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1 Per le lezioni del prof. P.P. Battaglini Schemi di Dichiarazione Le immagini presenti in questo file sono state reperite in rete o modificate da testi cartacei. Queste immagini vengono utilizzate per l elevato contenuto didattico e per promuovere la conoscenza delle opere da cui sono tratte, la cui consultazione è consigliata e certamente utile allo studio degli argomenti qui trattati Il materiale presentato non è sufficiente a superare adeguatamente l esame. E necessario, quindi, completare lo studio su testi reperibili in commercio, fra cui: Guyton e Hall: Fisiologia Medica. Elsevier Autori vari (a cura di F. Conti); Fisiologia medica. EdiErmes Silverthorn; Fisiologia umana: un approccio integrato. Pearson W. F. Ganong; Fisiologia Medica. Piccin J. B. West; Fisiologia della respirazione. L essenziale. Piccin Nessun diritto di copyright è invocato per il materiale originale presente in questo file. Chi desideri utilizzarlo è solo invitato a citarne la fonte 1

2 QUADRO GENERALE Vie aeree Leggi dei gas Meccanica della respirazione e funzioni delle pleure Volumi e pressioni intratoracici Pneumotorace Spirometria Spazio morto Scambi gassosi Regolazione della respirazione VIE AEREE polvere muco soluzione salina ciglia cellula mucipara Epitelio respiratorio ciliato 2

3 BRONCHIOLI A alveoli AS setti interalveolari BR bronchioli respiratori BT bronchioli terminali D ghiandola mucosa DA dotto alveolare M muscolatura liscia N nervi PA arteria polmonare PV vena polmonare Muscolatura liscia dei bronchioli: recettori! 2 adrenergici (broncodilatazione) poco innervati VIE AEREE Superficie di scambio: 75 m 2 (circa 1/2 campo da tennis) 3

4 4

5 DIFFUSIONE E SOLUBILITA La solubilità di un gas in un liquido è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale LEGGE DI LAPLACE La pressione necessaria a distendere una cavità (pressione distendente) è direttamente proporzionale alla tensione delle sue pareti ed inversamente proporzionale al suo raggio 5

6 SURFACTANTI Forza di retrazione che tende a far chiudere gli alveoli 6

7 SURFACTANTI MECCANICA DELLA VENTILAZIONE ARTICOLAZIONE COSTO-VERTEBRALE MUSCOLI RESPIRATORI DIAFRAMMA 7

8 PRESSIONE INTRAPLEURICA Da CONTI et al. VARIAZIONI PRESSORIE DURANTE LA RESPIRAZIONE Volume corrente (ml) Pressione (mm Hg) 8

9 VOLUMI RESPIRATORI (SPIROMETRIA) VOLUMI RESPIRATORI (SPIROMETRIA) 9

10 SPIROMETRIA DINAMICA FEV: Forced Expiratory Volume (in 1 sec) FVC: Forced Ventilatory Capacity VOLUME RESIDUO VR= V 2 - CV CV= capacità vitale VR= volume residuo V 2 = V 1 (C 1 - C 2 ) C 2 [4] elio C 1 V 1 - C 2 V 1 C 1 V 1 = C 2 (V 1 + V 2 ) [1] C 1 V 1 = C 2 V 1 + C 2 V 2 [2] V 2 = [3] C1= concentrazione iniziale C2= concentrazione finale V1= volume dello spirometro V2= volume polmonare C 2 10

11 COMPLIANCE POLMONARE ISTERESI E SURFACTANTI isteresi La curva pressione-volume del polmone non è lineare perché il polmone diventa sempre più rigido (meno compliante) man mano che il volume aumenta dalla FRC (capacità funzionale residua, alla fine di una espirazione eupnoica) alla capacità vitale (TLC). La curva pressione-volume esprime anche una isteresi. L isteresi si riferisce alla differenza fra inflazione e deflazione. Rappresenta l energia in più necessaria per insufflare il polmone rispetto a quella necessaria per svuotarlo. espirazione inspirazione La compliance (distensibilità) esprime l aumento di volume causato da un aumento di pressione, in condizioni statiche. 200 ml/cm H 2 O In assenza di surfactanti (inserto a destra), è necessaria una maggiore pressione per dilatare il polmone. I bambini che nascono con questa condizione (prematuri) sono ospitati in incubatrici che li ventilano a pressione positiva. COMPLIANCE POLMONARE E TORACICA Curve volume-pressione statiche VOLUME (%VC) GABBIA TORACICA escissa: la curva si costruisce da destra (riposo) verso sinistra, desufflando aria POLMONE escisso: la curva si costruisce da sinistra (riposo) verso destra, insufflando aria PRESSIONE (cmh 2 O) PRESSURE (cm H20) 11

12 COMPLIANCE POLMONARE E TORACICA Curve volume-pressione statiche COMPLIANZA ALTA COMPLIANZA BASSA VOLUME (%VC) COMPLIANZA BASSA GABBIA TORACICA escissa: la curva si costruisce da destra (riposo) verso sinistra, desufflando aria POLMONE escisso: la curva si costruisce da sinistra (riposo) verso destra, insufflando aria COMPLIANZA ALTA PRESSIONE (cmh 2 O) PRESSURE (cm H20) COMPLIANZA ALTA: piccole variazioni di pressione provocano grandi variazioni di volume COMPLIANZA BASSA: grandi variazioni di pressione provocano piccole variazioni di volume COMPLIANCE POLMONARE E TORACICA Curve volume-pressione statiche COMPLIANZA ALTA ENFISEMA FIBROSI COMPLIANZA BASSA VOLUME (%VC) COMPLIANZA BASSA GABBIA TORACICA POLMONE A: TeT > TeP B: TeT = TeP C: TeT = 0 < TeP D: TeT < TeP TeT: tensione elastica toracica TeP: tensione elastica polmonare COMPLIANZA ALTA PRESSIONE (cmh 2 O) PRESSURE (cm H20) Complianza: capacità di espandersi (distensibilità: dv/dp). Quella polmonare è aumentata in caso di enfisema e diminuita in caso di fibrosi Elastanza (inverso della complianza): capacità di ritrarsi. Quella polmonare è diminuita in caso di enfisema e aumentata in caso di fibrosi VC: capacità vitale FRC: capacità funzionale residua 12

13 COMPLIANCE POLMONARE E TORACICA Curve volume-pressione statiche COMPLIANZA ALTA ENFISEMA FIBROSI COMPLIANZA BASSA VOLUME (%VC) COMPLIANZA BASSA GABBIA TORACICA POLMONE A: TeT > TeP B: TeT = TeP C: TeT = 0 < TeP D: TeT < TeP TeT: tensione elastica toracica TeP: tensione elastica polmonare COMPLIANZA ALTA PRESSIONE (cmh 2 O) PRESSURE (cm H20) Complianza: capacità di espandersi (distensibilità: dv/dp). Quella polmonare è aumentata in caso di enfisema e diminuita in caso di fibrosi Elastanza (inverso della complianza): capacità di ritrarsi. Quella polmonare è diminuita in caso di enfisema e aumentata in caso di fibrosi VC: capacità vitale FRC: capacità funzionale residua LAVORO POLMONARE E TORACICO Curve volume-pressione statiche (ESPIRAZIONE) VOLUME (%VC) PRESSURE (cm H20) 13

14 LAVORO POLMONARE E TORACICO Curve volume-pressione statiche (ESPIRAZIONE) B: fine di una espirazione eupnoica F: fine di una inspirazione eupnoica VOLUME (%VC) BEGC: lavoro polmonare BEDA: lavoro toracico BEF: lavoro toraco-polmonare A D E F B C G PRESSURE (cm H20) COMPLIANCE POLMONARE Curve volume-pressione dinamiche 1 VOLUME (L) Compliance = 0,1 Compliance = 0,05 0,5 0,25 PRESSIONE 5 cm H2O La compliance (normalmente 0,2 L/cm H2O), dipende anche dal volume polmonare: con un solo polmone, si ha un "V dimezzato per ogni dato "P. Con minor quantità di polmone, per dilatare uno stesso volume è necessario distendere una maggior quantità di tessuto, quindi è necessaria più pressione. 14

15 SPAZIO MORTO ANATOMICO ARIA ESPIRATA O 2 116,0 CO 2 32,0 H ,0 N 2 565,0 P TOT 760 SCAMBI GASSOSI ARIA ALVEOLARE O 2 100,0 CO 2 40,0 H ,0 N 2 573,0 P TOT 760 ARIA INSPIRATA O 2 158,0 CO 2 0,3 H 2 0 5,7 N 2 596,0 SANGUE ARTERIOSO O 2 95,0 CO 2 40,0 H ,0 N 2 573,0 P TOT 760 (97 senza shunt 100 teorica) P TOT 755 P TOT 706 e GANONG SANGUE VENOSO O 2 40,0 CO 2 46,0 H ,0 N 2 573,0 TESSUTI O 2 40,0 CO 2 46,0 H ,0 N 2 573,0 P TOT

16 PRESSIONE PARZIALE DEI GAS a diverse altezze del polmone RAPPORTO VENTILAZIONE/PERFUSIONE a diverse altezze del polmone Tempo di attraversamento dei capillari polmonari, a riposo: 0,7 s Tempo di equilibrio alveolo-capillare dell 0 2 : 0,3 s (diffusione limitata dalla perfusione) 16

17 AUTOREGOLAZIONE DEL RAPPORTO VENTILAZIONE/PERFUSIONE TRASPORTO DEI GAS MIOGLOBINA EMOGLOBINA 17

18 CURVE DI DISSOCIAZIONE DELL EMOGLOBINA Saturazione dell emoglobina, % ph C Saturazione dell emoglobina, % P CO 2 difosfoglicerolo (Silverthorn, 2000) P O 2 (mm Hg) P O 2 (mm Hg) TRASPORTO DELL ANIDRIDE CARBONICA 18

19 CHEMOCETTORI PERIFERICI CHEMOCETTORI PERIFERICI BAROCETTORI CAROTIDEI n. glossofaringeo Seno carotideo Arteria carotide comune Glomo carotideo n. vago Arco dell aorta Glomi aortici cuore CHEMOCETTORI CENTRALI 19

20 CENTRI RESPIRATORI Gruppo respiratorio dorsale (parte del nucleo del tratto solitario) inspirazione: EUPNEA (Parte del nucleo parabrachiale) Gruppo respiratorio ventrale (parte dei nuclei ambiguo e retroambiguo) espirazione e inspirazione: IPERVENTILAZIONE CENTRI RESPIRATORI 20

21 REGOLAZIONE DELLA RESPIRAZIONE Meccanocettori: Nella muscolatura liscia bronchiale (recettori da stiramento) A lento adattamento: terminano l inspirazione (riflesso di Hering-Breuer) A rapido adattamento: favoriscono la inspirazione. Nelle vie aree superiori: starnuto, tosse. 21

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