida, además la presión en las vías respiratorias se vuelve un poco negativa y el aire fluye a los pulmones. Al final de la inspiración, la elasticidad pulmonar empieza a tirar nuevamente del tórax hasta la posición de espiración, en la que se equilibran las presiones

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elásticas de los pulmones y el tórax, resultando una presión ligeramente mayor a 2.5cmH2O, es decir -1.5-cmH2O (-2.2mmHg), que permitirá la salida del aire de los pulmones por un proceso pasivo al no participar contracciones de musculos respiratorios. 

MEDICIÓN DEL DESPLAZAMIENTO DEL DIAFRAGMA: Disminuir la presión en el alvéolo. Éste es el mecanismo fisiológico de la ventilación. De hecho, el movimiento inspiratorio es un proceso cuyo objetivo es generar presión negativa intraalveolar para desplazar aire. Veamos cómo se realiza; las moto neuronas alfa estimulan la contracción del diafragma y de los músculos intercostales A contraerse el diafragma, éste pierde su forma acampanada y desciende alrededor de 1,5 cm con un volumen corriente normal, y hasta 7 cm en una espiración forzada. De esta manera el diafragma es el responsable del movimiento del 60-75% del volumen corriente, en cambio que los músculos intercostales solo aportan de un 25-40 % Una de las maneras en las que los pulmones puede expandirse y contraerse es por el movimiento hacia arriba y hacia abajo del diafragma, para alargar y acortar la cavidad toráxica, la otra es por elevación y descenso de las costillas para aumentar y disminuir el diámetro anteroposterior de la cavidad toráxica. Durante la inspiración el diafragma tira de las superficies inferiores de los pulmones hacia abajo. Durante la espiración el diafragma se relaja, y es el retroceso elástico de los pulmones, de la pared toráxica y de las estructuras abdominales el que comprime los pulmones.



TORACOTOMIA Y CONEXIÓN DE LA BOMBA RESPIRATORIA AL PERRO Si se abre la pared torácica, los pulmones se colapsan y estos tienden a perder su elasticidad, él tórax se expande y adquiere forma de barril.

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Después de realizar la toracotomía al animal de experimentación (perro) y de conectarlo a una bomba pulmonar que le permitía al animal de experimentación mantener su ventilación y por ende el intercambio gaseoso. Adecuamos la máquina para un volumen corriente adecuado para el perro que era de 300ml. Después se observó la mecánica respiratoria de los pulmones sin la intervención de las estructuras del tórax como son los músculos respiratorios. Durante este proceso pudimos observar la expansión de los pulmones durante la inspiración y su desinflación durante la espiración, destacando siempre que esta actividad pulmonar se dio con una intensidad menor debido a que la unidad de compliance “pulmon –torax” ya no funcionaban íntegramente.

Como sabemos la presión intrapleural varia normalmente en una cavidad torácica cerrada, entre -5 cm H20 y -7.5 cm H 20; entonces si el animal no hubiera estado conectado a la bomba pulmonar, que hacía que los pulmones se insuflen y desinflen artificialmente, los pulmones hubieran colapsado por el simple hecho de que como la cavidad pulmonar estuvo abierta, también estuvo expuesta a la presión atmosférica, provocando un equilibrio de presiones si ninguna fuerza elástica que devuelva a los pulmones a su estado original.

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CONCLUSIONES 

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Se determinó una presión intrapleural de -2,5 cm de H2O (-1,47 mm Hg) durante la inspiración y de -1,5 cm de H2O (-1,1 mm Hg) durante de la espiración. Se observó los procesos mecánicos de la respiración, tanto la inspiración como la espiración. Se observó e identificó la participación del músculo diafragma el cual desciende en una inspiración y se eleva en una espiración, la participación de los músculos inspiratorios y espiratorios, también se observó la participación de las costillas las cuales se elevan en la inspiración y descienden en la espiración. Observamos que al realizar la toracotomía los pulmones colapsaron y que al conectar la bomba de respiración artificial dando volúmenes cada vez mayores la distensibilidad de los pulmones se vuelve máxima en un determinado volumen.

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BIBLIOGRAFIA 

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Ganong William F. “Fisiología Medica ”. 23o Edición. Editorial Manual Moderno.

Guyton - Hall. Tratado Fisiología Médica Interamericana.2006.

11º Edición. Editorial

Fisiología Humana: La Base de la Medicina Pocock, G; Richards, C. 2° Ed.

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