Espacio muerto en los pulmones: descripción anatómica y ejemplos

¿Qué es el espacio muerto en los pulmones?

El sistema respiratorio es un componente crucial del cuerpo. El oxígeno fresco ingresa a través de la boca o la nariz, viaja por la tráquea a través de los bronquiolos hacia los pulmones y se difunde en el torrente sanguíneo para ser entregado a varios tejidos. El dióxido de carbono de desecho de los tejidos viaja en la dirección opuesta para ser expulsado del cuerpo. La respiración ocurre cuando el volumen de la cavidad torácica aumenta para traer aire del exterior y disminuye para eliminar el aire de desecho.

Cada respiración normal hace circular aproximadamente la misma cantidad de aire dentro y fuera del cuerpo, lo que se conoce como volumen corriente. Es alrededor de 400 mL en mujeres adultas y 500 mL en hombres adultos. Una parte de la respiración que ingresa al cuerpo no contribuye al intercambio de gases, lo que se conoce como espacio muerto respiratorio. El espacio muerto en el sistema respiratorio puede deberse a factores anatómicos o fisiológicos. El espacio muerto anatómico resulta del aire que ingresa al cuerpo pero que no llega a las superficies de intercambio de gases de los pulmones. Espacio muerto fisiológico incluye el espacio muerto anatómico y el espacio muerto en los pulmones donde debería ocurrir el intercambio de gases pero no ocurre. En esta lección, investigue el espacio muerto con más detalle para comprender por qué existe y cómo calcularlo.

Componentes fisiológicos del espacio muerto

Recuerde que el espacio muerto fisiológico (o espacio muerto total) resulta de la combinación de dos tipos amplios de espacio muerto: espacio muerto anatómico y espacio muerto resultante del tejido pulmonar que debería contribuir al intercambio de gases pero no lo hace. El aire que llega a los pulmones debe viajar a través de las vías respiratorias. Debido a que las vías respiratorias no son sitios importantes de intercambio de gases, el volumen que queda en las vías respiratorias con cada inhalación se considera espacio muerto anatómico. El volumen resultante del espacio muerto de las vías respiratorias contribuye aproximadamente con el 30 % del volumen corriente total.

Los alvéolos son las unidades respiratorias de los pulmones. Estas pequeñas estructuras en forma de saco son donde se produce el intercambio de gases. La ventilación tiene lugar cuando el aire entra y sale de los alvéolos. La perfusión ocurre cuando el aire pasa entre los alvéolos internos y los vasos sanguíneos circundantes. En pulmones sanos, el volumen de aire ventilado debe ser casi igual al volumen de aire perfundido. Sin embargo, algunos pulmones pueden tener áreas que se ventilan normalmente pero que no pueden perfundir el gas entre los alvéolos y los vasos sanguíneos. La cantidad de aire ventilado pero no perfundido se representa como una relación V/Q, donde un valor superior a 1 indica que se ventila más aire que el perfundido.

Cálculo del espacio muerto

El espacio muerto fisiológico es el volumen combinado de espacio muerto anatómico y espacio muerto resultante del aire que se ventila pero no se perfunde. Por lo tanto, se puede calcular el espacio muerto fisiológico sumando estos volúmenes.

Cálculo del espacio muerto fisiológico

El volumen pulmonar se puede expresar a través de una serie de ecuaciones. La ecuación de Bohr se usa para calcular cuánto del volumen corriente (VT) contribuye al espacio muerto (VD):

VD/V T = F AC – F EC F AC

F EC es la cantidad (o fracción) de dióxido de carbono medida en el aire exhalado. F AC representa la cantidad (o fracción de) dióxido de carbono dentro de los alvéolos. Estas fracciones a veces se reemplazan por mediciones de presión parcial, donde F EC se convierte en P EC (la presión parcial de dióxido de carbono en la respiración exhalada), y F AC se convierte en P AC (la presión parcial de dióxido de carbono dentro de los alvéolos).

Cálculo del espacio muerto anatómico

El espacio muerto anatómico se calcula utilizando ideas descritas por primera vez por Ward Fowler. Después de la exhalación, la inhalación trae aire desde el exterior del cuerpo hacia el sistema respiratorio. La primera porción de una respiración inhalada viajará por las vías respiratorias hacia los pulmones. A medida que los pulmones se llenan, la porción restante de una respiración inhalada llenará el volumen de las vías respiratorias y no ingresará a los pulmones que ya están llenos. El volumen de las vías respiratorias se exhalará antes que el volumen que llegó a los pulmones.

Fowler descubrió que se puede determinar el espacio muerto anatómico observando la composición del aire exhalado. Para hacer esto, hizo que las personas respiraran oxígeno al 100%. Si el aire llegó al volumen alveolar, la concentración de oxígeno debería disminuir mientras que la concentración de nitrógeno debería aumentar a la concentración normal de nitrógeno dentro de los alvéolos. La primera cantidad de aire exhalado fue el aire que permaneció dentro de las vías respiratorias. Al exhalar, este aire todavía tenía 100% de oxígeno ya que nunca llegó a los sitios de intercambio de gases. A medida que continuaba la exhalación, la concentración de nitrógeno aumentaba rápidamente, lo que indicaba el volumen que había llegado a los alvéolos.

Graficar la concentración de nitrógeno sobre el volumen total de aire exhalado da como resultado un gráfico que comienza relativamente plano, aumenta rápidamente y luego se estabiliza. Se dibuja una línea vertical que biseca la parte de la gráfica que crece rápidamente. Esta línea corta el eje x con el volumen del espacio muerto anatómico.

Cálculo del espacio muerto alveolar

Una vez que se conoce el espacio muerto fisiológico y anatómico, se puede calcular el espacio muerto alveolar. Dado que el espacio muerto fisiológico (V P) es la suma del espacio muerto anatómico (V AN) y el espacio muerto alveolar (V AL) espacio, la siguiente ecuación puede calcular el espacio muerto alveolar:

V AL = V P-V AN

Papel del espacio muerto en la ventilación

El espacio muerto juega un papel en el cálculo de la tasa de ventilación de un paciente durante la ventilación mecánica. Si un médico está interesado en la cantidad total de aire que se ventila dentro de los alvéolos, debe saber la cantidad de aire que contribuye al espacio muerto del volumen total respirado en un solo minuto. Considere la siguiente ecuación:

V M = V T*RR

La cantidad total de aire respirado en un solo minuto (V M) es igual al volumen inhalado durante una sola respiración multiplicado por el número de respiraciones por minuto (RR o frecuencia respiratoria). La cantidad de aire ventilado por los alvéolos (.V) en un minuto se puede representar mediante la siguiente ecuación:

.V = (V T-V D)*RR

¿Cómo cambia espacio muerto la ventilación mecánica?

Múltiples factores contribuyen a comprender la cantidad de aire ventilado por los alvéolos de un paciente ventilado mecánicamente. Considere el siguiente ejemplo: un paciente está conectado a un ventilador con una frecuencia respiratoria establecida de 9 respiraciones por minuto. El espacio muerto fisiológico en este paciente es aproximadamente el 32 % del volumen corriente, fijado por la máquina en cerca de 500 ml. Por lo tanto, calcule la cantidad de aire ventilado dentro de los alvéolos en un minuto como tal:

.V = (500-(0.32*500))*9

.V = 3,060\;\text{mL}

El médico se da cuenta de que no consideró el volumen del tubo que conecta al paciente con la máquina. Este volumen se puede calcular como espacio muerto anatómico porque no contribuye al intercambio de gases. El volumen del tubo es de aproximadamente 135 ml y el volumen de aire administrado para cada respiración no cambia. Así, se puede recalcular la cantidad de aire ventilado por los alvéolos en un minuto para la misma configuración del ventilador considerando esta nueva información:

{eq}\punto{V} = (500 – ((0.32 *500)+135)) * 9 {/eq}

{eq}\dot{V} = 1,845\;\text{mL} {/eq}

Debido a que parte del aire permanece dentro del tubo para cada respiración, la cantidad de aire ventilado por los alvéolos es menor cuando se considera el tubo que sin él. Debido a esto, los profesionales médicos deben comprender cómo el espacio muerto y su equipo se relacionan con la función respiratoria.

Ejemplos de espacio muerto respiratorio

El espacio muerto puede variar entre individuos. Por ejemplo, los pacientes con ventiladores tendrán un mayor espacio muerto anatómico debido al volumen de un tubo endotraqueal que los conecta a una máquina. Por el contrario, las personas con trastornos pulmonares pueden tener un aumento del espacio muerto alveolar si sus tejidos pulmonares no son tan capaces de difundir aire en el torrente sanguíneo. Al utilizar las ecuaciones proporcionadas en esta lección y la información obtenida durante los exámenes físicos, los médicos pueden calcular los volúmenes de respiración para comprender mejor cómo respiran sus pacientes.

Resumen de la lección

La cantidad de aire respirado en una respiración se llama volumen corriente . Dentro del volumen corriente, parte del aire no contribuirá al intercambio de gases. Esto se conoce como espacio muerto . El espacio muerto anatómico es el espacio muerto que resulta del aire que llena las vías respiratorias y nunca llega a los sitios de intercambio de gases dentro de los pulmones. Los sitios de intercambio de gases se denominan alvéolos , y la ventilación ocurre cuando el aire ingresa a los alvéolos, mientras que la perfusión ocurre cuando el aire se intercambia con éxito entre los alvéolos y los vasos sanguíneos cercanos. Cuando se produce la ventilación pero no la perfusión, esto se denomina espacio muerto alveolar, representado como un V/Q ratio (donde V es la cantidad de aire ventilado y Q es la cantidad de aire perfundido). El espacio muerto fisiológico es la suma del espacio muerto alveolar y el espacio muerto anatómico.

El espacio muerto fisiológico se calcula utilizando la ecuación de Bohr , que determina el volumen de espacio muerto fuera del volumen corriente al considerar la presión parcial (o fracción de) dióxido de carbono en la respiración exhalada. El espacio muerto anatómico se calcula utilizando los métodos descritos por Ward Fowler, que considera la cantidad de aire exhalado y no muestra evidencia de que se produzca un intercambio de gases. El espacio muerto alveolar se calcula restando el espacio muerto anatómico del espacio muerto fisiológico.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador