VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES

 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
                                                                “FRANCISCO DE MIRANDA”

                  (UNEFM)

                           ÁREA DE CIENCIAS DE LA SALUD 

                    PROGRAMA DE MEDICINA

     El aparato respiratorio o sistema respiratorio es el encargado de captar el oxígeno(O2) del aire e introducirlo en la sangre, y expulsar del cuerpo el dióxido de carbono(CO2), de manera que este sistema del organismo está comprometido con permitir a los seres vivos captar el aire del medio exterior y así cumplir con funciones que se llevan a cabo en la respiración. El aparato respiratorio es un conjunto anatómico en el que participan diferentes órganos. Consta, en el ser humano, de un sistema de conducción o porción conductora, el cual se encarga de la unión del mundo exterior y las unidades respiratorias, conformado por lo que son las vías aéreas las cuales a su vez se subdividen en dos porciones, las superiores y las inferiores. Las vías aéreas superiores (fosas nasales y senos paranasales, faringe, laringe) son fundamentales para evitar la entrada de materiales extraños en el árbol traqueobronquial, y a su vez cumplen funciones tales como son la fonación y la olfacción. Las vías aéreas inferiores (tráquea, bronquios) tienen como función primordial transportar el aire inspirado a los elementos que forman el sistema de intercambio. Por otra parte, está el sistema de intercambio o porción de intercambio, el cual se encuentra conformado por estructuras que son los bronquiolos respiratorios, conductos alveolares, sacos alveolares y los alvéolos.

     De tal modo que el ciclo respiratorio se lleva a cabo a través de estos órganos con la ayuda de los músculos respiratorios que se subdividen en músculos inspiratorios y espiratorios, realizando indispensables funciones en la inspiración y espiración.

     Siendo importante también resaltar que la coordinación de las funciones que ejerce el sistema respiratorio de acuerdo con las necesidades del organismo está a cargo del sistema nervioso, con sus centros respiratorios y circulatorios. A su vez, estas actividades de intercambio gaseoso dependerán mucho de la capacidad de distensión de los pulmones, que no es más que el volumen que se expanden los pulmones por cada aumento unitario de la presión transpulmonar.

     Dicha distensibilidad pulmonar viene medida por los volúmenes y capacidades pulmonares, que en conjunto con otros mecanismos tanto anatómicos como fisiológicos van a determinar la capacidad respiratoria de un determinado individuo.

    Convencionalmente, las cantidades de aire comprendidas entre dos niveles contiguos se denominan volúmenes y la suma de dos o más de estos, capacidades. Resulta relevante conocer el significado y la importancia de los mismos en la respiración.

  1. VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES.   

   1.1 DEFINICIÓN Y VALORES NORMALES DE: VOLUMEN CORRIENTE, VOLUMEN DE RESERVA INSPIRATORIA Y ESPIRATORIA, Y VOLUMEN RESIDUAL.   

Los volúmenes respiratorios se usan para estudiar la función pulmonar.

Encontramos 4 tipos, para su estudio:

• VOLUMEN CORRIENTE: o circulante, es la cantidad de aire que se desplaza al interior de los pulmones con cada inspiración o la cantidad que se desplaza hacia el exterior con cada espiración. También es llamado volumen ventilatorio y es de aproximadamente 500 mL.

 Comportamiento de los alvéolos al realizarse el proceso respiratorio(inhalación y exhalación.)

Expansión de los pulmones al realizar un proceso respiratorio común. Entrada y salida constante de volumen corriente o circulante.

• VOLUMEN DE RESERVA INSPIRATORIO: es el aire inspirado con un esfuerzo inspiratorio máximo después de una inspiración normal. Es de aproximadamente 3000 mL.

• VOLUMEN DE RESERVA ESPIRATORIO: es el volumen de aire expelido mediante un esfuerzo espiratorio activo, después de la espiración pasiva o volumen corriente. Es de aproximadamente 1100 mL.

• VOLUMEN RESIDUAL: es el volumen de aire que se queda en los pulmones después de un esfuerzo respiratorio máximo. Aproximadamente, un volumen residual consta de 1200 mL (Guyton y Hall, pág. 469, Ganong, pág. 709)

Volúmenes pulmonares relacionados con la mecánica de la respiración

   1.2 DEFINICIÓN Y VALORES NORMALES DE: CAPACIDAD  INSPIRATORIA,  CAPACIDAD FUNCIONAL RESIDUAL, CAPACIDAD VITAL Y CAPACIDAD PULMONAR  TOTAL.   

   La consideración de 2 o más volúmenes combinados recibe el nombre de capacidades:

• LA CAPACIDAD INSPIRATORIA: es igual al volumen corriente más el volumen de reserva inspiratoria. Esta es la cantidad de aire que una persona puede inspirar, comenzando en el nivel espiratorio normal y distendiendo los pulmones hasta la máxima cantidad. Es de aproximadamente 3500 mL.

• LA CAPACIDAD FUNCIONAL RESIDUAL: es igual al volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al final de una espiración normal y es de aproximadamente 2300 mL.

• LA CAPACIDAD VITAL: es igual al volumen de reserva inspiratoria más el volumen corriente más el volumen de reserva espiratoria. Es la cantidad máxima de aire que puede expulsar una persona desde los pulmones después de llenar antes los pulmones hasta su máxima dimensión y después espirando la máxima cantidad y es de aproximadamente 4.600 mL.

     En el aspecto clínico, se mide como un índice de función pulmonar, pues proporciona información útil sobre la fuerza de los músculos que intervienen en la respiración y otros aspectos de la función pulmonar.

     La fracción de la capacidad vital que se espira durante el primer segundo de una espiración forzada es llamada CAPACIDAD VITAL MEDIDA da signos sobre enfermedades que provocan la constricción bronquial, como el asma.

    LA CAPACIDAD PULMONAR TOTAL: es definida como el volumen máximo que se pueden expandir los pulmones con el máximo esfuerzo posible y es igual a la capacidad vital más el volumen residual. Es de aproximadamente 5800 mL.

     Todos los volúmenes y capacidades pulmonares son aproximadamente un 20% a un 25% menores en mujeres que en varones, y son mayores en personas de constitución grande y atléticas que en personas de constitución pequeñas y asténicas.(Guyton y Hall, pág. 469.)

 Diagrama que evidencia los movimientos respiratorios durante la respiración normal y durante la inspiración espiración máximas.

 Diagrama del pulmón que muestra los volúmenes y flujos típicos.

  2. EVALUACIÓN DE LA VENTILACIÓN PULMONAR.   

Para medir los volúmenes pulmonares es usado un aparato conocido como espirómetro. Sin embargo, ni la capacidad residual funcional ni el volumen residualvse pueden medir con el espirómetro, ya que incluyen volumen de aire que no sale nunca de los pulmones. Para estas medidas se usan técnicas de difusión de gases. Para ello, se conecta al sujeto a un espirómetro que contiene un volumen conocido (V1) y una concentración fija y conocida (C1) de helio, que no difunde desde el aire alveolar a la sangre en condiciones normales. Después de que la persona haya respirado unos minutos, según la ley de dilución de gases, la concentración de helio en el pulmón y en el aire espirado es la misma (C2), y el volumen en el que ahora está distribuido el helio es el inicial más el volumen pulmonar (V2). Por lo tanto, el producto de la concentración que había antes del equilibrio multiplicado por el volumen que lo contenía es igual al producto de los factores después del equilibrio: 

C1 x V1= C2 x (V1 + V2), donde

C1 es la concentración inicial de helio en el tanque del espirómetro.

V1 es el volumen del tanque.

C2 es la concentración que medimos tras respirar el individuo.

V2 es el volumen pulmonar.

Desarrollando esta ecuación se puede hallar el volumen pulmonar total (V2).

C1 x V1 = C2 x V1 + C2 x V2

V2 = V1 x (C1 - C2) / C2

Si a la capacidad pulmonar total le restamos la capacidad vital hallamos el volumen residual. Sumando el volumen de reserva espiratorio al volumen residual podemos hallar la capacidad residual funcional.

CPT – CV = VR

VR + VRI = CRF.

  2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS MÉTODOS PARA EVALUAR LA VENTILACIÓN PULMONAR.  

   ESPIROMETRIA   

     La espirometria es una técnica utilizada no solo en el ámbito de la neumonología si no también en la atención primaria de salud, para determinar cuánto es el flujo de aire que entra y sale de los pulmones (inspiración y espiración). Es utilizada con un aparato sencillo llamado espirómetro, es de uso diario en estos ámbitos y está formado por una boquilla por la cual pasara el flujo de aire hacia o fuera de los pulmones, un tambor flotante sobre una cámara de agua el cual contiene algún tipo de gas habitualmente O2 y un tambor que registrara el flujo de aire.

 Procedimiento de la espirometría. Fase de espiración.

La espirometría permite determinar si habrá un impacto sobre la función pulmonar a partir de otras enfermedades en otros órganos o sistemas.

Una espirometría es indicada en los siguientes casos: evaluación de síntomas o signos respiratorios, medición del efecto de la enfermedad sobre la función pulmonar. Principalmente, persistencia de síntomas respiratorios, incluyendo disnea, tos, expectoración, sibilancias o dolor torácico, estimación de gravedad y pronóstico en enfermedades respiratorias o de otros órganos que afecten a la función respiratoria, examen físico rutinario y evaluación del efecto de intervenciones terapéuticas.

   USO DEL ESPIROMETRO   

     Antes de empezar, se darán al paciente instrucciones claras para poder realizar con éxito la prueba: no haber ingerido fármacos de expulsión lenta en las 12 horas previas o 6 si son de rápida expulsión, tampoco haber ingerido alcohol y/o cafeína, mantener la calma, no usar ropa ajustada ni nada que obstruya las vías respiratorias.

1- Se colocará una boquilla en la boca luego de comprobar que no existe nada que obstruya las vías respiratorias o alguna fuga de gas. A su vez se colocará una pinza en la nariz para evitar que el aire escape por allí.

2- A continuación, se le indicará al paciente que a inspire todo el aire que pueda.

3- Y luego, después de una pausa de menos de 2 segundos que sople rápido y fuerte, que prolongue la espiración seguido y sin parar hasta que se le indique. En los casos en los que sólo se pretenda medir una espiración forzada el paciente se colocará la boquilla tras el primer paso y se procurará que no inspire del tubo. El técnico deberá controlar al paciente y visualizar la maniobra durante su realización. En caso de apreciar defectos, que puedan alterarla, detendrá la maniobra para no cansar al paciente y corregirlos. Si se realiza también la inspirometría, sin sacar la boquilla de la boca se pedirá al paciente que inspire enérgicamente hasta lograr toda la capacidad vital

4- El inicio debe ser rápido y sin vacilaciones.

5- El transcurso de la maniobra espiratoria debe ser continuo, sin artefactos ni evidencias de tos en el primer segundo que podrían afectar el volumen espiratorio forzado.

6- La finalización no debe mostrar una interrupción temprana ni abrupta de la (Manual de neumonología clínica pág. 41-42, Normativa sobre la espirometría pág.11-12-13)

 Boquilla y pinzas nasales colocadas al paciente al momento de hacer la espirometría.

 Espirómetro básico.

   PLESTIMOGRAFIA   

       El método más preciso y estima el volumen de gas compresible dentro del tórax. Se fundamenta en la ley de Boyle, que dice que en un sistema cerrado a  temperatura constante el producto de la presión (P) por el volumen (V) del gas es  siempre constante (k) Matemáticamente hablando P1 • V1 = P2 • V2. En el pletismógrafo el aparato respiratorio se convierte en un circuito cerrado en el que se cumple esa ley.

     Es un método más preciso, más reproducible y más rápido y que la presencia de alvéolos mal ventilados no afecta a su medición. Además, permite medir simultáneamente la resistencia de la vía aérea

Existen tres tipos de pletismógrafos:

• Pletismógrafo corporal de volumen constante. Es el más utilizado en la clínica. Mide los cambios de presión que se producen dentro de una cabina a volumen

•  Pletismógrafo corporal de presión constante: mide los cambios de volumen que se producen dentro de una cabina a presión constante.

• Pletismógrafo corporal transmural o de flujo: Mide cambios tanto de presión como de volumen. Se realiza con el paciente sentado y relajado, dentro del pletismógrafo y partiendo de la posición de reposo. Luego, una válvula se cierra rápidamente mientras el paciente respira tranquilamente. Como la vía aérea está cerrada, no hay movimiento de gas pero, durante el esfuerzo inspiratorio, la presión alveolar se hace subatmosférica. Según la ley de Boyle-Mariotte, una reducción de presión del gas intrapulmonar se acompaña inevitablemente por un pequeño incremento en su volumen; dado que el producto P•V permanece constante, puede llegar a calcularse el volumen pulmonar.

      El estudio de la pietismografia debe realizarse en un espacio amplio, puesto que el pletismógrafo consta de una cámara donde puede entrar una persona y estar sentado, por lo tanto se sobreentiende que es un aparato de gran tamaño. Fuera de esta se encuentra un monitor el cual va registrando el comportamiento de los pulmones durante la prueba. No se encuentra usualmente en todos los consultorios médicos, solo en aquellos especializados en realizar este tipo de pruebas. (Manual de diagnóstico y terapéutica en neumología, pág. 86.)

 Realización de pruebas de la función pulmonar, con un pletismógrafo. El paciente debe ubicarse dentro de la cámara mientras que el técnico o médico este fuera de ella observando todo desde el monitor.

     3. VOLUMEN CORRIENTE, ESPACIO MUERTO, Y FISIOLÓGICO.     

   3.1 DEFINICIÓN DE VOLUMEN CORRIENTE.   

Volumen corriente (VC) es la cantidad de aire que entra y sale del pulmón durante una respiración normal. Su valor en reposo es de aproximadamente 0.5 L en cada respiracion.

  VENTILACION PULMONAR/VOLUMEN RESPIRATORIO POR MINUTO.  

     El volumen respiratorio minuto es la cantidad total de aire nuevo que es inspirado o exhalado en cada minuto; es igual al volumen corriente multiplicado por la frecuencia respiratoria por minuto.

     El volumen corriente normal es de aproximadamente 500 mL y la frecuencia respiratoria normal es de aproximadamente 12 respiraciones por minuto. Por tanto, el volumen respiratorio minuto es en promedio de aproximadamente 6 l/min.

     Una persona puede vivir durante un período breve con un volumen respiratorio m minuto de tan sólo 1,5 l/m in y una frecuencia respiratoria de sólo 2 a 4 respiraciones por minuto. La frecuencia respiratoria aumenta de manera ocasional a 40 a 50 por minuto, y el volumen corriente se puede hacer tan grande como la capacidad vital, aproximadamente 4.600 mL en un varón adulto joven.

Al entrar y salir aire de las vías respiratorias se realiza en los alveolos el intercambio hematogaseoso que es fundamental para las funciones tisulares de todo el organismo. Por lo tanto a mayor o menor entrada de aire al organismo se produce una alteración de los niveles de CO2 en sangre, lo cual produce alteraciones metabólicas que alcanzar ser dañinas para el organismo.

     Por tanto, cuando disminuye la frecuencia respiratoria por debajo del nivel fisiológico normal se refiere a una disminución del volumen respiratorio, lo cual aumenta los niveles de CO2 en sangre y disminuye los niveles de O2. Esto es conocido como HIPOVENTILACION.

   Todo lo contrario, cuando la frecuencia respiratoria aumenta por encima del nivel fisiológico requerido, aumenta el volumen respiratorio, aumenta el nivel de O2 en sangre y disminuye el nivel de CO2, y es llamado HIPERVENTILACION. El organismo es capaz de alterar el volumen respiratorio minuto solo para mantener la homeostasis fisiológica.(Guyton y Hall, pág. 471-472.)

  3.2 DEFINICIÓN DE ESPACIO MUERTO ANATÓMICO.   

     El espacio muerto anatómico se trata del volumen de las vías aéreas de conducción. El valor normal es de alrededor de 150mL y aumenta con las inspiraciones forzadas a causa de la tracción ejercida sobre los bronquios por el parénquima pulmonar que los rodea. El espacio muerto también depende del tamaño y de la postura del sujeto. El volumen del espacio muerto anatómico se puede medir mediante el método de Fowler. El cuál consiste en que el sujeto respira a través de una caja valvulada y un tubo de muestreo de un analizador rápido de nitrógeno toma muestras de gas en forma continua desde los labios (Fig. A). Después de una única inspiración de Oxígeno al 100%, la concentración de Nitrógeno aumenta a medida que el aire del espacio muerto es lavado cada vez más por el aire alveolar. Por último, se aprecia una concentración de gas casi uniforme, que representa el aire alveolar puro. Esta fase se denomina a menudo meseta alveolar, si bien en los sujetos normales no es tan plana y en los pacientes con enfermedad pulmonar puede elevarse abruptamente. También se registra el volumen espirado.

     El espacio muerto es hallado delineando la concentración de Nitrógeno en relación con el volumen espirado y mediante el trazado de una línea vertical. El espacio muerto es el volumen espirado hasta la línea vertical. En efecto, este método mide el volumen de las vías áreas de conducción hasta el punto medio de la transición entre el espacio muerto y el aire alveolar.(John B. West, pág.14).

Medición del volumen del espacio muerto anatómico mediante el método de Fowler.

 Ubicación gráfica del espacio muerto anatómico, alejado considerablemente de las zonas de intercambio hematogaseoso.

   3.4 DEFINICIÓN DE ESPACIO MUERTO FISIOLÓGICO.  

     El espacio muerto fisiológico es el volumen de aire que no elimina dióxido de carbono. El método de Bohr mide el volumen del pulmón que no elimina dióxido de carbono. Ya que ésta es una medición funcional, el volumen del que hablamos es llamado espacio muerto fisiológico. En los sujetos normales, los volúmenes son casi iguales, Sin embargo, en los pacientes con neumopatía, el espacio muerto fisiológico puede ser considerablemente grande por la discrepancia entre el flujo sanguíneo y la ventilación dentro de los pulmones.(John B. West, pág.19-20-21)

   CONCLUSIÓN.     

     Los pulmones, órganos nobles que permiten la homeostasis fisiológica mediante el intercambio hematogaseoso poseen ciertas características que colaboran a que esta acción se dé. Se puede referir directamente a que su capacidad de distensión que determinara cuanto aire atmosférico puede entrar y salir de ellos, así también como en cuanto tiempo puede ocurrir esto. El "cuanto" es el factor importante. Pues es el que determina si una persona tiene una función pulmonar adecuada a su edad, sexo, estatura y salud. Mas científicamente hablando, el aire atmosférico que entra y sale de los pulmones es conocido como volumen pulmonar. Existen 4 de ellos: volumen corriente, volumen residual, volumen de reserva inspiratoria y volumen de reserva espiratoria. A su vez, la unión de estos volúmenes da lugar a las capacidades que presenta el pulmón, conocidas como, valiendo la redundancia capacidades pulmonares y a su vez existen 4 de ellas: capacidad pulmonar total, capacidad vital, capacidad inspiratoria y capacidad residual funcional.

     Estos 2 parámetros son fundamentales para determinar el volumen de aire que fluye de manera normal en una persona sana y así poder tomarlos como referencia en una persona con alguna patología respiratoria, por muy leve que sea, pues estas alteran la función respiratoria. Los volúmenes y capacidades pulmonares han sido estudiados a través de los años en el área de la mecánica respiratoria, para poder determinar qué es lo normal y lo anormal en una persona y así poder descubrir que tan grave son las patologías respiratorias. Son alterables no solo por la correcta función de las vías respiratorias si no por la calidad de aire que se encuentre, el correcto funcionamiento de los músculos respiratorios y el lugar donde se encuentre.

     Son medidos, en el área clínica, principalmente por la espirometria. A su vez, para ser de más alcance existen otros métodos como la pietismografia y la disolución de aire. Estos métodos le revelarán al médico que tan sanas son las vías respiratorias de una persona y mediante los resultados obtenidos se puede intuir la presencia de alguna patología ya sea asma, infecciones respiratorias, inclusive cáncer.

     Sin el buen funcionamiento de las vías respiratorias, entiéndase nariz, boca, laringe, bronquios, pulmones, bronquiolos y alveolos, ya sea juntas o por separado se ve comprometido el funcionamiento del organismo completo, ya que en ellas se produce el intercambio de CO2 por O2 lo que da paso al correcto funcionamiento de todos los

  REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.  

-Alminacid, Carlos. Buendía, María. Ancoechea, Julio. MANUAL DE NEUMONOLOGIA CLÍNICA. 2a EDICIÓN. Madrid. ERGON, 2009.

-Burgos, Felip. Casan, Pere. Gáldiz, Juan. Puente Maestu, Luis. NORMATIVA SOBRE LA ESPIROMETRÍA.1a EDICIÓN. Barcelona. Editorial Respira, 2013.

-Campos, José Gregorio. MANUAL DE DIAGNOSTICO Y TERAPEUTICA EN NEUMONOLOGÍA. 3a EDICIÓN. Madrid. ERGON, 2005.

-Ganong, F. William. FISIOLOGÍA MÉDICA. 5a EDICIÓN. México D.F. McGraw

-Guyton, Arthur. Hall, John. TRATADO DE FISIOLOGÍA MÉDICA. 12a EDICIÓN, Barcelona. Elsevier, 2011

-Tresguerres, Jesús. Villanua, María de los Ángeles. Calderón, Asunción. ANATOMIA Y FISIOLOGIA DEL CUERPO HUMANO. 4a EDICIÓN. Madrid.

- West, B. John. FISIOLOGÍA RESPIRATORIA 7a EDICIÓN.Madrid. Editorial

Tutor: Dra. Barbara López

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