FIZIOLOGIAAPARATULUIRESPIRATOR

Curs 1

ORGANIZAREA FUNCŢIONALĂ A RESPIRAŢIEI

Respiraţia = funcţia prin care se realizează schimbul de O2 şi CO2 al organismului cu mediul înconjurător şi se asigură homeostazia gazoasă la nivel tisular.

respiraţia externă sau pulmonară respiraţia internă sau celulară

Respiraţia pulmonară = funcţia prin care se realizează mobilizarea aerului din atmosferă în plămâni şi din plămâni în atmosferă, precum şi schimburile gazoase dintre aerul alveolar şi sângele din capilarele pulmonare.

3 procese:

•ventilaţia pulmonară;

•perfuzia cu sânge a capilarelor pulmonare;

•difuziunea gazelor prin membrana alveolo-capilară

FIZIOLOGIA CĂILOR RESPIRATORII 3 componente: căile respiratorii - sistem de conducte aerifere; ţesutul pulmonar - sistem de transfer al gazelor respiratorii; sistemul toraco-pulmonar - sistem mecanic de pompă.

În funcţie de dimensiuni şi caracteristicile funcţionale - 3 zone: căile aerifere superioarecăile aerifere superioare căile aerifere inferioarecăile aerifere inferioare: - : - centralecentrale

- - perifericeperiferice

căile aerifere superioarecăile aerifere superioare - nazo-buco-faringiene, până la glotă;

căile aerifere inferioare căile aerifere inferioare centralecentrale - laringo-traheo-bronşice, până la bronhiile cu d = 2 mm;

căile aerifere inferioare căile aerifere inferioare perifericeperiferice - bronhii cu d < 2 mm şi bronhiole.

2

CA

infe

rioar

e ce

ntra

le

CĂILE RESPIRATORII SUPERIOARE

Fosele nazale - etaj respirator cornet inferior şi mijlociu - etaj olfactiv cornet superior şi parte sup. septului nazalRoluri:

• curăţirea aerului de particule cu d > 6

• încălzirea şi umectarea aerului (pe seama mucoasei nazale bine vascularizate şi a glandelor acinoase cu celule mucoase şi seroase)

• zona reflexogenă a strănutului (calea af. = n.V,centru bulbar)

• in olfactie

CĂILE RESPIRATORII SUPERIOARE

Faringele - diametru 12 mm.

= zona reflexogena asigura:- trecerea alimentelor spre esofag- trecerea aerului spre trahee

- mucoasa prezintă un bogat inel limfatic, inclusiv amigdalele palative cu rol în apărarea antibacteriană (BAL).

CĂILE RESPIRATORII INFERIOARE CENTRALE

Laringele = conductul prin care aerul trece din

faringe în trahee.Glota: între corzile vocale inf. şi faţa

internă cartilaje aritenoide - În repaus respirator şi în expir

normal glota este deschisă. - În inspir forţat: glota este larg

deschisă- In vorbire: glota se micşorează - In expir forţat se poate inchideModificările Ø glotei prin activitatea

m. intrinseci laringe (n.X)

CĂILE RESPIRATORII INFERIOARE CENTRALE

Traheea (d = 20 mm)- se continuă cu ramificaţiile de tip dihotomic

ale arborelui bronşic.- Structura peretelui:

- cartilaj în formă de “U”( până la bronşiola de 2 mm)

rol: nu permite închiderea CR;- fibre musculare netede (în

completarea cartilajului), mai numeroase în căile mici riscul de bronhospasm (BC);

- mucoasa prezintă celule mucoase şi celule epiteliale ciliate rol: clearance-ul mucociliar;

- glande mucoase secretă mucus.

CĂILE RESPIRATORII INFERIOARE PERIFERICE

Bronhiile - până la a 10-a generaţie de diviziune a arborelui bronşic d= 2 mm (mai prezintă cartilaj)

Bronhiile mici - cu d < 2 mm, - fara cartilaj- contractilitatea musculaturii netede

mai eficientă. Bronhiolele - cu d < 1 mm - sunt incluse organic în ţesutul

pulmonar cu care se continuă. Bronhiola terminală = a 3-a generaţie de bronhiole. - are o puternică musculatură netedă

1-18

19 -24

Arborele bronşic este divizat în “generaţii”:generatiile 1-18 zona de conducere a aerului generatiile 19-24 teritoriu de schimb gazos

TRAHEEA ŞI BRONHIILE - structura

Tunica mucoasă - grosime = 70 m; cuprinde: celule cilindrice ciliate – cu aprox. 200 cili/celula; prin mişcări

ciliare mucusul este transportat pe supr. epiteliului, spre laringe;

celule caliciforme - asigură secreţia de mucus; nr. în iritaţii cr.

celule nediferenţiate - la nivelul MB; constituie celulele de origine pentru celelalte tipuri celulare;

celule de origine neuroectodermică – diseminate, aparţin sistemului APUD; participă la sinteza unor mediatori şi hormoni locali (PG, kinine, histamină, etc.)

Tunica proprie conţine elastină şi colagen, o reţea fină de vase sanguine, limfatice şi fibre nervoase ce asigură întreţinerea epiteliului.

Tunica submucoasă este mai bine reprezentată la nivelul părţii membranoase. Are o structură laxă şi conţine glandele submucoase.

Tunica fibrocartilaginoasă conţine o reţea densă de fibre elastice şi de colagen.

- CA mari: antero-lateral: inel cartilaginos, în formă de “U”. - dorsal: membrană fibroasă ţes. muscular neted.

- Bronhii mici: inelele cartilaginoase se fragmentează şi musculatura bronşică este situată între acestea, în interiorul tunicii fibrocartilaginoase.

TRAHEEA ŞI BRONHIILE - structura

FILTRAREA AERODINAMICĂ ŞI TRANSPORTUL MUCOCILIAR

- Particulele inhalate se depun la nivelul căilor respiratorii prin precipitare, sedimentare, mişcare browniană- Evacuarea particulelor: prin acte reflexe ale căilor aerifere.

Precipitarea - particulele mai mari de 10 m se depun în cavitatea nazală şi nazofaringe. - particulele între 2 şi 10 m se depun la nivelul căilor aerifere mari.

Sedimentarea – are loc sub acţiunea forţei gravitaţionale = principalul proces de depozitare pentru particule între 5 şi 0,2 m. - începe la nivelul bronhiilor de gen. a 4-a periferia plămânului.

Difuzia (mişcarea browniană) = procesul prin care se depun particule sub 0,1 m în CR periferice.

Transportul mucociliar

se realizează începând de la bronhiolele terminale şi până la laringe.

producţia de mucus depinde de:- celulele caliciforme şi de glandele seromucoase- celule bazale- alveolocite

Mucusul = polimer MPZ (95% apă, 2-3% glicoproteine şi proteine, 0,1-0,5% proteoglicani şi 0,5-1% lipide); - grosime 5 m- format din două straturi:

• fluidul periciliar – seros;• gelul fibrilo-reticular - vâscos.

Transportul mucusului este asigurat de epiteliul ciliar. Fiecare cil are o mişcare rapidă spre înainte, în ritm de

10-20/s, ce împinge mucusul spre căile respiratorii superioare.

Mişcările cililor din căile respiratorii sunt astfel orientate încât stratul de mucus se deplasează dinspre alveole, prin căile aerifere până în faringe ( este înghiţit sau eliminat prin tuse/expectoraţie).

• În căile respiratorii mici, v = 0,5-1 mm/min, • în trahee: v = 5-20 mm/min.

90% din particulele depuse se elimină într- o oră, 100% (epuraţia completă): în 6-12 ore.

Factorii ce modifică transportul mucociliar.

FACTORI CILIODEPRESORI FACTORI FAVORIZANŢI Fumul de ţigară SO2, NO2, O3, hiperoxie

prelungită Temperaturi extreme Avitaminoza A Hipotiroidie

Adrenergice ( şi ) Aminofiline Digitalice

FIZIOLOGIA ŢESUTULUI PULMONAR

Organizarea funcţională pulmonară cuprinde:

alveolele respiratorii, tes. conjunctiv cu fibre elastice+

ramificaţii vase pulmonare+bronşice + terminaţii nervoase.

Organizare in: lobi, segmente, lobuli şi acini pulmonari.

plămânul drept cu 3 lobi; plămânul stâng cu 2 lobi.

Plămânii conţin peste 300 milioane alveole.

STRUCTURA ŞI FUNCŢIILE ACINULUI PULMONAR

Acinul pulmonar = unitatea morfofuncţională a plămânului- format din structurile ce încep la nivelul bronhiolei respiratorii se ramifică dihotomic 3 generaţii şi dă naştere canalelor

alveolare. se ramifică neregulat, cu treptată a dimensiunilor

sacii alveolari şi alveolele pulmonare. Un sac alveolar se continuă cu minimum 3-4 alveole.

La nivelul acinului este favorizată difuzia moleculelor de gaz:- aerul respirat vine în contact cu o suprafaţă respiratorie

extinsă. - viteza aerului 1% din cea de la nivelul traheei.

- Epiteliul alveolar: aşezat pe MB şi prezintă trei tipuri celulare: celule epiteliale alveolare (alveolocite de tip I) – în strat fin; pneumocitele granuloase (alveolocite de tip II) - asigură secreţia

surfactantului alveolar; macrofagele alveolare - aşezate la suprafaţa epiteliului, asigură

curăţirea alveolelor.

FIZIOLOGIA SURFACTANTULUI ALVEOLAR

Surfactantul = produsul de secreţie al celulelor alveolare de tip II, care tapetează alveolele pe toată suprafaţa lor.

Rol major : intervine în modificarea tensiunii superficiale locale în timpul respiraţiei.

Compoziţie: amestec de lipide şi proteine, dispuse în 3 straturi: stratul bazal - glicoproteic; stratul mijlociu - faza apoasă a surfactantului, conţine PL, P,

MPZ; stratul superficial - are proprietăţi tensioactive.

Funcţiile surfactantului:1. scade tensiunea superficială la suprafaţa alveolelor,

reducând lucrul mecanic respirator: în repausul respirator - este de 20-25 dyne/cm; în expir - scade odată cu micşorarea dimensiunilor

alveolei surfactantul formează un strat continuu la suprafaţa alveolei împiedică colabarea alveolei;

în inspir - creşte la 40 dyne/cm moleculele de surfactant se dispersează la suprafaţa alveolei se opune inflaţiei şi evită supradistensia spaţiilor aeriene

Ts

Moleculele de surfactant se adună

Ts

Previne colabarea

alveolară

În expir

Ts

Ts

Previne hiperinflaţia

alveolară

În inspir

Moleculele de surfactant se îndepărtează

2. contribuie la menţinerea uscată a alveolelor, împiedicând filtrarea lichidelor din capilare în alveole;

3. favorizează emulsionarea particulelor inhalate;

4. dizolvă şi neutralizează poluanţii gazoşi;

5. asigură curăţirea alveolelor prin mecanism de transport mucociliar + stimularea macrofagelor alveolare.

Patologic: La noii născuţi prematuri:

raza alveolelor este mică; producţia de surfactant este redusă (ea creşte începând

cu luna 6-7 de gestaţie); apare sindromul de detresă respiratorie: alveolele se

colabează în expir şi este necesar un lucru mecanic inspirator mult prea mare pentru a le destinde;

tratament: aplicarea ventilaţiei cu presiune pozitivă continuă (pentru a menţine deschise alveolele).

Absenţa surfactantului este incompatibilă cu viaţa.

La adulţi, aceste manifestări pot să apară în caz de edem pulmonar, la fumători, după oxigenoterapie îndelungată sau inactivarea surfactantului prin lichide de aspiraţie.

FUNCŢIILE NERESPIRATORII ALE PLĂMÂNULUI

FONAŢIA.= producerea de sunete la trecerea aerului printre corzile vocale. - Vorbitul, cântatul, etc. se produc prin controlul centrilor nervoşi superiori asupra musculaturii respiratorii, care direcţionează fluxul de aer printre corzile vocale spre cavitatea bucală.

MENŢINEREA ECHILIBRULUI ACIDO-BAZIC. - prin eliminarea excesului de CO2. - La nivelul sistemului nervos central există receptori sensibili la concentraţia CO2 din sânge şi LCR şi ajustează corespunzător ventilaţia pulmonară.

MECANISMUL DE APĂRARE PULMONARĂ

Condiţionarea aerului atmosferic = ajustarea temperaturii şi umidităţii aerului ambiental la valorile organismului înainte de a ajunge la nivel alveolar. Rol: mucoasa nazală, oro şi nazofaringele.

Olfacţia - contribuie la detectarea în aerul atmosferic a unor substanţe cu potenţial toxic din aerul atmosferic.

Filtrarea şi îndepărtarea particulelor inspirate - Fosele nazale îndepărtează particulele cu d 10-15 m. - CA mici: sedimentare particule cu d = 0,2 - 5 m - Alveole: depunere particule cu d < 0,1 m Îndepărtarea particulelor reflexe de la nivelul CA +

transportul mucociliar. Mecanismul de apărare de la nivelul acinului pulmonar - macrofagele

alveolare înglobează particulele inhalate pe care le distrug, au rol în răspunsul imun şi antiinflamator.

FUNCŢII NERESPIRATORII ALE CIRCULAŢIEI PULMONARE

Rezervor al volumului sanguin total - 500-600 ml sânge la adult

Rolul de filtru al circulaţiei pulmonare - circulaţia pulmonară acţionează ca un filtru, protejând circulaţia sistemică de particulele care pot ajunge la nivel sanguin şi pot determina obstrucţii arteriale, cu efecte dezastruoase la nivel cardiac şi cerebral. Plămânul poate suporta aceste efecte deoarece are un număr de capilare mult mai mare decât ar fi necesar pentru realizarea schimburilor gazoase.

Menţinerea echilibrului fluido-coagulant - În circulaţia pulmonară se sintetizează activatorul tisular al plasminogenului, precum şi heparina.

Absorbţia medicamentelor - o serie de medicamente pot trece cu uşurinţă prin membrana alveolo-capilară şi difuzează rapid în circulaţia sistemică. Este o cale de administrare utilizată frecvent pentru gaze ca halotanul sau oxidul nitric. Pe aceeaşi cale se pot elimina parţial substanţe volatile din sânge: alcoolul sau compuşi metabolici (amoniac, corpi cetonici, etc.)

FUNCŢIILE METABOLICE ALE PLĂMÂNULUI Metabolismul substanţelor vasoactive – la nivelul endoteliul vaselor

din circulaţia pulmonară. - PG E1, E2, F2, sunt complet eliminate din sânge la 1trecere. - Noradrenalina este inactivată în proporţie de 30%.

Formarea şi eliberarea substanţelor cu efect local Ex. surfactantul alveolar, histamina, prostaglandine, leucotriene, factorul activator plachetar,serotonina. - se eliberează din mastocitele pulmonare ca reacţie faţă de alergeni. - Pot induce bronhoconstricţie, inflamaţie, reflexe cardiopulmonare.

Formarea şi eliberarea în sânge a unor mediatori de origine pulmonară Ex: BK, histamina, serotonina, heparina, PG

Activarea intrapulmonară a unor substanţe de tip hormonal – Ex. activarea angiotensinei, prin acţiunea ECA

MECANICA RESPIRAŢIEI. FIZIOLOGIA SISTEMULUI MECANIC DE POMPĂ RESPIRATORIE TORACO-PULMONARĂ

Plămânii = pompă ce vehiculează aerul datorită alternanţei ritmice a volumului cutiei toracice, de care sunt solidarizaţi prin intermediul pleurelor.

Buna funcţionalitate a pompei ventilatorii implică: Relaţiile funcţionale ale sistemului mecanic toraco-

pleuro-pulmonar; Dinamica pompei pulmonare; Volumele pulmonare, capacităţile pulmonare statice şi

poziţiile ventilatorii; Performanţele pompei pulmonare.

RELAŢIILE FUNCŢIONALE ALE SISTEMULUI MECANIC TORACO-PLEURO-PULMONAR

Corpul pompei are:- schelet osos rigiditate (coloana vertebrală, coastele şi sternul),- ţesutul conjunctiv şi muşchii mobilitate. - are o singură cale de intrare şi de ieşire a aerului = căile respiratorii.

Cutia toracică determină pătrunderea şi ieşirea aerului din plămâni, prin modificări alternative şi ritmice de volum.

Coastele realizează un grilaj rigid care asigură modificarea volumului toracic, respectiv a diametrelor antero-posterior şi transversal.

Coloana vertebrală joacă rolul de punct fix al mişcărilor respiratorii. Mişcările sale reduse de flexie-extensie nu intervin decât în respiraţia forţată.

Muşchii inspiratori includ: diafragmul, muşchii intercostali externi şi muşchii inspiratori accesorii (sterno-cleido-mastoidianul, dinţatul anterior, supracostalii, dinţatul posterior şi superior, scalenii, romboidul, trapezul, dorsalul mare şi pectoralii).

Muşchii expiratori = muşchii abdominali şi intercostalii interni.

Plămânii = structuri pasive care urmează mişcările cutiei toracice.

MECANICA VENTILAŢIEI PULMONAREMECANICA VENTILAŢIEI PULMONARE

= mişcarea aerului înăuntrul şi afara plămânilor. Ventilaţia pulmonară este asigurată prin modificarea volumului

pulmonar, realizată prin modificarea volumului cutiei toracice. Mişcarea aerului se face de la presiunea mare spre presiunea

mai mică.

Legea lui Boyle - explică mişcarea aerului în plămâni: presiunea gazului este invers proporţională cu volumul; creşterea volumului pulmonar duce la scăderea presiunii

intrapulmonare (alveolare) aerul trece înăuntru; scăderea volumului pulmonar duce la creşterea presiunii

intrapulmonare (alveolare) aerul iese afară.

Modificarea volumului cutiei toracice

este dată de:1. mişcarea diafragmului

în jos şi în sus, ducând la creşterea sau reducerea pe verticală a volumului cutiei toracice;

2. mişcarea coastelor (ridicarea sau coborârea), ducând la creşterea sau reducerea diametrului antero-posterior al cutiei toracice).

MUŞCHII RESPIRATORI

diafragmul - rol principal; muşchii cutiei toracice - muşchi

voluntari, inervaţi de nervii intercostali: muşchii intercostali

externi - m. inspiratori; muşchii scaleni (ridică

primele 2 coaste) şi sternoclidomastoidieni (ridică sternul)

- m. inspiratori accesorii; muşchii intercostali

interni - m. expiratori; muşchii abdominali - m.

expiratori.

Diafragmul

principalul muşchi respirator; inervat de nervii frenici, cu

originea C3-C5; în inspir: contracţia

determină coborârea bazei plămânilor asigură singur intrarea volumului curent

(VT = 500 ml); în expir: relaxarea determină

bombarea sa comprimă plămânii asigură ieşirea aerului.

Mecanismul respiraţiei de repaus: Inspirul

Necesită lărgirea cutiei toracice, pentru a scădea presiunea pleurală;

Asigurat activ de: contracţia diafragmului

determină coborârea bazei plămânilor asigură intrarea a 500 ml aer (VT);

contracţia muşchilor intercostali externi determină ridicarea coastelor creşterea volumului toracic;

muşchii abdominali se relaxează.

Mecanismul respiraţiei de repaus: Expirul

Necesită reducerea volumului cutiei toracice, pentru a creşte presiunea pleurală;

Asigurat pasiv de: reculul elastic pulmonar

determină revenirea plămânilor la volumul iniţial;

relaxarea diafragmului care se bombează comprimă plămânii.

Mecanismul respiraţiei forţate

Inspirul fortat - asigurat activ de contracţia diafragmului şi a m. inspiratori intrarea unui volum de aer mai mare (maxim = VT+VIR = CI);

Expirul fortat – - mecanism pasiv

+- contracţia activă a m. expiratori se comprimă mai puternic plămânii asigură ieşirea unui volum de aer mai mare (maxim = VT+VER).

PRESIUNEA PULMONARĂ

Plămânul tinde să se colabeze datorită structurii elastice tinde să expulzeze întregul volum de aer, dacă nu ar interveni forţe opuse care să-l menţină destins.

Plămânul nu prezintă nici un ataşament faţă de peretele toracic şi este suspendat de trahee „pluteşte“ în cutia toracică, înconjurat de fluidul din cavitatea pleurală.

Cavitatea pleurală este delimi-tată de cele 2 foiţe pleurale.

Fluidul din cavitatea pleurală

strat fin (20 mm) între cele două foiţe pleurale;

are un rol lubrefiant pentru mişcările plămânului;

asigură ataşamentul între plămâni şi cutia toracică: prin sucţiunea permanentă a excesului de fluid în canalele limfatice cele două foiţe pleurale se menţin ataşate

se mişcă sincron cu mişcările cutiei toracice

plămânul urmează mişcarea lor.

a) Presiunea pleurală (Ppl) are o valoare negativă - sub presiunea atmosferică (Patm) asigură distensia alveolelor

variază în funcţie de mişcările respiratorii: la începutul inspirului:

Ppl = -5 cm H2O; în inspir (1), pe măsură ce

creşte volumul cutiei toracice: Ppl devine tot mai negativă (-7,5 cm H2O) determină distensia pulmonară şi a căilor aeriene permite intrarea unui volum mai mare de aer în plămâni;

Presiunea pleurală (Ppl)

Presiunea pleurală (Ppl)

în expir (4), pe măsură ce scade volumul pulmonar, Ppl devine tot mai puţin negativă apare tendinţa de colabare pulmonară şi a căilor aeriene;

în expirul forţat cu glota închisă (ex: manevra Valsalva), Ppl ajunge la valoarea pozitivă maximă.

Patologic: prin deschiderea cavităţii pleurale se produce pneumotoraxul pătrunde aerul înăuntrul cavitaţii şi se colabează plămânii.

este presiunea aerului din alveolele pulmonare;

variază în funcţie de mişcările respiratorii: în poziţia de repaus

respirator (când nu există nici un flux de aer în plămâni):

PA= Patm = 0 cmH2O; aceeaşi presiune se

menţine din alvelole de-a lungul întregului arbore traheo-bronşic (0 cmH2O);

Presiunea alveolară (PA)

în inspir (2), pentru a asigura intrarea aerului în alveole, PA scade sub Patm:

PA=-1 cm H2O este sufi-cientă pentru a asigura intrarea VT (500 ml) în inspirul de repaus (3);

în expir (5), pentru a asigura ieşirea aerului din alveole, PA creşte peste Patm:

PA=+1 cm H2O este sufi-cientă pentru a asigura ieşirea VT (500 ml) în expirul de repaus (6).

Presiunea alveolară (PA)

Variaţiile presiunii alveolare în ciclul respirator

1. La sfârşit expir: PA=Patm= 0 mmHg nu există flux de aer;

2. În inspir: Prin creşterea volumului toracic creşte volumul alveolar şi scade PA PA<Patm aerul trece în plămâni

3. La sfârşit inspir: PA=Patm= 0 mmHg nu există flux de aer;

4. Prin scăderea volumului toracic scade volumul alveolar şi creşte PA PA>Patm aerul iese din plămâni

PT este diferenţa între presiunea alveolară şi cea pleurală:

PT= PA – Ppl

PT este totodată şi diferenţa între presiunea alveolară şi cea a structurilor extra-pulmonare permite evaluarea forţelor elastice pulmonare (reculul elastic), care tind să colabeze pulmonul.

Presiunea transpulmonară (PT)

FORŢELE OPOZANTE MIŞCĂRILOR RESPIRATORII

Aceste forţe sunt generate atât de structurile pulmonare cât şi de peretele cutiei toracice.

Tipurile de forţe opozante mişcărilor respiratorii :

1. Forţele elastice (reculul elastic) - cu reciproca lor, complianţa pulmonară;

2. Forţele vâscoase - sumează rezistenţa la flux (din căile respiratorii) şi rezistenţa tisulară;

3. Forţele inerţiale - sunt determinate de schimbarea permanentă a direcţiei fluxului de aer în/din plămân.

1. Fortele elastice

Elasticitatea (E) sau reculul elastic, reflectă opoziţia faţă de deformarea indusă de forţele externe: se opune distensiei pulmonare; tinde să readucă pulmonul la dimensiunile de repaus; importantă în expir, când asigură revenirea plămânilor la

dimensiunile de repaus. Defineşte variaţia presiunii transpulmonare induse de variaţia

volumului pulmonar:

E =

Inversa elasticăţii pulmonare este complianţa pulmonară.

DPDV

1) Forţele elastice ale ţesutului pulmonar: determină 1/3 din reculul elastic pulmonar; date de fibrele de elastină şi colagen din parenchim; rol: în timpul inspirului fibrele elastice se alungesc se

generează energia elastică potenţială care se opune distensiei pulmonare şi tinde să readucă plămânii la dimensiunile iniţiale.

2) Tensiunea superficială intra-alveolară (Tsuperficială): determină 2/3 din reculul elastic pulmonar; dată de forţele de atracţie generate între moleculele de

apă de la suprafaţa aeriană a alveolei; dacă plămânul ar fi umplut cu soluţie salină şi nu cu aer (ar

lipsi Tsuperficială) Complianţa ar fi mult mai mare.

Factorii care determină reculul elastic pulmonar

Complianţa pulmonară (C)

Reflectă distensibilitatea pulmonară, respectiv uşurinţa cu care se destinde plămânul;

Defineşte variaţia volumului pulmonar pentru fiecare unitate de creştere a presiunii transpulmonare;

C =

Valoare normală:

C = 200 ml/cmH2O

la fiecare creştere a PT cu 1 cmH2O volumul pulmonar creşte cu 200 ml aer.

C variază în funcţie de mişcările respiratorii.

DVDP

Urmărind variaţia volumului pulmonar în funcţie de variaţia Ppl se înscriu două curbe diferite (fenomenul de histereză): curba complianţei

expiratorii (superior); curba complianţei

inspiratorii (inferior); între curba complianţei

expiratorii şi inspiratorii se înscrie diagrama complianţei pulmonare.

Complianţa (C) sistemului toraco-pulmonar Complianţa întregului sistem toraco-pulmonar este dată de:1. forţele elastice pulmonare;2. forţele elastice ale cutiei toracice şi abdominale. C sistemului este mai redusă (1/2 din C pulmonară).

Modificări patologice ale complianţei: creşterea complianţei: în alterarea ţesutului pulmonar

elastic (emfizem) se reduce reculul elastic expirul devine dificil;

reducerea complianţei: în fibroze pulmonare, edem pulmonar, sindrom de

detresă respiratorie distensia pulmonară devine dificilă inspir dificil.

afecţiunile cutiei toracice (cifoscolioza).

2. Fortele vascoase

Determina rezistenta pulmonara - forţele de frecare dintre moleculele sistemului toraco-pulmonar.

Componente:

a) Rezistenţa la flux - Raw: dată de forţele de frecare dintre moleculele de aer şi

pereţii căilor respiratorii, cea mai importantă (80% din rezistenţa pulmonară).

b) Rezistenţa tisulară: dată de forţele de frecare dintre moleculele ţesuturilor

din sistemul toraco-pulmonar.

a) Rezistenţa la flux - Raw1 Factorii de care depinde Raw:1.Volumul pulmonar - i.p.: volum Raw;2.Fluxul de aer - d.p.: flux Raw; 3.Diametrul căilor respiratorii - i.p. cu r4: r Raw Ex: dacă r scade la 1/2 (bc) Raw de 16 ori;4.Reculul elastic - i.p.: recul elastic(emfizem) Raw5.Tipul de curgere:

căi respiratorii superioare: curgere turbulentă 40% Raw;

căi respiratorii inferioare centrale: curgere „în regim de intrare“ (laminară în alternanţă cu turbulentă la fiecare bifurcaţie) 50% Raw;

căi respiratorii inferioare periferice: curgere laminară 10% Raw.

Flux laminar Flux turbulent Flux tranziţional

Rezistenţa la flux

Căile respiratorii mici (distale) generează doar o mică parte din Raw deoarece: curgerea este laminară, datorită aranjamentului „în paralel“

al bronşiolelor; prin numărul lor mare generează o suprafaţă de secţiune

sumată mare („în pâlnie de trompetă“). Măsurarea Raw: prin pletismografie corporeală.

Formula: Raw = =

Valori normale: Raw = 0,6 - 2,8 cm H2O/l/sec

P

Flux

P bucală - P alveolară

Flux

Rezistenţa la flux

Conductanţa căilor respiratorii (Gaw) este inversa Raw, măsurând uşurinţa cu care trece fluxul de aer printr-un segment:

Gaw = 1/Raw Patologic: Raw şi Gaw în bolile obstructive:

precoce în obstrucţiile căilor respiratorii centrale; tardiv în obstrucţiile căilor distale (astm, emfizem); rezultat: lucrul mecanic respirator, în special în

expir.

Lucrul mecanic respirator

Cunoscând că lucrul mecanic respirator reprezintă energia necesară în timpul ciclului respirator pentru a învinge forţele care se opun mişcărilor respiratorii:

în respiraţia de repaus: lucrul mecanic este necesar numai în inspir, deoarece

expirul are loc pasiv, datorită reculului elastic toarco-pulmonar;

în respiraţia forţată: lucrul mecanic este necesar în ambele faze.

Energia necesară desfăşurării respiraţiei: în repaus: 3-5% din necesarul energetic total; în respiraţia forţaă: creşte de 50 de ori şi este factorul care

limitează efortul.

Lucrul mecanic respirator

Lucrul mecanic inspirator este necesar pentru a învinge forţele opozante:1. Reculul elastic (complianţa) - care se opune destinderii

plămânilor = cea mai importantă dintre forţe;2. Rezistenţa tisulară = de importanţă redusă;3. Raw = devine importantă în respiraşia forţată (când se

generează fluxuri de aer la viteze mari). Lucrul mecanic expirator este necesar:

în respiraţia forţată; în bolile obstructive cu Raw crescut (astm), când poate fi

mai mare decât lucrul mecanic inspirator.

3. Fortele inertiale

sunt generate de rezistenţele sistemului atunci când este pus în mişcare (după apnee) sau când mişcarea în curs îşi schimbă viteza ori sensul (la trecerea din inspir în expir).

Are două componente: tisulară - generată de inerţia plămânilor şi a peretelui

toracic, este neglijabilă la frecvenţe respiratorii sub 100 cicli/minut;

gazoasă - depinde de regimul de curgere turbulentă a aerului în căile aerifere.

Rezistenta inerţiala - variază direct proporţional cu debitul şi devine importantă numai pentru debite mari, fără să constituie mai mult de 10% din rezistenţa la flux.

PRESIUNILE DIN SISTEMUL TORACO-PULMONAR Pentru a realiza funcţia de pompă a sistemului toraco-pulmonar

forţa activă musculară trebuie să învingă totalitatea forţelor opozante, ecuaţia mişcării sistemului toraco-pulmonar fiind:Pmusc = Pel + Pvis + Pin

Sistemul mecanic respirator este alcătuit din:- structurile tisulare pulmonare şi toracice +- gazul din alveole şi căile aerifere.

Forţa activă musculară trebuie să acţioneze asupra fiecărei componente: gazoase (PG), pulmonare (PP) şi toracice (PT).

Presiunea toracică (PT) - determină expansiunea şi micşorarea peretelui toracic. Presiunea aplicată la torace este rezultatul diferenţei dintre presiunea pleurală (Ppl) şi presiunea care se exercită la nivelul suprafeţei toracelui, adică presiunea barometrică (PB):PT = Ppl – PB

Presiunea pulmonară (PP) - provoacă inflaţia şi deflaţia plămânilor. Presiunea aplicată plămânilor este egală cu diferenţa dintre presiunea alveolară (PA) şi presiunea pleurală (P pl): PP = PA – Ppl

Presiunea gazoasă (PG) - reprezintă forţa răspunzătoare de curgerea aerului în şi din plămâni şi este egală cu diferenţa dintre presiunea la nivelul orificiului bucal (Pbuc) şi presiunea alveolară:PG = Pbuc - PA

În cadrul acestui sistem, dacă se detaşează toracele, rămân doar componentele intratoracice - presiunea intratoracică (PIT), adică plămânul şi faza gazoasă, cuprinse între pleură şi orificiul bucal:PIT = (PA – Pl) + (Pbuc – PA) = Pbuc – Ppl

Deoarece presiunea pleurală se transmite tuturor organelor intratoracice, inclusiv la esofag, presiunea pleurală se poate măsura ca presiune esofagiană (Peso). Gradientul presiune bucală şi presiune esofagiană se numeşte presiune transpulmonară (PTP). Deci PTP este egală cu PIT măsurată pe baza Peso şi se calculează pe baza formulei:PTP = Pbuc - Peso

Punctul de presiuni egale Asupra peretelui căilor

respiratorii acţionează 2 presiuni: Pperibronşică (PPB) -

dependentă de Ppl

Pintrabronşică (PIB) - dependentă de Ppl şi de proprietăţile vâsco-elastice (Raw şi reculul elastic)

Diferenţa dintre ele determină Ptransbronşică

Punctul de presiuni egale (PPE) este punctul în care PPB=PIB;

Segmentul distensibil: de la PPE spre alveole (PPB<PIB);

Segmentul comprimabil: de la PPE spre cavitatea bucală (PPB>PIB);

În inspir: PPE este plasat la nivelul cavităţii bucale căile respiratorii sunt destinse fluxul de aer trece uşor.

În expirul forţat: Ppl este mare (+30 cm H2O) -

dată de contracţia muşchilor expiratori;

PA este mare (+40 cm H2O) - dată de suma Ppl şi reculul elastic (10 cm H2O)asigură ieşirea fluxului de aer;

În căile respiratorii: PIB scade progresiv de la alveole spre gură, datorită rezistenţei la flux întâmpinate;

PPE tinde să coboare progresiv din CR superioare spre cele inferioare.

Pe parcursul expirului forţat: dacă PPE - în CR cu cartilaj,

acestea nu se închid total flux de aer mai redus;

dacă PPE - în CR fără carti-laj, acestea se închid total flux de aer oprit (se asigură VR - volumul rezidual).

Patologic: dacă se alterează proprietăţile vâsco-elastice PPE ajunge în CR fără cartilaj mai rapid flux de aer oprit la volume mai mari.