Resistenze delle vie respiratorie
Definizione:
.V = P
alv/Rp
- valgono le stesse leggi
dell’emodinamica (Legge di Leonardo
e di Poiseuille)
- la Rp è alta nelle vie respiratorie di
conduzione (40% del totale). Superficie
trasversale totale bassa e poche
ramificazioni
- la Rp è bassa nelle vie respiratorie
interne con diametro < 2 mm (20% del
totale). Alta Rp del singolo bronchiolo,
ma le numerosissime ramificazioni
riducono fortemente Rp. Superficie
trasversale totale grande
alta Rp
bassa Rp
- nei bronchioli terminali
la Rp è  0 (grande superficie
e massima compliance
polmonare)
Respiratorio_2
1
Fattori fisici che influenzano la Rp al flusso aereo
• la trazione laterale del tessuto
elastico polmonare diminuisce Rp
• durante l’inspirazione Rp
• durante l’espirazione Rp
Rp diminuisce all’aumentare
del volume polmonare
Fattori neuroendocrini e paracrini che influenzano Rp
- la NA inibisce la muscolatura liscia polmonare, diminuisce Rp
(broncodilatazione via b2-AR)
- l’ACh eccita la muscolatura liscia polmonare, aumenta Rp
(broncocostrizione via M3)
- aumenti di CO2 causano broncodilatazione che assieme alla
vasocostrizione arteriolare polmonare migliorano l’ossigenazione
del sangue
Respiratorio_2
2
- reazioni allergiche rilasciano istamina e aumentano Rp (asma
allergico)
Lo spirometro
Volumi e capacità polmonari
Respiratorio_2
3
Ventilazione polmonare
E’ la quantità d’aria immessa nelle vie respiratorie al minuto
ventil polm = Vcorr x freq resp
= 500 ml x 12 resp/min
6 litri/min
min
500 x 3 = 1.5 l/min
volume
corrente
max
4500 x 45 ~ 200 l/min
capacità
vitale
Ventilazione alveolare
- la ventilazione alveolare è la quantità d’aria sostituita ad
ogni minuto nella regione polmonare dove avvengono gli
scambi gassosi
- l’unità respiratoria dove avvengono gli scambi gassosi è
solo una frazione dei costituenti dell’apparato respiratorio
- ne consegue che:
ventil alv < ventil polm
ventil alv = freq resp x (Vcorr – Vspazio morto)
= 12 resp/min x (500 – 150) ml = 4200 ml/min
Respiratorio_2
4
Lo spazio morto anatomico
…. come si misura?
Vunità resp = Vcorr – Vspazio morto
350 ml = (500 – 150) ml
O2
N2
Nota:
Lo spazio morto anatomico è diverso dallo spazio morto
fisiologico (che include tutte le vie coinvolte nello scambio
gassoso non più funzionanti).
Respiratorio_2
5
Per cui: spazio morto anatomico < spazio morto fisiologico
FISICA DEGLI SCAMBI GASSOSI
si vuole determinare:
- la composizione dell’aria negli alveoli
- come si sciolgono e diffondono l’O2 e la CO2 nei liquidi
dei capillari
- la concentrazione di O2 e CO2 nel sangue
Respiratorio_2
6
1 - legge di Boyle e Gay-Lussac
P V = cost
P V = nRT
n = numero di moli
R = costante dei gas
T = temp. assoluta
2 - pressione parziale di un gas in una miscela gassosa
Dalla legge di Boyle e Gay-Lussac:
Pgas  [Cgas]  T
T = 37o C per tutti i gas
corporei
In una miscela di n gas:
Ptot = P1 + P2 + ……….. + Pn
Esempio: Nell’aria: N2 = 79%, O2 = 21% e la Ptot = 760 mmHg
quindi
PN2 = 760 x 0.79 = 600 mmHg
PO2 = 760 x 0.21 = 160 mmHg
Ptot
Respiratorio_2
= 760 mmHg
7
3 - pressione dei gas nei liquidi (legge di Henry)
All’equilibrio:
Pgas
Pgas
fase gassosa
fase liquida
Cgas = Pgas x coeff. solubilità
fase
fase
liquida gassosa
legge di Henry
Il coefficiente di solubilità dipende dalle interazioni del gas con il liquido.
Per l’H2O a 0oC i coefficienti di solubilità sono:
O2
0.024
ml gas/ml H2O
CO2 0.57
CO
0.018
CO2
 24
N2
0.012
O2
H2
0.008
4 - diffusione di un gas dall’alveolo al capillare
Il coefficiente di diffusione D di un
gas che diffonde dall’alveolo al
capillare è definito come:
DP x S x A
D=
Respiratorio_2
d x  P.M.
8
I cui termini indicano:
DP = gradiente di pressione
S = solubilità del gas nel plasma
A = area della superficie di scambio
d = spessore delle pareti da attraversare
P.M. = peso molecolare del gas
Se il rapporto di solubilità tra la CO2 e l’O2 vale:
sapendo che:
CO2
 24
O2
 CO2 =  44 = 6.63
 O2 =  32 = 5.66
il rapporto di diffusione S/ P.M. sarà: CO2 = 24 x 5.66 / 6.63 = 20.3
O2
Conclusione:
La CO2 diffonde nel plasma  20 volte meglio dell’O2 e quindi
richiede minori gradienti di pressione (DP) per spostare volumi
di CO2 paragonabili a quelli di O2
5 – tensione di vapore dell’H2O
- è la pressione dell’H2O in fase
gassosa (PH2O)
- è proporzionale alla temperatura
- A 0o C
37o C
Respiratorio_2
100o C
P H2 O
4.6 mmHg
47 mmHg
760 mmHg
9
6 – pressioni parziali dei gas inspirati, alveolari ed espirati
aria umidificata
aria alveolare
(37oC)
gas
aria
atmosferica
N2
597
78.7 % 563
74.0 % 569
75.0 % 566 74.5 %
O2
159
20.8 % 149
19.7 % 104
13.6 % 120 15.7 %
aria espirata
CO2
0.3
0.04 %
0.3
0.04 %
40
5.3 %
27
7.6 %
H 2O
3.7
0.5 %
47
6.2 %
47
6.1 %
47
6.2 %
Tot
760
100 % 760
100 % 760
Respiratorio_2
100 % 760 100 %
10