1 Mecanica Ventilatoria

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1

Fisiología Respiratoria Aplicada

Klgo. Daniel Arellano S. Especialista en Kinesiología Respiratoria

Especialista en Kinesiología Intensiva AARC International Fellow

Magíster © Cs. Biomédicas - Fisiología

Klgo. Daniel Arellano

Respiración: Pasos 1.  Ventilación 2.  Intercambio de gases en los

pulmones 3.  Transporte de gases 4.  Intercambio de gases en los

tejidos



Función Pulmonar � Movimiento físico de gases hacia y desde los pulmones �  Función Primaria:

�  Mantener una adecuada captación de O2 y eliminación de CO2


Ley de Boyle La presión de un gas es inversamente proporcional al volumen del recipiente que lo contiene (T° constante)


Ley de Boyle La presión de un gas es inversamente proporcional al volumen del recipiente que lo contiene (T° constante)


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Contracción MR Aumento Volumen P° Alveolar (-)


Presiones •  Presión Atmosférica: Punto cero. Varía con la altura. •  Presión en Boca: Estática P°boca = P°atm. = P° alv. •  Presión Vía Aérea: Decreciente hacia alvéolo o boca

(según flujo) •  Presión Alveolar: Estática con glotis abierta P° atm. •  Presión Pleural: P° negativa (P° esofágica)


Presión Intrapleural Negativa •  Subatmosférica incluso en reposo •  -3 a -5 cmH2O


Inspiratorios Espiratorios

Primarios Accesorios

DIAFRAGMA

Paraesternales Escalenos

Intercostales Externos

ECM Pectorales Trapecios Intercostales

Internos

Abdominales

MUSCULOS RESPIRATORIOS


MUSCULOS RESPIRATORIOS

�  > 20 lpm: Espiración activa.

�  > 40 lpm: Músculos accesorios

�  > 100 lpm: Todos


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MUSCULOS RESPIRATORIOS Diafragma

•  Características bioquímicas y enzimáticas:

–  Mitocondrias y citocromoxidasas –  Capacidad Metabolizar Lactato –  Flujo sanguíneo

•  Inervación: N. Frénico C3 – C5

•  Irrigación: Mamaria Interna Intercostales Frénicas inferiores

PRINCIPAL MUSCULO INSPIRATORIO

(5-6x )


MUSCULOS RESPIRATORIOS Diafragma: Inserciones


MUSCULOS RESPIRATORIOS Diafragma: Inserciones

2 – 10 cms.


MUSCULOS RESPIRATORIOSDiafragma: Contracción

MUSCULOS RESPIRATORIOS Diafragma: Intercostales Externos




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MUSCULOS INSPIRATORIOS Acción Sinérgica


MUSCULOS INSPIRATORIOS Músculos Accesorios

•  Ejercicio • Fase inspiratoria de

la tos •  Estados patológicos


Caja Toráxica Fisiología Articular


Caja Toráxica Fisiología Articular


MUSCULOS ESPIRATORIOS

�  > 20 lpm: Espiración activa.

�  > 40 lpm: Músculos accesorios

�  > 100 lpm: Todos

�  “Tono muscular inspirat.”

Klgo. Daniel Arellano Klgo. Daniel Arellano

0.50.40.3

0.20.1

0

- 5

- 6

- 7

+ 0.5

- 0.5

0

+ 1

- 1

1 2 3

Volu

men

C

orri

ente

(L)

Pres

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Intr

aple

ural

(cm

H2

O)

Fluj

o aé

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(L

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)Pr

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lveo

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cmh2

O)

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MUSCULOS RESPIRATORIOSDiafragma: Zona Aposición

Lisboa et al. Rev. chil. enferm. Respir. 2004, 20 (1): 9-20.

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SIGNO DE HOOVER


PIA Compliance Toráxica Compliance Toracopulmonar



�  Presión Transdiafragmática (Pdi): ü P° generada por el Diafragma ü  P° Pleural y PIA. ü Normal: 11 cmH2O

Pdi = PIT - PIA -4

+7

* PIT = Ppl = P° esofágica Klgo. Daniel Arellano

MUSCULOS RESPIRATORIOSEvaluación Función Muscular

•  Fuerza •  Velocidad Contracción •  Acortamiento muscular

Presión Flujo Volumen


MUSCULOS RESPIRATORIOSLey de Frank-Starling

Longitud Muscular

Tensión Activa

5-10% elongación > Fuerza

75% reposo20%

PiMax

VR


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MUSCULOS RESPIRATORIOSPiMAX

•  Cantidad máxima de presión negativa que puede generar un individuo en una inspiración. •  Valor normal: - 60 a -110 cmH2O. (> 20 años) •  •  Normalmente < 10% •  > 40% fatiga •  > 60% 4 – 5’ (o < 40% TTC)

•  C.R.F.


MUSCULOS RESPIRATORIOSPiMAX

•  Cantidad máxima de presión negativa que puede generar un individuo en una inspiración. •  Valor normal: - 60 a -110 cmH2O. (> 20 años) •  •  Normalmente < 10% •  > 40% fatiga •  > 60% 4 – 5’ (o < 40% TTC)

•  C.R.F.


MUSCULOS RESPIRATORIOSPeMAX

•  Indicador de la fuerza de los músculos espiratorios.

•  Valor normal: 90 - 100 cmH2O. •  PEM < 40 cmH2O: Alteración de mecanismo

de tos.


Resistencias Ventilatorias Volumen y Presión �  El volumen debe

vencer resistencias:

Elastancia Pulmón y Tx

Resistencias friccionales

•  Epulm. M.Insp. •  Etórax M.esp.

(CRF)

•  Fuerza de roce •  Fricción tejidos

A > flujo > trabajo

A > Vol. > trabajo


RETRACCIÓN ELÁSTICA PULMONAR (R.E.P.)

Estructura Fibroelástica

Pulmón

Tensión Superficial

Resistencias Ventilatorias Elasticidad Toracopulmonar

Tej. Elástico y conectivo v.s. y

bronquios

Sangre en lecho vascular


Compliance

Chang DW “Respiratory Care Calculations” 2nd Ed. 1999

Distensibilidad: Cambio volumen por cambio de Presión (Ptp) Facilidad con la cual algo puede ser elongado o deformado.

Elasticidad: Propiedad mecánica de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentra sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original.


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Compliance • Estática y dinámica • Pulmonar y Toráxica

Histéresis: • Elongación y compresión del

surfactante en fase aire-líquido. • Reclutamiento y desreclutamiento


Compliance Evaluación

Cest = Volumen / Presión

•  Valor Normal: 0.1 L(cmH2O

- Pulmón: 0,2 L/cmH2O - Caja Tórax: 0,2 L/cmH2O


Distensibilidad Pulmón

Distensibilidad Toracopulmonar

Distensibilidad Caja Toráxica


Compliance Evaluación

< Compliance

> Ptp

> Trabajo Respiratorio

* Compliance depende del volumen


RETRACCIÓN ELÁSTICA PULMONAR (R.E.P.)

Estructura Fibroelástica

Pulmón


Resistencias Ventilatorias Elasticidad Toracopulmonar

Tej. Elástico y conectivo v.s. y

bronquios

Sangre en lecho vascular




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Tensión Superficial Ley de Laplace

•  Surfactante •  Interdependencia pulmonar


Tensión Superficial Surfactante

40 dyn/cm

75 dyn/cm

+ 0 dyn/cm

Respir Care 2004;49(9):1045–1055. Klgo. Daniel Arellano

1

2

3

4


Volu

men

Pul

mon

ar


•  TS no es constante •  Proporcional al tamaño alveolar •  Surfactante disminuye la retracción

elástica asociada a la TS

•  Mejora la Compliance •  Disminuye el Trabajo Respiratorio

•  Homogeiniza la Presión alveolar en pulmón •  Estabiliza el alvéolo (y VA pequeña)


Rol del Surfactante

Ø  Complejo lipoproteico. (90 y 10%) Ø Fosfolípidos:

•  Fosfatidilcolina desaturada •  Dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) •  Fosfatidilglicerol (PG).



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9

45%

25%

5% 3%

2% 10%

2% 8% Fosfatidil Colina Saturada

Fosfatidil Colina Insaturada Fosfatidil Glicerol Fosfatidil Etanolamina Otros Fosfolípidos Lípidos Neutros SP A, B, C y D Otras Proteínas

Principales componentes delsurfactante pulmonar

J.A.Clements et al Klgo. Daniel Arellano

Proteinas del Surfactante Pulmonar Humano

Ø SP-A: (Hidrofílica) -  Adsorción de PL a la interfase. -  Secreción y captación de surfactante -  Fagocitosis

Ø  SP-B: (Hidrofóbica) -  150 veces la adsorción de PL. -  Formación de mielina tubular asociada a SP-A y a Ca++


Proteinas del Surfactante Pulmonar Humano

Ø SP-C: (muy Hidrofóbica) -  Adsorción de PL a la interfase. -  Estabiliza PL en inspiración - espiración -  Resistencia a inactivación por edema.

Ø  SP-B: -  Capacidad microbicida del macrófago alveolar. -  Se une a PL, proteínas y gérmenes


Funciones del Surfactante

•  Estabilizador alveolar: evita colapso •  Participa en la regulación del intercambio acuoso pulmonar •  Aumenta actividad microbicida y fagocítica del macrófago

alveolar •  Evita el colapso bronquiolar •  Capa sol – gel EMC


Surfactante: Factores

-  Agonistas -  Adrenérgicos: AMP cíclico •  Activadores de la PKC •  Inflación pulmonar •  Hiperventilación •  Prostaglandinas

-  del volumen corriente (VT) -  Fosfatidilglicerol -  SP - A -  SP - B y/o SP - C -  AMP cíclico -  Isoproterenol



Ø  Metabolismo del Surfactante: •  Recaptación y reciclaje •  Degradación y uso de componentes •  “Barrido” por Macrófagos •  Absorción linfática •  Migración por el EMC

Ø  Inicio síntesis: 4° mes gestación (7° mes funcional) Ø  Hipoxia / Hipoxemia: Producción / Degradación


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Volúmenes y Capacidades

CRF: Ø  2 – 3 litrosØ  Estabilidad del gas alveolar

(CO2)Ø  Reservorio de OxigenoØ  Mantiene volumen alveolar

mínimo.

REP Pulmón

REP Tórax

Volúmenes y Capacidades

Presión (cmH2O)

Volu

men

CPT

CRF

VR

-40 -30 -20 -10 10 20 30 40

Pulmón

Caja Toráxica

Interacción Pulmón/Tórax: Curva P/V C.R.F.

REP = RET

Sentado Supino

> RE “in”


Interacción Pulmón/Tórax: Curva P/V C.R.F.


Resistencia de la Vía Aérea

Inercia del Sistema Respiratorio

Resistencia Friccional de pulmón y tórax

Resistencia Friccional de la Vía Aérea

Marginal 20% 80%

Sarcoidosis Fibrosis

Enfisema Obstrucciones


Resistencia de la Vía Aérea Flujo Aéreo

Flujo Laminar

Flujo Transicional Flujo Turbulento


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Resistencia de la Vía Aérea Flujo laminar

R = 8 L u r 4

Normal: 0.6 – 2.4 cmH2O/L/s

VM : 4 – 8 cmH2O/L/s

Chang DW. “Respiratory Care Calculations” Second Edition. 1999.

R = P Q


Resistencia de la Vía Aérea Flujo Turbulento

Flujo Turbulento

N° Reynold > 2000

N° Reynold = Ve D n

= Densidad fluido * Ve = Velocidad del fluido D = Diámetro del tubon = Viscosidad fluido

> P


Resistencia de la Vía Aérea Velocidad Lineal

Vlineal = Flujo (cm3/s) AST

A < Flujo < Resistencia

Resistencia

En ParaleloEn Serie

2+2=4 1/2+1/2=1/4

40% RvaKlgo. Daniel Arellano

Parasimpático(Vago)

Resistencia de la Vía Aérea Músculo Liso Bronquial

Simpático(Receptor B2)

BroncocontricciónSecreción Mucosa

BroncodilataciónSecreción Mucosa


Resistencia de la Vía Aérea Volumen Pulmonar


Resis

tenc

ia Ví

a Aér

ea

Volumen Pulmonar

Resistencia de la Vía Aérea Volumen Pulmonar

* Enfisema Klgo. Daniel Arellano

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Resistencia de la Vía Aérea

Rev Chil Med Intensiva(2001) 16 (4): 251 - 255

P<0.05

-5

-3

-1

1

3

5

Pre Post Post-30 Post-60

KTR-SET

KTR sin DB


Resistencia de la Vía Aérea Compresión Dinámica

Resistencia alta a Volumen pulmonar bajo (Esp. forzada)


Resistencias Ventilatorias Compresión Dinámica

P.I.P.

+20 +10 +5 0

+5

+5

Phys Ther (1992);72:763-769Klgo. Daniel Arellano

Resistencia de la Vía Aérea Evaluación: Curva P°/Flujo Isovolumétrico


Resistencia de la Vía Aérea Evaluación: Curva Flujo/Volumen


Resistencia de la Vía Aérea Constante de tiempo

Ø Vel. yVol =

Ø Vel. = y Vol < Ø Vel. > Vol =Klgo. Daniel Arellano

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Resistencias Ventilatorias Volumen y Presión �  El volumen debe

vencer resistencias:

Elastancia Pulmón y Tx

Resistencias friccionales

•  Epulm. M.Insp.•  Etórax M.esp.

(CRF)

•  Fuerza de roce•  Fricción tejidos

A > flujo > trabajoA > Vol. > trabajo


Ecuación de Movimiento

Trabajo Musc. = Carga Elástica + Carga Resistiva

MacIntyre N., Branson R.: Mechanical Ventilation, 2001

Carga Elástica = Volumen x Elastancia

Carga Resistiva = Resistencia x Flujo

Volumen x Elastancia

Resistencia x Flujo


Documents

1 Mecanica Ventilatoria