Generalidades
Entre todas las sustancias que necesitan las células, para sobrevivir, el oxígeno es el más crucial. Una persona puede vivir semanas sin comer, días sin beber, pero sólo minutos sin respirar.
La mayor parte de las células consiguen energía de las reacciones donde interviene el O2. Las reacciones metabólicas producen CO2 que debe ser expulsado.
El aparato respiratorio es el encargado de introducir el aire en el organismo y de ponerlo en contacto con la sangre para su transporte.
Tiene dos funciones básicas: distribuir del aire e intercambiar gases del cuerpo.
Además de: filtrar, calentar y humidificar el aire que respiramos.
La respiración se halla relacionada con otras funciones: el olfato, la fonación, regula el pH y la regulación de la temperatura corporal.
Constitución anatómica del aparato respiratorio
Estructura
Elementos del aparato respiratorio: por encima de la caja torácica nariz, faringe, laringe, tráquea, formando las llamadas vías aéreas superiores y dentro de la caja torácica los bronquios y pulmones creando las vías aéreas inferiores.
Fosas nasales (nariz): son dos cavidades situadas encima de la boca, separadas de ésta por el paladar, entre ellas por un delgado tabique medio. Se abren al exterior por los orificios nasales y por detrás se comunican con la faringe por dos orificios llamados coanas.
Están constituidas por (esfenoides, etmoides, nasales, cornetes, maxilares superiores, palatinos) y cartílagos que le dan forma.
Las estructuras internas de la nariz esta revestidas por una membrana llamada pituitaria roja. El riego sanguíneo calienta el aire y la secreción mucosa humedece el aire y ayuda a eliminar partículas extrañas. Este aire activará los receptores olfatorios que nos permiten distinguir olores.
Faringe: coloquialmente llamada garganta. Se divide en tres porciones: La parte superior, detrás de las cavidades nasales, nasofaringe. La porción situada detrás de la boca orofaringe. Y el segmento más bajo que se comunica con la laringe, laringofaringe.
La faringe es el paso hacia dos vías: la respiratoria hacia la tráquea y la digestiva hacia el esófago.
La faringe también alberga masas de tejido linfático, amígdalas.
Laringe: está debajo de la faringe. Se compone de varias piezas de cartílago: la más grande el cartílago tiroides “nuez”; el cricoides, en forma de anillo, debajo del anterior; los dos aritenoides, muy pequeños rodeados por músculos, se ubican encima del cricoides, y, por último la epiglotis, cartílago que a modo de tapadera puede cerrar la laringe por arriba.
Encima de la laringe se halla el hueso hioides.
En el interior de la laringe, presenta a cada lado las cuerdas vocales superiores e inferiores, entre las que quedan unos huecos llamados ventrículos de Morgagni. Debido a las cuerdas vocales, la laringe es el órgano esencial de la fonación.
Traquea: es un tubo situado delante del esófago se extiende desde la laringe hasta los bronquios. Realiza una función simple pero vital: proporciona parte del conducto abierto a través del cual el aire puede llegar hasta los pulmones a través de los bronquios desde el exterior.
Para mantener abierto este conducto vital y que no se colapse tenemos: de15 a 20 anillos de cartílagos en forma de C colocados unos sobre otros.
La tráquea, esta tapizada por un epitelio prismático de células vibrátiles, cuya misión es expulsar fuera las partículas de polvo. Las células caliciformes de dicho epitelio elaboran mucus que lubrican la tráquea y humedecen el aire.
Bronquios, bronquiolos y alvéolos: Son dos ramas, una para cada pulmón, en que se bifurca la tráquea, se denominan bronquios primarios.
A los 2-3 cm. de la bifurcación traqueal, los bronquios penetran en los pulmones y se ramifican en bronquios secundarios más pequeños, cuyas paredes, como las de la tráquea y los bronquios primarios, se mantienen abiertas mediante anillos de. Los bronquios se dividen en tubos cada vez más pequeños y en el último término se ramifican en tubos diminutos cuyas paredes contienen músculo liso. Estas vías aéreas muy pequeñas se llaman bronquiolos, que terminan en unos ensanchamientos denominados vesículas, cuya pared presenta una serie de abolladuras, los alvéolos pulmonares.
Una amplia red de capilares, de las arterias y venas pulmonares, envuelve los alvéolos, lo que permite el intercambio de gases entre el interior de dichos alvéolos y la sangre.
Pulmones: Los pulmones son dos órganos esponjosos de color rosado que están dentro de la caja torácica, protegidos por las costillas, separados el uno del otro por el mediastino, con un peso aproximado de 1.200 gramos entre los dos. Tienen forma de pirámide de caras curvas, llega hasta debajo de la clavícula y se apoya sobre el diafragma. El pulmón derecho es mayor que el izquierdo y se halla dividido en tres porciones, separados por dos surcos; en cambio el izquierdo sólo tiene dos porciones separados por un surco, y en su cara interna muestra una profunda depresión, destinada a alojar el corazón.
Estructuralmente, los pulmones están formados:
a- Por la ramificación del árbol bronquial;
b- Por la ramificación de las arterias, venas y nervios, y
c- por tejido conjuntivo que rellena y junta los espacios que dejan las ramificaciones anteriores.
Los pulmones se hallan envueltos por una membrana de doble pared llamada pleura.
La pared externa, se llama hoja parietal; y la interna hoja visceral. Entre ambas queda una cavidad cerrada, la cavidad pleural, llena de un líquido lubricante que facilita el desplazamiento de las dos paredes pleurales y por tanto el movimiento de los pulmones.
3. Funcionamiento (fisiología) del aparato respiratorio.
Dentro del funcionamiento del aparato respiratorio hemos de considerar dos fenómenos fundamentales:
a-Los de tipo mecánico, que aseguran la ventilación pulmonar.
b- Los de tipo físico – químico, que garantizan el intercambio gaseoso entre los pulmones y la sangre.
c-Mencionaremos también la fonación
A-Ventilación pulmonar
Respiración significa intercambio de gases (O2 y CO2) entre un organismo vivo y su medio ambiente.
La respiración o ventilación pulmonar es el proceso que introduce y saca el aire de los pulmones. Hace posible el intercambio de gases entre el aire de los pulmones y la sangre. Este intercambio se llama respiración externa. También, se produce intercambio de gases entre la sangre y las células del cuerpo, proceso llamado respiración interna. La respiración celular se refiere al uso real del oxigeno por las células en los procesos del metabolismo.
Mecánica de la respiración
La ventilación pulmonar tiene dos fases. La inspiración introduce aire en los pulmones y la espiración expulsa aire de los pulmones.
Los pulmones se encuentran encerrados dentro de la caja torácica. Los cambios en la forma y el tamaño de la cavidad torácica provocan variaciones de la presión del aire dentro de esta cavidad y de los pulmones.
Inspiración
Ocurre cuando la cavidad torácica aumenta de tamaño. El tórax se agranda, los pulmones se expanden y el aire entra en su interior hasta los alvéolos. Los músculos inspiradores incluyen el diafragma y los intercostales externos.
Espiración
Normalmente es un proceso pasivo, comienza cuando se relajan los músculos que han provocado la inspiración. La cavidad torácica vuelve a su anterior tamaño, y descienden de las costillas. La naturaleza elástica de los pulmones hace que estos órganos se retraigan y provoquen la salida del aire de los alvéolos hacia el exterior.
B-Intercambio gaseoso en los pulmones
La sangre bombeada desde el ventrículo derecho por la arteria pulmonar llega a los pulmones a través de capilares pulmonares que están en las proximidades de los alvéolos llenos de aire. El intercambio de gases entre capilares y alvéolos ocurre por difusión.
La difusión consiste en que, las sustancias se mueven desde un área de concentración, alta en O2, hacia otra de concentración más baja en O2.
El oxígeno es extraído continuamente de la sangre y utilizado por las células del cuerpo. Cuando la sangre llega a los capilares pulmonares su contenido en O2 es bajo. Puesto que el aire alveolar es rico en O2, la difusión hace que el O2 pase desde el área de con concentración alta hacía el de baja concentración.
También se produce difusión de dióxido de carbono (CO2) entre la sangre de los capilares pulmonares y el aire alveolar. La sangre que fluye a través de de los capilares pulmonares es rica en CO2. Conforme las células extraen oxígeno de la sangre, añaden a la sangre el producto de desecho CO2. Desde los alvéolos, el CO2 sale del cuerpo con el aire espirado.
Composición del aire:
En la inspiración: Nitrógeno (79%), Oxigeno (21%) Dióxido de carbono 0,04%
En la espiración: Nitrógeno (79%), Oxigeno (16%) Dióxido de carbono (4%)
En los tejidos
El intercambio de gases que ocurre entre la sangre y las células corporales se llama respiración interna. El movimiento del O2 y el CO2 durante la respiración interna es justo el opuesto al descrito durante la respiración externa.
El O2 es utilizado por las células para sus actividades metabólicas. La difusión produce el movimiento del O2 desde un área de concentración alta (la sangre) hacia otra de concentración baja (las células), donde hay necesidad de él. Las moléculas de CO2 salen de las células y entran en los capilares tisulares, donde se forman iones bicarbonato. La sangre oxigenada que entra en los capilares titulares es convertida en sangre desoxigenada conforme fluye a través de esos vasos.
Volúmenes y capacidades
En reposo el adulto sano efectúa unas 12 ventilaciones por minuto, y con cada inspiración y espiración moviliza alrededor de 500 ml de aire hacia adentro y afuera de los pulmones.
Volumen corriente (VC): cantidad que entra y sale a cada movimiento respiratorio se denomina
La ventilación minuto (VM) o volumen total de aire inspirado y espirado en un minuto es la frecuencia respiratoria multiplicada por el volumen corriente:
VM = 12 X 500 ml = 6 litros minuto
Para medir la cantidad de aire desplazado durante la respiración se emplea un dispositivo especial llamado espirómetro.
La mayor cantidad de aire que se puede inspirar de forma forzada se denomina volumen de reserva inspiratoria (VRI) = 3.100 ml.
La mayor cantidad de aire que puede expulsarse de modo forzado se denomina volumen de de reserva espiratoria (VRE) = 1.200 ml.
Pero aunque realicemos una espiración forzada siempre quedará algo de aire en los conductos respiratorios y a esta cantidad se denomina volumen residual (VR)
La mayor cantidad de aire que podemos expulsar en una espiración forzada se denomina capacidad vital (CV).
La suma de todos los volúmenes nos dará la capacidad pulmonar total = 6 litros.
Regulación de la respiración
El cuerpo utiliza O2 para obtener energía y realizar el trabajo necesario. Cuanto más trabajo realiza el cuerpo, más O2 debe ser suministrado a sus millones de células. Una forma de conseguirlo es aumentar la frecuencia y la profundidad de las respiraciones.
Para suministrar a las células más O2 cuando estas haciendo más ejercicio, se producen ajustes automáticos de la respiración y de la circulación. El cuerpo se adaptará a las mayores necesidades de O2 y al aumento de sustancias de desecho (CO2). Los músculos cardíacos sufrirán cambios en su funcionamiento.
Todos estos cambios se producen por la información que los quimiorreceptores pasan al centro de control respiratorio, que se halla situado en el encéfalo denominada bulbo raquídeo.
C-Fonación
La laringe funciona como un órgano emisor de sonidos en casi todos los mamíferos, el hombre además puede articular palabras para expresar ideas.
La simple emisión de sonidos o voz inarticulada es originada por las vibraciones de las cuerdas vocales inferiores cuando choca contra ellas el aire espirado. Se emite un sonido glótico, cuyas deferencias sólo residen en la intensidad, tono y timbre.
La voz articulada o palabra es propia del hombre, resulta de las modificaciones que las partes superiores de las vías respiratorias (laringe, fosas nasales, dientes, lengua, etc.) imprimen al timbre del sonido glótico. Los elementos básicos de la palabra son las vocales y las consonantes. Las vocales son sonidos glóticos modificados por la resonancia de la faringe y boca. Las consonantes (no se pueden oír si no se acompañan de una vocal) se producen por los obstáculos que interponen el velo del paladar, la lengua y los labios, a la salida del aire.
Tipos de respiración y movimientos respiratorios modificados
Se usan diversos términos para describir los patrones respiratorios.
Eupnea: respiración normal.
Hiperventilación: respiración muy rápida y profunda.
Hipoventilacion: respiración lenta y superficial.
Disnea: respiración laboriosa o difícil.
Apnea: Si la respiración se detiene por completo durante un período breve.
Taquipnea: aceleración de la frecuencia respiratoria. Bradipnea: disminución de la frecuencia.
La falta de reanudación de la respiración después de un período de apnea se llama parada respiratoria. Neumotórax: es la penetración del aire en el espacio interpleural.
Hemotórax: es la penetración de sangre en el espacio interpleural.
La respiración también le dota al ser humano de métodos de expresión.
Y puede ser usado para expulsar materiales extraños de las vías aéreas.
-Tos: Espiración fuerte que expulsa el aire al exterior a través de las vías aéreas.
-Estornudo: Contracción espasmódica de los músculos respiratorios que expulsa el aire a presión a través de la nariz y la boca.
-Suspiro: Inspiración larga y profunda seguida de una espiración corta y fuerte.
-Bostezo: Inspiración profunda con la boca abierta que produce una depresión exagerada de la mandíbula., no se conoce la causa precisa que lo provoca.
-Sollozo: Serie de inspiraciones convulsivas seguidas de una espiración prolongada.
-Llanto: Inspiración seguida de varias espiraciones cortas convulsivas, se acompaña de expresiones faciales características y de lágrimas.
-Risa: Los mismos movimientos que el llanto pero sin lágrimas.
-Hipo: Contracción espasmódica del diafragma, que produce el cierre de la glotis y un sonido agudo de inspiración.
5-Respuesta respiratoria al ejercicio
la actividad física produce modificaciones en el sistema respiratorio.
La actividad celular se traduce por en consumo de O2 y por la eliminación del CO2. La vía sanguínea asegura la comunicación rápida entre las células y los pulmones, lugar de intercambio con el medio terrestre. Este intercambio de gases es necesario para la vida de los tejidos y demás sistemas orgánicos, así como para asegurar la energía suficiente para la actividad motriz e intelectual.
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1. Aumento en la ventilación pulmonar
La ventilación pulmonar se valora mediante el volumen minuto respiratorio (VMR).
Se sabe que en reposo y en una persona normal, este valor oscila entre 5 y 7 l/m. Durante el ejercicio físico intenso y en individuos entrenados puede llegar hasta 150 l/m. Este importante aumento durante la actividad física es debido al aumento del volumen corriente y del número de veces que se respira.
Frecuencia respiratoria. Es el número de veces que se ventila por unidad de tiempo (inspiración-espiración), normalmente referida a un minuto. Este valor depende de la edad, de las características del sujeto, del grado de entrenamiento y según la intensidad del ejercicio la frecuencia puede variar como vemos en la tabla siguiente:
Reposo-12-16 ciclos/minuto
Actividad moderada-25 ciclos/minuto
Actividad intensa-30-40 ciclos/minuto
Act. Muy intensa-40-50 ciclos/minuto
Volumen corriente. Es la cantidad de aire que se moviliza en una ventilación no forzada.
Reposo- 0,5 litros
Actividad moderada-1,5 litros
Actividad intensa-2,5 litros
Act. Muy intensa-3 litros
Volumen minuto respiratorio.
Reposo- 5-7 l/min.
Actividad moderada-30-40 l/min.
Actividad intensa-100l/min.
Act. Muy intensa-3150l/min.
2. Movilización de los gases durante la actividad física
La movilización de los gases en el organismo durante un esfuerzo físico se produce por un cambio en la difusión de los mismos en los alvéolos pulmonares y a nivel del tejido muscular, así como una modificación en el transporte de los mismos por la sangre.
Difusión alvéolo-capilar. En reposo y de pie, muchos de los capilares están cerrados. Durante el ejercicio se abren una mayor cantidad de alvéolos y se dilatan los ya abiertos.
Transporte de gases en la sangre. Lógicamente al aumentar la frecuencia y el volumen respirado, implica un aumento considerable de gases transportados. El dióxido de carbono es transportado disuelto en la sangre o como ion bicarbonato o combinado con las proteínas.
Intercambio de O2 y CO2 en el músculo en actividad. Parte de la sangre que circula no puede entrar en los capilares. Cuando comienza una actividad física las sustancias vasodilatadoras abren gran numero de capilares antes cerrados y provoca que la sangre entre con más facilidad, para favorecer el intercambio de gases (O2 y CO2).
La difusión de los gases en los músculos activos está favorecida por: aumento del transporte de O2, la reducción del Ph. y del aumento de la temperatura.
3. Regulación de la respiración durante el ejercicio físico
Gobernada por dos factores. Uno nervioso y otro de naturaleza química.
1. La regulación nerviosa de la ventilación su es el Bulbo raquídeo, que recibe información sobre las modificaciones en la concentración de los gases (O2 y CO2) y de cambios de la acidez en los diferentes tejidos activos.
2. Las respuestas de sensibilidad humoral son debidas a los aumentos en la concentración del CO2 en la sangre, al descenso del Ph. en sangre, al aumento del ácido carbónico, al aumento del ácido pirúvico y al aumento del ácido láctico, entre otros.
4. Consumo de O2 durante la actividad física
Con el aumento en la entrada y salida del aire en el organismo, se produce un aumento y disminución de entrada y salida de oxígeno y de dióxido de carbono. La estimación del volumen de oxígeno (VO2) consumido se realiza con un espirómetro y se expresa en litros por minuto. A veces aparece estimado en relación al tiempo y al peso del individuo.
Consumo de Oxígeno
Reposo-200-300 ml/min
Actividad moderada-1,6 l/min
Actividad intensa-4 l/min
Act. Muy intensa-6 l/min
5. Produccion de dióxido de carbono
El ejercicio físico produce un aumento en las necesidades de oxígeno y aumenta la producción y posterior expulsión de dióxido de carbono, en similares condiciones al oxígeno.
6. Respiración en condiciones especiales
1. La respiración y el buceo. Durante la inmersión se incrementa la presión barométrica. En estas ocasiones la respiración debe de ser asistida con un aparato que ajuste la presión o bien se realiza una hiperventilación.
2. La respiración en altitud. Se observa que al aumentar la altitud la presión barométrica disminuye y, por tanto, disminuye la presión parcial del oxígeno. A 3.000 metros la presión es lo suficientemente baja por lo que hay que aumentar la ventilación pulmonar. El grado de hipoxia es severo o grave. No todo es negativo, a gran altitud se estimula la creación de glóbulos rojos. Se utiliza, a veces, este efecto para mejorar la capacidad aeróbica de los deportistas
