Respiratorio Funzione e struttura dell'apparato - U.O. MEDICINA INTERNA OSPEDALE UMBERTO I ENNA
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Funzione e struttura dell’apparato
respiratorio
U.O. MEDICINA INTERNA
OSPEDALE UMBERTO I ENNA
AMBULATORIO DI PNEUMOLOGIA
DOTT. G. IRACI
OBIETTIVI Conoscere la normale forma anatomica e la funzionalità respiratoria Conoscere e riconoscere le principali patologie
Il polmone è l'organo essenziale per la respirazione. La sua principale funzione è di trasportare l’ossigeno al sangue e di cedere anidride carbonica all’esterno. L’aria, cioè l’ossigeno, raggiunge i polmoni attraverso la trachea e i bronchi; questi sono condotti che diventano via via più piccoli sino a terminare in piccolissime sacche chiamate alveoli. E’ proprio a questo livello che l’ossigeno passa nel torrente circolatorio entrando in contatto con la superficie dei globuli rossi. Queste cellule rappresentano il veicolo per trasportare il prezioso gas a tutti gli organi fornendo un’ importante fonte di nutrimento.
Ventilazione Per Ventilazione s’intende il movimento dell’aria dall’ambiente esterno (atmosfera) verso il sistema tracheo-bronchiale e la distribuzione dell’aria all’interno di questo sistema verso le unità polmonari preposte agli scambi gassosi (O2 e CO2).
FINALITA’ DELLA FUNZIONE RESPIRATORIA Scopo essenziale della funzione respiratoria è lo SCAMBIO GASSOSO.
ANATOMIA FUNZIONALE La struttura di un organo è consona ad una determinata funzione. L'apparato respiratorio è composto da una serie di organi cavi e canaliformi: le VIE AEREE, e dai POLMONI, che sono gli organi in cui avvengono gli scambi gassosi tra aria e sangue. Le via aeree comprendono: CAVITA' NASALI FARINGE LARINGE TRACHEA Dotati di anelli cartilaginei che li mantengono GROSSI BRONCHI aperti. BRONCHIOLI BRONCHIOLI TERMINALI BRONCHIOLI RESPIRATORI DOTTI ALVEOLARI SACCHI ALVEOLARI Costituiscono l’ACINO POLMONARE
APPARATO RESPIRATORIO
organizzazione generale
vie aeree polmone
• scambio gassoso: l’ossigeno può muoversi
organi cavi per il passaggio dell’aria
dall’aria al sangue venoso e viceversa
durante la respirazione
per l’anidride carbonica
(naso, faringe, laringe, trachea, bronchi)
• filtra i materiali tossici della circolazione
• metabolizza alcuni composti
• serbatoio per il sangue
Distinguiamo quindi nelle vie aeree: 1 ) Una PARTE CONDUTTIVA = dalla TRACHEA ai BRONCHIOLI TERMINALI. 2 ) Una PARTE DI SCAMBIO o ZONA RESPIRATORIA costituita dai BRONCHIOLI RESPIRATORI dai DOTTI ALVEOLARI e dai SACCHI ALVEOLARI
A partire dalla trachea le vie aeree formano un sistema di arborizzazione intricato (si ramificano in media circa 16 volte ) che trasporta i gas dall'aria fino alla superficie alveolare dei polmoni. Una struttura ossea ( a livello delle cavità nasali ), o cartilaginea ( nella trachea e nei grossi bronchi), mantiene la parte superiore delle vie aeree costantemente aperta ( pervia ) per facilitare il passaggio dell'aria. Una mucosa riveste le pareti delle vie aeree superiori, allo scopo di riscaldare ( attraverso una ricca vascolarizzazione ), umidificare ( con il vapore acqueo e con secrezioni ghiandolari ) e filtrare ( per mezzo di ciglia ), l'aria inspirata prima che essa giunga nell'area respiratoria.
Le vie aeree superiori, oltre alla funzione conduttiva, svolgono anche una funzione di DEPURAZIONE DELL’ARIA, in quanto l’aria che respiriamo è sempre ricca di pulviscolo, il quale viene trattenuto da apposite ciglia presenti in alcune cellule della mucosa che riveste le vie aeree. Le ciglia si muovono ritmicamente verso la faringe per portare nell’esofago le particelle di pulviscolo inalate, che vengono deglutite ed eliminate con le feci. Oltre alle cellule cigliate nella parete delle vie aeree sono presenti cellule produttrici di muco.
POLMONI Gli organi principali dell'apparato respiratorio sono i polmoni che si espandono e si contraggono; la loro rete di vie respiratorie porta a minuscole sacche, gli alveoli, dove l'ossigeno entra nel sangue e l'anidride carbonica viene espulsa: avviene lo SCAMBIO DI GAS
I polmoni sono gli organi in cui avvengono gli scambi
gassosi tra aria e sangue. Sono organi pari, suddivisi in lobi.
Uno a destra diviso in tre lobo polmonari.
Uno a sinistra con due lobi.PLEURA I polmoni sono rivestiti da due membrane sottili. Pleura Viscerale quella adiacente al polmone, Pleura Parietale quella adiacente alla gabbia toracica. Le due membrane sono continuative e contengono un liquido lubrificante detto Cavo Pleurico di circa 2-3 litri.
PLEURA I polmoni sono avvolti nella PLEURA: la pleura è una membrana sierosa, costituita da un unico strato di cellule molto appiattite, che posa, per mezzo di una membrana basale, su di una sottile tonaca propria, formata da un intreccio di fibre collagene ed elastiche. Si divide in due foglietti: foglietto VISCERALE che riveste il parenchima ( tessuto ) polmonare, e foglietto PARIETALE che si estende sulle pareti della loggia polmonare nella gabbia toracica.
PLEURA
GABBIA TORACICA
GABBIA TORACICA La gabbia toracica è una struttura ossea formata da 12 coste che si articolano con lo sterno e la colonna vertebre dorsale.
DIAFRAMMA
DIAFRAMMA Il diaframma è un muscolo respiratorio con movimento ritmico permette l'espansione dei polmoni. Assieme al diaframma lavorano muscoli accessori come muscoli intercostali e muscoli del collo.
ANATOMIA ✓VIE RESPIRATORIE O AEREE (naso – faringe – laringe – trachea) ✓POLMONI ( bronchi – bronchioli – alveoli) ✓PLEURE (parietale e viscerale) ✓ GABBIA TORACICA ✓ DIAFRAMMA
VIE AEREE
Le vie aeree sono divise in:
VIE AEREE SUPERIORI
Nasofaringe: porzione posteriore del
naso
Orofaringe: porzione posteriore della
bocca
VIE AEREE INFERIORI
Trachea
bronchiVIE AEREE SUPERIORI Nasofaringe: Aria inspirata nel naso passa alla faringe fino alla trachea e polmoni. Orofaringe: Aria inspirata nella bocca passa alla faringe fino alla trachea e polmoni Sono punti d'ingresso di aria nel nostro corpo e viaggia lungo la faringe. Le ciglia del naso (peli) puliscono, scaldano e inumidiscono l'aria per proteggere le vie respiratorie dei polmoni, che sono particolarmente sensibili.
FARINGE
• Lungo 15 cm che si trova nella parte
posteriore della gola, è un passaggio
per il cibo e per l'aria.
LARINGE
La laringe si trova nel collo al di sotto e
davanti alla faringe.
E' l'ingresso che protegge i polmoni e
contiene le corde vocali.
Negli uomini, parte della laringe si vede
nel cosidetto “Pomo di AdamoLARINGE La laringe è costituita da due parti di cartilagini, una tiroidea una cricoidea alla sommità della trachea e da due lembi di tessuto, le corde vocali, che si allungano tra esse. Se le corde vocali sono aperte, l'aria le attraversa silenziosamente. Se sono unite, l'aria le fa vibrare, dando vita ad un suono.
TRACHEA
Un duro e flessibili tubo lungo 12cm.
A livello dell'angolo sternale, dove si
incontrano il manubrio e il corpo dello
sterno.
La trachea si divide in due grandi vie
respiratorie, i bronchi principali,
destro e sinistro.TRACHEA La trachea è composta da anelli cartilaginei a forma di C che mantengono aperte le vie aeree. La trachea è rivestita all'interno da una mucosa ricoperta da piccoli processi piliformi chiamati ciglia. Questi spingono continuamente i materiali estranei verso l'esterno dalle vie respiratorie in direzione. Nell'atto della deglutizione del cibo, l'entrata della trachea viene normalmente chiusa dalla epiglottide. Se un corpo estraneo entra in trachea determina il soffocamento. Intervento del V.d.S: Manovra di Heimlich
BRONCHI I bronchi si dividono in due parti: Bronco destro Bronco sinistro
BRONCHIOLI I bronchioli conducono l'aria all'interno delle sacche alveolari.
ALVEOLI • Gli alveoli sono sacche con pareti così sottili che i gas le attraversano. • Nei polmoni ci sono circa 300 milioni di alveoli, che forniscono un'area per lo scambio dei gas grande come un campo da tennis.
ALVEOLI
COME ENTRA L'OSSIGENO NEL SANGUE
L'ossigeno passa dalle pareti degli alveoli e dei
capillari circostanti al sangue; entra nei globuli rossi,
legandosi a una sostanza chimica chiamata emoglobina.
L'anidride carbonica lascia il plasma (la parte liquida del
sangue) ed entra negli alveoli.MOVIMENTI RESPIRATORI Il polmone segue la gabbia toracica durante i movimenti respiratori, e ciò consente il rinnovarsi dell’aria negli alveoli. I movimenti respiratori sono INSPIRAZIONE ed ESPIRAZIONE.
POLMONI CHE COSA FA ESPANDERE E CONTRARRE I POLMONI I polmoni si affidano ai muscoli circostanti per espandersi e contrarsi. I muscoli intercostali muovono la gabbia toracica, facendo dilatare il petto mentre entra aria, o rilassando per costringere i polmoni a farla uscire, mentre la gabbia toracica scende e rientra. Intanto il diaframma (muscolo tondeggiante sotto i polmoni) si contrae per far entrare l'aria nelle vie respiratorie, o si rilassa e si solleva per farla uscire.
POLMONI
COME FUNZIONA LA RESPIRAZIONE
INSPIRAZIONE – ARIA ENTRA
L'ara ispirata entra dalle narici e dalle labbra
La trachea trasporta l'aria inspirata nei polmoni.
I muscoli si contraggono per sollevare e spostare in
avanti la gabbia toracica.
I polmoni si espandono, aspirando aria.
Il diaframma si contrae e si sposta verso il basso.POLMONI
ESPIRAZIONE – ARIA ESCE
• L'aria espirata è spinta verso l'alto
dalla trachea e dalla gola
• I muscoli si rilassano e la gabbia
toracica rientra, spostandosi verso il
basso
• I polmoni si rimpiccioliscono per
spingere fuori l'aria
• Il diaframma si rilassa e scatta
verso l'alto.INSPIRAZIONE L’inspirazione determina un aumento di volume della gabbia toracica e del polmone, con conseguente diminuzione della pressione all’interno delle vie aeree La gabbia toracica aumenta il proprio volume ad opera dei MUSCOLI INSPIRATORI DIAFRAMMA, INTERCOSTALI ESTERNI, SCALENI e STERNOCLEIDOMASTOIDEI.
Il DIAFRAMMA si inserisce sulle coste più basse, sullo sterno e sulla colonna vertebrale. Data la sua forma a “ cupola ”, quando si contrae si appiattisce e si abbassa, e va ad aumentare il diametro verticale della gabbia toracica.
I MUSCOLI INTERCOSTALI ESTERNI sono inseriti tra coste adiacenti, e vanno dall’alto in basso e da dietro in avanti. La costa si comporta come una leva di III° tipo, che ha il fulcro da un lato, sulla colonna vertebrale. Se la potenza è applicata in un punto vicino al fulcro, la resistenza è grande. Quando il muscolo si contrae, la costa si innalza, perchè il punto in cui è applicata la potenza nella costa inferiore è più lontano dal fulcro, e quindi la costa inferiore oppone una minore resistenza. I muscoli intercostali esterni aumentano il diametro anteroposteriore e il diametro laterale o trasverso. della gabbia toracica.
ESPIRAZIONE In eupnea l’espirazione è un fenomeno passivo, dovuto al rilassamento dei muscoli inspiratori. L’aria esce dai polmoni perchè si instaura un gradiente di pressione contrario a quello che si ha all’inizio dell’inspirazione.
L’espirazione può diventare attiva per vari motivi ( tosse, soffio, ecc. ). Intervengono allora i MUSCOLI ESPIRATORI INTERCOSTALI INTERNI e ADDOMINALI ( Retto dell’addome, obliquo interno ed esterno, trasverso dell’addome). I MUSCOLI INTERCOSTALI INTERNI sono esattamente l’opposto di quelli interni, sia come inserzione sia quindi in relazione al ruolo. I MUSCOLI ADDOMINALI favoriscono l’espirazione provocando la spremitura delle masse intestinali, che fa innalzare il diaframma, con conseguente diminuzione del diametro verticale e del volume della gabbia toracica.
La respirazione è sostenuta dall’attività dei muscoli respiratori: a riposo l’espirazione è un atto passivo
Fisiologia della respirazione aumento di volume all’interno dei polmoni
Per Ventilazione s’intende il movimento dell’aria dall’ambiente esterno (atmosfera) verso il sistema tracheo-bronchiale e la distribuzione dell’aria all’interno di questo sistema verso le unità polmonari preposte agli scambi gassosi (O2 e CO2): gli alveoli.
FENOMENI RESPIRATORI Durante l'inspirazione, per intervento attivo della muscolature inspiratoria, si ha un aumento del volume toraco - polmonare In seguito all'aumento di volume toraco-polmonare, in accordo con la legge di Boyle ( PV=K ), diminuisce la pressione all'interno del sistema alveolare, e di conseguenza si crea un gradiente pressorio per cui la pressione alveolare è minore di quella atmosferica.
A causa di tale gradiente si crea un flusso di aria che proviene dall'ambiente esterno e, attraverso le vie respiratorie, raggiunge gli alveoli. L'aria non giunge istantaneamente agli alveoli, perché deve vincere resistenze opposte. Vinte queste resistenze il flusso di aria incrementa sempre di più, fino ad annullare il gradiente pressorio, e cioè la pressione alveolare diviene uguale a quella atmosferica. A questo punto, annullandosi il gradiente, si annulla il flusso di aria.
L'aria, come tutti i fluidi, si muove da zone di alta a zone di bassa pressione. Pertanto, per far si che entri ed esca dai polmoni, si deve stabilire un gradiente pressorio tra l'atmosfera e gli alveoli: senza un gradiente pressorio non ci sarà flusso. In condizioni normali, l'inspirazione è resa possibile da una pressione alveolare inferiore a quella atmosferica. L'aria esce dai polmoni quando la pressione alveolare è sufficientemente elevata rispetto alla pressione atmosferica da vincere la resistenza al flusso delle vie aeree di conduzione.
Fisiologia della respirazione
La pressione pleurica diventi ancora più negativa
(sino a valori di - 10 cmH2O a fine inspirazione)
aumento di volume all’interno dei polmoni
viene a crearsi, pertanto, un gradiente tra la pressione
a livello della bocca che è atmosferica, e la pressione
pleurica che è sub-atmosferica.
Questo gradiente pressorio è la pressione transpolmonareDurante la fase espiratoria, cessando la contrazione dei muscoli inspiratori, la pressione pleurica ritorna gradualmente ai valori normali (comunque resta sub- atmosferica) e la pressione alveolare diventa positiva (sopra-atmosferica): si crea, quindi, un gradiente pressorio tra alveoli (Pressione sopra-atmosferica) e bocca (Pressione atmosferica) ed inizia il flusso espiratorio (in senso caudo-craniale).
LA RESPIRAZIONE La respirazione è costituita da due fasi: inspirazione ed espirazione. L’inspirazione è una fase attiva nella quale il muscolo diaframma si abbassa, aumenta il volume del torace, espande i polmoni e consente all’aria di raggiungere gli alveoli polmonari. L’espirazione è, invece, una fase passiva nella quale il semplice rilassamento dei muscoli respiratori consente l’espulsione dell’aria. Per entrambe le fasi è possibile aumentare i volumi d’aria spostati impiegando forzatamente tutta la muscolatura respiratoria.
Meccanica respiratoria
Gli atti respiratori, in condizioni di riposo, sono automatici ed involontari: permettono
di introdurre dai 7 agli 8 litri d’aria al minuto.
l’attività dei muscoli respiratori modifica il volume della cavità toracica, mentre il
movimento dei polmoni è passivo
INSPIRAZIONE ESPIRAZIONE
momento attivo della respirazione fase passiva, determinata dall’elasticità
determinato da un doppio meccanismo della parete toracica e dei polmoni che
tornano alle dimensioni iniziali
diaframma contrazione muscoli inspiratori
le coste si innalzano e la gabbia
aumentare il diametro toracica si amplia in senso
verticale della gabbia toracica. sagittale e frontale allungamento cavità toracica
e suo aumento di volumeIl fine ultimo Gli organi principali dell'apparato respiratorio sono i polmoni che si espandono e si contraggono; la loro rete di vie respiratorie porta a minuscole sacche, gli alveoli, dove l'ossigeno entra nel sangue e l'anidride carbonica viene espulsa: avviene lo SCAMBIO DI GAS
I bronchioli sboccano in minuscole sacche simili ad acini d'uva chiamate alveoli. Ogni alveolo è circondato da una rete di capillari sanguigni ed è rivestito all'interno da uno strato umido di cellule epiteliali. Solo circa 0,2µm separano l'aria contenuta negli alveoli dal sangue dei capillari. E' qui che avviene lo scambio gassoso tra l'aria contenuta negli alveoli e il sangue dei capillari.
Il controllo della respirazione Il centro del respiro nel cervello regola la nostra respirazione, persino quando dormiamo, con l'aiuto di recettori situati in alcune delle grandi arterie. Essi monitorano il livello dell'anidride carbonica nel sangue, che si alza quando siamo attivi, e comunichiamo al cervello se abbiamo bisogno di respirare più velocemente per liberarci di essa.
PARAMETRI RESPIRATORI
Frequenza respiratoria – atti respiratori al minuto
ETA' FREQUENZA BRADIPNEA TACHIPNEA
RESPIRATORIA
NORMALE
LATTANTE 30 - 40 < 30 > 40
BAMBINO
(1 – 5 ANNI ) 25 - 30 < 25 > 30
BAMBINO
( 6 – 14 ANNI ) 20 - 25 < 20 > 25
ADULTO
15 - 20 < 16 > 20L’aria non entra direttamente negli alveoli ma fluisce lungo l’albero respiratorio
Per garantire queste funzioni è indispensabile l’apporto dell’intera struttura toracica, la cui dinamica permette l’efficace distensione polmonare e quindi l’ideale riempimento alveolare di ossigeno per un perfetto scambio gassoso.
COSA SUCCEDE QUANDO RESPIRIAMO? E’ stato calcolato che, ad ogni inspirazione, immettiamo in torace circa mezzo litro di aria e normalmente in un minuto, compiamo dai 12 ai 16 atti respiratori.
LA VENTILAZIONE POLMONARE
I VOLUMI POLMONARI
Durante la respirazione tranquilla il volume di aria inspirata, detto VOLUME
CORRENTE, è normalmente di 500 ml.
Se si compie una inspirazione forzata massima, la quota di aria aggiuntiva
inspirata rispetto al volume corrente è detta VOLUME DI RISERVA
INSPIRATORIA, ed è la quota di aria che si riesce ad introdurre
massimamente oltre al volume di una normale inspirazione, circa 2500 ml.
Se si compie una espirazione forzata massima, la quota di aria aggiuntiva espirata,
rispetto al volume corrente espirato in eupnea, è detta VOLUME DI RISERVA
ESPIRATORIA, ed è la quota di aria che si riesce ad espellere massimamente oltre al
volume di una normale espirazione circa 1000 ml.La quota di aria che rimane nei polmoni al termine di una espirazione forzata è detta VOLUME RESIDUO, ed è la quota di aria che non si riesce ad espellere dai polmoni (circa 1200 ml). La quota di aria che rimane nei polmoni al termine di una espirazione forzata è detta CAPACITÀ FUNZIONALE RESIDUA (CFR): è il volume di gas che rimane nei polmoni alla fine di una normale espirazione (circa 2500-3500 ml).
SPIROMETRO E' uno degli strumenti usati per determinare capacità vitale e volumi respiratori, eccetto il volume residuo.
Da quando John Hutchinson nel 1846 mise a punto il primo apparecchio per l'esecuzione della spirometria; questo test di valutazione della funzionalità respiratoria si è rapidamente diffuso per la sua facilità di esecuzione da parte dei soggetti collaboranti e la sua estrema utilità pratica nella corretta valutazione e gestione del paziente con problemi respiratori. Hutchinson coniò il termine di “Capacità vitale” (VC) , cioè la capacità per la vita, perché egli capì che la compromissione di questa cruciale misura era predittiva di mortalità prematura.
Definizione di spirometria
La spirometria è un test fisiologico che
misura come un individuo inspira ed espira
volumi di aria in funzione del tempo
Il segnale principale misurato nella spirometria
può essere sia il volume sia il flussoLa spirometria è oggi un test altamente standardizzato e facilmente eseguibile anche in ambulatorio. Il paziente stesso può addirittura effettuare a domicilio il proprio monitoraggio spirometrico con l'ausilio di piccoli spirometri portatili di semplice utilizzo e di facile lettura. La spirometria è la misura disponibile più riproducibile e obiettiva della limitazione del flusso aereo, ed è necessaria per fare diagnosi di certezza di broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). La spirometria permette anche di effettuare una classificazione di gravità della limitazione del flusso aereo.
La spirometria, questa sconosciuta ovvero dopo 150 anni dalla nascita questo esame deve entrare nella routine del medico
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