El primer paso de la larga cadena de fenómenos que conducen el oxígeno desde el aire interior de las células es la ventilación pulmonar o respiración.
La inspiración es la atracción del aire, la espiración es la expulsión del aire.
El aire se mueve por gradientes de presión. En particular, el aire se mueve desde una región de alta presión a una de menor presión.
Para explicar el movimiento de aire hacia adentro y fuera de los pulmones se requiere la ley de Boyle, que afirma que la presión y el volumen de un gas son inversamente proporcionales.
La ventilación se produce cuando la presión atmosférica difiere de la presión intrapulmonar, presión de aire en los pulmones. El aire fluye hacía los pulmones cuando la presión atmosférica supera a la presión intrapulmonar y viceversa.
La secuencia de los cambios de presión y de volumen durante una respiración única se denomina ciclo respiratorio.
Los músculos cambian el volumen torácico
Cuando los músculos esqueléticos del diafragma se contraen, la pared torácica, cuello y la pared abdominal, aumenta o reduce el volumen de la cavidad torácica y con ello el volumen de los pulmones. Puesto que los pulmones están unidos a la cavidad torácica por la capa pleural. Los músculos escalenos y esternocleidomastoideo del cuello van del cráneo al esternón y las costillas. Cuando se contraen elevan la caja torácica. Las otras costillas están suspendidas
por dos grupos de músculos intercostales: externos e internos.
La inspiración aumenta el volumen del tórax, mas allá del punto de transición, lo que precisa la actividad de 3 grupos musculares: el primero es el diafragma, el segundo los escalenos y en tercero los intercostales externos.
En una respiración normal o eupnea la espiración es pasiva.
En reposo la persona respira alrededor de 12 veces por minuto, cada respiración mueve alrededor de 500 ml de aire que se conocen como volumen corriente. La cantidad total de aire que se mueve hacia dentro y fuera de los pulmones en un minuto es la ventilación minuto, solo aproximadamente el 70% llega a la zona respiratoria y participa en el intercambio de gases. Alrededor del 30% queda atrapado en la zona de conducción, lo que constituye el espacio muerto anatómico.
Los factores físicos pueden afectar a la facilidad de llenado y vaciado y son:
- La capacidad del diafragma y de los músculos torácicos para cambiar el volumen de la cavidad torácica.
- La capacidad de los pulmones para responder a las fuerzas musculares y esqueléticas.
- La capacidad de las vías respiratorias para dar cabida al flujo aéreo.
La elastancia es la capacidad de los pulmones para volver a su dimensión original en el punto de transición.
La ventilación pulmonar se cuantifica con la espirometría
El diagnóstico de la enfermedad respiratoria se basa en mediciones precisas de los cambios en el volumen pulmonar durante la respiración. El espirómetro puede cuantificar el volumen y la velocidad del flujo de aire hacía adentro y fuera de los pulmones.
En la espirometría algunas medidas se llaman volúmenes y capacidades, una capacidad es una combinación de uno o mas volúmenes.
La espirometría comienza en el punto de transición entre 2 respiraciones, el volumen de aire que queda en los pulmones se llama capacidad residual funcional.
El pequeño volumen de aire que entra y sale de los pulmones en una respiración tranquila es el volumen corriente. El volumen de aire espirado desde el punto de transición es el volumen de reserva espiratoria, que es una reserva ya que no se utiliza en la respiración normal. El aire que no puede expulsarse incluso en el punto de espiración máxima es el volumen residual. La suma del volumen residual y del volumen de reserva espiratoria constituye la capacidad residual funcional. El volumen de aire que se inhala desde el punto de transición es la capacidad inspiratoria. La cantidad extra de aire que se inhala por encima del volumen corriente se denomina volumen de reserva inspiratorio.
La cantidad total de aire que puede moverse en una respiración con la inspiración y espiración máximas es la capacidad vital. La capacidad pulmonar total es todo el volumen de aire que pueden contener los pulmones.
Los 3 pasos del intercambio y trasporte de gases son:
- El intercambio externo de gases (entre la sangre y el aire alveolar)
- El intercambio interno de gases (entre la sangre y las células del cuerpo)
- Transporte de gases por la sangre entre los pulmones y los tejidos.
La presión de un gas especifico se denomina presión parcial, la presión parcial de un gas disuelto depende de 2 elementos: su concentración y su solubilidad.
La difusión del gas a través de la membrana pulmonar depende de 2 factores principales
- Los gradientes de presión parcial entre el aire alveolar y la sangre
- La salud de los tejidos de los pulmones.
