Ventilación Pulmonar 

• Anatomía respiratorio 

La anatomía del sistema respiratorio esta conformada por:

Vía respiratoria superior

Cavidad nasal: Esta localizada en la línea media, dividida en dos cámaras por el tabique nasal, las paredes laterales tienen tres proyecciones óseas denominadas cornetes, debajo de los cuales se sitúan las turbinas, el cornete inferior es de importancia para el paso de dispositivos para el manejo de vía aérea

Faringe: Esta es una estructura que combina las funciones del aparato respiratorio y la del digestivo, ya que además del paso del aire, también hay paso de alimentos. A su vez la faringe se divide en nasofaringe que comunica con la fosa nasal, orofaringe comunicación con cavidad oral y laringofaringe en su porción mas caudal. 

Vía respiratoria inferior

Laringe: Esta estructura esta relacionada con los cervicales C3-C6. El hueso hioides, posicionado ventralmente a esta, es el encargado de mantener en posición a esta estructura; Tiene tres zonas, supraglótica que contiene la epiglotis y los aritenoides, una segunda zona es la glotis que cuenta con las cuerdas vocales y evita que los alimentos se vayan a vía aérea inferior y la tercera es subglótica, esta relacionada con la fonación

Tráquea y bronquios: La tráquea inicia por debajo del cartílago cricoides a nivel de la sexta vértebra cervical y esta formada por 16-20 anillos cartilaginosos en forma de "U". El bronquio derecho tiende a ser más paralelo a la tráquea, mientras el bronquio izquierdo es más perpendicular a ésta.

Pulmones: Ubicados uno en cada hemitórax, con forma de cono de base amplia, estas estructuras se encuentran protegidas o recubiertas por una membrana denominada la pleura que posee dos membranas, una pleura visceral (adherida al pulmón) y otra pleura parietal que reviste al interior dela cavidad torácica, entre estas dos, hay un espacio en el que se encuentra líquido pleural que actúa como lubricante y permite el deslizamiento de estas hojas pleurales. 

• Ventilación pulmonar 

Se refiere a cada ciclo respiratorio, ya que entre cada inspiración y espiración no forzada se moviliza un volumen de aire aproximado. El objetivo principal del pulmón es permitir el paso de O2 hasta la sangre, así como la salida de CO2. 

La ventilación respiratoria como el gasto cardíaco depende de un volumen y una frecuencia, así de este modo la ventilación minuto (Vm) es igual al volumen corriente (Vt) por la frecuencia respiratoria (Fr) en un minuto, así que:

Vm= Vt*Fr

Vt= 500-600ml/resp

Fr=12-20x´

La ventilación alveolar (Va) es aquella parte de la Vm que interviene de manera efi caz en el intercambio gaseoso y que, por tanto, excluye el espacio muerto (Vd), de forma que:

Va=Vm-Vd

NOTA: Al hablar de la ventilación, es importante referir que el aire no se distribuye de manera homogénea y que esta distribución va acorde con la gravedad.

• Difusión de gases 

Para hablar sobre difusión de gases, tenemos que tener en cuenta que el movimiento de gas a través de la interfase alvéolo-capilar se efectúa por un mecanismo de difusión pasiva simple, la difusión tanto del O2 como del CO2 a través de la interfase alvéolo-capilar se rige por la Ley de Fick:

Vgas= (A/G)xD(P1-P2)

A= área de superficie de difusión (cm2)

 G= grosor de la interfase

D= coeficiente de difusión (cm2/mmHg/min);

P1 – P2= gradiente de presión (mmHg) entre ambos lados de la interfase. 

El alvéolo es una pequeña bomba que constantemente capta O2 y elimina CO2 a través de este mecanismo de difusión, manteniendo constante su composición gaseosa. Se establecen dos sistemas de gradientes de presión: uno entre el O2 alveolar (PAO2) y el O2 venoso del capilar pulmonar, y otro entre el CO2 venoso y el alveolar, que a su vez se mantiene constante en la sangre arterializada que abandona el capilar pulmonar.

Por este motivo la presión parcial de CO2 en sangre arterial (PaCO2) se considera igual a la presión parcial de CO2 en el espacio alveolar (PACO2), es decir: 

PACO2 = PaCO2

 Esta alta capacidad de difundir a los tejidos del CO2 depende de su coefi ciente de difusión el cual es directamente proporcional a la solubilidad del gas, e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular.

• Distribución y relación ventilación-perfusión

Las regiones pulmonares se dividen en cuatro zonas antes clasificadas sólo en tres; las zonas se describen de la siguiente manera: 

• Zona 1: es la zona en la cual la presión alveolar es mayor que la presión de la arteria pulmonar y la presión venosa pulmonar (PA > Ppa > Ppv); en esta zona, debido a que no hay flujo no existe la posibilidad de intercambio gaseoso,  la zona 1 es conocida como un espacio muerto.
• Zona 2: a medida que se desciende verticalmente, las presiones Ppa son mayores, razón por la cual en esta zona la Ppa es mayor a la PA permitiendo un adecuado intercambio gaseoso (Ppa > PA > Ppv).
• Zona 3: la Ppv aumenta hasta tal punto que es mayor que Ppa, (Ppv > Ppa > PA), encontrando en ésta un flujo sanguíneo constante

En cuanto a la distribución, el volumen alveolar es menor(34). Esto nos lleva a concluir que el volumen de aire al entrar en este caso se distribuirá en una mayor cantidad hacia las bases donde son más fáciles de expandir los alvéolos que hacia el ápex. En otros términos, podemos considerar que al existir una mayor gradiente transpulmonar hacia las áreas dependientes de gravedad como las bases pulmonares, los gases se desplazarán con mayor facilidad hacia éstas.

• Radio ventilación - perfusión

Este va a expresar la cantidad de ventilación respecto a la perfusión; se dice que su coeficiente es mayor a nivel del ápice pulmonar y su valor va disminuyendo conforme se acerca a la base pulmonar. 

Se considera que las bases son relativamente hipóxicas (poco oxigeno) e hipercapnicas (producción elevada de CO2) a comparación con la parte superior del pulmón.

Sus implicaciones son importantes ya que en vasos sanguíneos que pasan por zonas hipoventiladas (poco oxigeno) no hay una correcta extracción de O2 y hay poca eliminación de CO2, sin embargo cuando pasa por zonas sobreventiladas se logra una eliminación de CO2 pero no se extrae proporcionalmente O2 respecto a la eliminación de CO2. 

• Desequilibrio en la relacion ventilación - perfusión

El desequilibrio en la relacion ventilación - perfusión es la causa mas común de hipoxemia e insuficiencia respiratoria en las enfermedades respiratorias crónicas como enfermedad obstructiva crónica (EPOC), asma, bronquiectasias y neumopatías intersticiales. 

La hipoxemia se produce por la presencia de unidades alveolares pobremente ventiladas, por lo que los valores de gases respiratorios es baja y la presión parcial de CO2 en sangre arterial (PACO2) es alta; esto como consecuencia trae que la sangre de los capilares tengan valores de presión parcial de oxigeno (PO2) y presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) cercanos a los de la sangre venosa mezclada. 

Esta enfermedad causada por el desequilibrio en las relaciones ventilación - perfusión (VA/Q) puede agravarse debido a que hay una disminución  en la relacion VA/Q en todo el pulmón, como es el cierto grado de hipoventilación o cuando desciende la tensión venosa de oxigeno (PVO2) de la arteria pulmonar. Esto se da por situaciones de bajo gasto cardiaco (tromboembolismo agudo) o incremento del consumo del oxigeno (EPOC). 

• Patologías 

Hipoventilación e hipercapnia 

✔ Hipoventilación  

↓ Hipoventilación (VA) 

↓ Presión parcial de oxigeno (PO2) arterial y alveolar

Si la VA aumenta repentinamente (hiperventilación voluntaria), la PO2 y la PCO2 alveolares pueden tardar minutos en alcanzar sus nuevos valores de equilibrio. Esto sucede porque los depósitos de CO2 son mucho mayores en el organismo que los de O2, ya que la sangre y el liquido intersticial contienen gran cantidad de CO2 en forma de bicarbonato. 

✔ Hipercapnia

 → Hipoventilación 

→ Desequilibrio en la relacion VA/Q

La hipoventilación, junto a una producción aumentada de CO2 y la presencia de alcalosis metabólica, son mecanismos extrapulmonares, mientras que el desequilibrio VA/Q es un mecanismo intrapulmonar. Este tipo de enfermedad es mas común que su causa sea por el desequilibrio de VA/Q sin que exista hipoventilación. Ejemplos: 

➤ EPOC (exacerbaciones)

➤ Miopatías

➤ Síndrome de Hipoventilación Alveolar

➤ Deformidades de la Caja Torácica