Temes 12 i 13. Propietats estàtiques i dinàmiques del pulmó i la caixa toràcica (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Pompeu Fabra (UPF)
Grado Medicina - 2º curso
Asignatura Fisiologia Humana
Año del apunte 2015
Páginas 10
Fecha de subida 23/02/2015
Descargas 18
Subido por

Vista previa del texto

Temes 12 i 13. Propietats estàtiques i dinàmiques del pulmó i la caixa toràcica 1. LA RESPIRACIÓ Com ja s’ha explicat, el procés de respiració es divideix en dues fases, la inspiració i l’expiració.
La fase inspiratòria és una fase activa que requereix un treball mentre que la fase expiratòria és generalment passiva.
a. No obstant, la respiració passa a ser activa iva com a conseqüència d’un esforç, l’edat o determinades patologies.
En les dues fases participen els músculs de l’esquema següent: Diafragma Inspiració Intercostals externs Parasternals MÚSCULS RESPIRATORIS Eix vertical Eix horitzontal Accessoris Espiratoris Intercostals interns Premsa abdominal El diafragma és un múscul amb forma de cúpula que fa de tabic entre el tòrax i l’abdomen separant una zona de pressió negativa d’una zona de pressió positiva. En el procés d’inspiració es contrau permetent l’ampliació de la caixa toràcica en l’eix vertical. Els altres músculs inspiratoris actuen ampliant la caixa toràcica en l’eix horitzontal.
Els músculs respiratoris són músculs estriats especialitzats amb un nombre elevat de mitocondris. La seva contracció es produeix pel moviment de les fibres d’actina sobre les de miosina i poden donar-se se diferents tipus de contracció.
- Contracció concèntrica La contracció es produeix des de la longitud en repòs.
repòs Contracció isomètrica El múscul genera tensió però no altera la seva longitud.
Contracció excèntrica La contracció es realitza des d’una posició estirada del múscul.
Les propietats a avaluar de la mecànica mecànic respiratòria són la força, la resistència, la reserva en front de la fatiga i la coordinació. D’aquestes propietats deriven conceptes com el fracàs mecànic, la fatiga i la debilitat.
• Força La força és l’expressió mecànica de l’activitat contràctil d’un múscul o grup muscular i es mesura com a pressió. Depèn de la massa muscular i de propietats intrínseques del múscul com el percentatge de fibres del tipus dos, de la grandària de les fibres i de la seva densitat.
La massa muscular depèn de la quantitat d’andrògens (proteïnes, agressivitat) i estrògens (lípids). S’observa que si bé els homes tenen una massa muscular major, la força intrínseca és similar pels dos sexes, amb un valor d’entre 3 i 4 kg/cm2.
• Potència S’utilitza poc per avaluar els músculs respiratoris, però mostra el treball del múscul per unitat de temps.
• Resistència La resistència és la capacitat aeròbica del múscul i depèn del transport d’oxigen, el flux sanguini i la densitat vascular, el percentatge de fibres tipus I i la quantitat i l’activitat dels enzims aeròbics.
• Debilitat muscular i fatiga No s’han de confondre els conceptes de debilitat muscular i fatiga. La debilitat muscular implica la impossibilitat de realitzar un esforç, mentre que si es pateix fatiga muscular és possible realitzar l’activitat però arriba un moment en què es requereix un repòs per poder continuar.
Dins la fatiga muscular es diferencia entre: − Fatiga aguda Incapacitat transitòria per realitzar la contracció − Fatiga crònica Incapacitat parcial de realitzar la tasca − Fatiga central Afectació del SNC, si s’estimula el nervi frènic l’EMG i la pressió són normals.
− Fatiga de transmissió Bloqueig de les vies de conducció, si s’estimula el nervi frènic l’EMG i la pressió són baixes.
− Fatiga perifèrica Afectació del múscul, si s’estimula el nervi frènic l’EMG és correcte però la pressió és baixa.
− Fatiga d’alta freqüència Es dóna en segons i té una recuperació immediata − Fatiga de baixa freqüència Es dóna en minuts i té una recuperació d’hores 2. PROPIETATS MECÀNIQUES DEL MÚSCUL Les principals propietats mecàniques que s’estudien del múscul són les relacions longitudtensió, força-velocitat i força-freqüència. En l’estudi dels músculs respiratoris interessa especialment la primera.
Relació força – longitud Els músculs tenen una longitud òptima en què són capaços de realitzar una força màxima i aquesta longitud, anomenada L0, sol coincidir amb la longitud fisiològica. Qualsevol variació d’aquesta longitud, ja sigui fent-la major o menor, afectarà a la capacitat contràctil muscular.
Determinades patologies com EPOC o asma crònic poden afectar la longitud dels músculs respiratoris afectant la força que aquests poden realitzar. No obstant, s’ha observat que la musculatura de pacients amb aquestes malalties pateixen adaptacions per poder realitzar forces superiors.
Aquest fet es mostra en la gràfica següent resultat d’un experiment en què es comparava un grup control de persones sanes i un grup d’afectats per MPOC. S’observa en primer lloc que les persones sanes tenen un volum pulmonar menor i una força major del diafragma. Les persones amb MPOC tenen un volum pulmonar major (TLC elevada) provocant hiperinsuflació pulmonar i una força menor per la disminució de la longitud de les fibres, per tant s’esperaria que si les persones sanes disposessin d’aquell mateix volum realitzarien la mateixa força. No obstant, s’observa que al posar aquell mateix volum d’aire als pulmons de les persones sanes la força realitzada és menor que la realitzada pels afectats per MPOC, per tant ha d’haver-hi algun tipus d’adaptació en les fibres musculars de les persones afectades que permeti aquest fet.
L’adaptació pulmonar pot explicar-se a partir de l’esquema següent, basat en que després de patir un dany irreparable es produeixen una sèrie de canvis en el teixit anomenats remodelació que permeten crear un teixit amb noves característiques que pot ser que millorin la seva funció.
3. DETERMINACIÓ DE LA PRESSIÓ En el procés d’inspiració es genera una pressió negativa a la caixa toràcica que, al ser menor que la pressió atmosfèrica, permet l’entrada d’aire als pulmons.
• Pressió alveolar La creació d’un sistema tubular tancat sense flux aeri permet determinar la pressió alveolar mesurant la pressió a la boca, doncs les dues seran iguals.
• Pressió pleural Utilitzant el mateix mecanisme és possible determinar la pressió de la pleura a partir de la pressió esofàgica.
• Pressió intrapulmonar Diferència entre la pressió alveolar i la pressió pleural.
• Pressió transdiafragmàtica Diferència entre la pressió toràcica i l’abdominal.
Mètodes d’obtenció de pressions Les diferents pressions poden obtenir-se demanant una inspiració voluntària o bé amb la maniobra de Twitch, consistent en l’aplicació d’estímuls elèctrics al múscul. Aquesta maniobra s’utilitza en animals o quan el pacient no pot col·laborar.
Les maniobres per obtenir les pressions poden classificar-se també en estàtiques o de Müller si no hi ha flux aeri i dinàmiques o sniff si hi ha flux.
Així per exemple, demanar una inspiració profunda i taponar les vies aèries per obtenir la pressió alveolar és una maniobra voluntària estàtica.
4. MESURA DE LA RESISTÈNCIA EXPIRATÒRIA L’obtenció de la resistència expiratòria pot realitzar-se mitjançant l’aplicació de resistències (càrregues) progressives fins que arribar al fracàs o bé aplicant una càrrega lleugerament inferior a la càrrega màxima, que s’ha obtingut prèviament mitjançant la pressió inspiratòria màxima (PIM), i estudiar l’aguant en el temps.
5. AVALUACIÓ DE LA FATIGA La fatiga permet determinar el temps que pot aguantar una persona en unes condicions determinades i se sol mesurar mitjançant un electromiograma del diafragma, normalment a través d’elèctrodes esofàgics.
Un mètode menys invasiu és l’índex tensió temps dels músculs, que prediu quan fracassarà un múscul en base a la intensitat de força que està realitzant i la força total que és capaç de realitzar. Es té en compte també el temps durant el que es realitza l’esforç.
TTdi: índex tensió-temps del diafragma.
Pdi: força mitjana espontània en cada respiració.
Pdimax: força de contracció estàtica.
TI: temps inspiració.
TTOT: temps total de cada cicle respiratori.
TTMR: índex tensió temps músculs respiratoris.
Pb: pressió inspiratòria.
PIM: Pressió inspiratòria màxima.
TTmuscular: índex tensió temps de tots els músculs (inclòs diafragma).
Fd: força diafragma.
FMAX: força màxima.
A la imatge s’observa com cada persona disposa de estratègies diferents que es donen de manera inconscient per evitar el fracàs. Aquestes estratègies poden basar-se en la disminució de la força del diafragma per reduir el quocient Pdi/Pdimax o en la disminució del temps d’inspiració per reduir el quocient TI/TTOT.
Signes clínics de disfunció muscular • Tiratge intercostal, utilització dels músculs accessoris i incoordinació toracicoabdominal Una disfunció respiratòria pot obervar-se pel tiratge intercostal, és a dir, per una elevada utilització d’aquests músculs en substitució al diafragma. Pot observar-se també la utilització de músculs accessoris o una incoordinació toracico-abdominal, per la qual l’abdomen en lloc d’inflar-se realitza una força sobre el tòrax.
• Signe de Hoover El signe de Hoover es produeix quan s’exerceix una pressió amb la part inferior del tòrax 6. MECÀNICA RESPIRATÒRIA La mecànica respiratòria pot analitzar-se de manera estàtica amb la relació entre la pressió i el volum (P/V) o de manera dinàmica si es té en compte la pressió, el volum i el temps (P/V).
• Distensibilitat o compliance Volum d’aire que un gradient de pressió transpulmonar és capaç de mobilitzar. Calen la pressió pleural (sonda a l’esòfag) i l’alveolar (a nivell de boca) per obtenir la pressió transpulmonar.
La corba complience s’obté demanant al pacient una inspiració màxima i expiracions màximes per treure tot l’aire. Es realitzen sumatoris de les pressions a les que surt l’aire (pressió transpulmonar) i dels volums exhalats. El màxim del sumatori dels volums exhalats és la capacitat pulmonar total.
Com més distensible sigui el pulmó més a l’esquerra s’obtindrà la corba, indicant que es requereix una pressió transpulmonar menor per permetre l’entrada de més volum d’aire, és a dir, la facilitat d’expansió del pulmó és major.
A la dreta s’observa la comparació de la distensibilitat en un pulmó normal, un pulmó amb un emfisema i un amb fibrosi. En una situació d’emfisema pulmonar el pulmó és poc rígid i flonjo, de manera que ja es troba inflat abans de l’inspiració i s’obté una elasticitat baixa i una compliance elevada. En la fibrosi quística el pulmó és rígid amb poca capacitat d’inflar-se, de manera que la distensibilitat és baixa.
La histièresi mesura les diferències entre la distensibilitat en l’inspiració i l’expiració.
• Elasticitat Capacitat del pulmó per recuperar la seva situació basal quan finalitza la pressió. Depèn de l’elastina i el col·lagen. És inversa a la distensibilitat i els factors que l’afecten són principalment la tensió superficial, en menor mesura l’estructura del pulmó i de manera molt menys important les interrelacions amb altres estructures. Aquests factors són condicionants del col·lapse pulmonar. En un col·lapse pulmonar es produeix un shunt, que és la impossibilitat de realitzar l’intercanvi de gasos.
• Compliance dinàmica La compliance o distensibilitat dinàmica mesura les relacions entre pressió i volum si hi ha flux aeri, és a dir, en relació al temps. Mesura, per tant, la facilitat d’ompliment de gas d’un pulmó en un temps determinat. Un augment de la freqüència respiratòria per la disminució del temps inspiratori serveix per determinar heterogeneïtats en el volum alveolar per minut ( ).
• Hiperinsuflació estàtica i dinàmica La hiperinsuflació estàtica és l’acumulació d’aire als pulmons que té lloc en les malalties pulmonars obstructives, mentre que la hiperinsuflació dinàmica es produeix quan s’intenta fer un esforç.
En una espirometria veuríem el següent: Els pacients afectats per MPOC expiren un flux i un volum menors.
• PEEP intrínseca (Positive End-Expiratory Pressure) L’auto-PEEP (positive End-Expiratory Pressure) o PEEP intrínseca es dóna en pacients amb malalties obstructives que tenen una pressió positiva en acabar la expiració. Això provoca que per realitzar una nova inspiració hagin de superar primer aquesta pressió positiva, i per tant que realitzen pressió negativa sense flux. En pacients sans la entrada d’aire comença quan es comença a fer la pressió negativa.
7. COMPRESSIÓ DINÀMICA DE LES VIES AÈRIES La sortida d’aire del pulmó en l’expiració es produeix per la realització d’una pressió negativa des de l’alvèol fins la cavitat bucal. Simultàniament hi ha una pressió intratoràcica positiva que provoca l’estretament progressiu de les vies aèries.
Hi ha un punt anomenat punt d’igual pressió (EPP – Equal Pressure Point) en què aquestes dues pressions s’equilibren i la pressió parenquimal supera la interna. Si això succeeix en un punt del tub respiratori en què ja hi ha cartílag no té conseqüències, però en cas contrari pot haver-hi una deformació que provoqui una obstrucció.
Generalment l’edat, determinades malalties o l’hàbit del tabac són causants del desplaçament de l’EPP cap a l’interior del pulmó provocant que hi hagi un col·lapse al final de l’expiració i l’aire es quedi atrapat.
Tensió superficial De manera natural els pulmons tenen tendència al col·lapse per la tensió superficial generada en les interfases aire-aigua, en què les molècules d’aigua augmenten la seva atracció entre sí tal i com descriu la llei de Laplace. Quan l’alvèol s’expandeix amb aire es genera una tensió superficial que s’oposa al desplaçament i que ha de ser compensada amb la pressió.
Per evitar que això succeeix l’alvèol secreta una substància tensioactiva o surfactant amb un alt component lipídic (lectina-dipalmitol), apoproteïnes i ions calci que redueix la tensió superficial evitant així el col·lapse pulmonar.
Dues situacions en què no hi ha producció de substància tensioactiva són en nadons prematurs i en el destret (“distrés”) respiratori de l’adult.
L’atelèctasi per reabsorció és el shunt o col·lapse dels alvèols per la utilització de concentracions d’oxigen molt elevades.
Volum de tancament El volum de tancament és el volum al què els alvèols declius deixen de participar en la ventilació degut al tancament de les vies aèries. Aquest fet és degut a la llei de la gravetat sobre el parènquima, que provoca el col·lapse pel pes de la pleura.
Aquest volum de tancament pot mesurar-se mesurar se fent respirar oxigen al 100% que es distribueix especialment a les zones declius, de manera que a la part superior hi ha més nitrogen, a la part mitja està equilibrat i a la part inferior hi ha bàsicament oxigen.
Amb una expiració s’observa que surt una proporció equilibrada d’oxigen i nitrogen i després del punt de tancament surt més nitrogen pel tancament de les vies baixes.
8. RESISTÈNCIES AL FLUX AERI. PROPIETATS DINÀMIQUES.
Raw 80% RESISTÈNCIA AL FLUX AERI Resistència parènquima Vies grans Secció 20% 80% Fluxe turbulent Vies petites Secció 80% 20% Fluxe laminar 20% La resistència al flux aeri es divideix divideix en raw, o resistència de les vies aèries, i resistència del parènquima. Pel que refereix a les vies aèries a les vies grans trobem un flux turbulent i, tot i que la secció representa únicament un 20% del total, s’hi realitza un 80% de la resistència. Les vies petites, en canvi, representen un 80% de la secció total però, al tenir un flux paral·lel o laminar, només s’hi produeix un 20% de la resistència. Un exemple de patologia de les vies aèries petites és l’asma. Pot calcular-se calcular també SRaw com a equivalent de Raw en repòs.
El pletismògraf permet mesurar la resistència de la via aèria i obtenir ITGV (intra toracic globular volume), equivalent a FRC, i Raw. Consisteix en un compartiment rectangular i hermètic on el pacient s’asseu i respira de manera normal normal alhora que es registren diferents variables.
El valor de Raw s’obté com la diferència de pressió entre els alvèols i la boca per unitats de temps. Pot calcular-se se també SRaw com a equivalent de Raw en repòs.
La gràfica idealitzada obtinguda per un pletismògraf presentaria una corba inspiratòria diferent a l’expiratòria i permetria identificar casos d’emfisema pulmonar.
9. TREBALL RESPIRATORI El treball respiratori és e producte de la pressió i el volum i està compost per tres treballs que reben el nom de la força que han de vèncer.
• • • W elàstic Treball per realitzar la distensió del pulmó W R tissular Viscositats i resistències del propi teixit W Raw Resistència de la via aèria La realització d’aquests treballs suposa un 3-5% del consum d’oxigen i en processos patològics pot arribar a ser del 20-30%.
...

Comprar Previsualizar