Ensayo Fisiología Pulmonar

Diplomado de Aeromedicina y Transportes de Cuidados Crític os

Profesor titular: Jaime Charfen Hinojosa BS, NR-P, CCEMT-P, FP-C

Dra. TUM I Angélica Maldonado Bueno

Ensayo: Fisiología Pulmonar

15 de Septiembre del 2017

Fisiología Pulmonar

“¿No está el hombre a merced del aire que respira?”. Goethe

Introducción
Este ensayo tiene una orientación más literaria que científica ya que por el momento solo nos enfocaremos en recordar y afianzar conceptos que nos ayuden a entender la fisiología Pulmonar. Decidí realizar este ensayo sobre la fisiología pulmonar porque mientras investigaba anteriormente sobre algunas complicaciones que pueden tener los pacientes al momento de ser trasladados de manera aérea la mayoría se trataba de complicaciones pulmonares. Solo mencionaré de forma breve la anatomía del aparato respiratorio para enfocarnos en la fisiología; teniendo en cuenta que la parte  más difícil de comprender y  más importante  es el intercambio de gases a nivel alveolar.
El hombre ha conseguido aclimatarse a la vida en las grandes alturas, subir a las mayores montañas de la Tierra, realizar vuelos en aeronaves en los límites de la atmósfera y en el espacio, y también bajar a las profundidades marinas. Esas hazañas, que se han hecho casi rutinarias, comportan una adaptación del organismo a condiciones adversas e importantes cambios fisiológicos, motivados por las diferencias en la presión y en la cantidad de oxígeno ambiental, en las temperaturas extremas y también, en el caso de los vuelos espaciales, por las aceleraciones e ingravidez.
Anatomía del aparato respiratorio
Al describir la vía aérea hablamos de varios componentes, entre ellos se encuentra la cavidad nasal, una estructura relevante debido a la serie de funciones que tiene entre ellas la humidificación, calentamiento y aumento de la resistencia de la vía aérea permitiendo un mayor flujo respecto a la boca.
La faringe es una estructura que combina las funciones del aparato digestivo y el sistema respiratorio, a su vez la faringe se divide en nasofaringe que comunica con la fosa nasal, orofaringe  con cavidad oral y laringofaringe importante en casos de obstrucción por cuerpo extraño.
La laringe (estructura consiguiente) se protege mediante la epiglotis durante la deglución, del paso de cuerpos extraños o alimentos a la vía aérea inferior; otra función de las estructuras de la laringe se relación con la fonación.
Su estructura consta de nueve cartílagos, de los cuales tres son pares y tres impares:
• 1 cricoides.
• 1 tiroides.
• 1 epiglotis.
• 2 aritenoides.
• 2 corniculados o de Santorini.
• 2 cuneiformes o de Wrisberg.
Estas estructuras resultan ser útiles durante el manejo de la vía área para diferentes maniobras como la epiglotis durante la incubación orotraqueal, o el cricoides y el tiroides para manejo invasivo de la vía aérea.
Esta estructura inicia por debajo del cartílago cricoides a nivel de la sexta vértebra cervical (C6) aproximadamente, hasta una porción intratorácicas a nivel mediastinal correlacionándose con la quinta vértebra torácica (T5), donde se bifurca dando origen a los bronquios fuente, ésta es la carina. La tráquea con una longitud de 20 cm3 y un diámetro de 12 mm está formada por 16-20 anillos cartilaginosos, cuya forma semeja una «U», que se diferencian del cricoides por tener en su pared posterior una estructura mucosa con fibras musculares longitudinales y transversas que participan en algunas funciones como la tos.
A medida que la tráquea avanza hacia la carina y los bronquios fuente, el diámetro interno se va estrechando. El bronquio derecho tiende a ser más paralelo a la tráquea, mientras el bronquio izquierdo es más perpendicular a ésta.
El bronquio derecho mide 3 cm es más ancho que el izquierdo y tiene tres bronquios segmentarios el superior medio e inferior. El bronquio fuente izquierdo es más largo 4-5 cm y más estrecho; éste tiene dos bronquios segmentarios: el superior y el inferior, se considera que el superior tiene una división adicional superior e inferior o língula.
Son en total 23 ramificaciones que sufre la vía respiratoria; recordemos que tiene cartílago hasta la número 11 y que hasta la división número 16 no tenemos intercambio gaseoso; hacen parte del espacio muerto anatómico, el cual es aproximadamente 2 cm3 x kg de peso (70 kg-150 mL).
Ubicados uno en cada hemitórax, con forma de cono de base amplia y ápice que alcanza por delante 2 cm por arriba de la primera costilla y por detrás a nivel de la séptima vértebra cervical. Tiene una gran variedad de funciones, pero podríamos decir que la de mayor importancia es la relacionada con el intercambio gaseoso y es en la cual nos centraremos.
Estas estructuras se encuentran protegidas o recubiertas por una membrana denominada la pleura; como toda serosa posee dos membranas, una que se adhiere íntimamente al pulmón (pleura visceral) y otra que reviste el interior de la cavidad torácica (pleura parietal).
Éstos son los dos movimientos principales con relación al intercambio de gases del sistema respiratorio, la inspiración facilitada principalmente por el diafragma en un 75% y el resto por los intercostales durante el reposo; la inspiración inicia con una caída de las presiones intratorácicas haciendo que sea aún mayor la atmosférica, facilitando de este modo la entrada del aire; la espiración es casi un movimiento pasivo de la pared torácica.
Como se mencionó previamente, las ramificaciones a partir de la número 17 está en contacto con las capilares pulmonares donde se presenta la hematosis (proceso en el cual los eritrocitos reciben el oxígeno de los alvéolos).

Desarrollo
¿Qué pasa en el cuerpo humano durante la ventilación pulmonar?
Hay una serie de definiciones y conceptos que se deben recordar al hablar de este tema. Una de las principales funciones tiene que ver con el intercambio de gases. La mezcla de gases que tomamos de la atmósfera está compuesta de la siguiente manera: nitrógeno (78%), oxígeno (21%), otros gases (1%).
La ventilación respiratoria como el gasto cardíaco depende de un volumen y una frecuencia, así de este modo la ventilación minuto (Vm) es igual al volumen corriente (Vt) por la frecuencia respiratoria (Fr) en un minuto. El Vt en la población general se encuentra entre los valores 500 a 600 mL/resp y la frecuencia respiratoria se encuentra en un rango que varía de 12 a 20 resp/min(20). Por ejemplo, con un Vt de 500 cm3 y una Fr de 12 t la Vm es de 6,000 cm3, pero no todo este volumen de aire que moviliza el sistema respiratorio participa en el intercambio gaseoso, luego el espacio muerto ventilado (Vd) que podríamos considerar que es de 150 cm3 aproximadamentete, al multiplicarlo por una Fr de 12 serían 1,800 cm3, de este modo determinamos que la ventilación alveolar (Va) de este paciente es de 4,200 cm3. Este concepto es clave ya que la ventilación alveolar es realmente la que participará en el intercambio de gases.
Pero no sólo el espacio muerto anatómico puede alterar estos valores; el espacio muerto fisiológico el cual corresponde al tejido pulmonar que no produce CO2, durante la ventilación, el cual se determina funcionalmente, puede estar aumentado en los pacientes con patologías pulmonares en los cuales la relación ventilación perfusión está alterada, éste se calcula con la ecuación de Bohr.
Es necesario tomar en cuenta algunos conceptos para referirnos a volúmenes y capacidades y más que memorizarlos, comprenderlos.

La difusión como proceso pasivo consiste en este contexto al paso de oxígeno de la fase gaseosa al plasma y los eritrocitos. Al mismo tiempo que difunde el CO2 del plasma a los alvéolos. La cantidad que se puede difundir depende de cuatro factores: el área superficial disponible para la difusión, el espesor de las membranas, la diferencia de presión del gas de la barreas, el peso molecular del gas y la solubilidad del gas.
La dinámica del corazón y principalmente la función del ventrículo derecho es impartir flujos y presiones a la arteria pulmonar, así como energía cinética que se traduce en fuerzas hidrostáticas que son importantes al evaluar los segmentos pulmonares ya que de estas fuerzas depende el intercambio alveolocapilar en los distintos segmentos pulmonares. De este modo, la presión en centímetros de H2O de la arteria pulmonar disminuye 1 cm por cada centímetro de distancia vertical del pulmón; basado en esto, a cierta altura la presión de la arteria pulmonar se iguala con la presión atmosférica, originando zonas fisiológicas pulmonares en la cual las dinámicas de las presiones juegan un rol importante en el intercambio gaseoso. Las regiones pulmonares se dividen en cuatro zonas antes clasificadas sólo en tres.
Al hablar de la ventilación, es importante referir que el aire no se distribuye de manera homogénea y que esta distribución va acorde con la gravedad; por tal razón, es importante considerar la posición del paciente según sea ésta, por ejemplo, en decúbito supino o en decúbito lateral; en procesos de ventilación unipulmonar encontramos diferencias a nivel de la presión pleural, la cual es más negativa hacia los ápex donde encontramos alvéolos más distendidos que en otras áreas inferiores, donde la presión pleural es más positiva (menos negativa) 7.5 cmH2O, donde el volumen alveolar es menor. Esto nos lleva a concluir que el volumen de aire al entrar en este caso se distribuirá en una mayor cantidad hacia las bases donde son más fáciles de expandir los alvéolos que hacía los apices.
Las concentraciones de CO2 y O2 influyen en el tono vascular de manera breve; los estados con concentraciones altas de oxígeno generan vasodilatación pulmonar contrario a la vasoconstricción sistémica. Concentraciones bajas de oxígeno conducen a una vasoconstricción pulmonar hipóxica; son varias las teorías alrededor de cómo se generan estos cambios; cuando nos referimos al CO2 elevadas concentraciones se relacionan con un efecto vasoconstrictor. En los estados ácido-base, las acidosis respiratorias o metabólicas tienen un efecto vasoconstrictor, las alcalosis un efecto vasodilatador.


V/Q expresa la cantidad de ventilación respecto a la perfusión, en términos generales se considera que dicho coeficiente es mayor en los ápices pulmonares y su valor disminuye progresivamente a medida que nos acercamos a las bases pulmonares. A partir de ello se considera que las bases son zonas relativamente hipóxicas e hipercápnicas comparadas con la porción superior de los pulmones. Las implicaciones fisiológicas de dicho evento son importantes debido a que en vasos sanguíneos que pasan por zonas hipoventiladas no se permite una adecuada extracción de O2 y poca eliminación de CO2, cuando por el contrario pasa por zonas sobreventiladas se logra una eliminación de CO2 pero no se extrae proporcionalmente O2 respecto a la eliminación de CO2.
Conclusiones
Conocer las estructuras anatómicas de la vía aérea,  y la fisiología del aparato respiratorio garantiza una mayor tasa de éxito en los procedimientos relacionados con el manejo de la vía aérea así como patologías respiratorias que puedan presentar los pacientes. Podría parecer que el aparato respiratorio es fácil pero comprender la fisiología es algo más que volumenes y capacidades, es física. Es hablar de gradientes, hablar de difusión es adentrarnos a micromoleculas, es regresar a nuestras clases de química y recordar quién es Bohr y su leyes sobre gases. Es muy complejo este sistema pero vale la pena tomarse el tiempo para recordar la fisiología para poder comprender sus mecanismos compensatorios.
Opinión personal
Este trabajo me ayudó a recordar los mecanismos habituales por los cuales los pulmones logran un intercambio gaseoso y como en situaciones especiales se adecua o se aclimata para una compensación. La información encontrada me permitió poder comprender mejor algunas situaciones a las cuales nos podremos enfrentar  como la hipoxia hipobarica, que pese a que la legislación internacional establece que la presión en cabina mínima debería ser la correspondiente a una altitud de 2.438 m (8.000 pies), la presión en cabina no resulta constante durante un vuelo. Respirar aire ambiente a 2.438 m (8.000 pies) es equivalente a respirar oxígeno al 15,1% a nivel del mar. Esto implica la caída de la PIO2 de 150 mmHg a nivel del mar hasta 107 mmHg38,39. En sujetos sanos, esto puede suponer una reducciónn de la presión parcial de oxígeno (PaO2) de 98 a 55 mmHg, que suele ser bien tolerada y no produce síntomas, pero entonces ¿Qué pasa con los pacientes con enfermedades crónicas? ¿Qué pasa con los niños , con los neonatos donde puede predominar la hemoglobina fetal? ¿Compensan igual? ¿Hasta cuándo es común que el paciente comience a desaturar como parte de su adaptación? Recordemos que todos los sistemas están  conectados, por ejemplo retomando el ejemplo del paciente con un entorno hipobarico comience a desaturar tendremos alteraciones en el gasto cardíaco que terminaran en una taquicardia. Aquí empezamos a notar la importancia de ver las alteraciones fisiológicas que pueden tenerse en los pacientes pediátricos o en los pacientes con patologías respiratorias, como es que disminuye el gradiente de difusión de los gases. Los paciente pediátricos, más los lactantes pueden llegar a desaturar hasta llegar al 92% entonces la importancia de saber qué pacientes tenemos que mantener en monitorización continua durante los traslados.
En ocasiones es bueno comparar algo desconocido con lo conocido para su compresión, sino tenemos conocimiento de que es lo normal no sabremos donde inicia lo anormal.



Bibliografía

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