ANATOMIA APARATULUI RESPIRATOR

Prof. Dr. Daniela Bartos

Introducere

• la sf. unui inspir forțat V plamani: – 80 % aer– 10% sânge– 10% ţesut pulmonar

• Capacitatea pulmonară totală (CPT) = ~ 5-6 litri– in fct. de dimensiunile corpului

Componentele aparatului respirator

Plămânii Pleura Căile

respiratorii Toracele

Plămânii

• Plămânul drept > plămânul stâng• Fiecare plămân - acoperit complet de

pleura viscerală • Pleura viscerală împarte, deşi nu

complet, fiecare plămân in lobi – plămânul drept - 3 lobi– plămânul stâng - 2 lobi

Plămânii

• Fiecare lob segmente pulmonare– pl. drept - 10 segmente– pl. stâng - 8 segmente

• Segmentele nu sunt delimitate de pleura viscerală

• Fiecărei bronhii desprinsa din bronhia lobară îi corespunde un segment

Plămânii

• Scizura orizontală delimitează LSD de LM

• Scizura oblică delimitează lobii inferiori de restul lobilor

• Ligamentul pulmonar – leagă pleura viscerală de cea mediastinală– se extinde inferior de hiluri impreună cu

ele fixează plămânii in cavitatea toracică

Pleura

• Foiţă subţire de ţesut mezotelial:– pleura viscerală - acoperă plămânii– pleura parietală - căptușește cav.

toracică

• Spaţiul pleural – între cele 2 foiţe ale pleurei

– conţine 15-20 ml de lichid pleural • produs de capilarele pleurei parietale

• drenat de vasele limfatice ale pleurei parietale

Căile respiratorii superioare(CRS) - Rol

• Condiţionarea aerului ce ajunge în plămâni

• reţin majoritatea particulelor din aer– nu pot reţine particule cu Φ < 1 µm

• umidifică şi încălzesc aerul ce intră în plămâni

Căile respiratorii inferioare (CRI)

Traheea şi bronhiile mari– au inele de cartilaj hialin în forma literei U – porţiunea post a traheei ţesut muscular

neted – bronhiile principale inele de cartilaj pe

toata suprafaţa lor doar de la a 4-a până la a 6-a diviziune

– după acest nivel bronhiile doar „insule” de cartilaj hialin

Căile respiratorii inferioare

Bronhiile intrapulmonare– Structura

• strat de ţesut epitelial - la interior

• ţesut muscular neted– până la nivelul bronhiolelor respiratorii

– fibre dispuse spiral

• strat de ţes. conjunctiv conţine gl. bronşice

Căile respiratorii inferioare

Bronhiolele

– nu au ţesut cartilaginos

– stratul de ţesut muscular neted continuă până la nivelul bronhiolelor respiratorii

– tes. conjunctiv ce le înconjoară (lamina propria) structuri vasculare, limfatice, țesut fibros şi celule cu rol în medierea inflamaţiei

– bronhiolele de la sfârşitul ramificaţiei bronşice bronhiolele terminale bronhiolele respiratorii ductele alveolare sacii alveolari

Căile respiratorii inferioare

Acinul pulmonar– porţiunea de

parenchim pulmonar ale cărei elemente contribuie la efectuarea schimbului gazos

– toate elementele ce se situează dincolo de bronhiolele respiratorii acinul pulmonar

Căile respiratorii inferioare

• Plămânul normal– ~ 30.000 - 40.000 bronhiole terminale

acelaşi număr de acini pulmonari– acinii 10.000 - 20.000 alveole– fiecare acin pulmonar

• Φ ~ 6 mm• V ~ 0,5 mm3

FIZIOLOGIA APARATULUI RESPIRATOR

Respiratia

• Scopul respiraţiei = asigurarea O2 necesar la nivel tisular si eliminarea CO2 produs in metabolismul celular

• Scopul - atins prin 4 mari procese fiziologice:– ventilaţia pulmonară

– difuziunea CO2 si O2 prin membr. alveolo-capilară

– transportul sangvin al CO2 si O2

– reglarea respiraţiei

1.Ventilația pulmonară

• definitia = procesul prin care se realizează o umplere alveolara cu aer

a. Mecanica ventilaţiei pulmonare

b. Presiuni implicate in dinamica pulmonară

c. Volume si capacităţi pulmonare

a. Mecanica ventilaţiei pulmonare

• Respiraţia bazala (de repaus):– inspirul → procesul activ prin contracţia

musculaturii respiratorii

– expirul → un proces pasiv forţe elastice • În condiţiile unui necesar crescut de O2,

expirul devine un proces activ

Mecanica ventilaţiei pulmonare

• Mecanisme ce asigura contractia sau destinderea pulmonilor:– contracţia sau relaxarea diafragmatică

cavitatea toracică alungită sau scurtată

– ridicarea sau coborârea coastelor creşterea sau scăderea diametrului AP al cutiei toracice

Mecanica ventilaţiei pulmonare

• Musculatura respiratorie– mm. inspiratori: intercostali externi,

scaleni, sternocleido-mastoidian

– mm. expiratori: intercostali interni, abdominali

Mecanica ventilaţiei pulmonare

Mecanica ventilaţiei pulmonare

• Respiraţia bazală → contracţia diafragmatică şi relaxarea pasivă a plămânilor şi cutiei toracice

• Respirația forţată:– inspirul forţat - intervin activ şi mm.

intercostali externi, scaleni şi SCM ridică grilajul costal şi cresc Φ AP al cutiei toracice

– expirul forţat - intervin mm. intercostali interni (scad diametrul AP al cutiei toracice) şi mm. abdominali (cresc presiunea abdominală şi comprimă conținutul cutiei toracice)

Mecanica ventilaţiei pulmonare

•Plămânul → un resort în tensiune permanentă (presiune negativă în spațiul pleural).

•Conţinutul abdominal → un sistem hidraulic incompresibil care stabilizează diafragmul.

•Diafragmul anterior şi cel posterior ridică şi coboară domul diafragmatic. Când presiunea abdominala creşte, duce la comprimarea conţinutului cutiei toracice.

•Muşchii intercostali au rol activ în inspir şi în expir şi rolul de a stabiliza cutia toracică.

b. Presiuni implicate în dinamica pulmonară

• In absenta unei forţe care sa-l mențină plin cu aer plămânul colabeaza complet - dat. structurii elastice

• Plămânii - ataşaţi de cutia toracică doar de forţele de tensiune superficială de la nivelul lichidului pleural, singurul lor punct de ataşare fiind la nivelul hilului prin formaţiunile care îl alcătuiesc

Presiuni implicate în dinamica pulmonară

Presiunea pleurală• = p din interiorul lichidului pleural• presiune negativă creează un fenomen

de sucţiune permanent

• ~ 5 cmH2O necesara menţinerii plămânilor destinşi în condiţii de repaus respirator

• in inspirul normal creşte la ~ 7,5 cmH2O

Presiuni implicate în dinamica pulmonară

Presiunea alveolară• = p aerului din interiorul alveolelor • glota deschisă nu există flux de aer în int.

plămânilor p alveolară = p atmosferică (0 cmH2O)

• pt ca aerul să pătrundă în plămâni p alvelolara < p atm

• inspir/repaus (2 sec) p scade la -1 cmH2O suficient pt intrarea a 0,5L de aer in plamani

• expir/repaus (2-3 sec) p se pozitiveaza +1 cm H2O expulzie aer

Presiuni implicate în dinamica pulmonară

Presiunea transpulmonară• diferenţa dintre p pleurală şi cea alveolară

diferenţa de presiune dintre peretele alveolar şi suprafaţa externă a plămânilor.

• măsură a forţelor elastice din interiorul plămânilor, forţe ce tind sa colabeze în fiecare moment al respiraţiei plămânii numită forţă de recul elastic

Presiuni implicate în dinamica pulmonară

Complianţa pulmonară

– măsura în care plămânii pot creşte în volum pt fiecare creştere cu o unitate a presiunii transpulmonare (volumul pulmonar ↑ cu 200 ml pt. ↑ cu 1 cmH2O a p transpulmonare)

– valoare normală ~ 200 ml/cm H2O

– determinată de forţele elastice pulmonare:1) forţele elastice ale parenchimului

pulmonar2) forţele de tensiune superficială ale lichidului ce acoperă suprafaţa internă a alveolelor

Presiuni implicate în dinamica pulmonară

• Forţele elastice ale parenchimului pulmonar → fibrele de elastină şi colagen din plămâni

• Forţele de tensiune superficială → stratul fin de lichid ce tapetează interiorul alveolelor pulmonare → conţine surfactant secretat de pneumocitele de tip II

• Forţele elastice → 1/3 din elasticitatea pulmonară totală

• Forţele de tensiune superficială → 2/3

Presiuni implicate în dinamica pulmonară

Complianţa cutiei toracice

• = 110 ml/cmH2O– faţă de 200 ml/cmH2O → compl.

plămânilor

• in cazuri extreme (plămânii şi toracele destinşi la valori max) → limitarea cutiei toracice e mult mai importantă → complianţa scade la 1/5 din valoarea complianţei pulmonare

c. Volume şi capacităţi pulmonare

•Capacitatea pulmonară totală (CPT)– V max. de aer conţinut în plămâni – ~ 5800 ml

•Capacitatea vitală (CV) – V max de aer ce poate fi expirat după un inspir

max – ~ 4600 ml

•Volumul rezidual (VR)– aerul ce rămâne în interiorul plămânilor în urma

acestei manevre– ~ 1200 ml

Volume şi capacităţi pulmonare

• Capacitatea vitală (CV) - formată din:

– volumul curent (VC) – V aer inspirat sau expirat în cursul respiraţiei de repaus (500 ml)

– volumul inspirator de rezervă (VIR) – V max de aer ce poate fi inspirat după un efort maximal în plus faţă de VC (3000 ml)

– volumul expirator de rezervă (VER) – V max de aer ce poate fi expirat după un efort maximal în plus faţă de VC (1100 ml)

Volume şi capacităţi pulmonare

• Capacitatea inspiratorie

CI = VC + VIR ~ 3500 ml

• Capacitatea reziduală funcţională

CRF = VER + VR ~ 2300 ml

Volume şi capacităţi pulmonare

Volumele pulmonare - diagrame (stânga) şi curbă spirografică (dreapta)

2. Difuziunea CO2 şi O2 prin membrana alveolo-capilară

• mişcarea aleatorie a moleculelor de gaz, în toate direcţiile, atât prin mb. alveolară cât şi prin fluidele adiacente

• la fel de importantă ~ rata de difuziune a gazelor prin mb alveolară (viteza cu care se desfășoară schimburile gazoase)

Difuziunea CO2 şi O2 prin membrana alveolo-capilară

• Presiunea exercitată de un gaz asupra unei mb. direct proporţională cu concentraţia acestuia

• Rata difuziunii unui anumit gaz prin membrana presiunea separată a acelui gaz asupra membranei, denumită presiune parţială

• Coeficientul de solubilitate al CO2 de 5 ori mai mare decât al O2 presiunea parţiala a CO2 de 20 ori mai mică decât a O2

Difuziunea CO2 şi O2 prin membrana alveolo-capilară

Elementele membranei respiratorii

Grosimea = 0,6 microni(pe alocuri - 0,2 micr)

Suprafaţa totală =~ 50-100 m2.

Difuziunea CO2 şi O2 prin membrana alveolo-capilară

Factorii de care depinde difuziunea:

1.grosimea membranei respiratorii 2.mărimea suprafeţei membranei 3.coeficientul de difuziune alveolo-

capilar4.diferenţa de presiuni

Difuziunea CO2 şi O2 prin mb. alveolo-capilară

Capacitatea de difuziune:capacitatea mb. alveolare de a transfera un

gaz între alveole şi sângele alveolar

definită ca V de gaz care difuzează prin mb. în fiecare minut la o diferenţă de 1 mmHg

scăzută în anumite patologii

Concordanța ventilație-perfuzie

P parţiale alveolare ale O2 şi CO2 (PO2 şi PCO2) depind de:

frecvenţa ventilaţiei alveolare rata de difuziune a O2 şi CO2 prin mb alveolo-cap

Raportul ventilaţie-perfuzie (VA/Q) utilizat pt. a exprima concordanţa dintre ventilaţia

alveolară (VA) şi fluxul sanguin

Alterarea rap. ventilaţie-perfuzie afectează O2 şi CO2 hipoxemie arterială şi

hipercapnie arterială

3.Transportul sangvin al O2

• depinde de p parţiale şi de fluxul sanguin

• necesar ↑ O2 ↑ capacitatea sg. de a transporta O2 :

– ↑ difuziunea mb. capilare pt. O2 creşterea suprafeţei de schimb gazos ↑ nr. capilare pulmonare ce participă la schimb

– ↑ fluxul sanguin mai mult sânge ajunge în capilarele pulmonare pentru a fi oxigenat

Transportul sanguin al O2

• sangele ce iese din circulatia pulmonara: – 98% saturat în oxigen PO2 ~ 104 mmHg

– 2% sânge neoxigenat din circulația nutritivă a plămânului

• amestecul fracţiunilor in sângele ce părăsește aorta PO2 ~ 95 mmHg

• la nivel tisular, sângele din capilarele ce părăsesc ţesuturile PO2 ~ 40 mmHg.

Transportul sanguin al O2

• 97% O2 transportat de la plămâni la ţesuturi combinat chimic cu Hb din eritrocite

• sângele arterial – PO2 ~ 95 mmHg

– saturaţia Hb cu O2 ~ 97%.

• sângele venos– PO2 ~ 40mmHg

– saturaţia Hb ~ 75%.

Transportul sanguin al CO2

• Nu este la fel de problematica ca şi cel al O2,

deoarece CO2 poate fi transportat într-o măsură

mai mare şi într-o cantitate mai mare decât oxigenul (4 ml CO2/100ml sânge)

• Transportat sub următoarele forme:1. dizolvat în plasmă (7%)

2. sub forma HCO3- format în eritrocite sub acţiunea anhidrazei carbonice (70%)

3. în combinaţie cu radicalii aminici ai Hb, sub formă de carbamin-hemoglobină (15 - 20%)

4.Reglarea respiraţiei

Centrul respirator 3 grupe de neuroni:

• grupul respirator dorsal– porțiunea dorsală a bulbului rahidian determină în

principal inspirul

• grupul respirator ventral– porţiunea ventro-laterală a bulbului rahidian poate

comanda atât expirul cât şi inspirul

• centrul pneumotaxic – localizat dorsal în porţiunea superioară a punţii

controlează frecvenţa şi tipul mişcărilor respiratorii

Centrul respirator

Controlul chimic al respiraţiei

• Excesul de H+ şi CO2 din sânge acţionează direct

asupra centrilor respiratori cresc intensitatea semnalelor inspiratorii şi expiratorii motorii

• O2 NU are un efect semnificativ direct asupra

centrilor respiratori concentraţia dioxidului de carbon = principalul mod de control al respiraţiei

• Efectul CO2 asupra centrului respirator

– maximal în primele 48 h în care concentraţia CO2 este ↑

– ulterior scade la 1/5 din intensitate

Sistemul chemoreceptor periferic

• Chemoreceptorii– in corpusculii carotidieni şi aortici expuşi în

permanenţă la sângele arterial şi nu venos

• Conc. O2 în sângele arterial → stimulare chemoreceptorii periferici max la PO2

intre 30 şi 60 mmHg

• Efectul CO2 şi H+ → mai puţin important pe

chemoreceptorii periferici– stimularea centrilor respiratori - de 7 ori mai

imp)