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Fisiología respiratoria
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Sección I
Fisiología y anestesia
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capacidad ventilatoria es necesario realizar la prueba durante la
reinhalación del gas espirado o la adición de CO
2
al gas respiratorio
para que se mantenga la Paco
2
en un nivel normal o casi normal.
El aumento de la ventilación se produce por un aumento de
volumen corriente (V
C
) hasta aproximadamente dos tercios de la
capacidad vital (CV) (v. más adelante), o 2,5-4 l, y un aumento de
la frecuencia hasta 40 respiraciones/min o más. Sin embargo,
durante el ejercicio físico máximo la ventilación minuto aumenta
menos, hasta unos dos tercios de la capacidad máxima, lo que
significa un aumento hasta 65-100 l/min en mujeres y varones con
forma física normal. En el caso de atletas, la ventilación puede
superar los 150 l/min.
Volúmenes pulmonares
Capacidad residual funcional
Después de una espiración normal queda una determinada canti-
dad de aire en los pulmones. Este volumen se llama capacidad
residual funcional (CRF)
( fig. 5-2 ). Es de aproximadamente 3-4 l
y depende del sexo, la edad, la altura y el peso. La CRF aumenta
con la altura y la edad y disminuye con el peso, y es menor en
mujeres que en varone
s 1,6 .El equilibrio entre la fuerza hacia el
interior que ejerce el pulmón y la fuerza hacia el exterior que ejerce
la pared torácica determina este volumen. La fuerza hacia el inte-
rior del pulmón, o «retroceso elástico», está generada por las fibras
elásticas del tejido pulmonar, así como por las fuerzas contráctiles
de los músculos lisos de las vías aéreas y la tensión superficial de
los alveolos. La fuerza hacia el exterior de la pared torácica la
ejercen las costillas, las articulaciones y los músculos. Cabe pre-
guntarse por qué persiste cualquier volumen de gas en el pulmón
después de la espiración. Por lo menos, hay dos buenos motivos
para ello. Uno es que si los alveolos se colapsaran durante la espi-
ración, habría que hacer un esfuerzo mucho mayor para volver a
abrirlos que durante una respiración normal sin colapso, porque
se encuentra menos resistencia cuando se reexpande una pared
alveolar en un pulmón abierto con una unidad de interfase líquido-
gas que cuando se expande un alveolo colapsado con una interfase
líquido-líquido. El otro motivo es que el aire inspirado se mezcla
con el gas que queda en el pulmón, lo que equilibra la variación de
las concentraciones de O
2
y CO
2
que se producen durante el ciclo
respiratorio. Si hubiera poco aire en el pulmón, las variaciones del
gas de los alveolos serían mucho mayores, y producirían variacio-
nes similares de la Pao
2
y la Paco
2
en la sangre. De hecho, esto se
puede observar en pacientes con reducción de los volúmenes pul-
monares (v. más adelante).
Cuando aumenta la ventilación, como durante el ejercicio,
el V
C
aumenta por el incremento tanto de la inspiración como de
la espiración, de modo que la CRF disminuye aproximadamente
0,5 l. Sin embargo, cuando hay obstrucción de las vías aéreas, como
en el asma, por ejemplo, la espiración es más lenta, de modo que
el nivel espiratorio final está elevado en lugar de reducid
o 7. Esto se
llama atrapamiento aéreo y es un método para reducir la resisten-
cia al flujo aéreo en las vías aéreas estrechadas
( fig. 5-2). Sin
embargo, la contrapartida es que el aumento del nivel de la respi-
ración incrementa el trabajo elástico de la respiración.
La CRF aumenta con la edad debido a la pérdida de tejido
pulmonar elástico, que reduce la fuerza contráctil del pulmón y
desplaza el punto de equilibrio entre la fuerza hacia el exterior de
la pared torácica y la fuerza hacia el interior del pulmón hasta un
volumen pulmonar mayor. En pacientes con enfermedad pulmo-
nar obstructiva crónica (EPOC), la CRF aumenta más rápidamente
a lo largo de los años que en las personas normales, debido a un
efecto del atrapamiento aéreo crónico y a una pérdida más grave
del tejido elástico (en particular en el enfisema
) 1 .La CRF está reducida en las neumopatías que se caracterizan
por fibrosis pulmonar, como fibrosis idiopática, neumoconiosis y
diferentes formas de granulomatosis y vasculiti
s 7 .En los casos
extremos, la reducción puede ser de hasta 1,5-2 l (v.
fig. 5-2). Evi-
dentemente, la neumonectomía (p. ej., para el tratamiento de un
cáncer de pulmón) también reducirá la CRF. Sin embargo, el resto
del pulmón se expandirá y ocupará la parte del espacio que quede
después de la resección del tejido pulmonar, lo que a veces se
denomina «enfisema compensador».
Capacidad pulmonar total y sus subdivisiones
El volumen de gas en el pulmón después de una inspiración
máxima se denomina
capacidad pulmonar total
(CPT). Suele ser
de 6-8
l 1. La CPT puede estar aumentada en pacientes con EPOC
por sobreexpansión de alveolos esencialmente normales o por
destrucción de la pared alveolar con pérdida del tejido elástico,
como en el caso de un enfisema (v.
fig. 5-2 ) 7 .En casos extremos,
la CPT puede estar aumentada hasta en un 50%, o hasta 11-12 l.
En los trastornos restrictivos, la CPT está reducida en propor-
ción a la gravedad del proceso fibrótico, y puede ser de tan sólo
3-4 l (v.
fig. 5-2 ) 7 .Incluso después de un esfuerzo espiratorio máximo queda
algo de aire en el pulmón, y normalmente no se colapsa ninguna
región. Este volumen de gas persistente se denomina
volumen
Cuadro 5-1
Ecuaciones del gas alveolar
Presión parcial de oxígeno alveolar (P
ao
2
)
P
ao
2
= P
io
2
−
P
aco
2
_____
R
+
[
P
aco
2
× F
io
2
× 1−R ____
R
]
donde P
io
2
es la presión parcial de oxígeno en el aire inspirado,
P
aco
2
es la presión parcial de CO
2
alveolar (suponiendo
que es igual a la P
co
2
arterial),
R
es el cociente de intercambio
respiratorio (normalmente en un intervalo de 0,8-1) y F
io
2
es la
fracción de oxígeno en el aire inspirado.
El término entre corchetes compensa el hecho de que la
captación de O
2
sea mayor que la eliminación de CO
2
en las
membranas alveolocapilares.
Se puede escribir una ecuación simplificada sin el término
de compensación:
P
ao
2
= P
io
2
−
P
aco
2
_____
R
Ventilación alveolar
La ventilación alveolar (V˙
A
) se puede expresar como
V˙
A
= f × (V
C
− V
DS
)
donde f son las respiraciones/min, V
C
es el volumen corriente
y V
DS
es el espacio muerto fisiológico.
La ventilación alveolar también se puede derivar de la
ecuación
V˙
co
2
= C × V˙
A
× F
aco
2
donde V˙
co
2
es la eliminación del CO
2
,
c
es una constante de
conversión, y F
aco
2
es la concentración de CO
2
en el gas
alveolar.
Si V˙
A
se expresa en l/min, V˙
co
2
en ml/min y se sustituye F
aco
2
por P
aco
2
en mmHg,
c
=0,863. Reorganizando la ecuación,
V˙
A
=
V˙
co
2
× 0,863
___________
P
aco
2