meccanica respiratoria universitÀ degli studi “magna grÆcia” catanzaro
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MECCANICARESPIRATORIA
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI “MAGNA GRÆCIA”CATANZARO
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MECCANICALa meccanica è quella branca della fisica che studia il movimento dei
corpi
MECCANICA VENTILATORIA
studia i movimenti del sistema toracopolmonare
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Ventilazione Processo attraverso cui il mantice
polmonare veicola l’aria dall’ambiente esterno agli alveoli, e viceversa, attraverso il sistema di canalizzazione bronchiale
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La Dinamica del Respiro
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La Dinamica del Respiro
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Sistema toraco-polmonare
Sistema meccanico unico
Gabbia toracica Viscere polmonare(contenente) (contenuto)
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ROTTURA DELL’EQUILIBRIO MECCANICO TORACO-POLMONARE
Il polmone tende a collassare La gabbia toracica tende ad espandersi
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MECCANICAVENTILATORIA
ESTERNA
INTERNA
Paretetoraco-
diaframmatica
Viscere polmonare
FORZE
La meccanica ventilatoria descrive il processo attraverso il quale il mantice polmonare veicoli l’aria tra l’ambiente esterno e gli alveoli polmonari, attraverso il sistema di conduzione.
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MECCANICA VENTILATORIA ESTERNA
INSPIRAZIONE
- Azione costale
- Azione diaframmatica
- Azione vertebrale
ESPIRAZIONE
Forzetraenti
Ritorno elastico
Tensione superficiale
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AZIONE COSTALE
Nasce da una sinergia tra:
Sistema di 12 leve a destra e 12 leve a sinistra
Muscoli intercostali
Muscoli inspiratori accessori
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Muscoli inspiratori
• Mm intercostali esterni• Diaframma
MUSCOLI INSPIRATORI ACCESSORI• Scaleni• Sternocleidomastoidei
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MUSCOLI INTERCOSTALI ESTERNI
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LA CONTRAZIONE MUSCOLAREPROVOCA DUE TIPI DI MOVIMENTI COSTALI:
Un movimento simile a quello della maniglia di un secchio aumenta il diametro laterale della gabbia toracica
Un movimento simile a quello della maniglia di una pompa aumenta il diametro antero-posteriore della gabbia toracica
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AZIONE DIAFRAMMATICA
CONTRAZIONE CUPOLE DIAFRAMMATICHE
Aumento del diametro longitudinale
1-2 cmInspirazione
normale
10 cmInspirazione forzata
• Parte costale• Parte crurale
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AZIONE VERTEBRALE
I muscoli intervertebraliraddrizzano la cifosi
dorsale
Le coste si spostanosul piano orizzontale
Aumento del diametro
antero-posteriore
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LINEE DI MONALDI
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Muscoli espiratori
• M. retto dell’addome
• Mm. obliqui
• M. trasverso dell’addome
• Mm. intercostali interni
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FASE ESPIRATORIA
Espirazione passiva
Espirazione forzata
Forza di ritorno elastico
Tensione superficiale
M. retto dell’addome
Mm. obliqui
M. trasverso dell’addome
Mm. intercostali interni
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Patologie che alterano la meccanica ventilatoria esterna
Centri respiratori Motoneuroni corticali e spinali
Nervi Giunzione neuromuscolare Muscoli
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MECCANICA VENTILATORIA INTERNA
La mobilizzazione di volumi d’aria (il flusso aereo)nasce dall’integrazione tra PRESSIONI e
RESISTENZE che si sviluppano all’interno del viscere polmonare
grazie al movimento parieto-diaframmatico.
PRESSIONI RESISTENZE
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PRESSIONI IMPLICATE NELLA MECCANICA RESPIRATORIA
- Pressione alla bocca = 0 è’ la pressione atmosferica (in tutte le vie aeree e negli alveoli quando non vi sono movimenti di aria con le vie aperte);
- Pressione endoalveolare: è la pressione a livello dell’acino (negativa durante l'inspirazione e positiva durante l'espirazione);
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- Pressione endopleurica o Depressione di Donders (si può misurare nel tratto toracico dell'esofago): negativa(-5 cm H2O) a CFR, diventa più negativa durante l'inspirazione e può diventare positiva nell'espirazioneforzata.
La pressione intrapleurica è più negativa agli apici rispetto alle basi;ciò comporta che gli apici sono più distesi rispetto alle basi.
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RESISTENZE
• RESISTENZE ELASTICHE (statiche) Elasticità Tensione superficiale Isteresi• RESISTENZE VISCOSE (dinamiche) Resistenze al flusso Inerzia del sistema
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RESISTENZE STATICHEELASTICITÀ PARENCHIMALE
Dipende dalle proprietà meccaniche dei componentidel tessuto polmonare
• Fibre collagene• Fibre reticolari• Fibre elastiche
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ε = ∆ P∆ V
ElastanceForza di ritorno elastico polmonare
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C =
ComplianceDistensibilità polmonare
sotto l’azione di una pressione
∆ V∆ P
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CURVA PRESSIONE/VOLUME
Nell’ambito di volumi di riempimento medi, il sistema toraco-polmonare si comporta come un corpo perfettamente elastico dove c’è diretta proporzionalità tra P e V.E in questo ambito che si determina la Compliance.
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CURVA P/V PATOLOGICA(Curva spostata a destra)
• Fibrosi• Congestione vascolare polmonare• Aree di alveoli collassati (atelettasie)• Obesità o patologie muscolo-scheletriche
In queste patologie si compie un lavoro respiratorio maggiore poiché si deve generare una pressione transmurale più alta per spostare lo stesso volume di aria
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CURVA P/V PATOLOGICA(Curva spostata a sinistra)
Enfisema
In questa patologia si compie un lavoro respiratorio maggiore
poiché si deve compiere un lavoro muscolare maggiore
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TENSIONE SUPERFICIALELa tensione superficiale è una forza che agisce
a livello della superficie degli alveoli;essa costituisce un importante fattore elastico del
polmone.
La tensione superficiale è quella forza che forma le gocce d’acqua e per cui ogni liquido tende a restringersi e ad occupare la minore superficie possibile
La Legge di Laplace stabilisce la relazione tra tensione superficiale e pressione
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La tensione superficiale provoca:
• Instabilità alveolare (collasso degli alveoli più piccoli in quelli più grandi)
• Aumento del ritorno elastico• Richiamo di liquido negli alveoli
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SURFATTANTE
È prodotto dagli pneumociti di II tipo ed è un composto tensioattivo, cioè che riduce la tensione superficiale.
• Aumenta la compliance del polmone• Migliora la stabilità alveolare• Impedisce la trasudazione di liquido
DIPALMITOILFOSFATIDILCOLINA
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RESISTENZE DINAMICHELa resistenza delle vie aeree è definita dal
rapportotra la differenza di P bocca-alveoli e la velocità
di flussoP bocca
P alveoli
Le resistenze dinamiche sono date dall’attrito dell’aria nell’attraversare le vie aeree e dipendono dal tipo di flusso che si realizza nei diversi condotti
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FLUSSO LAMINARE
• Vi è un fronte conico
• Legge di Poiselle
CALIBRO
VISCOSITÀ
R = 8ηl/πr4
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Il flusso laminare è presente al livello delle piccole vie aeree che sono poste
in paralleloLa resistenza totale delle vie aeree con diametro inferiore a 2 mm si ottiene sommando i reciproci delle singole resistenze
La resistenza totale è molto bassa, è solo il 20% di quella dell’intero albero bronchiale
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Il flusso turbolento si trova nelle vie aeree di medio e grosso calibro che sono disposte in serie e nei
punti di biforcazione
Le vie aeree fino alla settima generazione costituiscono l’80% delle resistenze totali
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CICLO RESPIRATORIO
La pressione alveolare eguaglia la pressione atmosferica, quindi non c’è flusso
Legge di BoyleP x V = K
La pressione di ritorno elastico crea un flusso d’aria verso l’esterno