26.11 : Ventilación pulmonar: inhalación

La ventilación pulmonar es un proceso vital que garantiza el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono en los pulmones. Se refiere al movimiento del aire dentro y fuera de los pulmones, lo que permite que el cuerpo obtenga oxígeno y elimine el dióxido de carbono de desecho. En este artículo, exploraremos las complejidades de la ventilación pulmonar, incluidos sus principios subyacentes, mecanismos y la interacción de presiones dentro del sistema respiratorio.

La ley de Boyle se vuelve particularmente pertinente al examinar los volúmenes y presiones respiratorios. En el contexto de la ventilación pulmonar, es esencial comprender varios términos clave:

El volumen corriente (VT) se refiere al volumen de aire inspirado o espirado durante la respiración normal sin ningún esfuerzo consciente.

El volumen de reserva inspiratoria (IRV) es el volumen máximo de aire que se puede inhalar con fuerza más allá del volumen corriente.

El volumen de reserva espiratoria (ERV): el volumen máximo de aire que se puede exhalar con fuerza más allá del volumen corriente.

Volumen Residual (VR): El volumen de aire que queda en los pulmones después de la espiración máxima.

Estos volúmenes respiratorios contribuyen al cálculo de métricas importantes como la capacidad vital.

La capacidad vital (VC) es la suma del volumen corriente, el volumen de reserva inspiratorio y el volumen de reserva espiratorio.

Además, la relación entre los volúmenes respiratorios y las presiones está intrínsecamente vinculada. Durante la inspiración normal (inhalación), el diafragma y los músculos intercostales externos se contraen, expandiendo la cavidad torácica. Esta expansión aumenta el volumen pulmonar, lo que lleva a una disminución de la presión intrapulmonar que permite que el aire fluya desde la atmósfera hasta los pulmones.

La mecánica de la inspiración (inhalación)

La inhalación se produce debido a una serie de procesos interconectados que involucran el diafragma, los músculos intercostales y la expansión de la cavidad torácica. Analicemos cada paso:

Contracción diafragmática: durante la inhalación normal, el músculo principal involucrado es el diafragma. Este músculo con forma de cúpula y forma de lámina separa la cavidad torácica de la cavidad abdominal. Cuando inhalamos, el diafragma se contrae y se aplana, aumentando el volumen de la cavidad torácica. Esta acción crea una presión intrapulmonar negativa, que lleva aire a los pulmones.

Contracción de los músculos intercostales: los músculos intercostales son otro grupo crucial de músculos involucrados en la inhalación. Están ubicados entre las costillas y se dividen en músculos intercostales externos e internos.

Músculos intercostales externos: durante la inhalación, estos músculos se contraen, levantando y expandiendo la caja torácica. Este movimiento aumenta aún más el volumen de la cavidad torácica, mejorando la entrada de aire.

Músculos intercostales internos: estos músculos ayudan en la inhalación profunda y la exhalación enérgica. Durante la inhalación forzada, los músculos intercostales internos superiores se contraen, elevando aún más la caja torácica, lo que permite una mayor expansión pulmonar.

Expansión de la cavidad torácica: a medida que el diafragma se contrae y los músculos intercostales se activan, la cavidad torácica se expande en múltiples direcciones. Esta expansión reduce la presión dentro de los pulmones, lo que crea una diferencia de presión entre el aire exterior y el aire dentro del sistema respiratorio. Como resultado, el aire ingresa rápidamente a los pulmones, llenando los alvéolos (pequeños sacos de aire) para el intercambio de gases.

Inhalación forzada: durante períodos de mayor esfuerzo físico o cuando existe la necesidad de aumentar la ingesta de oxígeno, se produce la inhalación forzada. La mecánica de la inhalación forzada involucra músculos adicionales para maximizar la expansión pulmonar:

Músculo esternocleidomastoideo: el músculo esternocleidomastoideo en el cuello desempeña un papel importante en la inhalación forzada. Cuando se activa, eleva el esternón, lo que ayuda a una mayor expansión de la cavidad torácica.

Músculos escalenos: situados a ambos lados del cuello, los músculos escalenos levantan las costillas superiores durante la inhalación forzada. Su contracción ayuda a crear más espacio para la expansión pulmonar.

Músculo pectoral menor: el músculo pectoral menor, ubicado debajo del pectoral mayor, ayuda a elevar las costillas y expandir la cavidad torácica.

El papel de las presiones en la ventilación pulmonar

La ventilación pulmonar adecuada depende de la interacción entre tres presiones distintas:

Presión intrapulmonar: también conocida como presión alveolar, se refiere a la presión dentro de los pulmones. Durante la inspiración (inhalación), la presión intrapulmonar disminuye, lo que hace que el aire fluya hacia los pulmones. Por el contrario, la presión intrapulmonar aumenta durante la espiración, lo que facilita la expulsión del aire.

Presión intrapleural: esta presión existe dentro de la cavidad pleural, el espacio entre las pleuras parietal y visceral. Generalmente es menor que la presión atmosférica e intrapulmonar debido al equilibrio de fuerzas entre la retracción pulmonar y la expansión de la pared torácica, que mantiene los pulmones expandidos contra la pared torácica. Cualquier alteración en la presión intrapleural puede provocar colapso pulmonar u otros problemas respiratorios.

Presión atmosférica: La presión atmosférica es la presión ejercida por la atmósfera de la Tierra en un lugar determinado. Sirve como base para medir la presión intrapulmonar. Durante la inspiración (inhalación), la disminución de la presión intrapulmonar por debajo de la presión atmosférica facilita la entrada de aire, mientras que durante la espiración, el aumento de la presión intrapulmonar por encima de la presión atmosférica expulsa el aire de los pulmones.