Física del pulmón y de la respiración

NOCIONES GENERALES DEL APARATO RESPIRATORIO

El aparato respiratorio tiene por función asegurar los cambios gaseosos entre el aire atmosférico y la sangre. Estos cambios se realizan a través de la membrana alveolar de los pulmones donde el aire y la sangre se hallan separados por una delgada barrera celular. Los pulmones son, pues, los órganos respiratorios esenciales. El aire y la sangrellegan a ellos por las vías aéreas y los vasos pulmonares.
La función principal del aparato respiratorio es conducir el oxígeno al interior de los pulmones, transferirlo a la sangre y expulsar las sustancias de desecho, en forma de anhídrido carbónico. El oxígeno inspirado penetra en los pulmones y alcanza los alvéolos. Las paredes de los alvéolos están íntimamente en contacto con los capilares quelas rodean, y tienen tan sólo el espesor de una célula. El oxígeno pasa fácilmente a la sangre de los capilares a través de las paredes alveolares, mientras que el anhídrido carbónico pasa desde la sangre al interior de los alvéolos, siendo espirado por las fosas nasales y la boca.
La sangre oxigenada circula desde los pulmones a través de las venas pulmonares, llega al lado izquierdo del corazóny es bombeada hacia el resto del cuerpo. La sangre desprovista de oxígeno y cargada de anhídrido carbónico vuelve al lado derecho del corazón a través de dos grandes venas: la vena cava superior y la vena cava inferior. Es impulsada a través de la arteria pulmonar hacia los pulmones, donde recoge el oxígeno y libera el anhídrido carbónico.
El aparato respiratorio en humanos comienza en lasfosas nasales. En ellas se aloja la pituitaria roja, muy irrigada, que calienta el aire y lo humedece. La pituitaria amarilla detecta la presencia en el aire de distintos tipos de moléculas y transmite esta información a los lóbulos olfatorios, que informarán de ello al cerebro. El aire humedecido y limpio pasa por la faringe, que es una zona compartida con el aparato digestivo. En esta zona seencuentran las amígdalas, que son ganglios linfáticos con función defensiva, captando microorganismos para poner en marcha una respuesta inmune (defensiva) si fuera necesario. El aire entra en la laringe a través de la glotis. La epíglotis es la estructura que tapa la glotis, con la finalidad de que no entre el alimento hacia el aparato respiratorio. En la laringe aparecen las cuerdas vocales, que sonrepliegues conjuntivos que vibran, emitiendo un tono.
El siguiente tramo es la tráquea, que es un tubo largo, de unos 12 cm, y ancho, de unos 2 cm. La tráquea debe permanecer abierta para asegurar el paso del aire. Para ello, unos cartílagos semicirculares le dan la resistencia suficiente como para evitar su cierre, debido a la presión que ejercen los tejidos adyacentes. La tráquea está bañadapor una capa mucosa que capta partículas de polvo y tapizada por un epitelio ciliado que moviliza esta mucosidad hacia la faringe.
La tráquea se divide en bronquios. Son dos tubos que envían el aire a los pulmones. Están reforzados por cartílagos circulares. Los bronquios, ya dentro de los pulmones, se ramifican en bronquiolos
Los pulmones son estructuras esponjosas, de color rosado. El pulmónderecho está constituido por tres lóbulos pulmonares. El pulmón izquierdo es más estrecho y tiene dos lóbulos. Por ello, el bronquio derecho se ramifica en tres bronquiolos primarios y el bronquio izquierdo se ramifica en dos bronquiolos primarios. Los bronquiolos primarios, a su vez, se ramifican en tubos secundarios y terciarios, que dirigen el aire hacia los sacos alveolares, compuestos dealveolos, que son las zonas donde se produce el intercambio gaseoso con la sangre.

FIGURA 1: esquema del sistema respiratorio


MECÁNICA RESPIRATORIA

• Curva de presión-volumen en el pulmón aislado:
El pulmón necesita una presión transpulmonar positiva para aumentar su volumen, y el volumen pulmonar aumenta al hacerlo la presión transpulmonar. El pulmón muestra menor tamaño cuando la...