UNIVERSITÀ DEGLI STUDI “MAGNA GRÆCIA”
CATANZARO
MECCANICA
RESPIRATORIA
MECCANICA
La meccanica è quella branca
della fisica che studia il
movimento dei corpi
MECCANICA VENTILATORIA
studia i movimenti del sistema
toracopolmonare
Ventilazione
Processo attraverso cui il mantice
polmonare veicola l’aria
dall’ambiente esterno agli alveoli,
e viceversa, attraverso il sistema
di canalizzazione bronchiale
La Dinamica del Respiro
Drive Respiratorio
Attivazione dei neuroni respiratori e
contrazione dei muscoli ( Pmusc )
Espansione della parete toracica ( D Ppl ) e dei polmoni
Aumento del volume polmonare e
decompressione del gas ( Palv )
La pressione alveolare negativa determina
il flusso di aria all’interno dei polmoni
La Dinamica del Respiro
Palv = 0
Rilascio diaframma
Le forze di richiamo elastico
comprimono i gas intrapolmonari : Palv
I gas fuoriescono dai polmoni
La pressione alveolare si riduce sino a zero
( Fine ESPIRAZIONE )
Sistema toraco-polmonare
Sistema meccanico unico
Gabbia toracica
(contenente)
Viscere polmonare
(contenuto)
ROTTURA DELL’EQUILIBRIO MECCANICO TORACO-POLMONARE
Il polmone tende a collassare
La gabbia toracica tende ad espandersi
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.
Parete
toracodiaframmatica
ESTERNA
MECCANICA
VENTILATORIA
FORZE
INTERNA
Viscere
polmonare
MECCANICA VENTILATORIA ESTERNA
INSPIRAZIONE
ESPIRAZIONE
- Azione costale
- Azione diaframmatica
Ritorno elastico
Forze
traenti
Tensione superficiale
- Azione vertebrale
AZIONE COSTALE
Nasce da una sinergia tra:
Sistema di 12 leve a destra e 12 leve a
sinistra
Muscoli intercostali
Muscoli inspiratori accessori
Muscoli inspiratori
• Mm intercostali esterni
• Diaframma
MUSCOLI INSPIRATORI ACCESSORI
• Scaleni
• Sternocleidomastoidei
MUSCOLI INTERCOSTALI ESTERNI
LA CONTRAZIONE MUSCOLARE
PROVOCA 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 anteroposteriore
della
gabbia
toracica
AZIONE DIAFRAMMATICA
• Parte costale
• Parte crurale
CONTRAZIONE CUPOLE DIAFRAMMATICHE
Aumento del diametro
longitudinale
1-2 cm
Inspirazione
normale
10 cm
Inspirazione forzata
AZIONE VERTEBRALE
I muscoli intervertebrali
raddrizzano la cifosi dorsale
Le coste si spostano
sul piano orizzontale
Aumento del diametro
antero-posteriore
LINEE DI MONALDI
Muscoli espiratori
• M. retto dell’addome
• Mm. obliqui
• M. trasverso dell’addome
• Mm. intercostali interni
FASE ESPIRATORIA
Forza di ritorno elastico
Espirazione
passiva
Tensione superficiale
M. retto dell’addome
Mm. obliqui
Espirazione
forzata
M. trasverso dell’addome
Mm. intercostali interni
Patologie che alterano la
meccanica ventilatoria esterna
 Centri respiratori
 Motoneuroni corticali e spinali
 Nervi
 Giunzione neuromuscolare
 Muscoli
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
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);
- 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'espirazione
forzata.
La pressione intrapleurica è più
negativa agli apici rispetto alle basi;
ciò comporta che gli apici sono più
distesi rispetto alle basi.
RESISTENZE
• RESISTENZE ELASTICHE (statiche)
 Elasticità
 Tensione superficiale
 Isteresi
• RESISTENZE VISCOSE (dinamiche)
 Resistenze al flusso
 Inerzia del sistema
RESISTENZE STATICHE
ELASTICITÀ PARENCHIMALE
Dipende dalle proprietà meccaniche dei componenti
del tessuto polmonare
• Fibre collagene
• Fibre reticolari
• Fibre elastiche
ε=
∆P
∆V
Elastance
Forza di ritorno elastico polmonare
∆V
C= ∆P
Compliance
Distensibilità polmonare sotto
l’azione di una pressione
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.
CURVA P/V PATOLOGICA
(Curva spostata a destra)
• Fibrosi
• Congestione vascolare polmonare
• Aree di alveoli collassati (atelettasie)
• Obesità o patologie muscoloscheletriche
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
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
TENSIONE SUPERFICIALE
La 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
La tensione superficiale provoca:
• Instabilità alveolare (collasso degli alveoli
più piccoli in quelli più grandi)
• Aumento del ritorno elastico
• Richiamo di liquido negli alveoli
SURFATTANTE
DIPALMITOILFOSFATIDILCOLINA
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
RESISTENZE DINAMICHE
La resistenza delle vie aeree è definita dal rapporto
tra la differenza di P bocca-alveoli e la velocità di
flusso
P 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
FLUSSO LAMINARE
• Vi è un fronte conico
• Legge di Poiselle
CALIBRO
R = 8ηl/πr4
VISCOSITÀ
Il flusso laminare è presente al livello delle
piccole vie aeree che sono poste in parallelo
La 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
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
CICLO RESPIRATORIO
La pressione alveolare
eguaglia la pressione
atmosferica,
quindi
non c’è flusso
Legge di Boyle
PxV=K
La pressione di ritorno
elastico crea un flusso
d’aria verso l’esterno