meccanica respiratoria universitÀ degli studi “magna grÆcia” catanzaro

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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