Estructura y función del sistema respiratorio
y la expulsión de gas procedente de los alveolos. El gas debe pasar a lo largo de la vía aérea, un sistema de tubos ramificado, que ofrece una resistencia friccional al paso del aire. En el interior de la vía aérea el flujo puede ser laminar, es decir disponerse en capas de velocidad concéntrica con una velocidad máxima en el eje longitudinal del tubo y mínima en las proximidades de la pared del mismo. También puede ser turbulento, especialmente en la proximidad de las bifurcaciones, en la vía aérea central debido a la mayor velocidad del mismo, así como en las vías aéreas superiores debido a la morfología irregular de las paredes de conducción. 4.1. Modelo monoalveolar: Ecuación de movimiento del pulmón
La fuerza motriz que impulsa el gas a lo largo de la vía aérea es la diferencia de presión entre el alveolo y la atmósfera. Durante la inspiración, la presión alveolar es subatmosférica y el aire es impelido hacia el interior. Durante la espiración la presión alveolar es supraatmosférica y el gas alveolar es expelido al exterior. Un modelo simple monoalveolar permite definir el concepto de resistencia de la vía aérea: el pulmón es considerado un alveolo único, unido al exterior por un tubo, el conjunto se halla en el interior de una caja cuya presión puede ser modificada (Fig. 5), el tubo es un elemento rígido mientras que el alveolo es un elemento elástico13. La resistencia del tubo o vía aérea (R) se define como la pre-
sión motriz necesaria para producir una variación de flujo unidad. La presión motriz necesaria para vencer la resistencia de la vía aérea es: Pres = Palv – Pao. Donde Pao es la presión a la salida de la vía (atmósfera u otra): R = Pres [4] · V Los diferentes tramos de la vía aérea (vía periférica, vías medias o vías centrales) contribuyen aditivamente a la resistencia total en función de la caída de presión en el tramo considerado, ya que el flujo es el mismo en todos los tramos. Considerando un flujo estrictamente laminar y en un tubo recto (sin ramificaciones) la resistencia está directamente relacionada con las dimensiones geométricas del tubo, según la ecuación de Poiseuille: R = 8 uL u4µ [5] / ur donde L es la longitud del tramo, µ es la viscosidad del fluido y r es el radio de sección del tubo. En condiciones normales, la práctica totalidad de la Raw es originada por la fricción al nivel de las vías aéreas centrales, cuyo radio de sección es muy inferior al de la sección total de los tramos medio y periférico. La ecuación de Poiseuille explica que pequeñas reducciones del calibre traqueo-bronquial en vías centrales induzca importantes aumentos de la Raw, mientras que las vías periféricas requieren una amputación considerable para
Compliancia
Ppl Palv
Raw
Ppl
Figura 5. Modelo de pulmón monoalveolar. Palv, presión alveolar; Ppl, presión pleural; Raw, resistencia de la vía aérea. 32