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Apparato respiratorio

Anatomia

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Le vie aeree: di conduzione e di scambio

Trachea bronchi principali bronchioli (diametro 1 mm) sono dotati di

3 L

Trachea, bronchi principali, bronchioli (diametro 1 mm) sono dotati distruttura cartilaginea ad anello incompleto e fibre muscolari lisce.Le piccole vie aeree (meno di 1 mm), prive di strutture cartilaginee disostegno, vengono mantenute pervie grazie a setti alveolari elastici inconnessione tra loro e con i bronchioli, mantenuti in tensione dallapressione intrapleurica

Volumi respiratori

Capacità = somma di volumiLa capacità funzionale residua (VRE+VR) funge da “volume di compensazione”, minimizzando le variazioni di pressione dei gas alveolari a ogni atto respiratorio

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Misura volumi polmonari

I valori della capacità vitale (espirazione massimale forzata dopo ispirazione massimale) danno indicazione della funzionalità respiratoria sia nel soggetto sano che malato.Metodo di misura: dopo inspirazione forzata a naso chiuso, si fa effettuare una espirazione forzata alla massima velocità possibile.

Metodo di misura: dopo inspirazione forzata a naso chiuso, si fa effettuare una espirazione forzata alla massima velocità possibile.

Volumi polmonari dinamici

Informazioni ottenibili:Capacità vitale (CV/FEV);FEV 0.5 (forced expiratory volume at 0.5 sec) pari al 60% della CV nell’individuo sano;FEV 1 (forced expiratory volume at 1.0 sec), chiamata VEMS, pari al 80% della CV nell’individuo sano (40% nell’asmatico);nell individuo sano (40% nell asmatico);I valori FEV 0.5 e FEV 1 sono indici di pervietà delle vie aeree e forza dei muscoli respiratori.Aumento della capacità funzionale residua, inoltre, è indice di patologie (ENFISEMA)

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MECCANICA RESPIRATORIA

NB: Diaframmma: 70%NB: Diaframmma: 70%

Accoppiamento torace-polmone

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Resistenze respiratorieComprendono:resistenze elastiche: complianza (entità della dilatazione dei polmoni in relazione allo sforzo applicato)resistenze dovute al flusso di aria nelle vie aeree:Flusso aereo = ΔP/R

Resistenze elastiche sistema toraco-polmonare:

Resistenze elastiche del polmone: tissutale e tensione superficialeResistenze elastiche della parete toracica: struttura osteo-artro-muscolare e parete visceri

NB: il sistema toraco-polmonare è costituito da due elementi (polmoni e gabbia toracica) con proprietà elastiche distinte!!!!!

Resistenze elastiche sistema toraco-polmonare

•Lo strato di liquido si oppone a forze che aumentano l’area della superficie (interazione tra le molecole dell’acqua) Più grande T minore è la complianza!

Tensione superficiale: T

Il surfattante riduce T

tra le molecole dell acqua) Più grande T, minore è la complianza!•L’area della superficie liquida tende a contrarsi T tende a ridurre le dimensioni dell’alveolo, premendo sull’aria interna

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Resistenze elastiche sistema toraco-polmonare

Relazione pressione/volume

Resistenze respiratorie: flusso di aria

Tenendo presente che la ventilazione può variare da 7l/min a 180 l/min, il flusso d’aria può avvenire con modalità diverse.FLUSSO LAMINARE: Legge di PoiseuilleFlusso = ΔP/RDove R = (η8L)/(π x r4)

FLUSSO DI TRANSIZIONE: andamento transitorio alle biforcazioni

FLUSSO TURBOLENTO: insorge quando viene il di R ldsuperato il numero di Reynolds

Re = (r*v*ρ)/η (≈2000)Il gradiente pressorio per sostenere un flusso turbolento dipende da:ΔP = (Flusso)2 x RT

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Resistenze delle vie aeree

R è elevata nella Bronco Pneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO):Bronchite cronicaBronchite cronicaAsma EnfisemaLavoro respiratorio aumenta, ma l’espirazione presenta maggior difficoltà

Le vie aeree collassano durante l’espirazione forzata

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Leggi dei Gas

Equazione di stato dei gas:PV = nRT

Composizione dell’aria

La ventilazione polmonare è determinata dallaprofondità e frequenza della respirazione

ventilazione polmonare totale = frequenza respiratoria X volume corrente12 500 ml6 L/min

4,2L/min

Ciclo respiratorio a riposo

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Tipo di ventilazione: peffetto sulla ventilazione alveolare

Il tipo di ventilazione polmonare modifica la composizione dell’aria alveolare

Ventilazione alveolareSpazio morto anatomico = 150mL

(500 - 150) mL X 12 respiri/minuto=4200 mL/minuto4200 mL/minuto

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Scambi gassosi

Scambi gassosia livello polmonare

Flusso (gas) = Dgas x (SA/d)XΔPDgas= coefficiente di diffusioneSA= area superficie di scambioΔP = gradiente pressorio del gas

Gli scambi gassosi sono inoltre influenzati da:Tempo di contatto sangue-superficie di scambiop g pVolume di sangue esposto alla superficie di scambio

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Fattori che influenzano l’area della superficie di scambio

NB: l’enfisema riduce il ritorno elastico del polmone, rendendo piu’ difficile l’espirazione

Coefficiente di diffusione dei gasIn una miscela gassosa:

è inversamente proporzionale alla radice quadrata del peso molecolareMW Ossigeno = 32

MW Anidride carbonica = 44O = 6 6O2 = 6.6

CO2 = 5.6Nel passaggio da miscela gassosa a liquido:

è direttamente proporzionale alla solubilità del gas nel liquido

V(CO2 )/V(O2)=(0.032/0.013)/5.6/6.6 = 20.7

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Fattori patologici che influenzanolo scambio gassoso

Gli scambi gassosi sono inoltre influenzati da:

Il tempo di contatto sangue-superficie di scambio è di circa 0.75 s a riposo, ma scende a 0.35 s in condizioni di intensa attività fisica.Tempo di equilibrio: circa 0 3 sTempo di equilibrio: circa 0.3 sIl volume di sangue nei capillari polmonari va da 60-140 ml a riposo, fino a 1000 ml in condizioni di intensa attività fisica.

Il passaggio di alcuni gas è a diffusione limitata: non si raggiunge l’equilibrio nel tempo di esposizione del gas al sangue:tempo di esposizione del gas al sangue:Ossido di carbonio (dovuto al suo forte legame all’emoglobina)Ossido di azoto (dovuto al fatto di non avere un trasportatore nel sangue)