Biofísica de la Respiración
Normalmente
con el término respiración se define el intercambio de gases entre el medio
ambiente externo y el medio interno. Sin embargo, bajo esta definición tan
simple se incluye no solamente el movimiento de aire entre el interior y
exterior de los pulmones, sino también el paso de los mismos del interior
pulmonar a la sangre; el transporte mediante la vía sanguínea hasta las células
y su posterior difusión a través de las membranas celulares.
Todos estos pasos
permiten a las células el consumo de O2 y la liberación de CO2. Desde un punto
de vista más limitado, como es el celular, la respiración (o respiración
celular) se refiere al metabolismo oxidativo (oxidación de nutrientes) para la
generación de energía metabólica; y en este proceso es dónde se consume el
oxígeno y se forma anhídrido carbónico. (CINGOLANI, 2004)
Estructura del Aparato Respiratorio:
El aparato respiratorio es el encargado de realizar
el intercambio de gases entre el aire y la sangre.
Está constituido por:
Vías respiratorias
Pulmonares
Vías Respiratorias
Conducen el aire del exterior a los pulmones y
viceversa.
Ø
Fosas nasales
Ø
Faringe
Ø
Laringe
Ø
Tráquea
Ø
Bronquios
Pulmones
Son dos masas esponjosas recubiertas de un tejido
de doble pared llamado pleura, con una fina capa de líquido entre ambas para
suavizar los movimientos respiratorios.
El pulmón derecho está dividido en tres lóbulos y
el izquierdo en dos.
Están constituidos por los bronquiolos que se
dividen repetidamente en ramas terminando en los alveolos, los cuales están
recubiertos por capilares sanguíneos.
Ø Ventilación
pulmonar
Ø Es la entrada
y salida de aire de los pulmones.
Ø Consta de dos
movimientos respiratorios: inspiración y espiración.
Inspiración
Se produce por contracción del diafragma
(desciende) y de los músculos que elevan las costillas.
Esto provoca un aumento de la cavidad torácica, lo
que hace que la presión en los pulmones descienda y, por el proceso de la
difusión, el aire ingrese al cuerpo (entrada de aire a los pulmones).
Espiración
Ocurre cuando el diafragma y los músculos de las costillas se relajan,
disminuyendo la capacidad torácica.
Esto hace que la presión aumente y, nuevamente por la difusión, el aire
sea expulsado de los pulmones. (Salida pasiva del aire).
Intercambio de gases
El aire atmosférico inspirado contiene 21%de
oxígeno, 78% de nitrógeno y 0.04% de anhídrido carbónico.
El intercambio de gases entre el aire y la sangre tiene
lugar a través de las finas paredes de los alvéolos y de los capilares
sanguíneos.
La sangre venosa proveniente de la arteria pulmonar
se libera del dióxido de carbono y toma oxígeno.
La sangre oxigenada regresa por la vena pulmonar al
corazón que la bombea a todo el cuerpo.
Intercambio
gaseoso
El
intercambio gaseoso se lleva a cabo realmente a través de las paredes
alveolares. El aire entra y sale de los pulmones como resultado de cambios en
la presión pulmonar que, a su vez, resultan de cambios en el tamaño de la
cavidad torácica.
a) el aire entra a través de la
nariz o de la boca y pasa a la faringe, entra en la laringe y sigue hacia abajo
por la tráquea, bronquios y bronquiolos hasta los alvéolos.
b)
de los pulmones. Los alvéolos, de los que hay aproximadamente
300 millones en un par de pulmones, son los sitios de intercambio gaseoso.
c)
El oxígeno y el dióxido de carbono difunden a través de la
pared de los alvéolos y de los capilares sanguíneos.
Desde las cavidades nasales, el aire
pasa a la faringe y desde allí a la laringe que contiene las cuerdas vocales y
está situada en la parte superior y anterior del cuello. El aire que pasa a
través de las cuerdas vocales al espirar las hace vibrar y esto causa los
sonidos del habla.
Presiones respiratorias
Por
convenio en el aparato respiratorio las presiones se miden tomando como
referencia la presión atmosférica. Una presión será negativa cuando sea menor
de 760 mmHg y positiva si es mayor. Durante la inhalación normal la presión
dentro de los pulmones presión intralveolar, es cerca de -2 cm de agua.
La presión,
generada por la fuerza de contracción de los músculos inspiratorios tiene que
compensar. (LOVESIO, 2008)
La
resistencia al flujo
Durante
el movimiento pulmonar (condiciones dinámicas) la presión debe compensar
también la resistencia al flujo. En gran parte de las vías aéreas el flujo se
puede considerar laminar y viene regido por la ley de Poiseuille: Es el factor
más importante, porque es el que puede cambiar en el organismo y porque
interviene en su cuarta potencia el calibre de los bronquios, de ahí los
efectos dramáticos que puede usar la bronquioconstricción.
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