MECANICA DE LA VENTILACION PULMONAR

Los pulmones pueden expandirse y contraerse de dos maneras, una por movimiento hacia abajo del diafragma para alargar y acortar la cavidad torácica y otro por la elevación y descenso de las costillas para aumentar y disminuir el diámetro anteroposterior de la cavidad torácico. La respiración normal tranquila se logra casi totalmente por el primero de ambos sistema, es decir por movimiento del diafragma. Durante la inspiración, la contracción del diafragma tira de las superficies inferiores de los pulmones hacia abajo. Después, durante la espiración del diafragma se limita a relajarse y es el retroceso elástico de los pulmones de la pared torácica y de las estructuras abdominales el que comprime los pulmones.
Durante la respiración enérgica la fuerza elástica no tiene la potencia suficiente para provocar la espiración rápida necesaria, de forma que la fuerza adicional necesaria se logra principalmente mediante la contracción de los músculos abdominales, que empujan el contenido abdominal hacia arriba contra la superficie inferior del diafragma.
El segundo método de expandir los pulmones es elevar la caja torácica, esta maniobra expande los pulmones debido que en la expansión natural de reposo las costillas se dirigen hacia abajo, lo que permite que el esternón caiga hacia atrás, hacia la columna vertebral. Pero cuando la caja torácica se eleva las costillas se proyectan casi directamente hacia adelante, de forma que el esternón se dirige hacia adelante, lejos de la columna.
Los músculos más importantes que elevan la caja torácica son los intercostales externos, pero también contribuyen el músculo esternocleidomastoideo, los serratos anteriores que levantan muchas costillas y los escálenos que levantan las dos primeras costillas. Los músculos que tiran de la caja torácica hacia abajo son los rectos abdominales que tienen efecto poderoso de tirar hacia abajo las costillas inferiores a la vez, junto con los restantes músculos abdominales comprimen el contenido abdominal hacia arriba contra el diafragma, además participan en esta función los músculos intercostales internos.
El pulmón es una estructura elástica que tiende al colapso y expulsa todo su aire por la traquea si no existe fuerza que lo mantiene inflado además no hay fijación entre el pulmón y las paredes de la caja torácica, excepto en el lugar en el que esta suspendido del mediastino por el hilio. Por el contrario el pulmón flota literalmente en la cavidad torácica, rodeado de una capa fina de líquido pleural que lubrica los movimientos de los pulmones en el interior de la cavidad.
La presión pleural es la presión del líquido en el estrecho espacio que existe entre la pleura pulmonar y la pleura de la pared torácica y como existe una ligera aspiración, esto significa que exista una pequeña presión negativa. Durante la inspiración normal la expansión de la caja toráxico tira de la superficie de los pulmones con más fuerza y crea una presión aun más negativa. La presión alveolar es la presión en el interior de los alvéolos pulmonares. Cuando la glotis está abierta y no fluye aire al interior ni al exterior de los pulmones, las presiones en todas las partes del árbol respiratorio hasta los alvéolos, son iguales a la presión atmosférica, que es considerada de 0 cm de agua. Para originar un flujo de aire hacia adentro en la espiración, la presión de los alvéolos debe caer a un valor discretamente inferior al de la presión atmosférica, en la inspiración normal la presión alveolar disminuye aproximadamente a -1 cm de agua. Esta presión ligeramente negativa basta para mover 0.5 Litros de aire al interior de los pulmones de 2 segundo que dura aproximadamente la inspiración.
Durante la espiración ocurre lo contrario, la presión alveolar se eleva hasta +1 cm de agua aproximadamente, y esto hace salir 0.5 litros de aire inspirado fuera de los pulmones durante 2 o 3 segundo de la espiración.
La presión transpleural es la diferencia de presión entre la alveolar y la presión pleural. Es la diferencia de presión entre los alvéolos y las superficies externas de los pulmones, y es una medida de la fuerza elástica de los pulmones que tienden a colapsar los pulmones en cada grado de expansión, denominada presión de retroceso elástico.
El grado de expansión de los pulmones por unidad de incremento de presión tras pulmonar se denomina distensibilidad que esta determinada por las fuerzas elásticas de los pulmones. Que estas pueden dividirse en dos partes, las fuerzas elásticas del propio tejido pulmonar y la fuerza elástica causada por la tensión superficial del líquido que reviste las paredes interiores de los alvéolos. La fuerza elástica del tejido pulmonar está determinada principalmente por las fibras elásticas y colágenas entre lazadas entre en el parénquima pulmonar. En los pulmones desinflados estas fibras están en un estado de contracción y acodamiento elástico y después cuando los pulmones se distienden y enderezan, alargándose pero haciéndose todavía fuerza de resorte para volver a su estado natural. Las fuerzas de tensión superficial de los pulmones también varían enormemente cuando no está presente el líquido alveolar la sustancia denominada agente tenso activo. Cuando el agua forma una superficie con el aire, las moléculas de la superficie de agua tienen una atracción suplementaria entre sí. Como resultado la superficie del agua siempre trata de contraerse. En la superficie interna de los alvéolos, ocurre así, tratando de forzar el aire de los alvéolos a través de los bronquios y haciéndo, que los alvéolos intenten colapsarse, debido a esto se produce en todos los espacios aéreos de los pulmones el efecto neto que es que se genere una fuerza contráctil elástica de todos los pulmones que se denomina la fuerza elástica de tensión superficial. El agente tenso activo en la superficie lo que significa es que cuando se extiende sobre la superficie de un líquido notablemente la tensión superficial.
El trabajo en la inspiración puede dividirse en tres fracciones, el requerido para expandir los pulmones en contra de la fuerza elástica del tórax y los pulmones denominado trabajo de distensibilidad o trabajo elástico; el requerido para vencer la viscosidad de los pulmones y las estructuras de la pared toráxico denominado trabajo de resistencia tisular; y el preciso para vencer la resistencia de las vías respiratorias durante el movimiento del aire a los pulmones denominado trabajo de resistencia de las vías respiratorias. Durante la respiración normal tranquila no se hace trabajo muscular durante la espiración debido a que la espiración es consecuencia de la retracción elástica de los pulmones y del tórax. En la respiración profunda, o cuando la resistencia de la vía respiratoria y la tisular son grandes, si que se produce trabajo espiratorio, y a veces mayor que el espiratorio(4).

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