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U N I T VII Textbook of Medical Physiology, 11th Edition

Capitulo 39: Principios del Intercambio Gaseoso Diapositivas por Robert L. Hester, Ph.D. Traduccion por Rene R. Garcia-Szabo, M.D., Ph.D.

GUYTON & HALL Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Principios Físicos del Intercambio Gaseoso

• La difusión es en respuesta a un gradiente de concentración. • La presión es proporcional a la concentración. • El gas contribuye a la presión total en una forma directamente proporcional a la concentración. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Principios Físicos del Intercambio Gaseoso

• El CO2 es 20 veces tan soluble como lo es el O2. • La difusión depende de la presión parcial del gas. • El aire es humidificado a nivel de las vías aéreas determinando una presión de vapor de agua de 47 mm Hg.

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Ley de Henry:

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Difusión Neta de un Gas en una Dirección Efecto del Gradiente de Concentración

Difusión del oxigeno de un cabo de una cámara (A) al otro (B). La diferencia entre las longitudes de las flechas representa la difusion neta. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

P Cuando la Presión parcial es expresada en atmósferas (la presion de 1 atomosfera es igual a 760 mm Hg) y la concentracion es expresada en volumen de gas disuelto en cada volumen de agua, los coeficientes de solubilidad para los mas importantes gases respiratorios a la temperatura corporal son los siguientes:

Gas Oxigeno Dióxido de carbono Monóxido de carbono Nitrógeno Helio Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Coeficiente de solubilidad 0.024 0.57 0.018 0.012 0.008

P

De esta tabla, se puede ver que el dióxido de carbono es mas de 20 veces tan soluble como el oxigeno. Por lo tanto, la presión parcial del dióxido de carbono (para una concentración dada) es menos de 1/20 que la ejercida por el oxigeno.

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Cuantificando la Tasa Neta de Difusión en los Líquidos

Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Determinantes de la Difusion

Ley de Ficks Difusión = (P -P ) * Área * Solubilidad 1 2 Distancia *

Peso Molecular

• Gradiente de Presión. • Área. • Distancia. • la Solubilidad y el Peso Molecular estan fijos. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Cuantificando la Tasa Neta de Difusión en los Líquidos

Gas Oxigeno Dióxido de carbono Monóxido de carbono Nitrógeno Helio

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Tasa neta de difusión 1.0 20.3 0.81 0.53 0.95

Composición del Aire Alveolar y su Relación con el Aire Atmosférico

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Composición del Aire Alveolar 4 3 .5 3 2 .5 2 1 .5 1 0 .5 0 6

5 .5

5

4 .5

4

3 .5

3

2 .5

2

1 .5

PN2 = (760 - 47) * 0.79 = 713 * 0.79 = 563 Preguntas: • Cual es el efecto de la humidificación en las presiones parciales? • Explica las presiones parciales del aire espirado? Copyright © 2006 by Elsevier, Inc. la Po en el alveolo. • Calcula

Explicación del Aire Espirado

VD

VT

VA

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El aire espirado tiene aire alveola y aire del espacio muerto.

Po2 en el Alveolo

PAlvO2 = PIO2 - (PCO2/R) PO = 149 - (40/0.8) = 99 2

R es el indice de intercambio respiratorio ~ 0.8. Recuerda que en una persona normal la PO2 alveolar = PO2 arterial, y que la PCO2 alveolar = PCO2 arterial. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Pco2 en el Alveolo PCO2 = producción de CO2 * K Ventilación Alveolar K es constante. SI la ventilación es duplicada, luego la Pco2 es la ½ SI la ventilación es la ½, luego la Pco2 es Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Tasa a la cual el Aire Alveolar es Renovado por el Aire Atmosférico

Expiracion de un gas a partir de los alveolos con respiraciones sucesivas. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Tasa a la cual el Aire Alveolar es Renovado por el Aire Atmosférico

Tasa de remoción de un exceso de gas a partir de los alvéolos. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Cambios en la Composición de los Gases Alveolares

Figure 39-3; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Gases Alveolares y Gases de la Sangre PO2 = 159 PO2 = 149

PCO2 = 0

PCO2 = 0

PO2 = 100 PCO2 = 40

PO2 = 40 PCO2 = 45 Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

PO2 = 100 PCO2 = 40

Concentración de Oxigeno y su Presión Parcial en el Alveolo

Efecto de la ventilacion alveolar sobre la PO2 en dos tasas de absorcion de oxigeno desde los alveolos -250 ml/min y 1000 ml/min. El punto A esCopyright el punto de Inc. operacion normal. © 2006 by Elsevier,

Presión Parcial de Oxigeno en el Alveolo

Figure 39-4: Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Concentración del Dióxido de Carbono y su Presión Parcial en el Alveolo

Efecto de la ventilacion sobre la PCO2 a dos tasas de excresion del dioxido de carbono a paritr de la sangre -800 ml/min y200 ml/min. El punto Abyes esInc.punto de operacion normal. Copyright © 2006 Elsevier,

Presión Parcial del CO2 en el Alvéolo

Figure 39-5; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

P

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P

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P

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P

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Cambios en la Composición de los Gases Alveolares

Figure 39-3; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

P

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Capacidad de Difusión de la Membrana Respiratoria

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Cambios en la Composición de los Gases Alveolares

Figure 39-3; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Cambios en la Composición de los Gases Alveolares

Figure 39-3; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Cambios en la Composición de los Gases Alveolares

Figure 39-3; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Capacidad de Difusión

• Se define como la cantidad de mililitros de un gas que difunden en cada minuto para una diferencia de presión de 1 mm Hg. • Puede cambiar como sucede durante el ejercicio. • La capacidad de difusión es una medida de la membrana alveolo – capilar y del gas. • DL= Área * Coeficiente de difusión / espesor. • Difusión = DL * Gradiente de presión.

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Capacidad de Difusión

120

Po2 in blood

100 80 60 40 20 0

• Oxigeno

0

0.25

0.5

0.75

% Longitud de los Capilares Pulmonares • Capacidad de difusión es de 21 ml / min / mm Hg * gradiente de 11 mm Hg. • La difusion de oxigeno es de 230 ml / min.

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Capacidad de Difusion 46

• Dioxido de Carbono

45

blood Pco2

– La capacidad de difusion es de 400 ml/min/mm Hg * gradiente < 1 mmHg – Una difusion de 200 ml/min de dioxido de carbono.

44 43 42 41

0. 4 0. 6 0. 8

0. 2

0

40

% Longitud de los Capilares Pulmonares

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Ventilación/Perfusión

•

Es la relación entre un adecuado flujo sanguíneo y una adecuada ventilación pulmonares.

•

Se define como V/Q.

•

V/Q = (4 l / min) / (5 l / min) = 0.8

•

Va / Q = 8.63 * R * (CAO2 - CVO2) / PACO2

•

SI no hay impedimento a la difusion, luego las Po2 y Pco2 entre el alveolo y la sangre de los capilares pulmonares es usualmente la misma.

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Ventilación/Perfusión

pO2=? pCO2=?

V/Q = 0

Corto-circuito

pO2=? pCO2=?

Normal

pO2=? pCO2=?

V/Q = ∞

Espacio Muerto Figure 39-11; Guyton & Hall Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Intercambio Gaseoso Regional

Flujo sanguíneo

Va/Q Ventilación

Base del pulmón

Punta del pulmón

El flujo sanguíneo y la ventilación pulmonares NO estan regularmente pareados. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.

Ventilación/Perfusión • Corto-circuito fisiológico – Va/Q < normal. – Baja ventilación.

• Espacio muerto fisiológico – Va/Q > normal. – Ventilación desperdiciada.

• Anormalidades – En las porciones superiores de los pulmones Va/Q 3 veces lo normal. – En las porciones inferiores de los pulmones Va/Q .5 de lo normal. Copyright © 2006 by Elsevier, Inc.