Se entiende por mecánica de la
respiración tanto los movimientos de la caja torácica y de los pulmones, como
los consecutivos cambios volumétricos y de presión producidos en éstos.
La caja torácica está formada por
la columna vertebral dorsal, por las costillas y por el esternón. Las costillas
se inclinan en su trayecto hacia abajo y adelante y están, en su parte media,
ligeramente torcidas hacia adentro.
Las costillas de los primeros 7
pares se articulan directamente con el esternón, en tanto que los pares 8, 9 y
10 disminuyen progresivamente su longitud para unirse con el esternón a través
de una formación cartilaginosa. Los pares 11 y 12 terminan libremente
(costillas flotantes) y no tienen importancia en el proceso de la respiración.
Cada uno de los 7 primeros pares de costillas forman con la vértebra
correspondiente y con el esternón un anillo dirigido hacia adelante y abajo.
Los cambios volumétricos de la
caja torácica se producen por la actividad de los músculos respiratorios.
Después de una espiración tranquila, no forzada, la caja torácica se encuentra
en posición de reposo. La inspiración aumenta su volumen, gracias a la
contracción de los diversos músculos respiratorios, y es, por lo tanto, un
proceso activo. La espiración se debe a la relajación de los músculos
inspiratorios y la elasticidad tanto del tejido pulmonar como la de las
diferentes estructuras de la caja torácica. La espiración tranquila es, por lo
tanto, un movimiento pasivo, y sólo en condiciones especiales requiere la
contracción de los músculos llamados espiratorios.
La inspiración aumenta el volumen
de la caja torácica y distiende los pulmones. El aumento del volumen torácico
se produce por las contracciones del diafragma, por los movimientos de las
costillas y del esternón. La contracción del diafragma aumenta considerablemente
el diámetro vertical de la caja torácica, sin modificar sus diámetros
anteroposterior y transversal, el aumento de los cuales se debe a la elevación
y rotación de las costillas y al desplazamiento hacia adelante del esternón.
El descenso diafragmático
desplaza los órganos abdominales hacia abajo y adelante, produciendo
abombamiento del abdomen. Existen, por lo tanto, dos modalidades de aumentar el
volumen de la caja torácica: contracción del diafragma que aumenta el diámetro longitudinal
y elevación de las costillas que incrementa el diámetro anteroposterior y
transversal.
El diafragma está en contacto con
los pulmones en una extensión de unos 250 cm2 y su descenso durante la
inspiración (1.2 cm) produce un aumento del volumen alrededor de 300 ml El
volumen de aire que penetra durante la inspiración a los pulmones es unos 500
ml, de los cuales, por lo tanto, el 60% (300 ml) penetra por el descanso del
diafragma. En condiciones fisiológicas y en reposo, tanto los movimientos
torácicos, como los del diafragma, son capaces separadamente de cubrir los
requerimientos mínimos del organismo en 02.
Los músculos inspiratorios son
aquellos que elevan las costillas y entre ellos los más importantes son los
intercostales externos. La contracción de las fibras de estos músculos produce
la elevación de las costillas con el incremento consecutivo del volumen de la
caja torácica. La actividad de los músculos intercostales externos y del
diafragma asegura el aporte de 02 no sólo en reposo, sino durante un trabajo
moderado. Cuando los requerimientos de O2 son todavía mayores, como por
ejemplo, durante un trabajo muscular intenso o en condiciones patológicas,
entran en actividad los músculos llamados inspiratorios accesorios (serrato
posterior, pectoral menor y otros).
Los cambios volumétricos de la
caja torácica y la concomitante expansión de los pulmones, modifican tanto las
presiones intratorácicas
como intraalveolares.
En realidad, gracias a estas modificaciones tensionales, penetra y sale el aire
de los pulmones, haciendo posible el adecuado intercambio de gases entre aire
ambiental y alvéolos. Para comprender el mecanismo de este intercambio es
indispensable conocer las presiones de los diferentes gases en el aire
ambiental, en el aire alveolar y en la sangre. Como el aire ambiental puede
penetrar libremente a través de las vías respiratorias hasta los alvéolos,
podría pensarse que las presiones ambientales intraalveolar fuesen iguales en
todo momento. No es así, sin embargo, como veremos a continuación. En efecto,
durante la inspiración las presiones tanto intratorácica
como intrapulmonar disminuyen transitoriamente, los pulmones siguen pasivamente
los movimientos de la caja torácica y aumentan por consiguiente su volumen.
Tanto el pulmón como las vías respiratorias superiores oponen cierto grado de
resistencia a la libre penetración del aire ambiental a los alvéolos. La
velocidad de penetración del aire dependerá, por consiguiente, de la
distensibilidad de la caja torácica y de la resistencia que las vías
respiratorias superiores ofrecen al paso del aire. La inspiración tranquila
producida por la expansión torácica disminuye la presión intraalveolar, que se
hace 2 a 3 mm de Hg menor que la atmosférica. Esta disminución es suficiente
para hacer entrar un volumen adecuado de aire a los pulmones. Durante la
espiración, por el contrario, la presión intrapulmonar se hace 2 a 3 mm de Hg
superior a la atmosférica, y se expele al ambiente la misma cantidad de aire
que penetró con la inspiración. Estas diferencias entre las presiones intra y extrapulmonares
se hacen mayores durante la respiración forzada, pudiendo alcanzar en
condiciones artificiales, como por ejemplo, durante la respiración con glotis
cerrada, hasta 30 a 40 mm de Hg.
* A continuación se añade una serie de tres esquemas que explican los aspectos básicos de la mecánica de la respiración.
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