La respirazione. Processo di scambio di ossigeno e anidride carbonica tra un organismo ed il suo ambiente.

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1 LA RESPIRAZIONE

2 La respirazione Processo di scambio di ossigeno e anidride carbonica tra un organismo ed il suo ambiente.

3 Apparato respiratorio

4 Le vie respiratorie

5 Tessuto epiteliale delle vie respiratorie

6 Le vie respiratorie Convogliare l aria respirata Umidificare Riscaldare Depurare Controllo della muscolatura tracheo-bronchiale: Ortosimpatico Inibizione (efedrina) Parasimpatico Eccitamento

7 Struttura respiratoria dei polmoni

8

9 La cassa toracica e la cavità pleurica

10 Pressioni e forze nella ventilazione polmonare V (P alv P atm ) V = flusso d aria P alv = pressione alveolare +1 mmhg espirazione -1 mmhg inspirazione P atm = pressione atmosferica 760 mmhg Pressione intrapleurica (P ip ) Depressione di Donders -4 mmhg a riposo (fine espirazione) -4 a -7 mmhg respirazione normale (fine inspirazione) Pressione transpolmonare (P alv P ip )

11 Pneumotorace Cisti congenita

12 Meccanica respiratoria Frequenza atti respiratori 14-15/min Azione di leva svolta dal diaframma durante l inspirazione

13 Muscolatura e movimenti respiratori

14 Modello elementare della meccanica respiratoria

15 Legge di Boyle 100 mmhg x 1 L = P 2 x 0,5 L P 2 = 200 mmhg

16 Volumi, flussi e pressioni Ventilazione: Statica Normale (tranquilla) La ventilazione polmonare è influenzata da: Compliance polmonare. Resistenza delle vie aeree.

17 Compliance polmonare (C p ) C p = V/ (P alv P ip ) Enfisema polmonare 1. Elasticità 2. Tensione superficiale

18 Surfactante 90% fosfolipidi (dipalmitoilfosfatidilcolina) proteine del surfactante (SP-A, SP-B, SP-C, SP-D) carboidrati NRDS = sindrome da distress respiratorio del nato prematuro. ARDS = insufficienza polmonare acuta.

19 Tensione superficiale

20 Resistenze delle vie aeree V P / R alv p R p 8 l / r 4

21 Fattori che modificano il raggio delle vie aeree Fattori fisici Pressione transpolmonare Forza di trazione laterale Fattori neuronali e neuroendocrini Sistema parasimpatico Recettori muscarinici M 1 e M 3 (broncocostrizione) Midollare del surrene Adrenalina recettori β 2 -AR (broncodilatazione) Fattori paracrini Anidride carbonica (broncodilatazione)

22 Misura dei volumi e delle capacità respiratorie Spirometro

23 Volumi e capacità polmonari

24 Metodo di diluizione di un gas estraneo utilizzato per la determinazione del volume polmonare

25 Ventilazione polmonare, alveolare e dello spazio morto Ventilazione polmonare (quantità di aria che entra ed esce nell apparato respiratorio in un minuto). Volume corrente frequenza respiratoria = 6000 ml/min = 6 l/min Ventilazione alveolare (quantità di aria alveolare che viene sostituita con aria atmosferica in un minuto). (Volume corrente volume spazio morto) frequenza respiratoria ( ) 12 = 4200 ml/min = 4,2 l/min

26 L aria alveolare e lo spazio morto Spazio morto anatomico = cavità orale, cavità nasali, faringe, laringe, trachea, bronchi e bronchioli terminali. Aria alveolare = scambi gassosi Spazio morto respiratorio (150 ml) spazio morto anatomico spazio morto funzionale

27 Ventilazione dello spazio morto Ventilazione polmonare ventilazione alveolare = 1800 ml/min = 1,8 l/min Umidificazione, riscaldamento e rinnovo dell aria Processo di termoregolazione

28 Scambio dei gas

29

30 Legge di Boyle e Gay-Lussac P nrt / V R = costante universale dei gas (0,083 L atm / mol gradi Kelvin) n = numero moli V = volume in litri T = temperatura in gradi Kelvin Per n e T costanti: PV = cost

31 P n RT / V Legge di Dalton Pt ( n1 n2... nm) RT / V 1 1 P 2 n2rt / V Pm nmrt / V P P P... t 1 2 P m P x P t C %/100 x P x = pressione parziale (mmhg) P t = pressione totale C x % = concentrazione percentuale P N 2 = 760 0,79 = 600 mmhg P 0 2 = 760 0,21 = 160 mmhg P t = P N 2 + P 0 2 = = 760 mmhg P C0 2 = 760 0,0004 = 0,3 mmhg

32 C Legge di Henry acq P gas S gas C acq = quantità di gas disciolta nella fase acquosa. P gas = pressione parziale del gas nella fase gassosa. S gas = solubilità del gas nell acqua. T = temperatura. T S O2 = 0,024 ml O 2 / ml H 2 O S CO2 = 0,57 ml CO 2 / ml H 2 O

33 Diffusione dei gas nei liquidi D gas K P Legge di Fick D gas = velocità di diffusione di un gas K = costante di diffusione P = differenza di pressione K A S / d PM A = area di scambio S = solubilità del gas in soluzione d = spessore della membrana PM = peso molecolare K S / PM K CO2 K O2 0,57 / 0,024 / ,086 0,0042 D CO / D 2 O2 0,086 / 0, /1

34 Tensione vapore dell H 2 O (P H2 O ) 0 C P H2O 4,6 mmhg 100 C P H2O 760 mmhg 37 C P H2O 47 mmhg

35

36 Effetti della ventilazione sulla P O2 e P CO2

37 Rapporto ventilazione/perfusione (V A /Q)

38

39

40 Differenze del rapporto ventilazione/perfusione

41

42 Scambio dei gas attraverso la membrana respiratoria x = 140 cm 3 / 70 m 2 = 140/( ) cm = cm = 2 µm

43 P O (104 40) mmhg 64mmHg 2 P CO (40 45) mmhg 5mmHg 2

44

45 Scambio di gas tra capillari sistemici e tessuti

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