26.10 : Relaciones de presión en la cavidad torácica

La respiración, también conocida como ventilación pulmonar, es el proceso de movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones. Los principales mecanismos que impulsan la ventilación pulmonar son la presión atmosférica (P_atm), la presión intrapulmonar (P_pul) o intra alveolar (P_alv) dentro de los alvéolos y la presión intrapleural (P_ip) dentro de la cavidad pleural. 

Mecanismos de respiración 

Tanto la presión intraalveolar como la intrapleural dependen de propiedades pulmonares específicas. La capacidad de respirar (permitir que el aire ingrese a los pulmones durante la inhalación y salga durante la espiración) depende de la presión del aire dentro de los pulmones en relación con la presión atmosférica. 

Dinámica de la presión 

La inhalación (inspiración) y la exhalación (espiración) dependen de las diferencias de presión entre la atmósfera y los pulmones. En un gas, la presión surge del movimiento de las moléculas de gas confinadas. Por ejemplo, debido al volumen reducido, la misma cantidad de moléculas de gas ejercerá más presión en un recipiente de un litro que en uno de dos litros. Esta relación entre el volumen y la presión en un gas a temperatura constante se describe mediante la Ley de Boyle, que establece que la presión y el volumen son inversamente proporcionales (P = k/V); un aumento de volumen da como resultado una disminución de la presión y viceversa. 

Tres tipos de presión (atmosférica, intraalveolar e intrapleural) determinan la ventilación pulmonar. La presión atmosférica representa la fuerza ejercida por los gases del aire que rodean una superficie particular. Puede expresarse como una unidad atmosférica (atm) o en milímetros de mercurio (mm Hg), donde 1 atm equivale a 760 mm Hg, la presión atmosférica a nivel del mar. Otros valores de presión, como la presión atmosférica, se suelen analizar en la respiración.

La presión intraalveolar (presión intrapulmonar) es la presión del aire dentro de los alvéolos, que fluctúa durante las diferentes etapas de la respiración. Como los alvéolos están conectados a la atmósfera a través de las vías respiratorias, la presión intrapulmonar se iguala constantemente con la presión atmosférica. 

La presión intrapleural es la presión del aire dentro de la cavidad pleural entre las pleuras visceral y parietal. Fluctúa durante las diferentes etapas de la respiración y, debido a las propiedades específicas de los pulmones, siempre se mantiene negativa en comparación con la presión intraalveolar. La presión intrapleural permanece aproximadamente en -4 mmHg durante todo el ciclo respiratorio. Se mantiene gracias al retroceso hacia adentro de las fibras elásticas del pulmón y la tracción hacia afuera de la pared torácica. El equilibrio entre estas fuerzas opuestas determina la presión intrapleural de -4 mmHg en relación con la presión intraalveolar. La presión transpulmonar, la diferencia entre las presiones intrapleural e intraalveolar, determina el tamaño del pulmón. 

Factores que influyen en la ventilación 

Aparte de las diferencias de presión, la respiración depende de la contracción y relajación del diafragma y de las fibras musculares torácicas. Los movimientos del diafragma y de los músculos intercostales provocan principalmente cambios de presión responsables de la inspiración y la espiración. 

Otras propiedades pulmonares también afectan a la respiración. La resistencia es una fuerza que ralentiza el movimiento, en este contexto, el flujo de gases. El tamaño de las vías respiratorias es el principal factor que afecta a la resistencia. Un diámetro de tubo más pequeño fuerza el aire a través de un espacio más pequeño, lo que provoca más colisiones de las moléculas de aire con las paredes de las vías respiratorias. La fórmula F=ΔP/R describe la relación entre los cambios de presión y la resistencia de las vías respiratorias. 

La tensión superficial dentro de los alvéolos, causada por el agua presente en el revestimiento de los alvéolos, tiende a restringir la expansión de los alvéolos. El surfactante pulmonar, secretado por los neumocitos tipo II, se mezcla con agua, lo que reduce esta tensión superficial y evita el colapso de los alvéolos durante la espiración. 

La capacidad de la pared torácica de estirarse bajo presión afecta el esfuerzo necesario para respirar. La cavidad torácica debe expandirse para que se produzca la inspiración, lo que influye directamente en la capacidad pulmonar. Si la pared torácica carece de capacidad de expansión, el desarrollo fetal del tórax y de los pulmones se vuelve un desafío.