fiziologia si fiziopatologia respiratiei-filaret

17
Fiziologia si fiziopatologia respiratiei Respiratia este o functie de nutritie a organismului, menita sa duca O2 din atm in tesuturi pentru arderi. Este alcatuita dintr-o succesiune de procese de: transport (ventilatia, transportul gazelor in sange) si de difuziune (alveolo-capilara, tisulara a gazelor guvernate de diferentele de presiuni partiale). Vom studia ventilatia si difuziunea. Nu trebuie uitat insa ca blocarea oricarei verigi va duce la insuficienta respiratorie (ex: blocarea hemoglobinei cu CO sau blocarea enzimelor mitocondriale). Ventilatia RESPIRATIA Ventilatie Difuziune alveolo-capilara Transport al gazelor In sange Difuziune tisulara

Upload: elziboss18

Post on 30-Nov-2015

117 views

Category:

Documents


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Fiziologia si fiziopatologia respiratiei

Respiratia este o functie de nutritie a organismului, menita sa duca O2 din atm in tesuturi pentru arderi. Este alcatuita dintr-o succesiune de procese de:

transport (ventilatia, transportul gazelor in sange) si de difuziune (alveolo-capilara, tisulara a gazelor guvernate de diferentele de presiuni partiale).

Vom studia ventilatia si difuziunea.Nu trebuie uitat insa ca blocarea oricarei verigi va duce la insuficienta respiratorie (ex: blocarea hemoglobinei cu CO sau blocarea enzimelor mitocondriale).

Ventilatia

Echilibru elastic dinamic intre plamani si cutia toracica

RESPIRATIA

Ventilatie

Difuziune alveolo-capilara

Transport al gazelorIn sange

Difuziune tisulara

Page 2: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Intre plamani si torace exista o tendinta elastica divergenta, plamanii au echilibru elastic la un volum mai mic, cutia toracica separat la un volum mai mare. Aderenta plamanilor de torace prin adeziunea data de lichidul pleural restabileste volumul final al sistemului toraco-pulmonar la un volum intermediar de echilibru dinamic intre cele doua tendinte divergente. Pozitia in care fortele elastice se compenseaza reciproc = pozitia expiratorie de repaus.

Ventilatia de repaus: alternanta de inspir activ + expir pasiv.Inspirul porneste din pozitia expiratorie de repaus: impuls centru inspirator bulbar – contractia muschilor inspiratori – prin aderenta pleurala plamanii sunt destinsi – scade presiunea in alveole sub cea atmosferica – gradient presional – creeaza un flux de aer din atmosfera spre alveole. Final: pozitia inspiratorie de repaus.Expir: impulsul bulbar inceteaza – fortele elastice fac sistemul toraco-pulmonar sa revina spre pozitia de echilibru elastic – presiune pe plamani – presiune alveolara mai mare decat cea atmosferica – flux de aer din alveoale spre exterior. Final: pozitia expiratorie de repaus.

Plamanii: resort tridimensional

Alveole(recul elastic:

- Elemente elastice- Tensiune superficiala)

Bronhiole: alveolele le mentin deschise

Page 3: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Plamanii: resort tridimensional.1. Alveola are tendinta permanenta de colabare, datorita celor 2 forte:

a. structura elastica a peretelui alveolarb. forta de tensiune superficiala la interfata intre aerul alveolar si pelicula de lichid ce

captuseste alveola (atenuata de prezenta surfactantului, dar constituind totusi o forta de 2 ori mai mare decat forta elastica a fibrelor de elastina)a + b = reculul elastic.Se aplica in acelasi mod la ansamblul alveoalelor, plamanul fiind un resort tridimensional.

2. Bronhiolele membranoase fac parte integranta din parenchimul pulmonar, inconjurate de teritorii alveolare, de care sunt atasate. Tractiunea exercitata de alveoale tine deschise bronhiolele fata de variatiile de presiune inspir-expir.

Volume si capacitati pulmonare

Capacitatea pulmonara totala: volumul aflat in torace la sfarsitul unui inspir maximal (pozitia inspiratorie maxima)Volum rezidual: volumul aflat in torace la sfarsitul unui expir maximal (pozitia expiratorie maxima) = volumul de aer neventilabil.Inspirul maximal pornind de la poz expiratorie maximala la poz inspiratorie maximala mobilizeaza un volum de aer egal cu capacitatea vitala = volumul de aer ventilabil.In pozitia expiratorie de repaus in plamani se afla capacitatea reziduala functionala (CRF) = volum rezidual + volum expirator de rezerva. Semnificatia functionala a CRF: 1. volumul la care fortele elastice divergente toraco-pulmonare sunt in echilibru dinamic, 2. “perna chimica” ce mentine constanta compozitia aerului alveoalr, propice hematozei ccontinue. CRF = volumul mare de aer alveolar peste care se adauga la fiecare inspir de repaus volumul mic de aer proaspat – volumul curent.

Volume si capacitati pulmonare• Pozitia expiratorie de repaus: pozitia de echilibru elastic a sistemului toraco-pulmonar• CRF – “perna chimica” pentru a asigura compozitia constanta a aerului alveolar

Volume si capacitati pulmonareSpirometria

Page 4: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Spirometria = metoda de masurare a volumelor si debitelor pulmonare.Spirometrul clasic: un cilindru suspendat cu gura in jos, in interiorul altuia ce contine apa. Se izoleaza astfel un volum de aer ce comunica printr-un furtun cu pacientul. Variatiile de volum sunt inregistrate pe un cilindru cu hartie, inaltimea graficului fiind proportionala cu volumul de aer masurat.Prin spirometrie se masoare capacitatea vitala (CV) si VEMS. Nu se poate masura volumul rezidual.

Volume si capacitati pulmonareMasurarea VR

Pentru masurarea volumului rezidual sunt necesare tehnici speciale.1. Metoda dilutiei heliului. Pacientul respira repetat, in circuit inchis, dintr-un spirometru ce

contine un amestec gazos de oxigen si heliu intr-o concentratie initiala C1 cunoscuta. Volumul initial (al spirometrului) este V1. Pacientul respira repetat pana cand concentratia heliului nu mai scade, echilibrandu-se intre spirometru si plamani, la o concentratie finala C2, masurata. Volumul final, V2 = V1 + CRF.

Din ecuatia C1/V1 = C2/V2 se calculeaza CRF. Se masoara VER prin spirometrie, VR = CRF-VER.

2. Prin body-pletismografie (pacientul intra intr-o cabina etansa, unde se masoara variatiile de presiune ale aerului din cabina generate de respiratie, si care intra intr-o formula de calcul complexa, alaturi de capacitatea vitala si presiunea de ocluzie la nivelul gurii).

Spirograma normala

C1, V1 C2, V2V2 = V1 + CRF

Page 5: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Printr-o spirograma simpla se pot masura 2 parametri: CV si VEMS, si se poate calcula un al treilea: indicele de permeabilitate bronsica (IPB).

CV se masoara printr-un inspir lent maximal ce urmeaza unui expir maximal.VEMS = volumul expirator maxim in prima secunda a unui expir fortat si maximal ce urmeaza

unui inspir maximal. Expir fortat = expir realizat cu toata forta; expir maximal = expir pana la pozitia expiratorie

maximala.VEMS depinde foarte mult de forta musculara, da informatii mai ales despre conductele

aerifere mari.IPB = VEMS x 100 / CV, normal: 75-80%.

• Valorile normale (prezise) ale parametrilor functionali: – Nu sunt universale– Depind de :

• varsta• Sex• Inaltime• (greutate)

– Se calculeaza prin formule– Se pot gasi in tabele

Disfunctia ventilatorie restrictiva

Disfunctia ventilatorie restrictiva: CV scazuta (fata de valorile prezise), VEMS scazut, IPB normal: scaderea VEMS este proportionala cu a CV.

Sdr. restrictiv adevarat: simultan scade si VR si CPT.Situatii in care poate aparea DVR:

- Pneumopatii interstitiale difuze (recul elastic pulmonar crescut, restabilirea echilibrului elastic dinamic la volum pulmonar mai mic)

- Pneumonii, atelectazii masive- Rezectii chirurgicale- Fibroze localizate: post-tuberculoasa, peri-bronsiectatica, dar pe arii pulmonare intinse- Cifoscolioze, paralizii diafragmatice, boli neuro-musculare- pleurezie.

Page 6: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Disfunctia ventilatorie obstructiva

DVO: CV normala, VEMS scazut, IPB scazut. Ingustarea conductelor aerifere face ca aerul sa poata intra complet in cursul unui inspir lent maximal, dar sa iasa cu dificultate in cursul unui expir fortat. Expirul este prelungit (peste 6 secunde), in prima secunda volumul expirat e mai mic.Situatii in care apare DVO:

- Astmul bronsic - BPOC

Disfunctia ventilatorie mixta

DVM = CV scazuta, VEMS scazut, IPB scazut: VEMS scade nu numai proportional cu CV, ci mai mult decat ea.

Desi termenul “mixta” sugereaza o asociere de restrictie cu obstructie, de fapt DVM este de cele mai multe ori o DVO severa. Reducerea CV se face prin cresterea VR, cu trecerea aerului din domeniul ventilabil in cel neventilabil.

VR creste prin “blocarea” aerului in periferie datorita calibrului extrem de redus al bronhiolelor si fenomenului de obstructie dinamica.

DVM este frecvent intalnita in BPOC si astm sever.DVM se mai poate intalni la asocierea reala de restrictie cu obstructie, ex: sechele de TB + sdr

obstructiv la un fumator, distorsionari bronsice la un pacient cu fibroza pulmonara etc.

Page 7: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Curba flux-volum

Curba flux-volum se masoara cu aparate computerizate (pneumotachograf), capabile de a inregistra fluxul de aer instantaneu ce trece prin piesa bucala. Ele sunt adesea dotate cu ecrane care arata inregistrarea curbei in timp real.

Partea pozitiva a curbei: panta expiratorie, cea mai importanta. Fluxuri instantanee ce se masoara:1. PEF (peak expiratory flow), debitul maxim de varf. Se inregistreaza la inceputul expirului,

cand calibrul bronhiilor este maxim. Depinde mult de forta musculara; nu este la fel de reproductibil ca VEMS. Foarte util pentru monitorizarea la domiciliu a pacientilor obstructivi, cu aparate simple de masura (peak-flow metre).

2. MEF50 si MEF25 (maxim expiratory flow la 50, respectiv 25% din capacitatea vitala). Fluxuri masurate la sfarsitul expirului, la volume pulmonare mici, cand conductele aerifere sunt din ce in ce mai inguste. Nu depind de forta musculara, ci de calibrul conductelor aerifere periferice (bronhiole). Parametri modificati precoce in BPOC (inaintea VEMS). Definesc sindromul obstructiv distal.

Partea negativa a curbei: panta inspiratorie, simetrica (inspirul e totdeauna mai simplu decat expirul). Fluxurile inspiratorii scad sever in obstructia cailor aeriene superioare (laringe, trahee: tumori, corpi straini etc).

Curba flux-volum:disfunctia ventilatorie obstructiva

Aparat de masura:pneumotachograf

Page 8: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

DVO pe curba flux-volum: - PEF scazut (usor)- MEF50 si MEF25 scazute mult, conferind curbei o forma accentuat concava, tipica pentru

obstructie.

Testele farmacologice1. testul de provocare

Indicatiile testului de provocare: pacient cu anamneza sugestiva de astm bronsic dar cu probe functionale normale, pentru a pune in evidenta HRB (hiperreactivitatea bronsica) caracteristica astmaticilor.Precautii: laborator dotat cu oxigen, bronhodilatatoare sau chiar terapie intensiva (in cazul unui bronhospasm sever cu stop respirator); contraindicat la cei cu probe functionale modificate.Tehnica: inhalare unui aerosol bronhoconstrictor: metacolina, in concentratie crescanda, repetarea spirometriei dupa aerosol. Concentratia metacolinei se creste pana la obtinerea unei scaderi a VEMS cu 20% fata de proba initiala. Cu cat concentratia este mai mica, cu atat HRB este mai mare. Indivizii fara HRB nu au scaderi de 20% ale VEMS nici la concentratii mari de metacolina.

Testele farmacologice:2. testul de reversibilitate

Testul de reversibilitate: mult mai comun, fara riscuri.Indicatii: pacientii cu DVO sau DVM.Tehnica: se administreaza 2 pufuri dintr-un aerosol bronhodilatator (spray, Salbutamol), se

asteapta 15 minute si se repeta proba functionala.Rezultat: reversibilitate = crestere a VEMS cu 12-15% fata de VEMS initial, dar minim cu 200

ml. Nou recomandat: calcularea cresterii VEMS fata de valoarea prezisa.Utilitate: diagnosticul astmului bronsic (sugestiv: reversibilitate mare sau integrala),

diagnosticul diferential astm-BPOC (coroborat cu alte elemente)

PC20: concentratia de metacolina care determina o scadere cu 20% a VEMS

Reversibilitate:cresterea VEMS cu

- 15% sau- 500 ml

Page 9: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

• Spirometria:– Instrument de diagnostic al bolilor respiratorii– Indispensabil pentru monitorizarea evolutiei bolilor obstructive si a altor maladii

• Rezultatele nu au valoare de sine statatoare, trebuie integrate in contextul clinic si al celorlalte investigatii

Difuziunea prin membrana alveolo-capilara

Structura membranei alveolo-capilare

MAC: alcatuita din structuri subtiri, ce permit cu usurinta trecerea O2 si CO2. Grosime: 0,6 microni

Structura:- Pelicula de lichid ce captuseste alveola- Pneumocitul membranos (foarte subtire) dispus pe membrana bazala- Interstitiu (adesea absent, membranele bazale epiteliala si endoteliala fiind lipite)- Celula endoteliala (tot foarte subtire) pe membrana bazala

Factorii care influenteaza difuziunea• Diferenta de presiune partiala a gazelor

– Oxigen: 100 mm Hg 40 mm Hg– CO2: 40 mm Hg 45 mm Hg

• Difuzibilitatea gazelor– CO2 = O2 x 20; CO = O2

• Suprafata membranei alveolo-capilare• Grosimea membranei alveolo-capilare• Prezenta transportorului Hb• Raportul ventilatie alveolara / perfuzie capilara• diferenta de presiune partiala a gazelor de o parte si cealalta a MAC este “motorul fizic” care

determina schimburile gazoase, care se fac foarte rapid: O2 trece de la 100 mmHg in alveola la 40 mmHg in sangele venit din artera pulmonara, CO2 trece de la 45 mmHg in sg arterial pulmonar la 40 mmHg in alveola.

Page 10: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

• CO2 este de 20 de ori mai difuzibil prin lipide (care alcatuiesc cea mai mare parte a MAC) decat O2; O2 si CO au difuzibilitate similare, de aceea CO este folosit ca gaz trasor pentru masurarea difuziunii prin MAC.

• Suprafata MAC poate fi redusa in emfizem, rezectii pulmonare etc.• Ingrosarea MAC rpin procese inflamatorii alecteaza f putin difuziunea. Cresterea peliculei de

lichid (ca in edemul pulmonar lezional – ARDS cand alveolelel se umplu cu lichid) afecteaza proofund difuziunea.

• Anemie severa: afectare a difuziunii• Pentru o difuziune (hematoza) buna e necesar sa existe o proportionalitate intre ventilatia

alveolara si perfuzia capilara in aceleasi teritorii (raport ventilatie perfuzie uniform).

Difuziunea este extrem de rapida:– Oxigenare completa in 1/3 din timpul de contact aer-sange– Tulburari de difuziune --- desaturare la efort

Difuziunea normala foarte rapida este o rezerva functionala pentru effort, cand desi viteza de circulatie a sangelui creste de pana la 3 ori, este timp suficient de contact intre aer si sange pentru o arterializare completa a sangelui.

Tulburarile de difuziune determina aparitia desaturarii la effort.

Masurarea difuziunii: TLCO

TLCO = factorul de transfer gazos; valori normale dependente de varsta si inaltime.Determinare: pacientul inspira profund dintr-un amestec gazos continand CO intr-o concentratie initiala cunoscuta C1. Mentine apoi o apnee de 10 secunde, timp in care CO difuzeaza prin MAC, apoi expira profund intr-un rezervor in care se masoara concentratia finala C2 a CO. C2 se introduce intr-o formula complexa ce include volumul alveolar si Hb. Constanta de transfer (kCO) este raportul dintre TLCO si volumul alveolar. Daca TLCO scade exclusiv prin mecanism restrictiv, atunci kCO este normala. Daca TLCO scade prin procese inflamatorii interstitiale, kCO este scazuta.

Distributia ventilatiei si perfuziei pulmonareDistributia normala a ventilatiei

- Ideal: distributie uniforma a tuturor acinilor

Page 11: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

- Real: bazele mai bine ventilate decat varfurile (de 3 x)Datorita “caderii” gravitationale a plamanilor in cavitatea pleurala, presiunea negativa

intrapleurala este mai accentuata la varfuri, mentine alveolele deschise si la sfarsitul expirului, drept care aceste alveole primesc in inspir un volum de aer proaspat mai mic decat cele de la baze.

Tulburari de distributie a ventilatiei

Ingustarea unor conducte aerieneface ca teritoriile alveolare respective sa nu aiba timp suficient intr-un ciclu ventilator sa-si improspateze aerul. Prin urmare, in aceste teritorii aerul alveolar are o concentratie mai mica de oxigen si mai mare de CO2 decat teritoriile bine ventilate.

Distributia perfuziei pulmonare

Zonele J.B. West de distributie a perfuziei

In mod normal, distributia circulatiei pulmonare este influentata de gravitatie. Circulatia pulmonara este un sistem cu presiune scazuta, iar fluxul sanguin depinde nu numai de diferenta de presiune dintre cele doua capete ale sistemului (ventricul dept si atriu stang) ci si de diferenta dintre presiunea hidrostatica capilara si presiunea aerului din alveole.

- Zona I: la varfuri: presiunea alveolara este mai mare decat cea hidrostatica atat la capatul arterial cat si la cel venos al capilarului; capilarele sunt practic colabate, fluxul sanguin este prezent doar in timpul sistolei VD.

- Zona II: presiunea la capatul arterial al capilarului o depaseste pe cea alveolara, dar care e mai mare decat presiunea hidrostatica la capatul venos; capilarul este colabat spre capatul venos, curgerea sangelui este continua.

- Zona III: presiunea hidrostatica e mai mare decat cea alveolara la ambele capete ale capilarului, capilarele sunt beante, pline cu sange, fluxul este continuu.

- Bazele sunt de 10 ori mai bine perfuzate decat varfurile

Page 12: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Particularitati ale circulatiei pulmonare• Presiune mica (sistem “venos”)• Flux influentat de:

– Diferenta de presiune hidrostatica intre capetele sistemului (VD, AS)– Presiunea alveolara

• Viteza mare de circulatie• Debit = debitul cardiac• Distributie rapida a fluxului pe o suprafata capilara imensa• Stimul arterioloconstrictor principal: hipoxia alveolara• Raspuns slab la alti agenti vasomotori

Efectul obstructiei arteriale asupra hematozei

Raportul ventilatie / perfuzie: conditie esentiala pentru o buna hematoza.Raportul V/Q ideal: ventilatia pe minut/debit cardiac: (350 ml x 12 resp/min)/5 l = 4/5 = 0,8.

Ideal ar fi ca in toti acinii pulmonari raportul V/Q sa fie 0,8.Raport V/Q infinit: obstructie artriala, teritoriul alveolar continua sa fie ventilat normal =

ventilatie inutila (spatiu mort alveolar). Reflex compensator: scaderea CO2 alveolar determina reflex bronhospasm in acest teritoriu, pentru a reduce ventilatia cat mai aproape de perfuzie.

Efectul obstructiei bronsice asupra hematozei

Raport V/Q = zero.

Page 13: Fiziologia Si Fiziopatologia Respiratiei-filaret

Teritoriu deservit de o bronhie obstruata, dar care continua sa fie perfuzat. Sangele paraseste acest teritoriu cu compozitie de sange venos, realizand un fenomen de sunt intrapulmonar si contaminare venoasa a sangelui arterial provenit din teritorii bine ventilate.

Reflex compensator: scaderea presiunii O2 in alveola determina reflex arterioloconstrictie in teritoriul respectiv, pentru a reduce perfuzia cat mai aproape de ventilatie.

Ex: in BPOC: hipoxemie prin fenomene de sunt in teritoriile prost ventilate (V/Q scazut), hipertensiune pulmonara secundara prin reflex arterioloconstrictor.

Efectul obstructiei bronsice asupra hematozei

Ex: BPOC: mozaic de regiuni normal ventilate si de regiuni hipoventilate datorita obstructiei bronsice. Rezulta o distributie neuniforma a rapoartelor V/Q, cu teritorii cu V/Q normal si regiuni cu V/Q scazut, care determina un fenomen de “contaminare” veonoasa a sangelui arterializat, cu hipoxemie arteriala consecutiva.