Funzione e struttura dell’apparato
respiratorio
U.O. MEDICINA INTERNA
OSPEDALE UMBERTO I ENNA
AMBULATORIO DI PNEUMOLOGIA
DOTT. G. IRACI
OBIETTIVI
Conoscere la normale forma
anatomica e la funzionalità
respiratoria
Conoscere e riconoscere le
principali patologie
û
Il polmone è l'organo essenziale per la respirazione.
La sua principale funzione è di trasportare l’ossigeno al sangue e di
cedere anidride carbonica all’esterno.
L’aria, cioè l’ossigeno, raggiunge i polmoni attraverso la trachea e i bronchi;
questi sono condotti che diventano via via più piccoli sino a terminare in
piccolissime sacche chiamate alveoli.
E’ proprio a questo livello che l’ossigeno passa nel torrente circolatorio
entrando in contatto con la superficie dei globuli rossi. Queste cellule
rappresentano il veicolo per trasportare il prezioso gas a tutti gli organi
fornendo un’ importante fonte di nutrimento.
Ventilazione
Per Ventilazione s’intende il movimento dell’aria
dall’ambiente esterno (atmosfera) verso il sistema
tracheo-bronchiale e la distribuzione dell’aria
all’interno di questo sistema verso le unità
polmonari preposte agli scambi gassosi (O2 e CO2).
MOVIMENTI RESPIRATORI
Il polmone segue la gabbia toracica durante i
movimenti respiratori, e ciò consente il rinnovarsi
dell’aria negli alveoli.
I movimenti respiratori sono INSPIRAZIONE ed
ESPIRAZIONE.
POLMONI
CHE COSA FA ESPANDERE E CONTRARRE I POLMONI
I polmoni si affidano ai muscoli circostanti per espandersi e
contrarsi. I muscoli intercostali muovono la gabbia toracica
facendo dilatare il petto mentre entra aria, o rilassando per
costringere i polmoni a farla uscire, mentre la gabbia toracica
scende e rientra. Intanto il diaframma (muscolo tondeggiante
sotto i polmoni) si contrae per far entrare l'aria nelle vie
respiratorie, o si rilassa e si solleva per farla uscire.
POLMONI
COME FUNZIONA LA RESPIRAZIONE
INSPIRAZIONE – ARIA ENTRA
L'ara ispirata entra dalle narici e dalle labbra
La trachea trasporta l'aria inspirata nei polmoni.
I muscoli si contraggono per sollevare e spostare in
avanti la gabbia toracica.
I polmoni si espandono, aspirando aria.
Il diaframma si contrae e si sposta verso il basso.
POLMONI
ESPIRAZIONE – ARIA ESCE
• L'aria espirata è spinta verso l'alto
dalla trachea e dalla gola
• I muscoli si rilassano e la gabbia
toracica rientra, spostandosi verso il
basso
• I polmoni si rimpiccioliscono per
spingere fuori l'aria
• Il diaframma si rilassa e scatta
verso l'alto.
INSPIRAZIONE
L’inspirazione determina un aumento di volume della gabbia
toracica e del polmone, con conseguente diminuzione della
pressione all’interno delle vie aeree
La gabbia toracica aumenta il proprio volume ad opera dei
MUSCOLI INSPIRATORI
DIAFRAMMA, INTERCOSTALI ESTERNI, SCALENI
e STERNOCLEIDOMASTOIDEI.
Il DIAFRAMMA si inserisce sulle coste più basse,
sullo sterno e sulla colonna vertebrale.
Data la sua forma a “ cupola ”, quando si contrae si
appiattisce e si abbassa, e va ad aumentare il diametro
verticale della gabbia toracica.
I MUSCOLI INTERCOSTALI ESTERNI sono inseriti tra coste
adiacenti, e vanno dall’alto in basso e da dietro in avanti.
La costa si comporta come una leva di III° tipo, che ha il fulcro da
un lato, sulla colonna vertebrale.
Se la potenza è applicata in un punto vicino al fulcro, la resistenza è
grande.
Quando il muscolo si contrae, la costa si innalza, perchè il punto in
cui è applicata la potenza nella costa inferiore è più lontano dal
fulcro, e quindi la costa inferiore oppone una minore resistenza.
I muscoli intercostali esterni aumentano il diametro
anteroposteriore e il diametro laterale o trasverso. della gabbia
toracica.
ESPIRAZIONE
In eupnea l’espirazione è un fenomeno passivo,
dovuto al rilassamento dei muscoli inspiratori.
L’aria esce dai polmoni perchè si instaura un
gradiente di pressione contrario a quello che si ha
all’inizio dell’inspirazione.
L’espirazione può diventare attiva per vari motivi ( tosse, soffio, ecc. ).
Intervengono allora i MUSCOLI ESPIRATORI INTERCOSTALI
INTERNI e ADDOMINALI ( Retto dell’addome, obliquo interno ed
esterno, trasverso dell’addome).
I MUSCOLI INTERCOSTALI INTERNI sono esattamente l’opposto di
quelli interni, sia come inserzione sia quindi in relazione al ruolo.
I MUSCOLI ADDOMINALI favoriscono l’espirazione provocando la
spremitura delle masse intestinali, che fa innalzare il diaframma, con
conseguente diminuzione del diametro verticale e del
volume della gabbia toracica.
La respirazione è sostenuta dall’attività dei muscoli
respiratori: a riposo l’espirazione è un atto passivo
Fisiologia della respirazion
aumento di volume all’interno dei polmon
Per Ventilazione s’intende il movimento dell’aria
dall’ambiente esterno (atmosfera) verso il sistema
tracheo-bronchiale e la distribuzione dell’aria
all’interno di questo sistema verso le unità
polmonari preposte agli scambi gassosi (O2 e
CO2): gli alveoli.
FENOMENI RESPIRATORI
Durante l'inspirazione, per intervento attivo della
muscolature inspiratoria, si ha un aumento del volume toraco
- polmonare
In seguito all'aumento di volume toraco-polmonare, in
accordo con la legge di Boyle ( PV=K ), diminuisce la
pressione all'interno del sistema alveolare, e di conseguenza
si crea un gradiente pressorio per cui la pressione
alveolare è minore di quella atmosferica.
A causa di tale gradiente si crea un flusso di aria che proviene
dall'ambiente esterno e, attraverso le vie respiratorie, raggiunge gli
alveoli.
L'aria non giunge istantaneamente agli alveoli, perché deve vincere
resistenze opposte. Vinte queste resistenze il flusso di aria incrementa
sempre di più, fino ad annullare il gradiente pressorio,
e cioè la pressione alveolare diviene uguale a quella atmosferica. A
questo punto, annullandosi il gradiente, si annulla il flusso di aria.
L'aria, come tutti i fluidi, si muove da zone di alta a zone
di bassa pressione. Pertanto, per far si che entri ed esca
dai polmoni, si deve stabilire un gradiente pressorio tra
l'atmosfera e gli alveoli: senza un gradiente pressorio
non ci sarà flusso.
In condizioni normali, l'inspirazione è resa possibile da
una pressione alveolare inferiore a quella atmosferica.
L'aria esce dai polmoni quando la pressione alveolare è
sufficientemente elevata rispetto alla pressione
atmosferica da vincere la resistenza al flusso delle vie
aeree di conduzione.
Fisiologia della respirazione
La pressione pleurica diventi ancora più negativa
(sino a valori di - 10 cmH2O a fine inspirazione)
aumento di volume all’interno dei polmoni
viene a crearsi, pertanto, un gradiente tra la pressi
a livello della bocca che è atmosferica, e la pressio
pleurica che è sub-atmosferica.
Questo gradiente pressorio è la pressione transpolmonare
Durante la fase espiratoria, cessando la
contrazione dei muscoli inspiratori, la
pressione pleurica ritorna gradualmente ai
valori normali (comunque resta subatmosferica) e la pressione alveolare diventa
positiva (sopra-atmosferica):
si crea, quindi, un gradiente pressorio tra alveoli
(Pressione sopra-atmosferica) e bocca (Pressione
atmosferica) ed inizia il flusso espiratorio (in senso
caudo-craniale).
LA RESPIRAZIONE
La respirazione è costituita da due fasi:
inspirazione ed espirazione.
L’inspirazione è una fase attiva nella quale il
muscolo diaframma si abbassa, aumenta il volume
del torace, espande i polmoni e consente all’aria
di raggiungere gli alveoli polmonari.
L’espirazione è, invece, una fase passiva nella
quale il semplice rilassamento dei muscoli respiratori
consente l’espulsione dell’aria.
Per entrambe le fasi è possibile aumentare i volumi d’aria spostati
impiegando forzatamente tutta la muscolatura respiratoria.
Meccanica respiratoria
Gli atti respiratori, in condizioni di riposo, sono automatici ed involontari: permetton
di introdurre dai 7 agli 8 litri d’aria al minuto.
l’attività dei muscoli respiratori modifica il volume della cavità toracica, mentre il
movimento dei polmoni è passivo
INSPIRAZIONE
ESPIRAZIONE
momento attivo della respirazione
determinato da un doppio meccanismo
fase passiva, determinata dall’elasticità
della parete toracica e dei polmoni che
tornano alle dimensioni iniziali
diaframma
ntare il diametro
cale della gabbia toracica.
contrazione muscoli inspiratori
le coste si innalzano e la gabbia
toracica si amplia in senso
sagittale e frontale
allungamento cavità toracic
e suo aumento di volume
Il fine ultimo
Gli organi principali dell'apparato respiratorio sono i
polmoni che si espandono e si contraggono; la loro rete
di vie respiratorie porta a minuscole sacche, gli alveoli,
dove l'ossigeno entra nel sangue e l'anidride carbonica
viene espulsa: avviene lo SCAMBIO DI GAS
I bronchioli sboccano in minuscole sacche simili ad acini d'uva chiamate alveoli.
Ogni alveolo è circondato da una rete di capillari sanguigni ed è rivestito
all'interno da uno strato umido di cellule epiteliali. Solo circa 0,2µm separano
l'aria contenuta negli alveoli dal sangue dei capillari. E' qui che avviene lo
scambio gassoso tra l'aria contenuta negli alveoli e il sangue dei capillari.
Il controllo della respirazione
Il centro del respiro nel cervello regola la nostra
respirazione, persino quando dormiamo, con l'aiuto di
recettori situati in alcune delle grandi arterie.
Essi monitorano il livello dell'anidride carbonica nel
sangue, che si alza quando siamo attivi, e
comunichiamo al cervello se abbiamo bisogno di
respirare più velocemente per liberarci di essa.
PARAMETRI RESPIRATORI
Frequenza respiratoria – atti respiratori al minuto
ETA'
FREQUENZA
RESPIRATORIA
NORMALE
LATTANTE
30 - 40
< 30
> 40
BAMBINO
(1 – 5 ANNI )
25 - 30
< 25
> 30
BAMBINO
( 6 – 14 ANNI )
20 - 25
< 20
> 25
15 - 20
< 16
> 20
ADULTO
BRADIPNEA
TACHIPNEA
L’aria non entra
direttamente negli
alveoli ma fluisce lungo
l’albero respiratorio
Per garantire queste funzioni è indispensabile
l’apporto dell’intera struttura toracica, la cui
dinamica permette l’efficace distensione polmonare
e quindi l’ideale riempimento alveolare di ossigeno
per un perfetto scambio gassoso.
COSA SUCCEDE QUANDO RESPIRIAMO?
E’ stato calcolato che, ad ogni inspirazione,
immettiamo in torace circa mezzo litro di aria e
normalmente in un minuto, compiamo dai 12 ai
16 atti respiratori.
LA VENTILAZIONE POLMONARE
I VOLUMI POLMONARI
Durante la respirazione tranquilla il volume di aria inspirata, detto VOLUME
CORRENTE, è normalmente di 500 ml.
Se si compie una inspirazione forzata massima, la quota di aria aggiuntiva
inspirata rispetto al volume corrente è detta VOLUME DI RISERVA
INSPIRATORIA, ed è la quota di aria che si riesce ad introdurre
massimamente oltre al volume di una normale inspirazione, circa 2500 ml.
Se si compie una espirazione forzata massima, la quota di aria aggiuntiva espirata,
rispetto al volume corrente espirato in eupnea, è detta VOLUME DI RISERVA
ESPIRATORIA, ed è la quota di aria che si riesce ad espellere massimamente oltre al
volume di una normale espirazione circa 1000 ml.
La quota di aria che rimane nei polmoni al termine di una
espirazione forzata è detta VOLUME RESIDUO, ed è la quota di
aria che non si riesce ad espellere dai polmoni (circa 1200 ml).
La quota di aria che rimane nei polmoni al termine di una
espirazione forzata è detta CAPACITÀ FUNZIONALE
RESIDUA (CFR): è il volume di gas che rimane nei polmoni alla
fine di una normale espirazione (circa 2500-3500 ml).
SPIROMETRO
E' uno degli strumenti usati per determinare
capacità vitale e volumi respiratori, eccetto il
volume residuo.
Da quando John Hutchinson nel 1846 mise a
punto il primo apparecchio per l'esecuzione
della spirometria; questo test di valutazione
della funzionalità respiratoria si è rapidamente
diffuso per la sua facilità di esecuzione da
parte dei soggetti collaboranti e la sua estrema
utilità pratica nella corretta valutazione e
gestione del paziente con problemi respiratori.
Hutchinson coniò il termine di “Capacità
vitale” (VC) , cioè la capacità per la vita, perché
egli capì che la compromissione di questa
cruciale misura era predittiva di mortalità
prematura.
Definizione di spirometria
La spirometria è un test fisiologico che
misura come un individuo inspira ed espira
volumi di aria in funzione del tempo
Il segnale principale misurato nella spirometria
può essere sia il volume sia il flusso
La spirometria è oggi un test altamente
standardizzato e facilmente eseguibile anche in
ambulatorio. Il paziente stesso può addirittura
effettuare a domicilio il proprio monitoraggio
spirometrico con l'ausilio di piccoli spirometri
portatili di semplice utilizzo e di facile lettura.
La spirometria è la misura disponibile più riproducibile e
obiettiva della limitazione del flusso aereo, ed è necessaria
per fare diagnosi di certezza di broncopneumopatia cronica
ostruttiva (BPCO).
La spirometria permette anche di effettuare una
classificazione di gravità della limitazione del flusso aereo.
La spirometria, questa sconosciuta
ovvero dopo 150 anni dalla nascita
questo esame deve entrare nella routine
del medico
