Proceso y Mecánica de la Respiración

Proceso y Mecánica de la Respiración

La respiración es un proceso biológico fundamental que consta de varias etapas clave para el intercambio de gases. Inicia con la ventilación pulmonar, que es el movimiento de aire entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares, seguida por la difusión de gases entre el aire alveolar y la sangre en los capilares pulmonares. El transporte de gases se lleva a cabo a través de la sangre hacia los tejidos del cuerpo, donde ocurre una segunda difusión para suministrar oxígeno y recoger dióxido de carbono. La mecánica ventilatoria se refiere a los procesos físicos que permiten la ventilación, incluyendo la contracción y relajación de los músculos respiratorios, que generan cambios de volumen y presión en la cavidad torácica y los pulmones. La distensibilidad y elasticidad pulmonar, atributos conferidos por el tejido conectivo, son esenciales para la adaptación del tamaño pulmonar durante la respiración.

Principios de la Presión en la Ventilación Pulmonar

La Ley de Boyle-Mariotte es un principio físico que establece que, a temperatura constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen. En el contexto de la respiración, esto implica que un aumento en la presión pulmonar conduce a una disminución en el volumen de aire y viceversa. Durante el ciclo respiratorio, se observan variaciones en las presiones: la presión atmosférica es la del aire externo, la presión alveolar es la del aire dentro de los alvéolos, la presión pleural es la que se encuentra en el espacio pleural entre las membranas que recubren los pulmones, y la presión transpulmonar es la diferencia entre la presión alveolar y la pleural. La presión pleural normalmente es negativa, lo que contribuye a mantener los pulmones en estado de expansión y es fundamental para la dinámica de la ventilación.

Resistencias en la Función Ventilatoria

La función ventilatoria se ve afectada por resistencias estáticas y dinámicas. Las resistencias estáticas están relacionadas con la distensibilidad pulmonar y la tensión superficial de los alvéolos, determinadas por las propiedades elásticas del tejido pulmonar y las fuerzas intermoleculares del líquido alveolar. La distensibilidad, o compliance, describe la capacidad de los pulmones para expandirse en respuesta a cambios en la presión transpulmonar. Las resistencias dinámicas se asocian con el flujo de aire y la fricción que este genera al moverse a través de las vías respiratorias, siendo influenciadas por el tipo de flujo (laminar o turbulento) y el calibre de las vías aéreas.

Función del Surfactante Pulmonar

El surfactante pulmonar es una compleja mezcla de lípidos y proteínas secretada por los neumocitos tipo II que desempeña un papel crucial en la reducción de la tensión superficial alveolar, facilitando así la distensibilidad pulmonar y disminuyendo el trabajo respiratorio. Además, el surfactante previene el colapso alveolar y el edema pulmonar al minimizar la transferencia de líquido desde los capilares hacia el alvéolo. La Ley de Laplace describe cómo la tensión superficial y el radio de los alvéolos influyen en la presión interna alveolar; el surfactante es vital para equilibrar estas fuerzas, especialmente en los alvéolos más pequeños, evitando su colapso durante la espiración.

Dinámica de las Resistencias en la Ventilación

Las resistencias dinámicas al flujo de aire en los pulmones pueden ser de tipo laminar, turbulento o transicional, dependiendo de la velocidad del aire y las características estructurales de las vías respiratorias. Según la Ley de Poiseuille, la resistencia al flujo es inversamente proporcional al cuarto poder del radio de la vía aérea, lo que significa que pequeñas disminuciones en el radio pueden incrementar significativamente la resistencia al flujo de aire. Durante la inspiración, la expansión de la caja torácica reduce la resistencia al flujo de aire, mientras que durante la espiración, la resistencia aumenta al reducirse el volumen pulmonar.

Heterogeneidad de la Ventilación y Asma

La ventilación pulmonar es heterogénea debido a diferencias regionales en la estructura y función pulmonar, afectadas por la gravedad y el tono del músculo liso bronquial. La presión pleural varía de forma vertical, siendo más negativa en las regiones superiores del pulmón y menos negativa en las inferiores, lo que influye en la distensión alveolar y, por ende, en la ventilación. Los alvéolos en las regiones inferiores tienden a estar mejor ventilados. Durante una crisis asmática, la broncoconstricción incrementa la resistencia al flujo de aire, aumentando el trabajo respiratorio y complicando la ventilación, lo que puede llevar a una disminución en la eficiencia del intercambio gaseoso y a la sensación de falta de aire.