UNIVERSITÀ DEGLI STUDI “MAGNA GRÆCIA” CATANZARO MECCANICA RESPIRATORIA

studia i movimenti del sistema toracopolmonare 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

La Dinamica del Respiro

Sistema toraco-polmonare Sistema meccanico unico Gabbia toracica Viscere polmonare (contenente) (contenuto)

ROTTURA DELL’EQUILIBRIO MECCANICO TORACO-POLMONARE Il polmone tende a collassare La gabbia toracica tende ad espandersi

MECCANICA VENTILATORIA 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. ESTERNA Parete toraco-diaframmatica MECCANICA VENTILATORIA FORZE INTERNA Viscere polmonare

MECCANICA VENTILATORIA ESTERNA INSPIRAZIONE ESPIRAZIONE Forze traenti Azione costale Azione diaframmatica Azione vertebrale Ritorno elastico Tensione superficiale

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 antero-posteriore della gabbia toracica

CONTRAZIONE CUPOLE DIAFRAMMATICHE AZIONE DIAFRAMMATICA Parte costale Parte crurale CONTRAZIONE CUPOLE DIAFRAMMATICHE Aumento del diametro longitudinale 1-2 cm Inspirazione normale 10 cm Inspirazione forzata

I muscoli intervertebrali raddrizzano la cifosi dorsale 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 Espirazione passiva Espirazione forzata Forza di ritorno elastico Tensione superficiale Espirazione passiva M. retto dell’addome Mm. obliqui M. trasverso dell’addome Mm. intercostali interni Espirazione forzata

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

Forza di ritorno elastico polmonare ε = ∆ V Elastance Forza di ritorno elastico polmonare

Distensibilità polmonare sotto l’azione di una pressione ∆ 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 muscolo-scheletriche 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 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 P alveoli

FLUSSO LAMINARE Vi è un fronte conico Legge di Poiselle R = 8ηl/πr4 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 P x V = K La pressione di ritorno elastico crea un flusso d’aria verso l’esterno