Meccanica Respiratoria 3

5/11/2018 Meccanica Respiratoria 3 - slidepdf.com

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Resistenze delle vie aereeResistenze delle vie aeree



Valutabili in condizioni dinamiche, quando sicrea flusso.

Anche per il flusso nelle vie aeree è applicabilel’equazione di Poiseuille F = Pr4/8l

• 70% delle resistenze nei bronchi maggiorifino ai bronchi di medio calibro

• 30% delle resistenze nei bronchi condiametro < 2 cm



Condizioni di flusso• Laminare nelle piccole vie aeree• Turbolento nei bronchi più grandi e nella trachea (numero di Reynolds >2000)• Transizionale nelle biforcazioni

Durante esercizio, il flusso turbolento si manifesta anche nei bronchi diminor diametro.



R e s i s t e n z a

v i e a e r e e ( c m H 2 0 / l / s e c )

Volume polmonare (litri)

2 4 6

1

2

3

4

La resistenza delle vie aereediminuisce con l’aumento delvolume polmonare, peraumento del calibro:

• I condotti vengono distesidalla maggiore negatività

della Pe che determina unamaggiore Ptm

• L’aumento della retrazioneelastica degli alveolidetermina una maggiore

trazione meccanica sullepareti delle vie aeree,distendendole

Resistenza

Conduttanza

Le Resistenze delle vie aeree diminuiscono duranteLe Resistenze delle vie aeree diminuiscono durantel’inspirazionel’inspirazione



Le Resistenze delle vie aeree aumentanoLe Resistenze delle vie aeree aumentanodurante l’espirazione forzatadurante l’espirazione forzata

• Le vie aeree più piccole collassano sottol’azione della Pe che diventa positiva

• A bassi volumi diminuisce la forza diretrazione alveolare e quindi la trazionemeccanica sulle vie aeree



Pe

Pel

Pa

Ptp = Pa-PeLa Pressione transmurale per il

polmone, Ptp, è la pressione chedistende il polmone ed è ugualealla Pressione di retrazioneelastica, che tende a farlo

collassare. Nell’alveolo la forzadi spinta per l’espirazione èdata dalla somma dellaretrazione elastica e dellapressione endopleurica. La Pa

che determina il fusso di aria inuscita dall’alveolo è:

Pa = Pel + Pe



Fine inspirazioneAlla fine dell’inspirazione, la Pa all’interno

dell’alveolo è 0, la Pe è -7 e la Pel +7.

Espirazione passivaQuando la muscolatura inspiratoria si rilascia,la Pe torna al valore pre-inspirazione (-5) e la

Pa = Pel + Pe, sale a + 2 [+7 + (-5)],determinando il flusso espiratorio quando laglottide si apre.Man mano che aria esce dagli alveoli lapressione delle vie aeree diminuisce per:

• perdita di energia nel vincere le resistenze alflusso• aumento della velocità al diminuire dell’areadi sezione trasversa delle vie aeree verso latrachea, che determina per il Principio di

Bernoulli un’ulteriore caduta della P

- 5

+7

+ 2

+ 1

+ 0.5

- 5- 5

- 5

+ 0.25

0

-7

+7

0

-7-7

-7

0



Espirazione forzata

Nell’espirazione forzata laPe diventa positiva, conconseguente aumento dellaPa e del flusso espiratorio.C’è un punto, tra gli alveoli ela bocca, in cui la P delle vieaeree è uguale alla Pe (puntodi uguale pressione). Oltre

questo punto, la Pe èmaggiore della P delle vieaeree che vengonocompresse (compressionedinamica delle vie aeree).

Maggiore è lo sforzoespiratorio, più positivadiventa la Pe e il punto diuguale pressione, si spostasempre più verso le zone più

profonde del polmone.

+25

+7

+ 32

+ 30

+25

+25

+25

0

+ 25Punto

di uguale pressione

+25

+25

+ 5

+ 10

+ 20

Compressione dinamicadelle vie aeree



Flusso espiratorio massimo

Quando un soggetto espira forzatamente, ilflusso espiratorio raggiunge un massimo, oltre ilquale non vi è ulteriore possibilità di aumento,

per quanto aumenti lo sforzo espiratorio.Il flusso espiratorio massimo è tanto maggiorequanto è maggiore il volume inspirato e si riduce

progressivamente, man mano che si riduce ilvolume polmonare, a causa della compressionedelle vie aeree.



Diagrammi flusso-volumedurante la respirazione normale(R) e in condizioni di espirazioniforzate a partire dalla CV consforzi espiratori diversiDurante le espirazioni forzate, ilflusso aumenta rapidamente finoad un massimo, che dipende dallosforzo compiuto, e poi diminuisceper il resto dell’espirazione ediventa indipendente dallosforzo espiratorio.

L’indipendenza dallo sforzo èdovuta alla compressione

dinamica delle vie aeree, checomporta un aumento della R alflusso.

Nel soggetto sano la limitazionedi flusso si osserva solo durante

l’espirazione forzata



Nelle patologie ostruttive (aumentata resistenza delle vie aeree, asma,enfisema, ecc.) aumenta la CPT e il VR, perché il soggetto ha difficoltà ad

espirare. Il flusso massimo è ridotto per la parziale ostruzione di gran partedelle vie aeree e la parte sforzo dipendente è alterata, perché le vie aereecollassano più facilmente.

Nelle patologie restrittive (maggiore resistenza elastica, fibrosi ecc.) sonoridotti sia la CPT che il VR, per la maggiore difficoltà ad espandere il polmone.

Il flusso espiratorio massimo è minore perché sono minori i volumi raggiuntima la parte sforzo dipendente della curva è praticamente normale.



Un test di valutazione della funzionalità polmonare è quello che consiste nel

registrare, mediante uno spirometro, la capacità vitale forzata (FVC) che è ilvolume espirato forzatamente partendo dalla CPT

Si valuta il FEV1 (volume di aria espirato nel primo secondo) e si esprime comeFEV1/FCV% (indice di Tiffeneau):

Nel soggetto normale è 70-80% (70-80% del volume espirato viene espulso nel

primo secondo), mentre nelle patologie ostruttive risulta minore.



FEV1 / FVC% =

47%

FEV1 / FVC% =

80%



Le variazioni di volume alveolare seguono le variazioni di forzamuscolare con un ritardo descritto dalla costante di tempo:

= R.C

R = resistenza, C = compliance

In condizioni normali (1) l’alveolo raggiunge il volume finale sia abasse che alte frequenze respiratorie.

In condizioni patologiche (ostruttive, 2) il volume finale viene

raggiunto solo alle basse frequenze.



Nelle patologie restrittive (compliance ridotta), il volume inspirato è minoredel normale, ma viene raggiunto più velocemente, perché il polmone hamaggiore difficoltà a distendersi.

Nelle patologie ostruttive (maggiore resistenza delle vie aeree), il volumeinspirato è minore del normale perché l’elevata resistenza ne ritarda il

raggiungimento (l’inspirazione finisce prima che tale volume venga raggiunto).

Normale

Complianceridotta

Maggioreresistenze

delle vie aeree



Relazione P-V dinamica di un ciclo respiratorio a riposo e duranteiperventilazione moderata ed intensa. L’ansa respiratoria si allarga a causadell’aumento del volume corrente e della maggiore resistenza delle vie aereeche si verifica a frequenze respiratorie maggiori.



Calcolo del lavoro inspiratorio edespiratorio durante respirazionetranquilla

Inspirazione: l’area A rappresentail lavoro fatto dalla muscolaturainspiratoria sul solo polmone pervincere le resistenze elastiche,mentre l’area B quello per vincere leresistenze delle vie aeree (non

elastiche).Espirazione: l’area C rappresenta illavoro necessario a vincere leresistenze non elastiche (delle vieaeree). In condizioni normali il lavoro

espiratorio è minore dell’energiaelastica accumulata durantel’inspirazione (area C all’internodell’area A), pertanto l’espirazione èpassiva.



Il Lavoro respiratoriocorrisponde all’area sottesa dallecurve nel diagramma P-V

Area rosa ABCA = Lavoro

inspiratorio contro le resistenzeelastiche

Area tratteggiata ABA = Lavoroin- ed espiratorio contro leresistenze delle vie aeree. In

condizioni normali il lavoroespiratorio è minore dell’energiaelastica accumulata durantel’inspirazione, pertantol’espirazione è passiva.

Area blu tratteggiata = Lavorocompiuto dai muscoli espiratoridurante una respirazione afrequenza maggiore.



Nelle patologie restrittive, aumenta illavoro elastico, il soggetto compensariducendo il volume corrente edaumentando la frequenza respiratoria

Nelle patologie ostruttive, il lavoro elasticoè normale, aumenta quello per vincere laresistenza delle vie aeree, l’espirazione èattiva, con intervento della muscolaturaespiratoria. Il soggetto compensaaumentando il volume corrente e riducendola frequenza respiratoria

Condizioni normali



La ventilazione alveolare:

[(Vc-Vd) x Fr] in condizioninormali è circa 5 l/min

Lo stesso valore può essereottenuto variando il volumecorrente e la frequenzarespiratoria.

Con l’aumentare della frequenza,il lavoro elastico (statico)diminuisce perché si riduce il VC,ma aumenta il lavoro non elastico(dinamico) perché aumenta il

flusso nelle vie aereeIl lavoro totale (Ls + Ld) è minimoper frequenze respiratorienormali (12-14 atti/min).

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