Ventilazione polmonare = V C x Fr = 0.5 l x 12 respiri/min = 6 l/min Ventilazione alveolare = (V C - V D ) x Fr In condizioni normali V D = 150 ml V A = (500-150). 12 = 4.2 l/min
Distribuzione regionale della ventilazione Dipendenza dalla gravità Apice Forze elastiche Riposo: Peso Gli alveoli sono più distesi all apice, rispetto alla base del polmone Base Inspirazione: L epansione degli alveoli è maggiore alla base, rispetto all apice del polmone, la ventilazione aumenta quindi dall apice verso la base
- 8.5 CFR 100 80-1.5 60 40 Volume % 20-10 0 10 20 30 40 0 P transpolmonare Alla CFR, gli alveoli della base, che si trovano a volume minore, hanno maggiore compliance. La ventilazione è quindi maggiore alla base del polmone.
- 2.2 VR 100 80 + 4.8 60 40 Volume % 20-10 0 10 20 30 40 0 P transpolmonare A VR, le parti basali del polmone risultano compresse e quindi più difficilmente distensibili. A questo volume la compliance è maggiore nelle parti apicali del polmone Ventilazione maggiore all apice.
Perfusione polmonare Gittata cardiaca del ventricolo Ds (5 l/min)
Circolazione polmonare Circolo a bassa pressione (resistenza bassa). P A sistolica: 25 mmhg P A diastolica: 8 mmhg P A media: 15 mmhg P capillare media: 7 mmhg R pol = Pa Pv / F pol R = (15 5) mmhg / 5 l/min = 2 mmhg/l/min
Modificazioni del calibro dei vasi polmonari durante la respirazione extra-alveolari Alveolo alveolari Vasi alveolari Sottoposti alla tensione delle pareti alveolari. Riduzione del calibro in inspirazione (maggiore volume alveolare) Vasi extra-alveolari Sottoposti alle variazioni di P ep. Aumento calibro in inspirazione (maggiore negatività P ep ) Alveolo
Alveolo Alveolo extra-alveolari alveolari Alveolo extra-alveolari alveolari Alveolo Resistenza vascolare polmonare (mmhg/l/min) Totale Alveolari Extra-alveolari RV CFR CPT Volume polmonare
L aumento di P polmonare determina una riduzione della R polmonare per: Reclutamento (aumenta il numero dei vasi aperti).060 Distensione (i vasi già perfusi aumentano il loro calibro) Resistenza vascolare polmonare (mmhg/ml/min).050.040.030.020.010 Reclutamento Distensione 14 16 18 20 22 24 26 30 32 Pressione media arteria polmonare (mmhg)
La riduzione delle R polmonari mantiene la P polmonare invariata, quando aumenta la GC (es: esercizio fisico), quindi: Mantiene invariato il postcarico del ventricolo Ds (minore lavoro cuore Ds) Impedisce la formazione di edema polmonare Controbilancia la tendenza all aumento di velocità di flusso mantenendo gli scambi alveolari efficienti
Vasocostrittori polmonari: Catecolamine, Angiotensina, Serotonina, Istamina (H 1 ), PGF 2α, PGE 2, PGD 2, Trombossano A 2 Vasodilatatori polmonari: Acetilcolina (M 1, mediata da NO), PGI 2 (prostacicline), NO, Bradichinina, Dopamina, Adenosina Vasocostrizione ipo-ossica ossica Una diminuzione di po 2 nell aria alveolare determina vasocostrizione (tempo di induzione 3-10 min), finalizzata a dirottare il flusso ematico dalle unità ipo-ossiche a quelle normalmente ossigenate. Mediata da aumentata produzione vasocostrittori locali o diminuzione vasodilatatori. (Ipotesi recettore x O 2 accoppiato a canale K + depolarizzazione contrazione muscolare). Flusso sanguigno, % controllo 100 80 60 40 20 50 100 150 200 po 2 alveolare Quando è generalizzata, come in alta quota, può portare ad ipertensione polmonare
Pressioni polmonari e flusso P A sistolica: 25 mmhg diastolica: 8 mmhg media: 15 mmhg P capillare media: 7 mmhg P alveolare 0 mm Hg P A P a P v Se le pressioni nei vasi o negli alveoli cambiano si modifica anche il flusso
Flusso ematico polmonare Dipendenza dalla gravità Come conseguenza degli effetti gravitazionali, nel polmone normale in posizione ortostatica, il flusso ematico aumenta dall apice verso la base. L effetto dipende dalle modificazioni di P ematica (0.74 mmhg per cm) in relazione con la distanza dal cuore (punto di riferimento idrostatico 0). 30 cm P = 23 mmhg Pa Apice P A Pv Zona 1 Flusso 0 P A > Pa > Pv Altezza Pa P A Pv Zona 2 Flusso intermittente Pa > P A > Pv Pa P A Pv Zona 3 Flusso continuo Pa > Pv > P A Base Flusso
Normalmente i polmoni presentano zone di flusso 2 (intermittente) nel terzo superiore (da 10 cm sopra il cuore fino all apice), e zone di flusso 3 (continuo), in tutte le parti più basse. Ci sono quindi ampie variazioni della P ematica procedendo dall apice verso la base del polmone. Zona 1: assenza di flusso. 30 cm P = 23 mmhg P A P A P A -15 mmhg +8 mmhg Apice P a P a P a Base P v P v P v Altezza Flusso In caso di ridotta P arteriosa polmonare o aumentata P alveolare (suonatori strumenti a fiato, ventilazione meccanica a pressione positiva) Zona 2: flusso presente in sistole, assente in diastole. P ~15 mmhg inferiore a quella a livello del cuore (P sistolica, 10 mmhg, P diastolica, -7 mmhg). Zona 3: flusso continuo P ~8 mmhg superiore a quella a livello del cuore (P sistolica, 33 mmhg, P diastolica, 16 mmhg). Zona 4: In caso di eccessiva distensione vengono compressi i vasi interalveolari
Modificazioni rapporto V/Q nelle diverse zone del polmone Perfusione 1.3 l/min V/Q 3.6 Ventilazione 0.8 l/min Ventilazione 0.25 l/min V/Q 0.62 Perfusione 0.07 l/min Base 5 4 3 2 Numero costa Apice Le differenze regionali di ventilazione e perfusione comportano un rapporto V/Q maggiore all apice, rispetto alla base del polmone
Filtrazione e riassorbimento a livello dei capillari polmonari
Capillare Pc Alveolo Pi πp πi Pc = 7 mmhg Pi = - 8 mmhg πp = 28 mmhg πi = 14 mmhg Pf = 7+14+ 8-28 = 1mmHg Edema favorito da: Pc (patologie del circolo sinistro: infarto, insufficienza, stenosi mitralica) Pi πp πi Permeabilità (ossigenoterapia, tossicità da ozono, infiammazioni, inalazioni sostanze tossiche: cloro, anidride solforosa) Ts (riduzione surfattante) Drenaggio linfatico molto potente 0.5 ml/min
La resistenza all edema aumenta in condizioni croniche, perché i linfatici si dilatano, aumentando fino a 10 volte la loro capacità di drenare liquido Entità formazione edema 10 8 6 4 2 Margine di sicurezza Acuto (Pc 7-28 mmhg) Pa 21 mmhg Cronico (Pc 7-42 mmhg) Pa 35 mmhg Acuto Cronico 0 0 10 20 30 40 50 Pressione atrio Sn (mmhg)