Ventilación, perfusión y difusión pulmonar
La mayor parte de los trastornos del intercambio gaseoso que se observan en la práctica clínica se deben a desequilibrios entre la ventilación y la perfusión.
facultad de fisioterapia · neumología
mié. 18 de may. 2022
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Los conceptos de ventilación, perfusión y difusión deben conocerse en profundidad, ya que así se podrá hacer un correcto diagnóstico clínico y posterior tratamiento del paciente, tanto desde la medicina como desde la fisioterapia respiratoria. En este artículo daremos un repaso a cada uno de los tres conceptos y su relación.

La ventilación

La ventilación es el intercambio de aire entre atmósfera y alvéolos pulmonares en el proceso de inspiración-espiración. Puede definirse como el volumen de aire que se mueve en el interior de los pulmones y el exterior por unidad de tiempo. Se calcula mediante el producto del volumen corriente (aunque su valor puede tomarse tanto en inspiración como en espiración, se suele coger el valor del aire inspirado o, más estrictamente, una media entre el volumen inspirado y el espirado) por la frecuencia respiratoria.

Es un proceso por el que se renueva continuamente el gas alveolar. Se produce gracias a la actividad de la bomba ventilatoria torácica y necesita una correcta mecánica respiratoria y control por parte del sistema nervioso. Al final de una espiración normal, en situación de capacidad residual funcional (CRF), que son unos 3 litros aproximadamente, la mayor parte del volumen de gas pulmonar se encuentra en los alvéolos y es útil para el intercambio gaseoso. Aproximadamente 1/3 no interviene en la zona de intercambio, sino que sirve para rellenar las vías aéreas o porción de conducción, constituyendo el espacio muerto anatómico.

En inspiración a volumen corriente (VT) ingresan unos 500 ml de aire, 1/3 (150 ml) permanece en la porción de conducción y 2/3 (350 ml) penetran en los alvéolos. El primer volumen que penetra en los alvéolos es el aire no renovado, que ocupaba el árbol bronquial. De esta manera, el volumen que llega hasta la zona de intercambio alveolar sería de unos 350 ml en un ciclo basal, multiplicado por la frecuencia respiratoria (que en un adulto normal son unas 12 a 15 respiraciones por minuto) daría como resultado una ventilación alveolar o un volumen minuto alveolar de 4,2 l/min.

Eficacia de la ventilación

El aire inspirado no se distribuye de la misma forma en todas las unidades alveolares y se producen alteraciones regionales en la ventilación. En bipedestación la ventilación es mayor en las bases pulmonares. Sin embargo, en decúbito, supino o lateral, la ventilación es mayor en las zonas declives. Las diferencias en la constante de tiempo y la asimetría de las unidades pulmonares también alteran la distribución de la ventilación.

Los factores que influyen en la eficacia de la ventilación y que, por tanto, deben mantener su integridad anatómica y funcional, son la bomba torácica (mecánica ventilatoria), el sistema nervioso central (SNC) y periférico (control ventilatorio), la presión pleural negativa, el parénquima pulmonar y la vía aérea.

  • Mecánica respiratoria: es donde intervienen los movimientos de la caja torácica junto a la contracción coordinada de la musculatura respiratoria.
  • Control de la ventilación: el impulso ventilatorio se genera de forma rítmica y automática por el SNC y está modulado por estímulos físicos, químicos, hormonales y neuropsicológicos.

Perfusión

El término perfusión indica el volumen de sangre que fluye a través de los capilares que rodean los alvéolos pulmonares. La sangre venosa llega a través de las arterias pulmonares y sale del pulmón oxigenada y liberada de CO2 (PaCO2 de 40 mm Hg), a través de las venas pulmonares, para ser distribuida a la circulación arterial sistémica por el ventrículo izquierdo. Los capilares pulmonares normalmente tienen una perfusión de 5 litros de sangre por minuto (Q•= 5000 mL/min). Desde el punto de vista funcional, sólo es significativa la cantidad de sangre que entra en contacto con los alvéolos.

La circulación pulmonar juega un papel activo en el intercambio gaseoso y viceversa. La composición del gas alveolar produce cambios en esta misma. También es muy diferente de la sistémica. Se trata de un circuito de baja presión (10-20 mmHg) y de gran capacitancia o adaptabilidad, con gran número de vasos elásticos y de vasos que permanecen normalmente colapsados y pueden reclutarse durante el ejercicio. La circulación pulmonar es un circuito de alto flujo, baja resistencia, baja presión y gran capacidad de reserva, lo que favorece el intercambio gaseoso, evita el paso de fluidos al intersticio y favorece la función ventricular derecha con un bajo gasto energético.

Difusión

Es el proceso mediante el cual se produce la transferencia de los gases respiratorios entre el alveolo y la sangre a través de la membrana alveolo-capilar. La estructura del pulmón le confiere la máxima eficacia: gran superficie de intercambio y espesor mínimo de la superficie de intercambio. La transferencia del gas entre el alveolo y la sangre está condicionada por:

  • FiO2 del aire inspirado
  • Contenido de O2 en la sangre venosa mixta
  • Tiempo de tránsito del hematíe por el capilar pulmonar

La difusión de los gases respiratorios es un proceso pasivo, no consume energía. Se produce por el movimiento aleatorio de sus moléculas que atraviesan la membrana alveolocapilar de forma proporcional a sus presiones parciales a cada lado de la misma. Es necesaria la renovación continua del gas alveolar (ventilación) para mantener ese gradiente de presión y, de la sangre que riega el alveolo (perfusión).

Relación entre ventilación y perfusión (V/Q)

La mayor parte de los trastornos del intercambio gaseoso que se observan en la práctica clínica se deben a desequilibrios entre la ventilación y la perfusión. Esta relación se expresa como (V/Q), e indica:

  • V = ventilación alveolar por minuto
  • Q = flujo circulatorio pulmonar por minuto

Esta relación, con volúmenes de ventilación de 4200 mL por minuto y la perfusión de 4-5 litros por minuto, es de aproximadamente 0,8 a 1,0 en el individuo normal. La ventilación y la perfusión pulmonar son procesos discontinuos. La primera depende de la intermitencia de los movimientos respiratorios y la segunda, de las variaciones entre sístole y diástole. Sin embargo, la cantidad y composición del gas alveolar contenido en la CRF amortigua estas oscilaciones y mantiene constante la transferencia de gases.

El cociente global V/Q (ventilación alveolar total dividida por el gasto cardiaco) aporta poca información sobre el intercambio gaseoso en el pulmón. Sin embargo, las relaciones locales V/Q son las que realmente determinan las presiones alveolares y sanguíneas de O2 y CO2.

En bipedestación, la distribución de la ventilación y la perfusión no son homogéneas. La ventilación es mayor que la perfusión por efecto gravitacional en los vértices y lo contrario ocurre en las bases. En las zonas intermedias ambos son similares.

Respiración y fisioterapia respiratoria

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