El sistema respiratorio y sus partes

El sistema respiratorio humano es una serie de órganos responsables de la absorción de oxígeno y la expulsión de dióxido de carbono. Los órganos primarios del sistema respiratorio son los pulmones, que llevan a cabo este intercambio de gases mientras respiramos.

Los glóbulos rojos recogen el oxígeno de los pulmones y lo llevan a las partes del cuerpo donde se necesita. Durante el proceso, los glóbulos rojos recogen el dióxido de carbono y lo transportan de vuelta a los pulmones, donde sale del cuerpo cuando exhalamos.

El cuerpo humano necesita oxígeno para sostenerse. Una disminución en el oxígeno se conoce como hipoxia y una falta total de oxígeno se conoce como anoxia.

Estas afecciones pueden ser fatales; después de unos cuatro minutos sin oxígeno, las células cerebrales comienzan a morir, lo que puede provocar daño cerebral y, en última instancia, la muerte.sistema respiratorio pulmones

Los niños de las clases altas de la escuela primaria respiran unas 20 veces por minuto. Cada respiración causa una inhalación de aproximadamente 7 mililitros de volumen de aire por kilogramo de peso corporal.

Un niño que pesa 30 kilos inhala aproximadamente 210 mililitros de volumen de aire (210X30). En otras palabras, en la duración de un minuto entran y salen de los pulmones unos 4200 mililitros de volumen de aire.

Los atletas respiran un poco más profundo y lento. Con cada respiración inhalan aproximadamente 10 mililitros de aire por kilogramo. Así, un niño atlético que pesa 30 kilos sólo respirará 15 veces en el espacio de duración de un minuto.

Cada inhalación requerirá unos 300 mililitros de volumen de aire. En el espacio de un minuto 4500 mililitros de volumen de aire entrarán y serán expulsados de sus pulmones. Podemos deducir de esto que los atletas ventilan sus vías respiratorias de una manera mucho más eficiente.

Cuando estamos bajo tensión, respiramos más rápido y más profundamente. Dado que los pulmones contienen una reserva de aire, no nos cansamos porque la falta de aire (oxígeno) esté causando restricción respiratoria, sino por la tensión y el cansancio en nuestros músculos respiratorios y cardíacos.

Cuando estamos bajo estrés emocional (antes de un examen, en angustia o sintiéndonos muy asustados) respiramos más rápido, pero nuestra respiración es menos profunda. Por ejemplo, bajo estrés inhalamos 30 veces por minuto pero a una velocidad de sólo 4 mililitros por kilo. En otras palabras, en total sólo pasan 3.600 mililitros por minuto a través de nuestras vías respiratorias, por lo que sentimos «falta de aliento».

Durante los ataques de asma graves, la respiración de los pacientes asmáticos es menos profunda y a un ritmo mayor. Por lo tanto, su respiración no es muy eficiente.

Partes del sistema respiratorio

A medida que respiramos, el oxígeno entra en la nariz o la boca y pasa por los senos paranasales, que son espacios huecos en el cráneo. Los senos nasales ayudan a regular la temperatura y la humedad del aire que respiramos.

  • La tráquea, también llamada tráquea, filtra el aire que se inhala. Se ramifica en los bronquios, que son dos tubos que llevan aire a cada pulmón. (Cada uno se llama bronquio.)
  • Los tubos bronquios están recubiertos de pequeños pelos llamados cilios. Los cilios se mueven hacia adelante y hacia atrás, llevando el moco hacia arriba y hacia afuera.
  • La mucosidad, un líquido pegajoso, acumula polvo, gérmenes y otras materias que han invadido los pulmones. Expulsamos moco cuando estornudamos, tosemos, escupimos o tragamos.
  • Los tubos bronquios conducen a los lóbulos de los pulmones. El pulmón derecho tiene tres lóbulos; el pulmón izquierdo tiene dos. El pulmón izquierdo es más pequeño para dejar espacio para el corazón. Los lóbulos están llenos de pequeños sacos esponjosos llamados alvéolos, y aquí es donde se produce el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono.
  • Las paredes alveolares son extremadamente delgadas (alrededor de 0,2 micrómetros). Estas paredes están compuestas de una sola capa de tejidos llamada células epiteliales y pequeños vasos sanguíneos llamados capilares pulmonares.
  • La sangre pasa a través de los capilares. La arteria pulmonar transporta la sangre que contiene dióxido de carbono a los sacos aéreos, donde el gas se desplaza de la sangre al aire. La sangre oxigenada va al corazón a través de la vena pulmonar y el corazón la bombea por todo el cuerpo.
  • El diafragma, un músculo en forma de cúpula en la parte inferior de los pulmones, controla la respiración y separa la cavidad torácica de la abdominal.
  • Cuando respira, se aplana y tira hacia adelante, haciendo más espacio para los pulmones. Durante la exhalación, el diafragma se expande y fuerza la salida del aire.

Funcionamiento del sistema respiratorio

El sistema respiratorio se divide en dos partes:

  • Tracto respiratorio superior: Esto incluye la nariz, la boca y el comienzo de la tráquea (la sección que toma aire y lo deja salir).
  • Tracto respiratorio inferior: Esto incluye la tráquea, los bronquios, los bronquios y los pulmones (el acto de respirar tiene lugar en esta parte del sistema).

Los órganos de las vías respiratorias inferiores se encuentran en la cavidad torácica. Están delineados y protegidos por la caja torácica, el esternón y los músculos entre las costillas y el diafragma (que constituyen una partición muscular entre el pecho y la cavidad abdominal).

  • La tráquea – el tubo que conecta la garganta con los bronquios.
  • Los bronquios – la tráquea se divide en dos bronquios (tubos). Uno lleva al pulmón izquierdo y el otro al pulmón derecho. Dentro de los pulmones, cada uno de los bronquios se divide en bronquios más pequeños.
  • Los bronquiales – los bronquios se ramifican en tubos más pequeños llamados bronquiales que terminan en el alvéolo pulmonar.
  • Alvéolos pulmonares – sacos diminutos (sacos de aire) delineados por una membrana de una sola capa con capilares sanguíneos en el otro extremo.

El intercambio de gases tiene lugar a través de la membrana del alvéolo pulmonar, que siempre contiene aire: el oxígeno (O2) es absorbido del aire por los capilares sanguíneos y la acción del corazón lo hace circular por todos los tejidos del cuerpo. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono (CO2) se transmite desde los capilares sanguíneos a los alvéolos y luego se expulsa a través de los bronquios y las vías respiratorias superiores.

La superficie interna de los pulmones donde se produce el intercambio de gases es muy grande, debido a la estructura de los sacos de aire de los alvéolos.

  • Los pulmones – un par de órganos que se encuentran en todos los vertebrados.

La estructura de los pulmones incluye el árbol bronquial – tubos de aire que se ramifican desde los bronquios hacia tubos de aire cada vez más pequeños, cada uno de los cuales termina en un alvéolo pulmonar.

sistema respiratorio respiraciónEl acto de respirar

El acto de respirar tiene dos etapas:

  • Inhalación – la entrada de aire en los pulmones a través de la expansión del volumen del pecho.
  • Exhalación – la expulsión de aire de los pulmones a través de la contracción del volumen del pecho.

La inhalación y la exhalación involucran los músculos: Músculos de la costilla = los músculos entre las costillas del pecho y el Músculo del diafragma

  • Movimiento muscular – los músculos del diafragma y de las costillas se contraen y relajan constantemente (aproximadamente 16 veces por minuto), lo que hace que la cavidad torácica aumente y disminuya.

Durante la inhalación – los músculos se contraen:

  • Contracción del músculo del diafragma – hace que el diafragma se aplane, aumentando así la cavidad torácica.
  • Contracción de los músculos de las costillas – hace que las costillas suban, aumentando así el volumen del pecho.

La cavidad torácica se expande, reduciendo así la presión del aire y haciendo que el aire sea atraído pasivamente hacia los pulmones. El aire pasa de la alta presión fuera de los pulmones a la baja presión dentro de los pulmones.

Durante la exhalación – los músculos se relajan:

  • Los músculos ya no se contraen, están relajados.
  • El diafragma se curva y sube, las costillas descienden y el volumen del pecho disminuye.

La cavidad torácica se contrae, lo que aumenta la presión del aire y hace que el aire de los pulmones sea expulsado a través de las vías respiratorias superiores.

La exhalación también es pasiva. El aire pasa de la alta presión en los pulmones a la baja presión en el tracto respiratorio superior.

La inhalación y la exhalación son involuntarias y por lo tanto su control requiere un esfuerzo.
Cambios en el volumen del pecho durante la inhalación y la exhalación, tenga en cuenta que sólo muestra el movimiento del diafragma, no el de los músculos de las costillas.

Control de la respiración

La respiración es un acto automático y rítmico producido por redes de neuronas en el cerebro posterior (el puente y la médula). Las redes neuronales dirigen los músculos que forman las paredes del tórax y el abdomen y producen gradientes de presión que mueven el aire dentro y fuera de los pulmones.

El ritmo respiratorio y la duración de cada fase de la respiración están determinados por la interconexión recíproca estimulante e inhibitoria de estas neuronas del tronco encefálico.

Una característica importante del sistema respiratorio humano es su capacidad para ajustar los patrones de respiración a los cambios tanto en el ambiente interno como en el externo. La ventilación aumenta y disminuye en proporción a los cambios en la producción de dióxido de carbono y el consumo de oxígeno causados por los cambios en la tasa metabólica.

El sistema respiratorio también es capaz de compensar las alteraciones que afectan a la mecánica de la respiración, como el estrechamiento de las vías respiratorias que se produce en un ataque asmático. La respiración también se somete a los ajustes apropiados cuando la ventaja mecánica de los músculos respiratorios se ve alterada por cambios posturales o por el movimiento.

Esta flexibilidad en los patrones de respiración proviene en gran parte de sensores distribuidos por todo el cuerpo que envían señales a las redes neuronales respiratorias del cerebro.

Los quimiorreceptores detectan cambios en los niveles de oxígeno en la sangre y cambian la acidez de la sangre y el cerebro. Los mecanorreceptores monitorean la expansión del pulmón, el tamaño de las vías respiratorias, la fuerza de la contracción muscular respiratoria y la extensión del acortamiento muscular.

Aunque el diafragma es el músculo principal de la respiración, su acción respiratoria es asistida y aumentada por un complejo conjunto de otros grupos musculares. Los músculos intercostales que se insertan en las costillas, los músculos abdominales y músculos como el escaleno y el esternocleidomastoideo que se unen tanto a las costillas como a la columna cervical en la base del cráneo también juegan un papel importante en el intercambio de aire entre la atmósfera y los pulmones.

Además, los músculos laríngeos y los músculos de la faringe oral y nasal ajustan la resistencia del movimiento de los gases a través de las vías respiratorias superiores tanto durante la inspiración como durante la espiración. Aunque el uso de estos diferentes grupos musculares aumenta considerablemente la flexibilidad del acto respiratorio, también complica la regulación de la respiración.

Estos mismos músculos se utilizan para realizar una serie de otras funciones, como hablar, masticar y tragar, y mantener la postura. Tal vez porque los músculos respiratorios se emplean para realizar funciones no respiratorias, la respiración puede ser influenciada por centros cerebrales superiores e incluso controlada voluntariamente en un grado sustancial.

Un ejemplo destacado de control voluntario es la capacidad de suspender la respiración conteniendo la respiración. La entrada en el sistema de control respiratorio desde los centros cerebrales superiores puede ayudar a optimizar la respiración, de modo que no sólo se satisfagan las demandas metabólicas mediante la respiración, sino que la ventilación también se logra con un uso mínimo de energía.

Enfermedades del sistema respiratorio

Las enfermedades y afecciones del sistema respiratorio se clasifican en dos categorías: virus, como la gripe, la neumonía bacteriana y el virus respiratorio enterovirus; y enfermedades crónicas, como el asma y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).

EPOC

La EPOC (enfermedad pulmonar obstructiva crónica) es la intersección de tres afecciones relacionadas: bronquitis crónica, asma crónica y enfisema. Es una enfermedad progresiva que dificulta cada vez más la respiración de las personas que la padecen.

sistema respiratorio asmaAsma

El asma es una inflamación crónica de las vías respiratorias pulmonares que causa tos, sibilancias, opresión en el pecho o falta de aire.

Estos signos y síntomas pueden empeorar cuando una persona está expuesta a sus desencadenantes, que pueden incluir contaminación del aire, humo de tabaco, vapores de fábrica, disolventes de limpieza, infecciones, pólenes, alimentos, aire frío, ejercicio, sustancias químicas y medicamentos.

Cáncer de pulmón

El cáncer de pulmón a menudo se asocia con el tabaquismo, pero la enfermedad también puede afectar a los no fumadores.

Diagnóstico y tratamiento

Los neumólogos tratan el sistema respiratorio, incluidos los pulmones. Debido a la naturaleza crítica del sistema respiratorio, los neumólogos trabajan tanto en hospitales como en consultorios privados.

Las herramientas de diagnóstico más comunes para diagnosticar enfermedades respiratorias incluyen radiografías de tórax y una prueba de función pulmonar (PFT). Una prueba de función pulmonar mide qué tan bien los pulmones absorben y liberan aire y qué tan bien hacen circular el oxígeno.

Un médico también puede realizar una broncoscopia insertando un tubo con una luz y una cámara en las vías respiratorias -la tráquea y los bronquios- para examinar si hay sangrado, tumores, inflamación u otras anomalías.

Un procedimiento similar es una toracoscopia, en la cual un médico utiliza un dispositivo óptico para examinar las superficies de los pulmones.

Un médico puede ordenar un PFT como parte de un examen de rutina, especialmente para los fumadores. También se puede ordenar una prueba de función pulmonar para evaluar la función pulmonar antes de la cirugía o para ayudar a diagnosticar afecciones o enfermedades pulmonares.

Para la mayoría de las personas sanas, la afección respiratoria más común que pueden enfrentar es una infección. La tos es el primer síntoma, posiblemente acompañada de fiebre.

Sin embargo, la tos puede ser un signo de afecciones respiratorias crónicas como asma, bronquitis crónica o enfisema. En las enfermedades pulmonares crónicas, la mayoría de las enfermedades respiratorias se presentan con falta de aliento, inicialmente con esfuerzo, como caminar una distancia significativa o subir varios tramos de escaleras.

La manera más segura de diagnosticar el asma es con una prueba de función pulmonar, una historia clínica y un examen físico. Sin embargo, es difícil hacer pruebas de función pulmonar en niños menores de 5 años. Por lo tanto, los médicos deben confiar en la historia clínica de los niños, sus signos y síntomas, y los exámenes físicos para hacer un diagnóstico.

Para la EPOC, muchos pacientes se benefician de la rehabilitación respiratoria. «Es muy parecido a la rehabilitación cardíaca para pacientes cardíacos, y puede proporcionar educación, ejercicio y entrenamiento para reducir el número de incidentes respiratorios».

Referencias: