RELACION PRESION VOLUMEN Presión de oclusión

1. RELACION PRESION VOLUMEN Presión de oclusión

2. OBJETIVOS clic clic Las dificultades experimentales han llevado a generar una tradición en Fisiología y Fisiopatología básicas del análisis de la ventilación por medio de la variación de volúmenes, cuando se sabe que es fundamental conocer la relación entre presiones, volúmenes y flujos. Se desarrollarán los conceptos de Presión Inspiratoria Máxima (Pinas) y Presión Espiratoria Máxima (Pemex) para comparar el comportamiento normal y patológico durante diferentes esfuerzos ventilatorios. Se trata del concepto de Presión de Oclusión que se usa en clínica La presentación gráfica de las presiones mencionadas se complementa con la Curva de Relajación del sistema ventilatorio (Psv) compuesto por el conjunto de pulmón y de la caja torácica. Con la medición de la Presión Alveolar (PA), la Presión Pleural (Ppl) y la Presión Abdominal (Pabd) se puede completar el análisis de los cambios por separado que sufre el pulmón y la caja torácica ante diferentes esfuerzos. Es una manera de diferenciar y cuantificar las patologías. Con estas medidas se construye el diagrama de Campbell Los usuarios de este programa deben comprender que se trata de un enfoque fisiológico, por lo que para analizar con mayor profundidad este tema deberá consultar material especializado usado en clínica

3. RELACION PRESION VOLUMEN EN INSPIRACION MAXIMA (Pimax) EN ESPIRACION MAXIMA (Pemax) EN RELAJACION DEL SISTEMA (Psv) TRABAJO VENTILATORIO ELASTICO RESISTIVO MENU GENERAL

4. RELACION PRESION VOLUMEN PRESION DE OCLUSION INSPIRACION MAXIMA (Pimax) ESPIRACION MAXIMA (Pemax) RELAJACION DEL SISTEMA (Psv) VENTILACION NORMAL Individuo Joven Individuo Anciano PULMON Y CAJA TORACICA MENU GENERAL

5. clic clic En la ventilación normal hay una relación lineal entre la descarga neuronal del centro respiratorio y la presión generada por la musculatura que participa en el fenómeno. Por las innumerables variables involucradas, esta correlación no es fácil de conocer y se diseñó la técnica de estudio de diferentes volúmenes pulmonares con la posterior oclusión de la vía y la generación de una Presión Inspiratoria máxima (Pim). La Pim se mide en la boca como equivalente de la presión alveolar (PA) La fuerza de los músculos se desarrolla así en condiciones isométricas por lo que se constituye en una medida de la capacidad contráctil del músculo. Además evita la complejidad de los procesos dinámicos, como la variación de la resistencia dinámica y elástica durante el ingreso y egreso de gas. • La disminución de la Pim puede producirse por • enfermedad neuromuscular • patología pulmonar • desnutrición y debilidad muscular La disminución de la Pim se suele acompañar de disminución de la Capacidad Vital (CV), del Volumen en espiración forzada (VEF) y de la Ventilación Voluntaria Máxima.(VVM) Reducida a 30% de su valor normal puede generar aumento de PCO2. . Su medición, conocida en clínica como Presión de Oclusión, se usa en terapia intensiva para seguimiento de los pacientes sometidos a ventilación mecánica. Se ha usado como base teórica de numerosaspruebas clínicas de control. MENU 1 de 2

6. Se puede estudiar el comportamiento del sistema ventilatorio a diferentes volúmenes pulmonares, graficados enordenadascomo porcentajes de la Capacidad Vital (CV) Volumen (% de CV) 100 80 60 clic clic 40 20 0 -90 -60 -30 0 +30 +60 +90 Presión Enabcisasse grafica la presión en la boca igual a la alveolar ( PA ). negativa o subatmosférica positiva o supraatmosférica. • En la línea vertical trazada a presión cero se señala la posición de • reposo de sistema ventila torioen conjunto (a 35% de CV o a Capacidad Funcional Residual) . • reposo del tejido muscularo caja torácica (60% de CV) • reposo del tejido pulmonar(a volumen debajo de 0% de CV) Se representa la relaciónpresión volumen estática para esfuerzo inspiratorio máximo (Pim) yesfuer zo espiratorio máximo (Pem). Se grafica también la relación presión volumen en relajación delsistema ventilatorio (sv)compuesto porlaacción simultanea de…………………………….. la caja torácica (ct). y el pulmón (p). MENU 2 de 2

7. Volumen (% de CV) 100 80 60 clic clic 40 20 0 -90 -60 -30 0 +30 +60 +90 Presión Presión inspiratoria máxima ( Pim ) A distintos volúmenes pulmonares se realiza un esfuerzo inspiratorio máximo con la vía ocluida y se mantiene esa condición muscular activa. Es un valor importante en la valoración clínica de patologías ventilatorias; es un equivalente de la capacidad de realizar el trabajo necesario para producir una ventilación alveolar adecuada. Cuando elvolumen intrapulmonar es bajo(de VR a CFR), los músculos inspiratorios tienen normalmente capacidad para producir presiones subatmosféricas muy grandes. Cuando se incorporanvolúmenes grandesy se realiza el mismo esfuerzo inspiratorio máximo, los músculos superan la posición de reposo muscular y su capacidad para generar fuerza o presiones subatmosféricas es menor. Existe un volumen pulmonar donde el sistema muscular está en reposo o los sarcómeros tienen su longitud normal, como cualquier músculo esquelético. MENU 1 de 2

8. Volumen (% de CV) Aproximadamente a un volumen intrapulmonar de 60% de la CV los músculos respiratorios están en reposo. 100 80 60 clic clic clic 40 20 -90 -60 -30 0 +30 Presión 0 La longitud muscular determina la capacidad de desarrollar tensión. Cuando el volumen intrapulmonar varía entre VR y CFR el músculo utiliza la energía elástica acumulada al eliminar el gas y vuelve hacia sus condiciones de reposo, contando con capacidad para generar presiones subatmosféricas importantes. Gran parte del proceso es inspiratorio pasivo, con regreso a la posición de reposo muscular. La realización de esfuerzos inspiratorios máximos a volúmenes pulmonares altos ( CPT) es menos eficiente en la producción de presiones subatmosféricas. El tamaño de los sarcómeros y el distanciamiento de los puentes contráctiles son los responsables de la tendencia muscular para volver a su condición de reposo y por ello es opuesta a una inspiración a un volumen mayor. , En estudios de aplicación clínica es habitual medir la presión inspiratoria por esfuerzo máximo solo a VR y a CPT. MENU 2 de 2

9. Presión espiratoria máxima ( Pem ) Volumen (% de CV) 100 80 60 clic clic 40 20 0 -90 -60 -30 0 +30 +60 +90 P - P+ Se han descrito las características de la relación presión volumen para inspiración máxima. Es el fenómeno mas estudiado pues el trabajo inspiratorio aumentado es la causa principal de fatiga muscular. A continuación se describirá la misma relación para esfuerzo espiratorio máximo. Cuando el volumen intrapulmonar varía entre VR y CFR el músculo espiratorio genera presiones positivas por la acción de compresión sobre el gas contenido por el pulmón. La realización de esfuerzos espiratorios máximos a volúmenes pulmonares altos ( CPT) genera presiones positivas mayores y compresión del gas. El volumen máximo alcanzado a CPT es menor en espiración porque la presión supraatmosférica comprime al gas. Por ello los volúmenes deben normalizarse a una misma presión, generalmente a nivel de mar o 760 mmHg MENU 1 de 1

10. Volumen (% de CV) 100 80 60 clic clic 40 20 0 -90 -60 -30 0 +30 +60 +90 P - P+ Presión de relajación del Sistema Ventilatorio ( Psv ) Se ha presentado antes la curva deinspiración máxima la curva deespiración máxima Cuando se incorpora un volumen al pulmón (de VR a CPT) y se relajan los músculos con vía ocluida, existe una condición de equilibrio entre las fuerzas de tracción elástica ejercidas por el Sistema Ventilatorio y la presión vale cero. Se trata de una línea que no es una recta perfecta, pero su pendiente permite inferir las características elásticas en el conjunto del pulmón y de la caja torácica Como se trata de un sistema con dos elásticos, el pulmón y la caja torácica, es necesario conocer el comportamiento de cada uno por separado. MENU 1 de 2

11. Hay una relación presión volumen en relajación de la caja torácica y del pulmón(sistema ventilatorio)diferente al incorporar un determinado volumen pulmonar. Volumen (% de CV) 100 80 60 clic clic clic clic 40 20 0 -30 -20 -10 0 +10 +20 +30 Presión Alveolar CPT A volúmenes bajos ( VR )la acción mayor es ejercida por los músculos, ya que están alejados de su posición de reposo. La retracción elástica del pulmón de la caja torácica son iguales en reposo ventilatorio. La PA es cero y corresponde a laCapacidad Funcional Residual (CFR). CFR VR El reposo muscularindica que el músculo tiene una acción mínima sobre la presión en ese volumen pulmonar. La retracción del pulmón durante la relación del sistema genera las presiones positivas existentes. A volúmenes altos ( CPT )la retracción del pulmón es máxima y también la retracción muscular contribuye a generar las altas presiones positivas presentes. MENU 2 de 2

12. ElVolumen corriente ( Vc Tidal volume en ingles Tv )se genera en condiciones de reposoentre una inspiración y una espiración normal. % Capacidad Vital 100 75 50 25 0 clic clic clic -100 -50 0 +50 +100 Presión La distancia existente entre las presiones en inspiración normal y la curva dePimindica la reserva del individuo para realizar mayores esfuerzos inspiratorios, voluntarios o por requerimientos metabólicos. La presión inspiratoria a partir de cero llega a –5 cmH20 en el ejemplo y el volumen se incrementa desde el 25 al 60% de su CV. La relajación de los músculos inspi ratorios y la libera ción de la energía elástica pulmonar generan las presio nes positivas o supraatmosféricas, que conducen a la eliminación de gas La presión espira toria positiva llega a +5. La diferencia con la Pemindica la reserva para reali zar espiraciones activas. MENU JOVEN NORMAL 1 de 1

13. Muchas diferencias se pueden observar en el comportamiento del sistema elástico de un individuo normal anciano con respecto a uno joven. % Capacidad Vital 100 75 50 25 0 clic clic clic clic -40 -20 0 +20 Presión LaPim a VRparte de valores mayores y alcanza presiones subatmosféricas menores que en un joven. LaPim a CPTpresenta valores menos subatmosféricos pero con poca diferencia. Se puede concluir que los músculos inspiratorios en el anciano tienen menor capacidad de retracción elástica. La curva de relajación del sistema ventilatorio (condición de equilibrio entre pulmón y caja torácica o presión cero) indica la presencia de una CFR a un volumen pulmonar mayor (60% de CV en lugar de 35%) La menor pendiente de la relación presión volumen indica la presencia de una mayor resistencia elástica o una complacencia menor del sistema ventilatorio. ANCIANO NORMAL Lo desarrollado corresponde al sistema ventilatorio estático, que se diferencia del proceso dinámico con ingreso y egreso ........................................................ de gas en forma secuencial. MENU 1 de 2

14. ElVolumen corriente ( Vc )se genera en condiciones de reposo entre una inspiración y una espiración normal que se suceden en el tiempo. % Capacidad Vital 100 75 50 25 0 clic clic clic clic -40 -20 0 +20 Presión y el volumen se incrementa desde el 60 al 80% de su CV. La presión inspiratoria a partir de cero llega a -9 La distancia existente entre las presiones en inspiración normal y la curva de PImax indica que la reserva del individuo anciano normal para realizar mayores esfuerzos inspiratorios está disminuida con respecto al joven. La relajación de los músculos inspi ratorios y la liberación de la energía elástica pulmonar generan las presiones positivas o supraatmos féricas, que conducen a la eliminación de gas La presión Inspiratoria es mayor que en el joven (- 9 y -5) y se logra incorporar un volumen menor (20 a 35% de la CV). La espiración no presenta mayores diferencias, salvo un área menor. El mayor trabajo ventilatorio puede estar generado por una complacencia menor del sistema ventilatorio o porque la ventilación se produce a volúmenes intrapulmonares altos o cercanos a la CPT. MENU 2 de 2

15. Condición de reposo Caja torácica Caja torácica Pulmón Pulmón Sistema ventilatorio Sistema ventilatorio % Capacidad Vital 100 75 50 25 0 clic clic -40 -20 0 +20 +40 Presión Alveolar Relación presión volumen estática La relación presión volumen delsiste ma ventilatorioen relajación, está determinada por lacaja torácica y el pulmón. Son dos sistemas elásticos que pueden presentar patologías que se necesita a veces explorar por sepa rado para proceder a una corrección adecuada y sobre todo específica. MENU Ver la clase Diagrama de Campbell 1 de 3

16. Todo lo descrito hasta aquí corresponde a la medición habitual en la época en que se describieron estos fenómenos : la presión en la boca ( Pbo ),que en condiciones de reposo y relajación se corresponderíaa la presión alveolar ( PA ) % Capacidad Vital 100 75 50 25 0 + clic clic PA PA -40 -20 0 +20 +40 Presión Alveolar Se hace evidente que las relaciones descritas en la relajación del sistema ventilatorio son iguales para una modificación por acción de los músculos respiratorios que generan una presión subatmosférica o de un equipo capaz de generar presiones positivas externas. Pero solo es posible conocer la relación del sistema completo, constituido por la caja torácica y el pulmón. VER www.fisiologiaysistemas.com.ar Desigualdad V/Q. Aspectos físicos Ver clase Diagrama de Campbell Para conocerlas modificaciones del pulmónes necesaria la medición de la PTP ( PA – Ppl ) tema que se desarrollará mas adelante. MENU 2 de 3

17. % Capacidad Vital 100 75 50 25 0 clic clic clic Pbo -40 -20 0 +20 +40 Ppl -40 -20 0 +20 +40 Lacomplacencia estática de la caja torácicatiene igualforma gráfica cuando se cambia su volumen por presión positiva externa (midiendoPbo o PA) o por ins piración espontánea(midiendo Ppl) Se realiza normal mente en un individuo con relaja ción muscular volun taria o curarizado; en ambos casos se usa, presión positi va externa Se modifica la graficación de la complacencia estática pulmonar al medir la presión pleural (Ppl) por medio de un balón intraesofágico ( o uso de la presión transpulmonar). (Ver la clase Diagrama de Campbell ) MENU 3 de 3

18. ASPECTOS FISICOS TRABAJO VENTILATORIO NORMAL RESISTIVO AUMENTADO ELASTICO AUMENTADO MENU GENERAL

19. clic clic Se realiza un trabajo ventilatorio a fin de ingresar y eliminar el gas en el pulmón. Este trabajo está determinado no sólo por el volumen del gas sino también por las resistencias que se oponen a su movimiento. R E S I S T E N C I A S La resistencia de las vías aéreas o dinámicase analiza en su manera mas simple por la ley de Poiseuille y se considera la variable fundamental en este proceso el radio en su cuarta potencia. . R = D P / V R = 8 h l / p r 4 Es la que se halla aumentada en patologías como asma, bronquitis, enfisema y obstrucción de vías aéreas mayores. La resistencia elásticao la que ofrece el pulmón a su estiramiento está determinada por las características del tejido elástico del intersticio o del alveolo, de la tensión superficial y la acción del surfactante, de la interacción de la estructura elástica de todo el pulmón. La variación de volumen lograda se relaciona con la presión transpulmonar ( PTP = PA – Ppl ) a flujo cero y se calcula la complacencia . C = D V / D PTP . La complacencia disminuida indica una resistencia elástica aumentada y está presente en fibrosis pulmonar, falta de surfactante y otras patologías. MENU Verwww.fisiologiaysistemas.com.arComplacencia. 1 de 3

20. clic Cuando se trata de cuantificar las variaciones en un elástico que no es lineal, sino tridimensional, como el pulmón, las modificaciones producidas serán de volumen (V) y la acción sobre el sistema elástico se producirá por una fuerza sobre la unidad de superficie, es decir una presión. ( D P ). La resistencia que el sistema elástico opone al estiramiento se define por la relación entre presión y volumen ( D P / DV ), que tiene un significado similar al módulo de Hooke. SISTEMAS ELASTICOS El problema en fisiología respiratoria es la medición de las variables adecuadas para la cuantificación del fenómeno elástico producido en el cambio de longitud del sistema (inspiración y espiración ). Lamedición de los cambios de volumenno ofrecen mayores incon venientes aunque deben incluir sistemas fiables y reproducibles y los valores deben ser normalizados por presión barométrica y temperatura. Lamedición de la presiónresponsable del cambio de volumen del pulmón ofrece las dificultades propias de un elástico tridimensional que tiene una presión interna ( Presión alveolar ) y una presión externa ( Presión pleural ). La diferencia entre estas presiones es la responsable de las modificaciones producidas; existen ciertos problemas para su medición que se unen a otras cuestiones reales de interacción de estructuras, de posición corporal, de la presencia de sustancias que modifican las características elásticas. MENU 2 de 3

21. L F L F L F clic clic clic L F L F L F SIN FRICCIÓN Cuando se realiza el estiramiento de un elástico que no sufre fricción se produce un alargamiento ( L ) proporcional a la fuerza aplicada ( F ). El trabajo es igual al producto de la fuerza aplicada por el estiramiento producido ( T = F *Δ l ).Se puede definir un área que corresponde a la sumatoria de ese producto en cada punto y corresponde altrabajo elástico. CON FRICCIÓN Al realizar el estiramiento del elástico si además de la resistencia interna sufre un roce externo, para la misma fuerza aplicada en cada punto se alcanzará una menor longitud. Se puede hallar un área del nuevo producto entre F y ΔL que define eltrabajo resistivo o por fricción o dinámico Hay dos puntos comunes a ambos procesos que corresponden al inicio y al final, donde no hay movimiento. Vea www.temasdefisiologia.com.ar Trabajo ventilatorio, elástico, resistivo MENU 3 de 3

22. CFR + 1 CFR + 0.5 CFR clic clic clic +1 +1 PA PA O O -2 -2 Ppl Ppl -5 -5 V V 0 2 4 6 8 10 Inspiración Espiración Inspiración Espiración Ppl cmH20 El pulmón normal ofrece resistencia de las vías aéreas y resistencia elástica. TRABAJO NORMAL El ciclo ventilatorio descrito numerosas clases de esta hoja web, es sumamente útil para conocer el comportamiento de numerosas variables en el tiempo. Para conocer eltrabajo ventilatoriodebe asociarse la presión pleural necesaria para inspirar o espirar y el cambio de volumen producido. La condición de reposo ventilatorio está en un volumen que corresponde a la Capacidad Funcional Residual y a una presión intrapelural de –2 cmH20. El fin de la inspiración en este ejemplo se da en un volumen de la CFR + 1litro y la Ppl de –6 cmH20. El área marcada corresponde altrabajo elásticorealizado Para que se produzca ingreso del gas, durante la inspiración, se debe incorporar una energía adicional para vencer la resistencia de las vías al paso del gas. Es eltrabajo resistivo. Vea www.temasdefisiologia.com.ar Trabajo ventilatorio, elástico, resistivo MENU 1 de 1

23. CFR + 1 CFR + 0.5 CFR clic clic clic 0 2 4 6 8 10 Ppl cmH20 El pulmón patológico puede ofrecer una resistencia elástica ....... normal y una resistencia de las vías aéreas aumentada. TRABAJO RESISTIVO En el modelo que se presenta, como en el caso anterior, la Ppl es de –2 cmH20 y la inspiración comienza a partir del volumen de Capacidad Funcional Residual. El fin de la inspiración se alcanza a un volumen igual a la CFR mas 1litro y la Ppl de aproximadamente - 6 cmH20 El área marcada correspondeal trabajo elásticorealizado. Para que se produzca ingreso del gas, durante la inspiración, se debe utilizar una energía adicional para vencer la resistencia de las vías al paso del gas. Es eltrabajo resistivo aumentado. Debe observarse que la mayor variación de Ppl supera los –8 cmH20 . Vea www.temasdefisiologia.com.ar Trabajo ventilatorio, elástico, resistivo MENU 1 de 2

24. Se ha descrito la existencia de una energía acumulada en el pulmón durante la inspiración lo que determina la posibilidad de que la espiración sea pasiva, sin contracción de los músculos espiratorios CFR + 1 CFR + 0.5 CFR clic clic clic 0 - 2 - 4 -6 - 8 - 10 Ppl cmH20 TRABAJO RESISTIVO Cuando se relajan los músculos inspiratorios hay una energía que se libera llamada en clínica “ retracción elástica” y permite al pulmón volver a las condiciones de reposo iniciales sin necesidad de incorporar energía adicional al sistema. Si la resistencia espiratoria es mayor a la del ejemplo anterior y se necesita producir presiones que están fuera del área de trabajo elástico generado durante la inspiración, será necesaria la producción de una contracción de los músculos espiratorios Se debe producir unaespiración activa No se debe confundir este fenómeno con la presión positiva que se genera necesariamente en el alveolo durante la espiración. Puede ser el origen de la PEEPi descrita en otras clases MENU 2 de 2

25. CFR + 1 CFR + 0.5 CFR clic clic clic 0 2 4 6 8 10 Ppl cmH20 El pulmón patológico puede ofrecer una resistencia elástica aumentada por modificación del parénquima pulmonar, falta de surfactante, cicatrización de tejido. La patología típica es la fibrosis pulmonar. TRABAJO ELASTICO En el modelo que se presenta, como en el caso anterior, la Ppl es de –2 cmH20 y la inspiración comienza a partir del volumen de Capacidad Funcional Residual. El fin de la inspiración se alcanza a una volumen igual a la CFR mas 1litro y la Ppl es de aproximadamente - 12cmH20 para un volumen de la CFR + 1 litro. El área marcada corresponde altrabajo elásticorealizado La resistencia de las vías aéreas está reducida y por ello eltrabajo resistivo es menor al normal. Debido a lacomplacencia disminuida(resistencia elástica aumentada) hay gran cantidad de energía elástica incorporada durante la inspiración, que se utiliza en una espiración pasiva a flujos aumentados con respecto al normal. CONCLUSIONES Ver la clase, Presión,Volumen . Aspectos Físicos MENU 1 de 1

26. clic clic CONCLUSIONES Se ha desarrollado la relación presión volumen, como concepto fisiológico de presiones máximas, y que constituye la variable de uso común en ventilación mecánica y terapia intensiva referida como PRESION DE OCLUSION. Es un método diagnostico en el estudio de la patología ventilatoria. Es una forma de graficación que permite entender el ciclo ventilatorio y diferenciar las variaciones entre individuos normales, jovenes y ancianos. Permite diferenciar esfuerzos ventilatorios en patología. Se ha presentado en forma separada la relación presión volumen del pulmón y de la caja torácica, conceptos necesarios para entender el Diagrama de Campbell en la diferenciación de diferentes patologias. Se debe comprender el desarrollo presentado del trabajo ventilatorio y la posibilidad de generación de PEEPi por actividad de los músculos espiratorios. FIN