Espacio muerto anatómico y fisiológico

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Introduction0:00–0:29

La principal función de los pulmones es el intercambio de gases, introduciendo oxígeno en el cuerpo y eliminando el dióxido de carbono.
Normalmente, durante la inspiración, el diafragma y los músculos del pecho se contraen para abrir el pecho y succionar el aire como una aspiradora, y luego, durante la espiración, los músculos se relajan, permitiendo que los pulmones vuelvan a su tamaño normal y expulsen el aire.

Anatomic dead space0:29–4:11

Pero resulta que no todo el aire que respiramos acaba participando en el intercambio de gases. Al inspirar, el aire entra en la cavidad nasal o en la cavidad bucal y desciende por la tráquea para luego repartirse en los dos bronquios principales y entrar en los dos pulmones.
Dentro de los pulmones, los bronquios se dividen en bronquiolos cada vez más pequeños hasta que el aire llega a unos diminutos sacos de aire de paredes finas llamados alvéolos que están rodeados de pequeños capilares Este es el lugar de intercambio de gases.
El volumen de aire contenido en esta zona conductora se conoce como espacio muerto anatómico. "Muerto" suena un poco siniestro, pero básicamente refleja el hecho de que este aire es tan bueno como si estuviera realmente muerto para el cuerpo, porque no se puede extraer oxígeno de él "Anatómico" significa que este espacio muerto está incorporado en la anatomía del sistema respiratorio y no cambia realmente; hagamos lo que hagamos, nunca podremos utilizar este aire para el intercambio de gases.
Simplificando: esta bola representa todos los alvéolos, y esta porción representa toda la zona conductora, en otras palabras, el espacio muerto anatómico.
Una persona normal, cuando respira tranquilamente sin ningún esfuerzo activo, toma unos 500 ml o medio litro de aire: es el volumen corriente, representado por estos tres bloques.
Casi un tercio de este volumen corriente, es decir, unos 150 ml, queda atrapado en este espacio muerto anatómico, y los 350 ml restantes, aproximadamente, se utilizan para el intercambio de gases.
Volviendo al momento en que nace un bebé, en este punto no hay aire dentro de los pulmones, por lo que los sacos de aire alveolar están completamente colapsados.
Cuando el recién nacido hace su primera respiración, el nuevo aire oxigenado se precipita a través del árbol respiratorio e infla los alvéolos, pero alrededor de un tercio del aire queda en el espacio muerto anatómico, mostrado en naranja (aunque lo mantendremos medio morado ya que sigue siendo aire oxigenado).
Estos bloques de color púrpura participan en el intercambio de gases, convirtiéndolos en aire desoxigenado antiguo, mostrado en verde.
Cuando el recién nacido comienza a espirar aire por primera vez, este aire del espacio muerto que no participó en el intercambio de gases es el primero en ser exhalado, y la zona de conducción se llena de aire de los alvéolos que ya ha participado en el intercambio de gases y ha dado su oxígeno al cuerpo.
Durante la siguiente inspiración, es este viejo aire verde desoxigenado el que vuelve a entrar primero en los alvéolos, y se le une el aire fresco oxigenado de color púrpura procedente del nuevo volumen corriente El espacio muerto se llena de aire fresco que se acaba de inspirar.
Esto continúa en cada ciclo respiratorio posterior durante toda la vida de la persona. Así que, para resumir, si se toma una muestra de aire del espacio muerto después de que una persona acabe de inspirar, el aire del espacio muerto sería aire fresco del entorno, y si se toma una muestra de aire del espacio muerto después de que una persona acabe de espirar, el aire procedería de los alvéolos.
Por lo tanto, para medir la eficacia del intercambio de gases en los pulmones es importante calcular el tiempo justo y tomar una muestra de aire del espacio muerto al final de la espiración.

Physiologic dead space4:11–5:01

Hasta ahora, hemos asumido que el aire que consigue llegar a los alvéolos es capaz de participar en el intercambio de gases.
La irrigación sanguínea puede ser inadecuada en algunos alvéolos, por lo cual, cuando estos alvéolos se llenan de aire fresco de color púrpura, están bien ventilados, pero no bien perfundidos.
Esto se conoce como un defecto de ventilación-perfusión. En esta situación, el oxígeno del aire púrpura no llega funcionalmente a la sangre, por lo que parte de este aire también acaba siendo aire del espacio muerto, pero esta vez lo llamamos espacio muerto alveolar, y en conjunto lo denominamos espacio muerto fisiológico.
El término "fisiológico" se refiere a todo el aire que es fisiológicamente inaccesible para el cuerpo debido a razones anatómicas y funcionales.

Bohr equation5:01–10:36

Ahora que se intercambia un bloque de aire fresco púrpura accesible, y luego éste se espira, podemos utilizar algunas ecuaciones elegantes para calcular el volumen del espacio muerto fisiológico del aire espirado, que diremos que es V sub D para el espacio muerto, aunque primero hay que establecer un par de suposiciones importantes.
En primer lugar, suponemos que no hay CO2 en el aire del entorno, la cifra real es de alrededor del 0,04%, por lo que el cero no está muy lejos de la realidad, y recuerda que se trata de las cajas de color púrpura aquí, ya que ese aire vino del medio ambiente, pero nunca fue intercambiado.
La suposición número dos es que el espacio muerto no aportó ningún CO2, por lo que, en base a las suposiciones 1 y 2, los bloques morados y naranjas tienen cero CO2.
Esto nos lleva a la tercera suposición, todo el CO2 del aire espirado proviene únicamente de los alvéolos en funcionamiento, es decir, de este último bloque verde.
Ahora, si el volumen corriente es VT, el volumen de aire atrapado en el espacio muerto fisiológico es VD, y el volumen de aire presente en los alvéolos funcionales es VA.
A partir de esto, está bastante claro que VT = VD + VA. Vamos a etiquetar la concentración de CO2 en el volumen corriente como CT y la concentración de CO2 en el aire alveolar como CA.
Si se toma un volumen en ml y se multiplica por la concentración en mg / ml, determinamos la cantidad total de ese algo M, en este caso en m Eso significa que la cantidad total de CO2 en los alvéolos es el volumen VA por la concentración, CA.
CA x VA. Del mismo modo, la cantidad total de CO2 en una espiración es el volumen corriente Vt por la concentración del volumen corriente C CT x VT Recuerde, sin embargo, que una de nuestras suposiciones es que todo el CO2 en el volumen corriente proviene de los alvéolos en funcionamiento, es decir, el bloque verde, podríamos añadir en la concentración Cd del espacio muerto, pero es igual a cero, por lo que realmente la cantidad total en el volumen corriente es la misma que la cantidad en los alvéolos, por lo que tenemos Ma = Mt, o CA x VA = CT x VT.
Despejando y sustituyendo: VA = (CT/CA) x VT. Ahora podemos sustituir en nuestra ecuación original y terminaremos con Vt = Vd + VtCt sobre Ca, que puede despejarse y queda Vd = Vt - VtCt sobre Ca, que es igual a Vt por la cantidad 1 menos Ct sobre Ca.
Multipliquemos todo por Ca sobre Ca, lo que podemos hacer porque cualquier cosa sobre sí misma es simplemente igual a uno.
Después de distribuir Ca sobre Ca se obtiene Vt por la cantidad Ca sobre Ca - Ct sobre Ca, y finalmente, por fin, tenemos Vt por la cantidad Ca menos Ct todo sobre Ca (VT - VD) = (CT/CA) x VT O, -VD = -VT + (CT/CA) x VT O, VD = VT - (CT/CA) x VT O, VD = VT (1 - (CT/CA)) O, VD = VT (CA/CA - CT/CA) O, VD = VT [(CA- CT) / CA] Ahora bien, siempre que haya una mezcla de diferentes gases, la presión parcial de cualquiera de los gases es directamente proporcional a la concentración del gas en la mezcla.
Así, por ejemplo, a medida que aumenta la concentración de CO2, también lo hace la presión parcial. (Concentración de un gas en una mezcla) α (Presión parcial del gas en la mezcla) Para convertir esta proporcionalidad en igualdad, necesitamos multiplicar por una constante de proporcionalidad k, así obtenemos que la presión parcial por k es igual a la concentración.
(Concentración del gas) = (Constante) X (Presión parcial del gas) Ahora apliquemos esta ecuación a nuestra ecuación anterior.
Terminamos con que Vd es igual a Vt por (Pa por k - Pt por k todo sobre Pa por k. Convenientemente, notarás que todas nuestras constantes se cancelan, por lo que simplemente terminas con Vd igual a Vt por Pa menos Pt todo sobre Pa.
VD = VT x [(PA - PT) / PA] Donde, PA = Presión parcial de CO2 en el aire alveolar PT = Presión parcial de CO2 en el aire del volumen corriente.
En alvéolos que funcionan bien con un riego sanguíneo adecuado, el dióxido de carbono se disuelve rápidamente en la sangre hasta que la presión parcial de CO2 en el aire alveolar es igual a la presión parcial de CO2 en la sangre, o P poco a CO2, poco a para arterial.
Así que podemos sustituir la PA por la PaCO2: VD = VT x [(PaCO2 - PT) / PaCO2] Esto se conoce como la ecuación de Bohr para calcular el espacio muerto fisiológico, llamada así por el médico danés Christian Bohr, padre del hijo más famoso, el físico Niels Bohr ##Resumen Como breve resumen...
no podemos utilizar todo el aire que respiramos para el intercambio de gases Aproximadamente un tercio del volumen corriente normal, o 150 ml, se desperdicia en el camino hacia los alvéolos y constituye el espacio muerto anatómico.

Review10:36–11:10

Además, algunos de los alvéolos no reciben un riego sanguíneo adecuado y, por lo tanto, no participan en el intercambio de gases.
Si sumamos este aire desperdiciado en los alvéolos no funcionales al espacio muerto anatómico, obtenemos el espacio muerto fisiológico El espacio muerto fisiológico se calcula mediante la ecuación de Bohr VD = VT x [(PaCO2 - PT) / PaCO2].