La respirazione: fisiologia e anatomia dell'apparato respiratorio

Università San Raffaele Roma

Insegnamento e Professore

Università San Raffaele Roma www.unisanraffaele.gov.it Insegnamento Fondamenti di fisiologia e anatomia Professore Prof.ssa Virginia Tancredi - Dott.ssa Agata Grazia D'Amico Argomento La respirazione 1T Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi

Funzioni Principali dell'Apparato Respiratorio

• Scambio Sostanze Gassose
• Regolazione pH
• Protezione da agenti patogeni e da sostanze irritanti
• Vocalizzazione Si esplicano attraverso il flusso di aria
• il flusso va da regioni a pressioni maggiori verso quelle a pressioni minori
• i gradienti di pressione sono generati da una pompa muscolare
• la resistenza al flusso dell'aria dipende dal diametro dei condotti La respirazione 1 2 di 18T

Struttura dell'Apparato Respiratorio

Componenti e Vie Aeree

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi STRUTTURA DELL'APPARATO RESPIRATORIO Cavità nasale Faringe Vie aeree superiori Lingua Epiglottide Laringe Trachea Esofago Polmone destro Polmone sinistro Bronco principale destro Bronco principale sinistro Tratto respiratorio inferiore Diaframma Bronchioli terminali La respirazione 1 EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES 3 di 18T

Dimensioni e Sezioni Trasversali

Generazioni e Diametri Interni

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi Generazioni Diametro interno (mm) Numero di unità Area sezione trasversa (cm2) Trachea 1 20 - 25 1 2,5 Bronchi primari 2 12 - 16 2 Zona di conduzione Bronchi secondari 3 10 - 12 4 Bronchioli Bronchioli terminali 12 <0,5 2 . 104 100 12 - 23 < 0,5 8 - 107 5 - 103 Bronchioli respiratori Zona respiratoria Alveoli 24 0,3 3-6 - 10ª 1 - 106 La respirazione 1 EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES 4 di 18T

Composizione dell'Aria e Pressioni Parziali

Pressione Atmosferica e Composizione Gassosa

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi Composizione dell'aria: Pressione=760 mmHg= 1 atm Aria atm. mmHg Aria umi. mmHg Aria Alv. mmHg Aria esp. mmHg N2 597= 78.62% 563.4= 74.09% 569= 74.9% 566= 74.5% O2 159=20.84% 149.3=19.6% 104=13.6% 120=15.7 % CO2 0.3=0.04% 0.3=0.04% 40=5.3% 27=3.6% H2O 3.7=0.50% 47=6.20% 47=6.2% 47=6.2% La respirazione 1 5 di 18T

Struttura Alveolare e Membrana Respiratoria

Componenti degli Alveoli

Università San Raffaele Roma Bronchiolo terminale A Dotto alveolare Sacco alveolare Cellula di tipo II Poro alveolare Cellula di tipo I Bronchiolo respiratorio Alveoli Macrofago alveolare c Membrana respiratoria Alveolo Lamina basale Epitelio alveolare Endotelio capillare Eritrocita Capillare Le cellule di tipo II producono il fattore surfattante, che stabilizza il diametro degli alveoli, riducendo la tensione superficiale. EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES 6 di 18 La respirazione 1 Prof.ssa Virginia Tancredi Epitelio Alveolare: cellule di tipo I e II Capillare BT

Accoppiamento Alveoli-Capillari

Regolazione del Flusso Sanguigno e Aereo

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi ACCOPPIAMENTO ALVEOLI-CAPILLARI Bronchiolo terminale Vena polmonare Muscolo liscio Estesa rete capillare, arteriole regolate dalle pressione dei gas diffusibili: Alveolo Arteria polmonare Bronchiolo respiratorio Capillare 1 PCO2 o JPO2 -Dilatazione bronchioli PCO2 o 1PO2 -Costrizione bronchioli La respirazione 1 EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES 7 di 18T

Gabbia Toracica e Cavità Pleurica

Anatomia e Componenti

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi Polmone Muscolo intercostale Costa Polmone Diaframma Pleura viscerale Spazio intrapleurico Pleura parietale EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES Figura 10.6 Gabbia toracica e cavità pleurica. Si noti il cavo pleurico e la stretta aderenza tra il polmone e la parete toracica, for- mata da coste, muscoli intercostali e diaframma. Nell'ingrandimento sono evidenti i foglietti viscerale e parietale della pleura e lo spazio intrapleurico contenente il liquido pleurico. La respirazione 1 8 di 18T

Muscoli Respiratori

Muscoli dell'Inspirazione e dell'Espirazione

Università San Raffaele MUSCOLI RESPIRATORI Roma Prof.ssa Virginia Tancredi Sternocleidomastoideo Scaleni Durante le due fasi respiratorie il volume della gabbia toracica cambia e di conseguenza la pressione Intercostali parasternali Intercostali esterni Intercostali interni Diaframma Addominali Muscoli dell'inspirazione Muscoli dell'espirazione EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES La respirazione 1 9 di 18T

Pressioni e Forze nel Polmone

Pressione Transpolmonare e Forze Elastiche

Università Con Daffanla Roma Patm 760 mmg (riferimento 0 mmHg) Prof.ssa Virginia Tancredi Parete toracica Spazio pleurico Alveolo Polmone -- Diaframma Forze di reazione dovute alla Pip negativa Forza elastica del polmone Palv 0 mmHg Pip -4 mmHg Pressione transpolmonare Palv - Pip = 4 mmHg Forza elastica della parete toracica La respirazione 1 P responsabile delle variazioni di V. del polmone, Pinterna - Pesterna 10 di 18 L'espansione del polmone è garantita da diverse forze che agiscono su di esso: In assenza di flusso d'aria: Palv= Patm=0 Pintrapleurica negativa (frecce rosse), bilancia le forze di retrazione elastica del polmone e della gabbia toracica (frecce verdi). Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES EdiSEST

Pneumotorace

Conseguenze della Rottura del Foglietto Parietale

Università San Raffaele Roma PNEUMOTORACE Prof.ssa Virginia Tancredi Aria Palv= 0 mmHg Pip = 0 mmHg Figura 10.9 Pneumotorace. La rottura accidentale del foglietto parietale causa l'ingresso di aria nella cavità pleurica e l'azzeramento della P ... La forza di retrazione elastica del polmone non è più bilanciata dalla Pio negativa e il polmone collassa. La parete toracica tende ad espandersi. La respirazione 1 EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES 11 di 18T

Fasi della Respirazione

Variazioni di Volume e Pressione

Università San Raffaele Roma FASI DELLA RESPIRAZIONE Figura 10.10 Variazioni di volume polmonare, pressione alveolare, pressione intrapleurica, pressione transpolmonare e flusso d'aria durante un atto respiratorio normale. La distanza verticale tra Pav e Pp (area grigia più scura) rappresenta la pres- sione transpolmonare (Pv - P.) durante la ventilazione normale. Inspirazione Espirazione C 0,5 B Volume (L) Respirazione normale A 0 + 1 A C 0 Pressione alveolare -1 B -2 Pressione -transpolmonare (mmHg) -3 A -4 -5 -6 . B -7 c + 1 A C 0 Flusso d'aria (L/s) -1 0 B 2 4 Tempo (s) 12 di 18 La respirazione 1 Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES EdiSES Prof.ssa Virginia Tancredi Pressione intrapleuricaT

Misura dei Volumi Polmonari

Lo Spirometro e il Suo Funzionamento

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi MISURA DEI VOLUMI POLMONARE Campana 0 Aria Spirogramma M Acqua Tempo 0 Figura 10.11 EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES Lo spirometro. Il soggetto respira attraverso un tubo all'interno di una campana di alluminio a tenuta d'aria. Lo spostamento in alto e in basso della campana durante gli atti respiratori è trasmesso meccanicamente al pennino di un registratore a car- ta che registra i volumi d'aria inspirati o espirati dal soggetto durante il test di funzionalità (traccia rossa). La respirazione 1 13 di 18T

Volumi Polmonari

Capacità e Volumi Specifici

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi VOLUMI POLMONARI Volume (mL) 6000 Volume di riserva inspiratoria (3000 mL) Capacità inspiratoria (3500 mL) Capacità vitale (4800 mL) 3000 500 mL Volume corrente 2500 Volume di riserva espiratoria (1300 mL) 1200 Capacità funzionale residua (2500 mL) Volume residuo (1200 mL) Volume residuo EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES 0 La respirazione 1 14 di 18 Capacità polmonare totale (6000 mL)T

Frequenza Respiratoria e Ventilazione Alveolare

Relazione tra Volumi e Frequenza

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi Frequenza respiratoria- Volumi respiratori- Ventilazione alveolare Volumi Resp Freq. Ventil./m Vent.alv. 300 20 6000 3000 500 12 6000 4200 750 6 6000 4800 500 24 12000 8400 1000 12 12000 10200 La respirazione 1 15 di 18T

Spazio Morto Anatomico

Flusso d'Aria e Volume Corrente

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi SPAZIO MORTO ANATOMICO 150 Aria ambiente Volume corrente 500 mL 350 Aria ricca di CO2 - e povera di O2 che rimane alla fine dell'espirazione > 150 - Spazio morto anatomico 150 350 Inspirazione 2300 mL ALVEOLI EdiSES Luciano Zocchi PRINCIPI DI FISIOLOGIA EdiSES Fine dell'espirazione 150 ALVEOLI 2800 mL Fine dell'inspirazione La respirazione 1 16 di 18T

Glossario della Respirazione

Termini Chiave e Definizioni

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi GLOSSARIO Iperpnea: aumento della ventilazione per aumento delle richieste metaboliche Dispnea: respirazione difficoltosa Apnea: cessazione temporanea della respirazione Iperventilazione: la ventilazione supera le richieste metaboliche Ipoventilazione: la ventilazione è insufficiente per le richieste metaboliche La respirazione 1 17 di 18T

Condizioni di Ossigeno e Anidride Carbonica

Ipossia, Ipossiemia, Ipercapnia, Ipocapnia

Università San Raffaele Roma Prof.ssa Virginia Tancredi Ipossia: carenza di ossigeno nel corpo Ipossiemia: carenza di ossigeno nel sangue Ipercapnia: eccesso di anidride carbonica nel sangue Ipocapnia: carenza di anidride carbonica nel sangue La respirazione 1 18 di 18