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ETAPAS DE LA FUNCIÓN RESPIRATORIA
Son 5 etapas:
• Ventilación pulmonar.
• Intercambio de gases respiratorios entre los alvéolos y la sangre.
• Transporte de gases por la sangre.
• Respiración celular.
• Regulación de la respiración.
VENTILACIÓN PULMONAR
Consta de dos etapas: la inspiración la entrada del aire a los pulmones y la expiración salida del aire de los pulmones.
La ventilación pulmonar es un conjunto de mecanismo mediante los cuales el aire entra y sale de los pulmones a través de las vías respiratorias.
La inspiración: Los pulmones expande la cara torácica para la entrada de aire. El diafragma se contrae y los pulmones se expande. El flujo de aire depende de la presión producida por una bomba. Los músculos respiratorios constituyen esta bomba.
La espiración: Consiste en la salida del aire de los pulmones, el tórax se retira y disminuyen todos sus diámetros, sin intervención de la contracción muscular, volviendo a recobrar el tórax su forma anterior.
FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA MECÁNICA VENTILATORIA
Entre los factores que intervienen en la mecánica ventilatoria, se destacan:
• Los músculos respiratorios.
• La elasticidad del tórax y los pulmones.
• Las presiones intraalveolar, intrapleural y transpulmonar.
• La tensión superficial de los líquidos que tapizan las paredes alveolares y el agente tensioactivo o surfactante.
MÚSCULOS RESPIRATORIOS
Los músculos respiratorios se agrupan en inspiratorios y espiratorios.
Los inspiratorios son el diafragma, el cual se ocupa de la inspiración normal es el principal músculo inspiratorio, los intercostales externos, los escálenos y los esternocleidomastoideos entre otros.
Los espiratorios son los abdominales especialmente los rectos anteriores que son los principales músculos espiratorios, los intercostales internos y los serratos anteriores.
ELASTICIDAD DEL TÓRAX Y LOS PULMONES
La caja torácica permite que sus articulaciones puedan flexibilizar al esqueleto torácico, la abundancia de fibras elásticas le confiere al tejido pulmonar gran elasticidad, en condiciones normales el tórax y los pulmones se expanden fácilmente. Igual forma se retraen al cesar las fuerzas que los expandieron.
Los movimientos ventilatorios producen cambios en las presiones tanto a nivel de los alvéolos como en la cavidad pleural, la comprensión de las variaciones de estas presiones.
PRESIONES RESPIRATORIAS:
• LA PRESIÓN INTRAALVEOLAR
Es la que se registra a nivel de los alvéolos; en reposo ventilatorio y tiene un valor de 0mmHg. Al producirse la inspiración normal de reposo se expanden los pulmones y como según la ley de Boyle a mayor volumen menor presión.
La presión intraalveolar disminuye alcanzando el valor relativo de -1mmhg, esta diferencia de presión hace que el aire entre a los pulmones.
Al relajarse el diafragma los pulmones se retraen disminuyendo su volumen y como a menor volumen mayor presión la presión intraalveolar aumenta hasta 1mmHg obligando al aire a salir de los pulmones.
Cuando se expande la caja torácica por la contracción del diafragma durante la inspiración normal de reposo el aumento de las fuerzas elásticas del tejido pulmonar expandido hace que la presión intrapleural disminuya hasta -7mmHg, durante la espiración se relaja el diafragma y el retroceso elástico de las estructuras tora-copulmonares determina un aumento de la presión intrapleural la que recobra entonces su valor normal de -4mmHg.
RESUMEN: La presión pleural es ligeramente negativa y es la responsable de la expansión pulmonar durante la inspiración el mecanismo se debe a que el pulmón recubierto de su pleura visceral.
• PRESIÓN TRANSPULMONAR
La presión transpulmonar es la diferencia que existe entre la presión intrapleural y la presión intraalveolar, y representa una medida de las fuerzas elásticas del tejido pulmonar que tienden a causar su colapso.
TENSIÓN SUPERFICIAL
Las paredes de los alvéolos se encuentran cubiertas de una capa de líquido cuyas moléculas se atraen fuertemente unas a otras.
El conjunto de estas fuerzas de atracción se llama tensión superficial y tiende a producir el colapso de los pulmones, para contrarrestar los efectos de la tensión superficial se produce el surfactante el cual disminuye notablemente la tensión superficial de los líquidos alveolares.
La tención superficial con la elasticidad del tejido pulmonar tiende a producir el colapso de los pulmones y por tanto se relacionan directamente con la distensibilidad pulmonar.
DISTENSIBILIDAD PULMONAR
La capacidad de los pulmones para distenderse o distensibilidad tiene un valor promedio normal de 200 ml/cmH2O.
La distensibilidad depende en gran medida de las fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar y de las fuerzas causadas por la tensión superficial del líquido que reviste los alvéolos.
FACTORES QUE FAVORECEN O SE OPONEN AL COLAPSO PULMONAR
Los factores que se oponen al colapso son:
• La sustancia tensioactiva o surfactante.
• Presión negativa intrapleural.
Los que favorecen el colapso son:
• La elasticidad del tórax y los pulmones.
• La tensión superficial de los líquidos que revisten la superficie alveolar.
TRABAJO RESPIRATORIO
Trabajo es igual a fuerza por desplazamiento, para hacer que penetre el aire en los pulmones es necesario expandir el tórax, o sea, desplazar las estructuras toracopulmonares aplicándoles una fuerza, por tanto, se realiza un trabajo denominado trabajo para respirar o trabajo respiratorio; el trabajo respiratorio consta de tres fracciones: El trabajo de distensibilidad o trabajo elástico, que es el realizado para expandir los pulmones venciendo las fuerzas elásticas de los mismos y del tórax.
Los trastornos de la ventilación son de tres tipos:
• Obstructivos: se produce por obstrucción de las vías respiratorias limitando fundamentalmente la salida del aire o espiración. El ejemplo típico es el Asma bronquial en la que se produce broncoconstricción disminuyendo el diámetro de los bronquios por espasmo del músculo liso de sus paredes.

• Restrictivos: se caracterizan por afectar la elasticidad del tórax y los pulmones, y limitar la expansibilidad toracopulmonar; afectan fundamentalmente la entrada del aire o inspiración. Un ejemplo típico de este tipo de trastorno ventilatorio es la Fibrosis pulmonar.

• Mixtos: tienen características obstructivas y restrictivas, por lo que en ellos se afecta la distensibilidad toraco pulmonar y se obstruyen las vías aéreas, en estos trastornos disminuyen tanto la capacidad vital forzada como el volumen espiratorio forzado.
TRANSPORTE DE OXÍGENO POR LA SANGRE
Una vez que el oxígeno difunde al alvéolo a la sangre, el 97% es transportado por esta unido a la hemoglobina; mientras que el 3% restante se transporta disuelto en el plasma, la sangre oxigenada llega a los capilares tisulares donde sede su oxígeno al líquido intersticial y este a las células.
DIFUSIÓN DEL OXÍGENO DE LOS CAPILARES A LOS TEJIDOS Y A LA
CELULA
La sangre oxigenada en los pulmones, impulsada por el ventrí**** izquierdo y transportada por el sistema arterial, llega a los capilares tisulares con una presión parcial de oxigeno de 95mmHg, debido a la mezcla de sangre arterial y venosa que se produce en las venas pulmonares y el corazón.
La presión parcial de oxígeno en el intersticio es de 40 mmHg; mientras que en las células es en promedio de 23mmHg.
Estas diferencias de presión proporcionan las fuerzas suficientes para hacer difundir el oxígeno desde los capilares al intersticio, para luego difundir de este hacia el interior de las células, la sangre que ya ha dejado de ser arterial para convertirse en venosa abandona los capilares tisulares con una presión parcial de oxigeno de solo 40mmHg.
¿QUÉ CANTIDAD DE OXIGENO ES CAPAZ DE TRANSPORTAR LA SANGRE?
OXÍGENO TRANSPORTADO POR LA HEMOGLOBINA: Considerando una concentración de hemoglobina de 15g por cada 100ml de sangre y conociendo que un gramo de hemoglobina transporta 1,34ml de oxigeno entonces; por cada 100ml de sangre se transportan 20,1ml de gas (oxigeno).
DIFUSIÓN DEL CO2 DE LA CELULA A LOS TEJIDOS Y LOS CAPILARES
El metabolismo celular produce el bióxido de carbono en una cantidad proporcional a su intensidad, en general se acepta que la presión parcial de dióxido de carbono en el interior de las células es de 46mmHg; mientras que en el intersticio es de 45mmHg.
Estableciéndose un gradiente de presión de solo 1mmHg suficiente para hacerlo difundir hacia afuera de la célula debido a que este es 20 veces más difusible que el oxígeno.
La sangre llega al capilar con una presión parcial de bióxido de carbono de 40mmHg, estableciéndose una diferencia de 5mmHg entre la sangre y el líquido intersticial.
TRANSPORTE DEL BIOXIDO DE CARBONO POR LA SANGRE
El bióxido de carbono se transporta a la sangre en forma de ión bicarbonato unido a la hemoglobina y disuelto en el plasma.
Al entrar a la luz del capilar el bióxido de carbono pasa al interior del glóbulo rojo, donde la mayor parte se une al agua del citoplasma en una reacción catalizada por la enzima anhidrasa carbónica.
Para dar como producto el ácido carbónico débil e inestable que se disocia en hidrogeniones e iones bicarbonatos que pasan al plasma, en esta forma se transporta el 70% del total del gas transportado por la sangre.
DIFUSIÓN DEL CO2 A TRAVES DE LA MEMBRANA RESPIRATORIA
Al llegar a los capilares pulmonares la sangre venosa tiene una presión parcial de bióxido de carbono de 45mmHg; mientras que el aire alveolar solo tiene una presión parcial de 40mmHg, lo que determina un gradiente de presión de 5mmHg suficiente para hacer que el mismo difunda hacia el alveolo a través de la membrana dada a la gran capacidad de difusión misma para dicho gas.



REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
La frecuencia y profundidad de los movimientos ventilatorios no es la misma durante el sueño que cuando realizamos una actividad física ya sea ligera, moderada e intensa.
Estos cambios se deben a que el organismo cuenta con mecanismos que ajustan la profundidad y frecuencia de la ventilación a sus necesidades de oxígeno, los mecanismos reguladores de la ventilación se clasifican en nerviosos y humorales.
EL CENTRO RESPIRATORIO
La ventilación tiene un control voluntario y otro automático o involuntario, podemos detener la ventilación a voluntad, pero la mayor parte del tiempo no somos conscientes del control de nuestra ventilación.
El control nervioso de la ventilación se realiza por el centro respiratorio localizado entre el puente y la medula oblongada y formado por cinco grupos bilaterales de neuronas, estos grupos son:
El grupo respiratorio dorsal o área inspiratoria que se localiza dentro del núcleo del fascí**** solitario a lo largo de la medula oblongada, establece el ritmo básico de la ventilación y el control de la inspiración.
El grupo respiratorio ventral que se encuentra a ambos lados de la medula oblongada y participa en el control tanto de la inspiración como de la espiración especialmente en el control de la espiración forzada.
El área o centro neumotáxico localizado dorsalmente en el grupo parabraquial en la parte superior del puente, participa enviando señales inhibitorias al grupo respiratorio dorsal para inhibir la señal inspiratoria y con ello limitar la duración de la inspiración y secundariamente aumentar la frecuencia respiratoria.
El centro apnéustico situado en la parte inferior del puente, el que pudiera tener como función enviar señales al grupo respiratorio dorsal para prolongar la duración de la señal inspiratoria, por lo que se cree que trabaja asociado al centro neumotáxico en el control de la profundidad y la frecuencia de la ventilación.
REGULACIÓN HUMORAL DE LA VENTILACIÓN
El control humoral de la ventilación está dado por los efectos reguladores de tres factores presentes en los líquidos corporales:
El bióxido de carbono
Los hidrogeniones
El oxígeno actúa sobre las áreas de centro respiratorio o sobre receptores nerviosos periféricos.
EL bióxido de carbono es un estímulo potente para el centro respiratorio, el cual responde con un gran aumento de las señales inspiratorias y espiratorias que envía a los músculos respiratorios. sin embargo, la capacidad de este gas para atravesar la barrera hemato encefálica y dar lugar a hidrogeniones que estimulan el área quimiosensible para ser la base de su potente efecto estimulante del centro respiratorio.
Cualquiera que sea el mecanismo íntimo de este efecto la respuesta es un gran aumento tanto de la frecuencia como de la profundidad de la ventilación que a su vez dan lugar a un gran aumento de la ventilación alveolar.
PAPEL REGULADOR DEL OXÍGENO LOS QUIMIORRECEPTORES
El oxígeno juega un papel importante en la regulación de la ventilación, debido a que no ejerce efecto estimulador directo sobre el centro respiratorio.
La disminución de la presión parcial de oxígeno en la sangre arterial estimula los quimiorreceptores los cuales envían señales al centro respiratorio a través de los nervios glosofaríngeo y vago, el centro respiratorio responde mandando impulsos a los músculos respiratorios para incrementar la frecuencia y profundidad de la ventilación.

ESTIMULACIÓN DE LOS QUIMIORRECEPTORE
Cuando disminuye la presión parcial de oxigeno de la sangre arterial aumenta la frecuencia de descarga de impulso de los quimiorreceptores, cuando la presión parcial de oxigeno de la sangre arterial cae por debajo de su valor normal de 95mmHg el aumento de la frecuencia de descarga del impulso de los quimiorreceptores se acelera por lo que desciende a valores entre 90 y 60mmHg.
REGULACIÓN DE LA VENTILACIÓN DURANTE EL EJERCICIO
El ejercicio físico es una condición que impone una gran sobrecarga de trabajo al aparato respiratorio al incrementarse notablemente la demanda de oxigeno de los músculos.
Durante el ejercicio físico intenso el suministro de oxígeno puede elevarse hasta 20 veces su valor normal, en el mismo aumenta considerablemente la producción de bióxido de carbono; sin embargo, este no aumenta mucho su presión parcial en los líquidos corporales debido a que en la misma medida en que aumenta su producción y paso a la sangre aumenta casi en proporción lineal la ventilación alveolar y con ella su eliminación.
Durante el ejercicio físico actúan factores de control adicionales que consisten en señales nerviosas que parten de la corteza motora primaria y llegan al centro respiratorio para incrementar la ventilación, además durante el ejercicio se estimulan propioceptores de músculos, tendones y capsulas articulares sobre todo de las extremidades que también envían su información al centro respiratorio para excitarlo aún más.
Se considera que estas señales explican la mayor parte del incremento de la ventilación que caracteriza al ejercicio físico intenso, mientras que los mecanismos humorales establecen el ajuste final de la regulación.