Malattie dell’Apparato Respiratorio

Smooth muscle

Struttura del naso e delle vie aeree

zona di conduzione zona di scambio

0 1 2 3 4 21 22 23 245 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

BRONCHI DOTTI ALVEOLARI ALVEOLI

non respiratori respiratori

BRONCHIOLI

trach

ea

Bronchiprincipali

Bronchilobari

Bronchisegmentari

Bronchisub-segm.

Ordine di suddivisione delle vie aeree

Figura 1

Legge di LaplaceP=2T/r

Componenti della respirazioneVentilazione (vie aeree, polmone)

Diffusione-scambio (polmone)

Perfusione-Trasporto (globuli rossi app. cardio-circolatorio)

Meccanismi di controllo

CONSUMO ENERGETICO(MITOCONDRI)

La Ventilazione

Figura 3

INSPIRATORIAccessori

Sternocleidomast.Solleva lo sterno

scaleniSollevano le coste

INSPIRATORIPrincipalii

Intercostaliesterni

diaframma

ESPIRATORI

Nel respiro tranquillo,l’espirazione ècompletamentepassiva1

Intercostaliinterni

addominali

Espirazione forzata

Nel ciclo ventilatorio del respiro normalel’inspirazione è attiva mentre l’espirazioneè completamente passiva, a carico delritorno elastico del polmone

Meccanica del volume corrente

La regolazione del respiro

Il respiro è caratterizzato da due proprietà principali:La frequenza respiratoriaLa profondità degli atti respiratori

La ventilazione minuto è data dal loro prodotto:Numero dei respiri/min X Volume ventilato ogni respiroA riposo si respira12-16 volte al minuto circa 0.5L d’aria arespiro (6-8L/min)Sotto sforzo si aumenta profondità e frequenza del respiro e sipossono raggiungere ventilazioni di 10-15 volte maggiori

Lo spazio morto

Lo spazio morto e quel volume (150ml) che non partecipa agli scambi gassosi e nel computo della ventilazione alveolare deve essere sottratto dal volume corrente.Il volume dello spazio morto diluisce il gas alveolare pertantoil calcolo dello spazio morto si può ottenere dalla seguente equazione:VD= (PACO2- PECO2)VE/PACO2 ovveroVD= (PaCO2- PECO2)VE/PaCO2

La Meccanica Respiratoria

I volumi e le capacità polmonari

Volumi polmonari mobilizzabili : volume corrente,volumi di riserva, capacità inspiratoria e vitale

Volumi polmonari non mobilizzabili (statici): Volume residuo, capacità funzionale residua,capacità polmonare totale

Determinanti statici dei Volumi Polmonari

La Spirometria

Spirometria semplice: metodologia per la misura quantitativa della ventilazione: quanta aria si riesce a mobilizzare durantel’inspirazione e l’espirazione

Spirometria completa: metodologia per la misura dei volumi mobilizzabili e non mobilizzabili

PROVE DI FUNZIONALITA’ RESPIRATORIA

Volume Residuo

Capacità Polmonare Totale

CI

CFR

Tempo, s

Vol

ume,

L CVVT RI

RE

Tempo, s

Vol

ume,

l

0 1

VEMSCVF

55

00

11

22

33

44

11 22 33 44 55 66

FVCFVC

FVCFVC

BPCO di grado II,BPCO di grado II,moderatomoderato

NORMALENORMALE

secondisecondi

LitriLitri

60%60%3.9003.9002.3502.350BPCOBPCO

80%80%5.2005.2004.1504.150NormaleNormale

FEV1/FVCFEV1/FVCFVCFVCFEV1FEV1

SPIROMETRIA:SPIROMETRIA:NORMALE E BPCONORMALE E BPCO

Flus

so, L

/s

Volume,L

Tempo, s1 2

PEF, PIFFLUSSI al 25,50,75 % di CVF

VEMS e CVF

Resta il VRCPT

Inspirazione

Espirazione

?

Le anomalie spirometriche

Anomalia ostruttiva

Anomalia restrittiva

Anomalia mista

Ostruzione bronchiale

CV VEMS

CV VEMS

Condizione normale

VEMS/CV = 80%

VEMS/CV ↓ 80%

Indice di Tiffeneau• Rapporto fra VEMS e CV %• Normalmente: 80%

Anomalia ventilatoria ostruttiva ?VEMS/CV sotto il range di normalità

(<88% del predetto)

Il Concetto della Riserva del Flusso Espiratorio

Normale Leggera Ostruzione Severa Ostruztione

Flus

so, L

/s

Volume,L

VR

CFR

Meccanismi dell’iperdistensione

Ches

t wal

l Lung

Lung

- Pressure +

Vol

ume

VT TE τ

PIA EFL

Dinamica Statica

τ=time constant

PIA=post-inspiratory activityEFL=expiratory flow limitation

Vol

ume

VolumeTime

Flow

Alveolus

Airway

Vag

us

Meccanismi dell’ iperdistensionedinamica

Volume Residuo

Capacità Polmonare Totale

CI

CFR

Tempo, s

Vol

ume,

L

Meccanismi direversibilita’dell’iperdistensione

Vol

ume

Volume

Flo

w

Time

1 L

5 s

1 L

1 L/s

Limitazione ventilatoria all’esercizio

Normale Ostruito

Ostruzione reversibile ?

aumento del VEMS >12% del basalecon >200ml in valore assoluto

Separa Asma da BPCO-Enfisema

Curve flusso-volume espiratorie in pazienti con ostruzione bronchiale completamente reversibile o non reversibiledopo 15’ dalla somministrazione di salbutamolo spray

.

6 4 2 0

Deficit ostruttivo

Se reversibileV

V

.

Se non reversibile

Gravità dell’ostruzione, ATS 91

Lieve : VEMS 100% >70%Moderata: VEMS <70% >60%Moderatamente grave:VEMS <60% >50% Grave: VEMS <50% >34%Molto grave: VEMS <34%

Anomalia ventilatoria restrittiva ?

Tutti i volumi mobilizzabili enon mobilizzabili sono

sotto il range di normalità:l’indice di Tiffeneau è nellanorma (VEMS/CV=80%). E’

indispensabile misurare la CPT

CA

PAC

ITA

VIT

ALE

CA

P PO

LMO

N T

OTA

LE

VRVolume residuo

Volume residuo

CA

PAC

ITA

VITA

LE

Normale

Ristretto

NORMALE RISTRETTO

Figura 6Sindrome restrittiva

VolumeResiduo

Capacità Polmonare Totale

L

Sec0

2

4

6

8

VolumeResiduo

Capacità Polmonare Totale

L

Sec0

2

4

6

8

Pseudorestrizione Restrizione

La curva flusso-volume differenzia tipi diostruzioni delle vie aeree

Vital capacity, % pred

Flow

, L/s

0

2

4

6

0

-2

-4

-60%100% 0%100% 0%100%

Fixed Variableextrathoracic

Variableintrathoracic

CFR= Vspir x (Hein - Hefin )/ Hefin

Cin x Vspir = Cfin x (Vspir+CFR)

PxV=K

PxV=(P+ΔP) x(VxΔV)

V= (P+ ΔP) x ΔV/ ΔP

V=Patm x ΔPc/ ΔPb

Flusso laminare Viscosità

P = 8η L/π r4 x FlussoP = K1x Flusso

Flusso turbolento Densità

P = K1x Flusso + ρFlusso2/D

P = K1x Flusso + K2 x Flusso2

Resistenze del sistema

R= Diff P/ flusso(Equivalente elettrico R=E/I)

Resistenze totali= R vie aeree + R tissutali R tot = Raw + Rtiss (55% + 45%)

Raw = (Palveolare – P bocca)/ flusso

Sraw = Raw x TGV

Unità di misura = kpas/L/s x L = kpas x s

VRIVol riserva inspir

VCV corrente

VREV.riserva espirat.

VRVolume residuo

CA

PAC

ITA

VIT

ALE

CA

P PO

LMO

N T

OTA

LE

CAP

FU

NZ.

RES

IDU

A1 secondo

VE

MS

CA

PAC

ITA

VIT

ALE

Tempo

Vol

ume

Vol

ume

Fig. 4 ACurva Volume/tempo

Fig. 4 BVEMS

Massima inspirazione

Massima espirazione

VOLUME

FLUSSO

0

Inspirazionemassima

Espirazionemassima

VC

CAPACITA VITALE

Picco di flussoespiratorio

Respiraz.normale

Figura 5CurvaFlusso/volume

CV: Flusso nulloFlusso nulloResta il VR

VRINSP

IRA

ZIO

NE

ESPI

RA

ZIO

NE

IL TONO BRONCHIALE

Lo stato di contrazione tonica del muscolo liscio bronchialepresente anche in condizioni di base. Differenti e complessi sistemi nervosi ed umorali regolano il tono. Alterazioni in eccesso del suo controllo provocano patologie da ipertono (Asma, BPCO)

M2

CHOLINERGICNERVE TERMINAL

M3ASM CELL

ACh

ACh

(-)

Antigen challenge

Eosinophil cationic proteinMajor basic proteinT cell neuraminidaseMastcell neuraminidaseSialic acid

(-)Acetyl-cholinesterases

IPERREATTIVITA’ BRONCHIALE:definizione

•Esagerata risposta broncocostrittiva a stimoli di varia natura.

•Fenomeno tipico ma non esclusivo di asma bronchiale.

MISURA DELL’IPERREATTIVITA’BRONCHIALE NON-SPECIFICA

•Test di provocazione con agenti costrittori ad azione diretta sul muscolo liscio bronchiale: metacolina, istamina.

•Test di provocazione con stimoli ad azione indiretta:esercizio fisico, iperventilazione isocapnica,soluzioni ipotoniche (nebbia ultrasonica), soluzioni ipertoniche.

IL TEST DI PROVOCAZIONEBRONCHIALE CON METACOLINA

Il test di provocazione bronchiale (TPB)con metacolina (MCh)consiste nell’inalazione di dosi crescenti di MCh fino a variazione significativa del parametro che registra le riduzioni del calibro bronchiale (es. caduta del 20% del VEMS)

Distribuzione della ventilazionee della perfusione

APICE BASE

1

2

3

4

VENTILAZIONE

PERFUSIONE

RAPPORTOV/Q

A

Diffusione: componente di membrana ed endovascolare

Capacità di diffusione di membrana

D = d α F/l doved = coefficiente di diffusione del gasα = coefficiente di solubilità del gasF = superficie di scambioL = spessore della membrana

Capacità di diffusione per l’ossigeno (DLO2)e per l’ossido di carbonio (DLCO)

DLO2 = VO2/ PAO2- PcO2

DLCO = VCO/ PACO- PcCODLCO = VCO/ PACO

Vaporeacqueo

L’equazione del gas alveolarePAO2= PIO2-PH20-(PACO2/R)Dove R= rapporto di scambio respiratorio, il rapporto fra CO2 emessa ed O2 assunto (0.8).PIO2= 20.9% (Patm)PH2O= 47 mmHgPACO2= 40mHg

PAO2= 20.9% (760-47 mmHg) = 150 mmHgPAO2= 150 mmHg – PACO2/0.8PAO2= 150-(40/0.8)mmHgPAO2= 150-50 = 100 mmHg

alveolo

CO2

Aumenta la CO2nel sangue arterioso

CO2 + H2O = H+ + HCO3-

L’alveolo non riesce aeliminare tutta la CO2 Aumentano gli H+

e diminuisce il pH

AcidosiIl rene trattiene HCO3-e riporta il pH nella normaOCCORRONO 3-4 giorni

Calcolo del pH

(HCO3-) CO2 combinatopH = pK + Log =

(H2CO3) CO2 libero

25 pH = 6.1 + Log = 6.1 + 1.3 = 7.4

1.25

pO2= 150 mmHgpCO2= 0 mmHg

alveolo

aria

pO2= 40 mmHgpCO2= 46 mmHg

pO2= 100 mmHgpCO2= 40 mmHg

tessuti

CO2 O2

CO2 O2vene

arterie

Figura 9