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STRUTTURA E FUNZIONE DELL\'APPARATO RESPIRATORIO

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STRUTTURA E FUNZIONE DELL'APPARATO RESPIRATORIO - PowerPoint PPT Presentation


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STRUTTURA E FUNZIONE DELL\'APPARATO RESPIRATORIO. MECCANICA RESPIRATORIA. COMPOSIZIONE DELL\'ARIA. SCAMBI RESPIRATORI. TRASPORTO dei GAS. REGOLAZIONE DEL RESPIRO. La composizione dell\'aria atmosferica non è adatta per la vita delle cellule.

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Presentation Transcript
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STRUTTURA E FUNZIONE DELL\'APPARATO RESPIRATORIO

  • MECCANICA RESPIRATORIA
  • COMPOSIZIONE DELL\'ARIA

SCAMBI RESPIRATORI

TRASPORTO dei GAS

  • REGOLAZIONE DEL RESPIRO
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La composizione dell\'aria atmosferica non è adatta per la vita delle cellule

Sono necessari scambi respiratori fra il sangue ed una bolla d\'aria contenuta nell\'apparato respiratorio

La composizione della bolla continua a cambiare per aggiunta di anidride carbonica (CO2) e sottrazione di ossigeno (O2)

La bolla va continuamente rinnovata, con l\'aggiunta di aria atmosferica. E\' compito della meccanica respiratoria rinnovare la bolla.

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La circolazione polmonare assicura gli scambi gassosi, che avvengono attraverso la parete dei capillari polmonari e l\'epitelio alveolare

L\'epitelio alveolare è caratterizzato da particolare sottigliezza

Il sangue contiene "macchine chimiche" che

aumentano la quantità dei gas trasportati

La meccanica respiratoria è prevalentemente a carico di muscoli scheletrici (volontari), il cui funzionamento ciclico è regolato da meccanismi nervosi.

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FUNZIONI ACCESSORIE

  • condizionamento dell’aria
  • funzioni di difesa: l’apparato mucocigliare
  • fonazione
  • deglutizione
  • movimenti respiratori anomali: tosse e sternuto
  • accelerazione dell’aria: effetto meccanico
  • chiusura dei bronchioli in espirazione (ruolo della cartilagine)
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6

5.5

5

4.5

4

3.5

3

2.5

litri

2

1.5

1

Volumeresiduo = 1. l

0.5

0

Volume corrente = 0.5 l

Volume di riserva inspiratoria = 3.5 l

Volume di riserva espiratoria = 1.2 l

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6

5.5

5

4.5

4

3.5

3

2.5

litri

2

1.5

1

0.5

0

Capacità vitale = 5.2 l

Capacità polmonare totale = 6.2 l

Capacità funzionale residua = 2.2 l

Capacità inspiratoria = 4.0 l

Capacità espiratoria = 1.7 l

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VOLUMI E CAPACITA\' POLMONARI

6

5.5

5

4.5

v. ris. inspiratoria

4

3.5

3

v. corrente (tidal volume - TV)

2.5

litri

2

1.5

v. ris. espiratoria

1

0.5

v. residuo (RV)

0

capacità polmonare totale (TLC)

capacità espiratoria

capacità inspiratoria

capacità vitale (VC)

capacità funzionale residua (FRC) = volume di equilibrio del sistema respiratorio

ventilazione alveolare = (volume

ventilazione polmonare = volume

corrente - spazio morto) * frequenza

corrente * frequenza respiratoria

respiratoria

0.5 + 12 = 6 l/min

(500 - 150) * 12 = 4.5 l/min

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Quando la gabbia toracica non è soggetta a forze esterne, rimane ad un volume di equilibrio (CFR);

per aumentare o diminuire tale volume intervengono normalmente i muscoli respiratori (principali ed accessori):

MUSCOLI INSPIRATORI: intercostali esterni, diaframma; scaleni, sternocleidomastoidei.

MUSCOLI ESPIRATORI: intercostali interni; muscoli addominali

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Intercostali esterni: inspirazione

Intercostali interni: espirazione

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Analisi della meccanica dei muscoli respiratori.

Durante la respirazione tranquilla sono attivi solo muscoli inspiratori, mentre l\'espirazione è un processo passivo, dovuto al rilasciamento di tali muscoli e provocato dal ritorno elastico del parenchima polmonare.

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PRESSIONI IMPLICATE NELLA MECCANICA RESPIRATORIA:

pressione atmosferica = 0 (in tutte le vie aeree e negli alveoli quando non vi sono movimenti di aria con le vie aperte)

pressione endoalveolare: negativa durante l\'inspirazione e positiva durante l\'espirazione

pressioneendopleurica(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.

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palv

ppl

vol

8

6

4

2

Pressione alveolare

0

-2

Pressione pleurica

-4

-6

-8

inspirazione

espirazione

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ORIGINE DELLA NEGATIVITA\'

PLEURICA A CFR

Essendo questo un volume di equilibrio, bisogna determinare i termini dell\'equilibrio

tendenza dei polmoni a ritrarsi (se esposti alla pressione atmosferica collassano al di sotto di VR, senza svuotarsi completamente se il polmone ha respirato aria almeno una volta)

tendenza della gabbia toracica ad espandersi (strutture elastiche muscolo-tendinee consentono ai polmoni di "tirare in dentro" la gabbia toracica, che li contiene).

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tubo

(vie aeree)

bottiglia

(gabbia toracica)

palloncino

(polmoni)

acqua

(liquido pleurico)

Modello del sistema respiratorio

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Pressione intrapolmonare

-4

-4

Pressione intrapleurica

-4

-4

Modello del sistema respiratorio

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Tendenza dei polmoni a ritrarsi

Tensione elastica:fibre elastiche parenchimatose, in costante stato di tensione

Tensione superficiale: poiché gli alveoli, pieni di aria, sono bagnati da un sottile strato di acqua, si forma un\'interfaccia aria-liquido, che tende a ridurre la sua superficie

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RIDUZIONE DELLA TENSIONE SUPERFICIALE

La tensione è inversamente proporzionale al raggio e il raggio degli alveoli è molto piccolo

Polmoni riempiti di acqua si espandono molto più facilmente (aumenta la compliance)

La tensione superficiale è ridotta dalla presenza di una sostanza tensioattiva (surfactante), la cui funzione è di ridurre la tensione superficiale.

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Il surfactante, prodotto da cellule del parenchima polmonare, è composto di dipalmitoillecitina

Il surfactante Ha anche un\'importante azione stabilizzatrice sugli alveoli, impedendo che quelli più piccoli collassino e quelli più grandi si espandano ulteriormente.

Nella malattia genetica nota come mucoviscidosi, il surfactante è insufficiente

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La tendenza della gabbia toracica ad espandersi si verifica già alla CFR ed aumenta per volumi minori (espirazione forzata), fino ad impedire ulteriori riduzioni di volume (VR);

al di sopra di un certo volume, corrispondente circa a CE, la gabbia viene "tirata in fuori" dai muscoli inspiratori (inspirazione forzata) e tende ad una retrazione elastica nella stessa direzione di quella dei polmoni.

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AZIONE STABILIZZATRICE DEL SURFACTANT

all’aumentare della superficie si riduce la concentrazione e diminuisce l’effetto sulla tensione superficiale

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RELAZIONE PRESSIONE/VOLUME (COMPLIANCE)

La compliance é massima e costante intorno al VC: per volumi maggiori o minori dimunuisce, rappresentando rispettivamente il limite alla capacità inspiratoria (determina CV) e a quella espiratoria (determina VR).

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FRC

FRC+TV

VC

RV

1

2.2

2.2

2.7

5.8

-4

-4

-2

-2

-6

-6

-6

-6

-10

-10

pressione

sistema

6

5

pressione

4

polmoni

3

pressione

litri

2

torace

1

0

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

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15

20

25

30

35

40

mmHg

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6

5

4

3

litri

2

1

0

-40

-35

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-25

-20

-15

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0

5

10

15

20

25

30

35

40

mmHg

CURVE DI COMPLIANCE DEL SISTEMA RESPIRATORIO, DELLA GABBIA

TORACICA E DEI POLMONI in rilasciamento

CFR

RV

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Lavoro della respirazione

Si calcola dalla curva pressione/volume

E’ normalmente piccolo (5% del consumo di O2 totale)

Aumenta nella respirazione forzata, quando il volume viene portato a valori per i quali la compliance si riduce.

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RESISTENZE DELLE VIE AEREE

Curve di compliance statica e dinamica

Principali siti di resistenza

Ruolo della muscolatura liscia bronchiale

Collassamento delle piccole vie aeree

Resistenza viscosa del tessuto

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FRC

FRC+TV

COMPLIANCE POLMONARE

A VIE AEREE APERTE

2.7

2.2

-6

-6

-4

-4

2.7

2.45

volume

2.2

2

2.5

3

3.5

4

pressione

COMPLIANCE STATICA

COMPLIANCE DINAMICA

area = LAVORO (DELLA RESPIRAZIONE)

RESISTENZA (vie aeree, parenchima)

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VENTILAZIONE POLMONARE (0.5*12=6 l/m) = VC * frequenza respiratoria

VENTILAZIONE ALVEOLARE: (0.35*12=4.2 l/m): non comprende il volume dello spazio morto (150 ml).

spazio morto anatomico: il volume di aria che riempie le vie aeree, ma non arriva alla membrana alveolo-capillare

spazio morto fisiologico:comprende eventuali alveoli ventilati ma non perfusi dal sangue (Rapporto ventilazione/perfusione > 1)

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DISTRIBUZIONE DEL VOLUME CORRENTE

La ventilazione alveolare non si distribuisce uniformemente, in posizione eretta:

gli alveoli apicali sono più distesi (contengono più aria), ma ...

… sono meno ventilati, a causa della minore compliance (vengono raggiunti da una frazione minore del volume corrente).

Questo è dovuto all\'effetto della gravità che sposta virtualmente verso il basso il liquido pleurico, accentuando la negatività pleurica agli apici. Le differenze si attenuano nella respirazione forzata.

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-6

-4

-6

-4

-6

-4

H2O

ad