Sin t

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(No Transcript)
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ASPECTOS FISICOS
Presión
Tensión
Sistemas elásticos
3
PRESION Absoluta y Relativa Transmural
capilares pulmonares pulmón
MENU GENERAL
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Existen numerosas variables que se usan de manera
que se puede prestar a confusión y es necesario
ajustar los conceptos fisiológicos a las
definiciones físicas.
FISICA
FISIOLOGIA
PRESION se expresa como peso ( p ) de una
columna líquida de cierta altura (h cm) y de
superficie unitaria (S 1cm2 )
PRESION ABSOLUTA es la fuerza ejercida por
unidad de superficie
P dinas/cm2
p ? g h
P ? H20 g hH20 ? Hg g hHg
P F / S dinas / cm2
También suele expresarse como el peso de una
columna líquida por unidad de superficie, que se
equilibra con la presión ejercida sobre el
líquido.
El peso específico (?) vale 1 g / cm3 para el
agua y 13.6 g / cm3 para el mercurio (Hg)
P 1 hH20 13.6 hHg
.
El peso o fuerza ( p, F ) es igual al peso
específico ( ? gr / cc ) del líquido por la
aceleración de la gravedad ( g ) y por la
altura ( h, cm) de la columna por cada centímetro
cuadrado de superficie
La forma común de expresión es en mmHg o cmH20 1
mmHg es equivalente a 1.3 cmH20 1 cmH20 es
equivalente a 0.73mmHg
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MANOMETRO Es un instrumento que permite medir
presiones relativas y no absolutas pues compara
las presiones desconocidas con la de referencia
que es la presión barométrica. Sus unidades son
cm de H20 o mm de Hg.
PRESIONES ESTATICAS
.
BAROMETRO Es un instrumento que permite medir
las presiones absolutas que en general se
expresan en atmósferas (Atm) unidad equivalente a
760 mmHg. El kPascal es equivalente a 7,5 mmHg y
el Torr a 1 mmHg.
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El cero del sistema se obtiene cuando el
manómetro está desconectado o ambas ramas están
en contacto con el medio ambiente como no hay
diferencia entre los meniscos se acepta que la
presión es cero.

La presión barométrica absoluta o medida con un
barómetro es 760 mmHg.
La presión barométrica relativa o medida con un
manómetro en U es 0 cmH20 o 0 mmHg según el
líquido que lo llena.
.
Cuando se llena con agua el peso de la columna
líquida es proporcional al peso específico de 1
g/cc y a su altura la unidad es cm H2O. Una
presión arterial de 164 cmH20 es equivalente a
120 mmHg (1cmH20 0,73mmHg).
.
Cuando se llena con mercurio el peso de la
columna líquida es proporcional al peso
específico de 13.6 g/cc y a su altura la unidad
es mmHg. Cuando una presión es de 120 mmHg es
equivalente a 164 cmH20 (1mmHg 1,3 cmH20).
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Si el menisco desciende en la rama conectada al
recipiente la presión medida es mayor que la
barométrica. Presión supra atmosférica
Cuando se conecta un manómetro a un recipiente
cuya presión se desconoce y ella es igual a la
barométrica los meniscos se mantienen sin
modificación. P0
Si el menisco asciende en la rama conectada al
recipiente la presión medida es menor que la
barométrica. Presión sub atmosférica
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SISTEMAS RIGIDOS Los sistemas constituidos por
tubos rígidos no modifican su radio por
variaciones de la Presión Estática Efectiva.
Tampoco modifican su radio por acción de
presiones externas.
PRESION TRANSMURAL
SISTEMAS ELASTICOS Los sistemas fisiológicos
están constituidos por tubos elásticos que sufren
modificaciones en su radio por las presiones
internas y externas.
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PRESION TRANSMURAL
En razón de la incidencia de la PRESION
INTRAMURAL (PIM) y de la PRESION EXTRAMURAL (PEM)
se debe considerar la influencia de ambas
presiones sobre el fluido contenido en los tubos
elásticos. Conceptualmente es muy importante la
PTM, pero su medición es compleja y su uso
clínico es poco habitual. Ello conduce a que
algunos resultados no puedan interpretarse
adecuadamente.
PRESION TRANSMURAL
PTM PIM - PEM




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Si el tubo distensible se coloca dentro de un
recipiente rígido y ambos se llenan con el mismo
líquido a cada nivel o altura todos los puntos
tienen la misma presión.(ver manómetros ) Esta
presión se puede medir en un manómetro en U
(Presión Estática Efectiva) y es además igual a
ambos lados de la pared distensible.
PEM PIM
Por acción de la gravedad (Presión Gravitacional)
varía en igual medida dentro y fuera)
PTM PIM - PEM
Los valores de PIM y de PEM irán aumentando hacia
el fondo del sistema,
pero la diferencia será nula y la
PTM no variará en su valor de cero.
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.
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La Presión Efectiva de la sangre aumenta por
transformación de la Presión Gravitacional como
en los ejemplos anteriores, en la medida que se
va del vértice a las bases del pulmón.
VASOS SANGUINEOS EN PLEURA
Como los líquidos de pleura y de los vasos sufren
variaciones que son de la misma magnitud, el vaso
no se deforma y la presión interna del vaso no
varía por acción externa. La variación de la PTM
(? PTM) es cero.
Pero en este caso, a diferencia del ejemplo
anterior, la PTM como valor absoluto no tendrá un
valor de cero pues hay una presión intra vascular
fijada de antemano por las características
cardiovasculares del sistema.
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La PRESION INTRAMURAL entendida como PRESION
EFECTIVA va aumentando desde la superficie al
fondo del tubo elástico y éste se deforma. Si la
PEM es igual a cero no tendrá incidencia sobre la
PRESION TOTAL (PTM) que se puede ejercer sobre el
fluido.
PTM PIM - PEM 10 - 0 10
La PTM puede tener el mismo valor de 10, si la
PIM vale 5 y la PEM -5.
PTM 5 - (-5) 10
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Si el tubo distensible lleno de líquido se coloca
en aire, sobre la pared externa se ejerce una
presión constante que es la barométrica o varía
muy poco con respecto a ella, como ocurre en el
pulmón.
La presión en capas horizontales cercanas a la
superficie del líquido dentro del tubo será casi
igual a la barométrica y la diferencia entre
ambas será cero.
El manómetro mide una presión que es igual a la
diferencia entre la del líquido y la barométrica
y en este caso está dando el valor de PTM
(PIM - PEM PIM - Pb).
En capas mas profundas del líquido irá aumentando
la presión estática efectiva por la acción
gravitacional.
Al medir la presión con el manómetro la PIM irá
aumentando su valor, tal como ocurría en el tubo
rígido, pero ahora se producirá una deformación
de la pared pues la PTM aumenta.
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Un buen ejemplo del tema que se desarrolla es la
red capilar del pulmón y su relación con el gas
pulmonar.
VASOS DEL PULMON
La PTM aumenta porque la presión ejercida por
el gas (PEM) se puede considerar constante por
su poca variación en tanto la presión dentro de
los vasos (PIM) va aumentando. La presión en los
vasos se ha descrito antes cuando la Presión
Efectiva va aumentando de los vértices a las
bases pulmonares.
Ahora se ve que también la PTM va aumentando de
la misma manera. En el pulmón hay movimientos
ventilatorios y cambios cíclicos de presión, que
deben ser considerados.
Cuando la PIM y l a PEM son de igual valor y
signo la PTM es cero.
Cuando la PEM se hace subatmosférica como ocurre
en la inspiración el calibre del vaso elástico
aumenta y la PTM aumenta.
Cuando la PEM se hace supraatmosférica como
ocurre en una espiración forzada el vaso
disminuye de calibre y la PTM
es menor.
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PRESIONES TRANSMURALES EN EL PULMON
La Presión Transpulmonar (PTP) permite conocer la
interacción de las fuerzas que actúan sobre la
pared del pulmón la PIM es la alveolar y la PEM
es la pleural PTP PIM - PEM PA - Ppl
La PA se suele medir como la presión en la boca
(Pbo) en condiciones de relajación del sistema
elástico o de flujo cero.
La Ppl se mide por medio de un balón colocado en
esófago
Esta PTP se mide habitualmente con un trasductor
diferencial y es la forma mas adecuada para
estudiar modificaciones en el comportamiento
elástico del pulmón.
La graficación de la PTP en relación al volumen
alcanzado por el pulmón permite medir la
compliance pulmonar (DV/DP) o estimar la
resistencia elástica.
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PRESIONES TRANSMURALES EN EL PULMON
La Presión Transtorácica (PTT) permite conocer la
interacción de las fuerzas que actúan sobre la
pared torácica la PIM es la pleural (Ppl) y la
PEM es la barométrica (Pb)
PTT PIM - PEM Ppl - Pb Ppl 0 Ppl
No es habitual su medición como manera específica
de conocer la complacencia de la caja torácica.
Pero si es importante la incidencia de sus
valores sobre el aspecto físico de los individuos
con diferente patología.
El paciente obstructivo crónico tiene una
complacencia pulmonar aumentada (retracción
elástica disminuida) y una PTT menos negativa, lo
que unido al atrapamiento aéreo configura un
tórax grande.
El paciente restrictivo tiene una complacencia
disminuida (retracción elástica aumentada) y una
PTT mas negativa, por lo que presenta un tórax
pequeño.
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PRESIONES TRANSMURALES EN EL PULMON
La Presión Transdiafragmática (Pdi) permite
conocer la interacción de las fuerzas que actúan
sobre el diafragma la PIM es la abdominal (Pabd)
y la PEM es la pleural (Ppl)
Pdi PIM - PEM Pab - Ppl
.
La misma sonda de doble vía que se usa para medir
Ppl se ingresa hasta el estómago para calcular la
Pabd La Pabd se mide como presión estomacal y se
le restan 8 cmH20 atribuidas a la contracción del
músculo gástrico.
La Pdi se completa con su diferencia con la
Pdimax obtenida por esfuerzo máximo, con el
tiempo en que es activa durante la inspiración
(Ti / Ttot).
Es un índice que se utiliza para cuantificar
fatiga diafragmática.
TTdi (Pdi/ Pdimax) Ti/Ttot
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También se desarrollarán aspectos físicos de la
circulación pulmonar.
Se continuará desarro llando los aspectos físicos
de las vías aéreas y alvéolos, pero es
conveniente recordar la compleja realidad del
pulmón. Es una imagen obtenida con inhalación de
sustancia opaca a los Rayos X y muestra bronquios
y bronquiolos.
Al inyectar sustancias opacas en una vena
periférica, se observa su ingreso en la red
arterial pulmonar
Luego de pasar por los capilares, la sustancia
opaca sale por la red venosa pulmonar.
Vías aéreas
Circulación venosa
Circulación arterial
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Existen numerosas variables que se usan de manera
confusa y es necesario ajustar los conceptos
fisiológicos a las definiciones físicas.
FISICA
FISIOLOGIA
TENSION fuerza por unidad de longitud T
DF / D l Dina / cm
Tensión arterial se usa de manera incorrecta para
referirse a la presión que ejerce la sangre en un
vaso sanguíneo
Para un elástico lineal es la fuerza que es
necesario aplicar
D l
Tensión de oxígeno se usa incorrectamente para
referirse a la presión parcial ejercida por las
moléculas de un gas.
para lograr un estiramiento
unitario
D F
Presión
Tensión
La tensión en un elástico circular se puede
entender como la fuerza por unidad de longitud
que hay que aplicar para unir los extremos luego
de ser cortado,
DF
Retracción
Distensión
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Elasticidad es una propiedad de la materia que le
permite volver a su condición inicial luego de
ser deformada por una fuerza externa.
Puede entenderse intuitivamente que si el
estiramiento producido por una fuerza unitaria es
grande la materia es muy distensible, mientras
que si la modificación es pequeña se dirá que es
un sistema mas rígido.
.
Elasticidad ?F / ? l dinas / cm
.
Esta propiedad se estudia midiendo el
estiramiento sufrido por el sistema ante la
aplicación de una fuerza y el análisis inicial
en física se realiza con un sistema elástico
lineal. Sus unidades corresponden a una
tensión. Obviamente tanto en física como en
fisiología los sistemas elásticos se complican en
base a estructuras tridimensionales y otras
características.
La materia elástica ofrece una resistencia al
estiramiento, que se ejerce en condiciones
dinámicas o de movimiento. Depende de las
características del movimiento y de la propia
estructura elástica no es necesariamente una
respuesta lineal o previsible en su desarrollo en
el tiempo.
Histéresis es el fenómeno que presentan los
sistemas elásticos donde en el estiramiento la
longitud
a igual fuerza
aplicada
es menor que en el
acortamiento
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SISTEMAS ELASTICOS
ELASTICO LINEAL MODULO DE HOOKE
ELASTICO TRIDIMENSIONAL LEY DE LAPLACE EN UN
GLOBO LEY DE LAPLACE EN UN ALVEOLO
Relación volumen-presión GLOBO ELASTICO DOBLE
(Pimax, Pemax)
MENU GENERAL
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Los materiales elásticos presentan la propiedad
de modificar su forma ante fuerzas externas y
volver a su condición inicial al interrumpirse la
acción. Existe cierta confusión sobre los
términos a ser aplicados, por lo que se ha optado
por seguir la orientación de Philippe Meyer en su
Fisiología Humana, editorial Salvat
COMPLACENCIA PULMONAR
.
La propiedad antes mencionada, se suele llamar
extensibilidad o defor mabilidad o elasticidad
(E). Se estudia con el módulo de Hooke o de
elasticidad ( DF / D l ) produciendo un aumento
unitario de longitud ( l )
por la aplicación de la fuerza
necesaria para lograr ese cambio ( F ).
E1 lt E2 Re1 lt Re2
E1 DF / Dl
E2 DF / Dl
La elasticidad y la resistencia elástica son
menores en el elástico 1 se produce un aumento
de longitud similar con una fuerza menor.
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La complacencia ( C Dl / DF ) (compliance
en inglés) o la adaptabilidad o la
distensibilidad se refiere al cambio de longitud
( l ) producido por la aplicación en el
elástico lineal de una fuerza unitaria. ( F
).
COMPLACENCIA PULMONAR
C1 gt C2 Re1 lt Re2
C2 Dl / DF
C1 Dl / ?F
La complacencia ( C ) es alta y la resistencia
elástica es baja en el elástico 1 se produce un
aumento de longitud igual con una fuerza menor.
La elasticidad tiene una relación directa con la
resistencia elástica E aumenta Re
aumenta La complacencia tiene una relación
inversa con la resistencia elástica C aumenta
Re disminuye
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Hay una dificultad adicional cuando los elásticos
son tridimen sionales, y la fuerza aplicada
por unidad de superficie es una presión ( P
) y las modificaciones producidas son de
volumen ( V ).
SISTEMAS ELASTICOS
E DP / DV C DV / DP
.
.
En el lenguaje de uso común, que a veces incluye
su aplicación médica, la elasticidad y la
complacencia o distensibilidad o adaptabilidad se
consideran propiedades idénticas del sistema
elástico. Pero debe cambiarse este uso, pues el
concepto físico determina que Elasticidad
aumenta la resistencia elástica
aumenta Complacencia aumenta la
resistencia elástica disminuye
Los elásticos biológicos varían las
modificaciones por la magnitud de la deformación,
por la velocidad en que se produzca, por cambios
irreversibles de las estructuras tridimensionales.
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Un sistema elástico lineal es estudiado variando
la fuerza (?F) ejercida sobre él midiendo de
manera simultánea el alargamiento producido (?L)
MODULO de HOOKE
para cada tipo de elástico hay un valor fijo de
la resistencia al estiramiento que se cuantifica
por la relación entre la fuerza aplicada y la
longitud alcanzada ( ? F / ? L ). Es un valor
constante llamado módulo de Hooke.
Longitud
F u e r z a
En la gráfica se observa que los dos sistemas
elásticos tienen una línea con una pendiente
diferente que define sus características
obviamente una vez superada la resistencia
mecánica del material, la aplicación de una
fuerza adicional puede romper la estructura
elástica.
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Cuando se trata de cuantificar la elasticidad en
un sistema que no es lineal, sino tridimensional,
como el pulmón, las modificaciones producidas
serán de volumen (?V) y la acción sobre el
sistema elástico se producirá por una fuerza
sobre la unidad de superficie, es decir una
presión (? P ).
MODULO de HOOKE
Elasticidad ? P / ?V
La resistencia que el sistema elástico opone al
estiramiento se define por una relación igual a
la anterior, entre presión y volumen.
El problema en fisiología respiratoria es la
medición de las variables adecuadas para la
cuantificación del fenómeno elástico producido en
el cambio de longitud del sistema (inspiración y
espiración ).
La medición de los cambios de volumen no ofrecen
mayores dificultades, aunque deben incluir
sistemas fiables y reproducibles y los valores
deben ser normalizados por presión barométrica y
temperatura.
La medición de la presión responsable del
estiramiento del pulmón ofrece las dificultades
propias de un elástico tridimensional que tiene
una presión interna (Presión alveolar ) y una
presión externa (Presión pleural).
La diferencia entre estas presiones es la
responsable de las modificaciones producidas
existen ciertas dificultades para su medición que
se unen a otros problemas reales de conocer la
tensión, la interacción de estructuras, de
posición corporal, de la presencia de sustancias
que modifican las características elásticas del
sistema.
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Los sistemas elásticos tridimensionales se rigen
por la ley de Laplace que establece la relación
entre la presión ( P ) en el sistema en reposo,
la tensión ( T ) de la pared elástica y el radio
( r ) alcanzado en su inflado o desinflado
LEY DE LAPLACE
P k T / r
La relación no es tan simple como la descrita
para el elástico lineal.
Si se acepta que tanto la constante de
proporcionalidad como la tensión de la pared se
mantienen invariables (en el sistema elástico
estudiado o en la ecuación anterior), la presión
será inversamente proporcional al radio que
alcanza al aumentar de volumen.
P K / r
P K / r
P K / r
1
2
4
P K / 1
P K / 4
P K / 2
1
1 / 2
1 / 4
Si la presión interna del primer globo se supone
de un valor unitario,


el se gundo tendrá la mitad
y el tercero sólo un
cuarto de ese valor.
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LEY DE LAPLACE EN UN GLOBO
Si se conectan globos elásticos con las
características descritas, el gas se desplazará
de mayor a menor presión
Ello significa que el globo pequeño se desinfla
en los de mayor tamaño
y un sistema elástico
con estas características es sumamente inestable,
con tendencia a transferir el gas a los globos de
mayor tamaño.
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LEY DE LAPLACE EN UN GLOBO
El pulmón es un sistema elástico constituido por
cientos de miles de globos elásticos (alvéolos)
de diferente tamaño, que se mantiene en
condiciones estables.
Intuitivamente se puede pensar que la ley de
Laplace no se cumple en el tejido elástico
pulmonar.
La realidad es que existe una sustancia que
modifica la tensión a la que están sometidos los
globos elásticos o alvéolos de diferente tamaño
el surfactante.
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LEY DE LAPLACE EN EL PULMON
La Fisiología Respiratoria de Julius Comroe ( año
1965 ) sigue siendo un ejemplo de descripción
cuantitativa, modelo que se seguirá en este tema
por su claridad didáctica.
La tensión superficial es un concepto fundamental
para entender el comportamiento elástico del
pulmón y el aparente incumplimiento de las leyes
físicas.
En todo líquido hay moléculas que sufren
atracción por parte de las otras moléculas en
todas direcciones.

Pero a nivel de la superficie de contacto entre
líquido y aire la atracción es desigual mayor
hacia el interior del líquido y menor hacia el
aire.
A raíz de esta fuerza desigual, las moléculas de
la superficie tienden a crear el área menor
posible y ejercen una tensión hacia el interior
del líquido.
Es función de esta tensión superficial la forma
que adopta una gota de un líquido.
Ts
Ts
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LEY DE LAPLACE EN EL PULMON
Se ha descrito la ley de Laplace y se puede
concluir que un sistema de globos elásticos
inflados a diferente volumen es altamente
inestable.
Se pensó que la relación entre la tensión
y el área de los globos,
se había modificado en el pulmón
así se transformaba en un sistema estable
constituido por millones de globos elásticos de
distinto tamaño. Esta hipótesis fue estudiada por
Clements de manera brillante.
La relación entre la tensión superficial. y el
área ocupada por la película de un líquido
varía con sustancias como el agua (70 dinas /
cm)
detergentes (30 dinas / cm)
.
La tensión superficial es una propiedad de estos
dos líquidos.................... .que depende de
la temperatura, no del área.
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Para estudiar la influencia del área en la
tensión superficial, se coloca un líquido
formando una película cuya área se puede variar
y
un sistema para medir la fuerza por unidad de
longitud (tensión) necesaria para romper la
película.
Cuando la película disminuye su área la tensión
para el agua ( ) y para el detergente (
) tiene un valor fijo, la que se mantiene
aunque varíe el área.
En cambio cuando se coloca un líquido obtenido de
un macerado de pulmón la tensión desarrollada
depende del área.
Cuando el área es grande la tensión superficial
es alta
y disminuye su
valor de manera proporcional a la disminución del
área líquida.
La tensión es baja cuando el área es pequeña
y su valor va aumentando cuan do
el área se hace mayor.

Esta diferencia entre el
acortamiento y el alargamiento de un sistema
elástico se ha descrito como histéresis.
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Cuando en lugar de agua o detergente se coloca un
líquido obtenido de un macerado de pulmón la
tensión desarrollada depende del área.
Cuando el área es grande la tensión superficial
es alta
y disminuye su
valor de manera proporcional a la disminución del
área líquida.
La tensión es baja cuando el área es pequeña
y su valor va aumentando cuan do
el área se hace mayor.

Esta diferencia entre el
acortamiento y el alargamiento de un sistema
elástico se ha descrito como histéresis.
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LEY DE LAPLACE EN EL PULMON
Lo desarrollado anteriormente permite abordar la
ley de Laplace para entender el comportamiento
del pulmón como sistema elástico.
P k T / r
Por lo visto hasta aquí es evidente que la
tensión del globo elástico debe completarse con
la tensión superficial de la película líquida
interna, que en el caso del pulmón contiene el
surfactante.
Se ha desarrollado que si tanto la constante de
proporcionalidad como la tensión de la pared se
mantienen invariables en el sistema elástico
estudiado, la presión es inversamente
proporcional al radio que alcance.
Una vez realizado el trabajo elástico que le
permite alcanzar un volumen dado, en la condición
de equilibrio, la presión interna es mayor en el
globo pequeño y menor en el de mayor radio.
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LEY DE LAPLACE EN EL PULMON
Cuando un globo elástico está recubierto
internamente por una película de agua hay una
acción de la tensión superficial. Al alcanzar
cada volumen se producirá un aumento de la
presión, en igual proporción en todos los
globos los menores tendrán mayor presión que los
mayores.
El análisis de la relación entre tensión
superficial y área realizada anteriormente para
el surfactante permite concluir que existe una
relación especial la tensión superficial es
pequeña en una burbuja de área reducida y es
grande en una burbuja de área mayor.
P K T / r
T 20
T 40
T 80
TS
TS
TS
P 20 / 1
P 40 / 2
P 80 / 4
P 20
P 20
P 20
La presión es igual en todos los globos elásticos
( alvéolos) cuando contienen una capa líquida con
surfactante en su interior.
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RELACION VOLUMEN PRESIÓN
Se ha analizado la relación entre presión y
volumen de globos elásticos y la cuantificación
de sus relaciones por la ley de Laplace. Un globo
al ser inflado presenta volúmenes crecientes que
se establecen de manera continua durante el
proceso.
Para convertir la película elástica en una
burbuja o globo, es necesario producir aumentos
importantes de presión, hasta alcanzar la presión
crítica de apertura.
A partir de ese momento los alvéolos o globos
alcanzan aumentos de volumen con presiones de
equilibrio menores
En la ventilación normal los alvéolos que
alcanzan mayor aumento de volumen (variable
independiente), presentan menor presión interna.
La ventilación espontánea genera variaciones de
volumen pulmonar a través del trabajo muscular y
modificación del tamaño de la caja torácica ello
genera variaciones de presión. El volumen es la
variable independiente y la presión es la
variable dependiente en la ventilación normal.
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RELACION PRESIÓN VOLUMEN
Cuando el inflado se logra por aumento de
presión, existe un valor máximo que no se puede
sobrepasar a partir de ese valor el globo
estalla. Es lo que ocurre cuando la ventilación
es a presión positiva (mecánica, CPAP, BiPAP ) a
diferencia de la ventilación espontánea.
Se comienza a inflar el globo igual que en
ejemplo anterior, desde un volumen y una presión
bajos.
La presión es la variable independiente y el
comportamiento de los globos elásticos está
determinada por esta condición.
Al superar la presión el valor crítico de
apertura el aumento de volumen es un fenómeno
incontrolado y el globo explota si se aumenta más
la presión.

El sistema ha salido fuera del....................
..... comportamiento elástico normal y se hace
inestable.
Es un fenómeno común de la ventilación a presión
positiva que se llama barotrauma y se explica por
el diferente comportamiento de los globos
elásticos o alvéolos cuando la presión es la
variable independiente.
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RELACION PRESIÓN VOLUMEN
Suelen presentarse problemas de comprensión al
analizar las relaciones antes descritas, como
ocurre en muchos fenómenos de fisiología
ventilatoria que analizan las relaciones entre
presión y volumen.
Si se procede a inflar un globo se realiza un
trabajo elástico, compuesto de aumento de presión
( P ) que se acompaña de una variación de volumen
( V ). Tel ? P ?V Tel ƒ P dV El
resultado final es igual a la sumatoria ( S ) o a
la integral ( ƒ ) de los cambios sucesivos
producidos ( P V), hasta el inflado final.
V1 lt V 2
Tel1 lt Tel2
El trabajo elástico que se debe realizar en dos
globos que tienen las mismas características
elásticas, es menor en el globo 1,de menor volumen
que en el globo 2 que ha alcanzado un mayor
volumen,
Esto puede prestarse a confusión cuando se piensa
en lo desarrollado como Ley de Laplace.
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RELACION PRESIÓN VOLUMEN
Se ha descrito antes lo que ocurre cuando los dos
globos que han sido inflados con el Tel ya
descrito, son conectados entre sí luego de haber
alcanzado su condición de equilibrio.
El globo de menor volumen ( V1 ) tiene mayor
presión interna ( P1 ) en la condición de reposo
al final de su inflado y se desinfla en el globo
de mayor volumen ( V2 ) que presenta menor
presión ( P2 )
V1 lt V 2
Tel1 lt Tel2
A pesar de que la condición antes descrita es un
proceso de observación en la vida diaria, se
entiende con claridad la necesidad de realizar un
mayor trabajo para inflar un globo hasta un
tamaño mayor, pero no es tan obvio que la presión
interna final será menor.
V1 lt V 2
P1 gt P2
Es necesario entender con absoluta claridad cada
proceso, porque se describen numerosas relaciones
entre presión y volumen que se establecen de
diferente manera según el fenómeno físico que se
está desarrollando y la ley física que lo rige.
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GLOBO ELASTICO PRESION PLEURAL INSPIRACION ESPIR
ACION PRESION INSPIRATORIA MAXIMA PRESION
ESPIRATORIA MAXIMA RELAJACIÓN
MENU GENERAL
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Se ha descrito el comportamiento de un globo
elástico rodeado por una presión uniforme, que
puede suponerse la presión barométrica (Pb) o la
de cualquier sistema que lo rodea.
PRESIÓN PLEURAL
Es necesario analizar el comportamiento de dos
globos, uno dentro del otro, para entender los
aspectos mas simples de la interacción entre la
caja torácica y el pulmón. Su desarrollo es
indispensable a fin de describir posteriormente
las distintas presiones que se miden en la
exploración funcional ventilatoria y los
diferentes fenómenos que ellas cuantifican.( ver
Capítulo 4, Complacencia)
En el modelo que se describe el pulmón ( )
es el globo interno y tiene un comportamiento
similar a lo desarrollado anteriormente. Se
cumple la Ley de Laplace, con las modificaciones
descriptas en relación a la tensión superficial y
el surfactante.
.
La caja torácica ( ) está representada por
un globo externo que no tiene conexión con el
exterior, incluyendo también un espacio entre
ambos ( el espacio intrapleural ).
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Se trata de un modelo con dos globos elásticos
que tienen un espacio entre ellos sin
comunicación con el exterior.
PRESIÓN PLEURAL
El globo interno ( pulmón ) está conectado con el
exterior, lo que le permite una reducción de
volumen por acción de la tensión de su pared. Su
tendencia es alcanzar la condición de reposo
elástico, que se producirá al eliminar todo el
gas de su interior.
Esta fuerza elástica se ejerce sobre el espacio
existente entre los globos y al ser hermético
impide el colapso.
Como el espacio entre ambos no tiene comunicación
con el exterior, aunque la variación sea mínima,
habrá un aumento de volumen, lo que implica
disminución de presión. ( ley de Boyle-Mariotte )
De esta manera se genera una presión
subatmosférica, es decir que adquiere valores
negativos en relación a la barométrica. En el
pulmón es la presión pleural.
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El modelo físico anterior tiene su equivalente en
el sistema ventilatorio. Los dos sistemas
elásticos en un individuo normal en reposo
ventilatorio ejercen fuerzas comparables en
sentido opuesto, con un volumen de 30 de la
Capacidad Vital.
PRESION PLEURAL
La caja torácica (globo externo) está en reposo
elástico cuando tiene un volumen equivalente al
60 de la Capacidad Vital del individuo.
El pulmón (globo interno) está en reposo elástico
con un volumen mínimo, por debajo del volumen en
espiración forzada o a Volumen Residual.
Ello significa que en condiciones ventilatorias
de reposo el tórax tiene un volumen reducido por
la tracción elástica del pulmón.
Por estas razones al conectar el espacio
intrapleural con el exterior, el pulmón reduce su
volumen y la caja torácica lo aumenta.
La comunicación del espacio intrapleural con el
exterior se puede producir por rotura del pulmón
o de la caja torácica y se llama neumotórax.
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La estructura normal del pulmón dentro del tórax
puede alterarse al producirse ingreso de
sustancias en la cavidad intrapleural (gas,
sangre, exudados)
El neumotórax se refiere al ingreso de gas de
manera anormal en el espacio intrapleural.
Su origen puede ser a través de la caja torácica
o por comunicación con
el exterior a través del pulmón .
Normal
En ambos casos se produ cirá una dismi nución
del volumen del pulmón . Dependiendo de la
disminu ción de la venti lación alveolar habrá
hipoxia e hipercapnia.
Neumotórax Pulmón derecho
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La inspiración normal se realiza con la
contracción de los músculos inspiratorios que
producen un aumento de tamaño de la caja torácica
( globo gris del modelo ). El volumen es
la variable independiente.
Parte de la energía entregada al sistema en
inspiración se utiliza en vencer la resistencia
elástica de la caja torácica y del pulmón.
INSPIRACION
x
.
El espacio entre los globos es hermético por lo
que se cumple la ley de Boyle Mariotte que
establece que a temperatura constante el producto
de presión ( P ) por volumen ( V ) es una
constante P V constante Si el volumen
aumenta, la presión disminuye hacia valores
menores puede llegar a ser subatmosférica
El valor de presión entre los globos (presión
pleural, Ppl) depende de la fuerza elástica
ejercida por cada uno de ellos y del volumen
alcanzado.

Si no ingresa gas toda energía adicional aportada
por la contracción de los músculos inspiratorios,
luego de vencida la resistencia elástica
pulmonar, produce una disminución de presión en
el globo interno. ( Presión intraalveolar, PA )
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Si en la inspiración descrita anteriormente se
permite el movimiento de gas, éste se desplazará
por el gradiente de presión generado


desde el exterior al interior del globo, con
aumento del tamaño del sistema elástico
x
x
Durante la espiración la disminución del tamaño
de la caja se produce por simple relajamiento de
los músculos inspiratorios (espiración pasiva)
ESPIRACIÓN

o por contracción de los
músculos espiratorios (espiración activa).

se produce un aumento de la presión
por la liberación de la energía elástica
acumulada por el globo interno en la inspiración.

Si no se permite el movimiento del gas,
Las presiones supraatmosféricas generadas por la
retracción elástica del globo, originan frente a
la presión barométrica externa un gradiente de
presión, que permite la salida del gas del globo
interior y el regreso a la condición inicial del
globo exterior (espiración pasiva)
También puede originarse la salida del gas hacia
el exterior por la energía aportada por los
músculos espiratorios en su contracción
(espiración activa).(ver Capítulo 3, Trabajo
Ventilatorio)
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Al permitirse el movimiento del gas se produce un
desplazamiento desde el interior del globo hacia
el exterior, por el gradiente de presión antes
descrito.
ESPIRACION
x

• Se ha descrito de manera muy elemental una
  ventilación normal con un modelo elástico al que
  hay que añadir la tensión superficial si en el
  globo interior hay una película líquida.
• Existe también una cinética o movimiento en el
  tiempo
• de los sistemas elásticos ( pulmón, tórax,
  abdomen )
• de los gases que se desplazan.

.
Es un fenómeno que se puede ir completando en la
medida en que es necesario ampliar la información
para definir una patología específica.
Lo desarrollado antes es una secuencia que se
conoce en fisiología como el ciclo ventilatorio
y se completará su descripción mas adelante. (
ver Capítulo 3 Trabajo Ventilatorio ).
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Es importante aclarar aquí algunos conceptos que
se usarán en la medición y descripción de la
Presión Inspiratoria Máxima (Pimax) y de la
Presión Espira toria Máxima (Pemax).
PRESIONES MAXIMAS
X
X
Capacidad Pulmonar Total
Volumen Residual (VR)
Para medir la Pimax a VR se realiza primero una
espiración forzada y con el volumen intrapulmonar
a VR se produce un esfuerzo inspiratorio máximo a
glotis cerrada.
Para medir la Pimax a CPT se realiza primero una
inspiración forzada y con el volumen
intrapulmonar a CPT se produce un esfuerzo
inspiratorio máximo a glotis cerrada.
Los múscu los
inspiratorios están estirados al máximo y por
ello no pueden realizar un gran esfuerzo
generan una presión subatmosférica menor que a
VR.
Los músculos inspiratorios están por debajo de su
condición de reposo elástico por lo que generan
una fuerza importante y una gran presión
subatmosférica.
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Volumen Residual ( VR )
Capacidad Pulmonar Total ( CPT )
X
X
PRESIONES MAXIMAS
Para medir la Pemax a CPT se realiza en este caso
primero una inspiración forzada y con el volumen
intrapulmonar a CPT se produce un esfuerzo
espiratorio máximo a glotis cerrada.
Para medir la Pemax a VR se realiza primero una
espiración forzada y con el volumen intrapulmonar
a VR se produce un esfuerzo espiratorio máximo a
glotis cerrada.
Los músculos espiratorios y el pulmón están
alejados de su condición de reposo generan una
presión supraatmosférica mayor que a VR.
Los músculos espiratorios pueden generar una
fuerza importante y producen una presión positiva
o supraatmosférica.
Esta técnica se puede realizar para un solo
volumen o trazar una línea completa entre VR y
CPT. Se evalúa la fuerza muscular y las Pimax y
Pemax son variables de uso clínico habitual.
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Se analiza a continuación la relajación muscular
a glotis cerrada luego de haber fijado
determinado volumen pulmonar (VR, Capacidad
Funcional Residual (CFR) y CPT). Es una técnica
para estudiar la patología del sistema elástico
estático del sistema ventilatorio ( caja torácica
y pulmón juntos)
RELAJACION
VR
CPT
CFR
P cero
P -
P
A CFR y posterior relajación ventilatoria, los
músculos tienden a distenderse menos
A VR y posterior relajación ventilatoria, los
músculos tienden a distenderse
A CPT y posterior relajación ventilatoria, los
músculos tienden a retraerse
y el pulmón a
retraerse.
y el pulmón a
retraerse aún mas.
y el pulmón a retraerse aún mas.
Ambas fuerzas se suman y la presión resultante es
positiva.
La fuerza muscular es mayor y la presión es
negativa
Ambas fuerzas son iguales y la presión cero.
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La curva de relajación del sistema ventilatorio,
estudia el comportamiento del conjunto que
constituyen el pulmón y los músculos de la caja
torácica.
Este fenómeno se analizará nuevamente en el
capítulo de trabajo ventilatorio, donde es
necesario aplicar los conocimientos físicos
básicos antes desarro llados
RELAJACION
Al medir la presión transpulmonar (Pa Ppl) y
relacionarla con las variaciones de volumen
pulmonar, se está realizando el estudio por
separado de las propiedades elásticas del
pulmón. Es lo que se ha aceptado que se llamará
en este programa complacencia pulmonar.
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Estos fenómenos se verán nuevamente en su
relación entre volumen pulmonar y presión bucal y
el gráfico que se presenta es sólo un anticipo de
lo desarrollado en el Capítulo 3, Trabajo
Ventilatorio.
Se analizan las condiciones de reposo del sistema
ventilatorio, de los músculos ventilatorios y
del pulmón
Se analizan las curvas de presión inspiratoria
máxima (Pimax),
de presión espi ratoria
máxima (Pemax)
y de
relajación del sistema ventilatorio
Existe una gran diferencia entre la descripción
de los fenómenos físicos y las variables medidas
en los estudios del laboratorio clínico. Esta
diferencia debe ser entendida para que los
conceptos básicos puedan ser aplicados a la
mecánica ventilatoria.
FIN
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El Capítulo 1 CONCEPTOS FISICOS del Programa
Interactivo ha llegado a su fin.
MENU GENERAL
FIN