Apparato respiratorio. Anatomia

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1 Apparato respiratorio Anatomia 1

2 Le vie aeree: di conduzione e di scambio 3 L Trachea, bronchi principali, bronchioli (diametro 1 mm) sono dotati di struttura cartilaginea ad anello incompleto e fibre muscolari lisce. Le piccole vie aeree (meno di 1 mm), prive di strutture cartilaginee di sostegno, vengono mantenute pervie grazie a setti alveolari elastici in connessione tra loro e con i bronchioli, mantenuti in tensione dalla pressione intrapleurica Volumi respiratori Capacità = somma di volumi La capacità funzionale residua (VRE+VR) funge da volume di compensazione, minimizzando le variazioni di pressione dei gas alveolari a ogni atto respiratorio 2

3 Misura volumi polmonari I valori della capacità vitale (espirazione massimale forzata dopo ispirazione massimale) danno indicazione della funzionalità respiratoria sia nel soggetto sano che malato. Metodo di misura: dopo inspirazione forzata a naso chiuso, si fa effettuare una espirazione forzata alla massima velocità possibile. Volumi polmonari dinamici Metodo di misura: dopo inspirazione forzata a naso chiuso, si fa effettuare una espirazione forzata alla massima velocità possibile. Informazioni ottenibili: Capacità vitale (CV/FEV); FEV 0.5 (forced expiratory volume at 0.5 sec) pari al 60% della CV nell individuo sano; FEV 1 (forced expiratory volume at 1.0 sec), chiamata VEMS, pari al 80% della CV nell individuo sano (40% nell asmatico); I valori FEV 0.5 e FEV 1 sono indici di pervietà delle vie aeree e forza dei muscoli respiratori. Aumento della capacità funzionale residua, inoltre, è indice di patologie (ENFISEMA) 3

4 MECCANICA RESPIRATORIA NB: Diaframmma: 70% Accoppiamento torace-polmone 4

5 Resistenze respiratorie Comprendono: resistenze elastiche: complianza (entità della dilatazione dei polmoni in relazione allo sforzo applicato) resistenze dovute al flusso di aria nelle vie aeree: Flusso aereo = ΔP/R Resistenze elastiche sistema toraco-polmonare: Resistenze elastiche del polmone: tissutale e tensione superficiale Resistenze elastiche della parete toracica: struttura osteo-artro-muscolare e parete visceri NB: il sistema toraco-polmonare è costituito da due elementi (polmoni e gabbia toracica) con proprietà elastiche distinte!!!!! Resistenze elastiche sistema toraco-polmonare Tensione superficiale: T Lo strato di liquido si oppone a forze che aumentano l area della superficie (interazione tra le molecole dell acqua) Più grande T, minore è la complianza! L area della superficie liquida tende a contrarsi T tende a ridurre le dimensioni dell alveolo, premendo sull aria interna Il surfattante riduce T 5

6 Resistenze elastiche sistema toraco-polmonare Relazione pressione/volume Resistenze respiratorie: flusso di aria Tenendo presente che la ventilazione può variare da 7l/min a 180 l/min, il flusso d aria può avvenire con modalità diverse. FLUSSO LAMINARE: Legge di Poiseuille Flusso = ΔP/R Dove R = (η8l)/(π x r 4 ) FLUSSO DI TRANSIZIONE: andamento transitorio alle biforcazioni FLUSSO TURBOLENTO: insorge quando viene superato il numero di Reynolds Re = (r * v * ρ)/η ( 2000) Il gradiente pressorio per sostenere un flusso turbolento dipende da: ΔP = (Flusso) 2 x R T 6

7 Resistenze delle vie aeree R è elevata nella Bronco Pneumopatia Cronica Ostruttiva (BPCO): Bronchite cronica Asma Enfisema Lavoro respiratorio aumenta, ma l espirazione presenta maggior difficoltà Le vie aeree collassano durante l espirazione forzata 7

8 Leggi dei Gas Equazione di stato dei gas: PV = nrt Composizione dell aria La ventilazione polmonare è determinata dalla profondità e frequenza della respirazione ventilazione polmonare totale = frequenza respiratoria X volume corrente ml 6 L/min 4,2L/min Ciclo respiratorio a riposo 8

9 Tipo di ventilazione: effetto sulla ventilazione alveolare Il tipo di ventilazione polmonare modifica la composizione dell aria alveolare Ventilazione alveolare Spazio morto anatomico = 150mL ( ) ml X 12 respiri/minuto= 4200 ml/minuto 9

10 Scambi gassosi Scambi gassosi a livello polmonare Flusso (gas) = Dgas x (SA/d)XΔP Dgas= coefficiente di diffusione SA= area superficie di scambio ΔP = gradiente pressorio del gas Gli scambi gassosi sono inoltre influenzati da: Tempo di contatto sangue-superficie di scambio Volume di sangue esposto alla superficie di scambio 10

11 Fattori che influenzano l area della superficie di scambio NB: l enfisema riduce il ritorno elastico del polmone, rendendo piu difficile l espirazione Coefficiente di diffusione dei gas In una miscela gassosa: è inversamente proporzionale alla radice quadrata del peso molecolare MW Ossigeno = 32 MW Anidride carbonica = 44 O 2 = 6.66 CO 2 = 5.6 Nel passaggio da miscela gassosa a liquido: è direttamente proporzionale alla solubilità del gas nel liquido V(CO 2 )/V(O 2 )=(0.032/0.013)/5.6/6.6 =

12 Fattori patologici che influenzano lo scambio gassoso Gli scambi gassosi sono inoltre influenzati da: Il tempo di contatto sangue-superficie di scambio è di circa 0.75 s a riposo, ma scende a 0.35 s in condizioni di intensa attività fisica. Tempo di equilibrio: circa s Il volume di sangue nei capillari polmonari va da ml a riposo, fino a 1000 ml in condizioni di intensa attività fisica. Il passaggio di alcuni gas è a diffusione limitata: non si raggiunge l equilibrio nel tempo di esposizione del gas al sangue: Ossido di carbonio (dovuto al suo forte legame all emoglobina) Ossido di azoto (dovuto al fatto di non avere un trasportatore nel sangue) 12

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