La respiración humana
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La respiración humana es el proceso por el cual se extrae oxígeno del aire inspirado y se expulsa dióxido de carbono a través de los pulmones y las vías respiratorias. El aire pasa por la nariz, faringe, laringe y tráquea antes de llegar a los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso en los alvéolos. La respiración consiste en las fases de inspiración y espiración controladas por la contracción del diafragma y los músculos intercost
La respiración humana
- 1. La respiración Humana La Respiración es un proceso involuntario y automático, en que se extrae el oxígeno del aire inspirado y se expulsan los gases de desecho con el aire espirado. El aire se inhala por la nariz, donde se calienta y humedece. Luego, pasa a la faringe, sigue por la laringe y penetra en la tráquea. A la mitad de la altura del pecho, la tráquea se divide en dos bronquios que se dividen de nuevo, una y otra vez, en bronquios secundarios, terciarios y, finalmente, en unos 250.000 bronquiolos. Al final de los bronquiolos se agrupan en racimos de alvéolos, pequeños sacos de aire, donde se realiza el intercambio de gases con la sangre. Los pulmones contienen aproximadamente 300 millones de alvéolos, que desplegados ocuparían una superficie de 70 metros cuadrados, unas 40 veces la extensión de la piel. La respiración cumple con dos fases sucesivas, efectuadas gracias a la acción muscular del diafragma y de los músculos intercostales, controlados todos por el centro respiratorio del bulbo raquídeo. En la inspiración, el diafragma se contrae y los músculos intercostales se elevan y ensanchan las costillas. La caja torácica gana volumen y penetra aire del exterior para llenar este espacio. Durante la espiración, el diafragma se relaja y las costillas descienden y se desplazan hacia el interior. La caja torácica disminuye su capacidad y los pulmones dejan escapar el aire hacia el exterior. Proporciona el oxígeno que el cuerpo necesita y elimina el Dióxido de Carbono o gas carbónico que se produce en todas las células. Respiración: proceso fisiológico por el cual los organismos vivos toman oxigeno del medio circundante y desprenden dióxido de carbono. El término respiración se utiliza también para el proceso de liberación de energía por parte de las células, procedente de la combustión de moléculas como los hidratos de carbono y las grasas. El dióxido de carbono y el agua son los productos que rinde este proceso, llamado respiración celular, para distinguirlo del proceso fisiológico global de la respiración. La respiración celular es similar en la mayoría de los organismos, desde los unicelulares, como la ameba y el paramecio, hasta los organismos superiores. Circulación pulmonar La sangre procedente de todo el organismo llega a la aurícula derecha a través de dos venas principales: la vena cava superior y la vena cava inferior. Cuando la aurícula derecha se contrae, impulsa la sangre a través de un orificio -el de la válvula tricúspide cuando se abre- hacia el ventrículo derecho. La contracción de este ventrículo conduce la sangre hacia los pulmones. La válvula tricúspide evita el reflujo de sangre hacia la aurícula, ya que se cierra por completo durante la contracción del ventrículo derecho. En su recorrido a través de los pulmones, la sangre se oxigena, es decir, se satura de oxígeno. Después regresa al corazón por medio de las cuatro venas pulmonares que desembocan en la aurícula izquierda. Cuando esta cavidad se contrae, la sangre pasa al ventrículo izquierdo y desde allí a la aorta gracias a la contracción ventricular. La válvula bicúspide o mitral evita el reflujo de sangre hacia la aurícula y las válvulas semilunares o sigmoideas, que se localizan en la raíz de la aorta, el reflujo hacia el ventrículo. En la arteria pulmonar también hay válvulas semilunares o sigmoideas.
- 2. Respiración humana En los seres humanos y en otros vertebrados, los pulmones se localizan en el interior del tórax. Las costillas forman la caja torácica, que está delimitada en su base por el diafragma. Las costillas se inclinan hacia adelante y hacia abajo cuando se elevan por la acción del músculo intercostal, provocando un aumento del volumen de la cavidad torácica. El volumen del tórax también aumenta por la contracción hacia abajo de los músculos del diafragma. En el interior del tórax, los pulmones se mantienen próximos a las paredes de la caja torácica sin colapsarse, debido a la presión que existe en su interior. Cuando el tórax se expande, los pulmones comienzan a llenarse de aire durante la inspiración. La relajación de los músculos tensados del tórax permite que éstos vuelvan a su estado natural contraído, forzando al aire a salir de los pulmones. Se inhalan y se exhalan más de 500 cc de aire en cada respiración; a esta cantidad se denomina volumen de aire corriente o de ventilación pulmonar. Aún se pueden inhalar 3.300 cc más de aire adicional con una inspiración forzada, cantidad que se denomina volumen de reserva inspiratoria. Una vez expulsado este mismo volumen, aún se pueden exhalar 1.000 cc, con una espiración forzada, llamada volumen de reserva espiratoria. La suma de estas tres cantidades se llama capacidad vital. Aparte, en los pulmones siempre quedan 1.200 cc de aire que no pueden salir, que se denomina volumen de aire residual o alveolar. Los pulmones de los humanos son rojizos y de forma piramidal, en consonancia con la forma de la cavidad del tórax. No son simétricos por completo, en el pulmón derecho se distinguen tres lóbulos y en el izquierdo dos, el cual presenta una cavidad donde se alberga el corazón. En el medio de cada uno de ellos está la raíz del pulmón, que une el pulmón al mediastino o porción central del pecho. La raíz está constituida por las dos membranas de la pleura, los bronquios, las venas y las arterias pulmonares. Los bronquios arrancan de los pulmones y se dividen y subdividen hasta terminar en el lobulillo, la unidad anatómica y funcional de los pulmones. Las arterias y las venas pulmonares acompañan a los bronquios en su ramificación progresiva hasta convertirse en finas arteriolas y vénulas de los lobulillos, y éstas a su vez en una red de capilares que forman las paredes de los alveolos pulmonares. Los nervios del plexo pulmonar y los vasos linfáticos se distribuyen también de la misma manera. En el lobulillo, los bronquiolos se dividen hasta formar los bronquiolos terminales, que se abren al atrio o conducto alveolar. Cada atrio se divide a su vez en sacos alveolares, y éstos en alveolos. ORGANOS Los Órganos Respiratorios pueden dividirse en vías respiratorias superiores, vías respiratorias inferiores y pulmones. Las vías respiratorias superiores comprenden la cavidad nasal y la faringe, mientras que las vías respiratorias inferiores comprenden la laringe, la tráquea y el árbol bronquial. El árbol bronquial se ramifica hasta alcanzar los pulmones, los cuales se dividen en lóbulos. Nariz Además de poseer la función de órgano del olfato, la nariz tiene las importantes funciones de limpiar, calentar y humedecer el aire inhalado. La nariz tiene una porción externa y una porción interna que se encuentra dentro del cráneo. La porción externa está formada por una estructura cartilaginosa y ósea de soporte cubierta por piel y revestida por una membrana mucosa. El puente de la nariz está formado por los huesos nasales que
- 3. lo mantienen en una posición fija. Como éste tiene una estructura de cartílago flexible, el resto de la nariz externa es ligeramente flexible. Sobre la superficie de la nariz externa se encuentran dos aperturas que se llaman narinas externas (nariz) u orificios nasales. La porción interna de la nariz es una gran cavidad en el cráneo que se encuentra debajo de éste y por arriba de la boca. En su parte anterior, la nariz interna se comunica con la nariz externa y en la parte posterior se comunica con la nariz externa y en la parte posterior se comunica con la garganta (faringe) por medio de las dos aberturas que se llaman narinas internas (coanas). Los cuatro senos paranasales (frontal, esfenoidal, maxilar y etmoidal) y los conductos nasolacrinales también se abren hacia la nariz interna. Las paredes laterales de la nariz interna están formada por los huesos etmoides, maxilar superior, lagrimal, palatino y concha nasal inferior. El etmoides también forma el techo de la nariz. El piso está formado por el paladar blando, los huesos palatinos y la apófisis palatina del maxilar, que juntos forman el paladar duro. La parte interna de la nariz externa y de la nariz interna está formada por una cavidad nasal, que se divide en un lado derecho y un lado izquierdo por una porción vertical que se llama tabique nasal. La porción anterior del tabique está formada primordialmente por el cartílago. El resto está formado por el hueso vómer, la lámina perpendicular del hueso etmoides, el hueso maxilar superior y los etmoides. El lado interno de la nariz situado inmediatamente detrás de las ventanas nasales está provisto de pelos que limpian al aire de las partículas más grandes. En la cavidad nasal existe un gran número de vasos sanguíneos de paredes delgadas y situadas muy próximos a la superficie que irradian calor y por consiguiente calientan el aire inhalado. La cavidad nasal se mantiene húmeda por ciertas secreciones glandulares que también humedecen el aire. El aire inspirado que atraviesa la nariz se humidifica de esta manera totalmente y alcanza una temperatura de 32°C, independientemente de la temperatura reinante en el exterior. La porción externa está formada por una estructura cartilaginosa y ósea de soporte cubierta por piel y revestida por una membrana mucosa. Faringe Es la porción superior de las vías respiratorias y del tracto digestivo. Conecta con las aperturas en cuatro áreas generales: la cavidad bucal (en la parte trasera de la lengua), la cavidad nasal, la laringe (que se dirige hacia la tráquea) y el esófago. Durante el proceso de tragado, la parte nasal de la faringe, la laringe y la cavidad bucal cooperan para cerrar el conducto respiratorio de forma que al tragar la comida no entre en la tráquea. Laringe ¿De qué manera el ser humano emite sonidos o habla? Después de circular por la cavidad nasal y la faringe, el aire inhalado llega a la laringe. Esta última está parcialmente cubierta por la epiglotis, que cierra completamente la abertura superior de la laringe durante la deglución. Las cuerdas vocales también cierran al deglutir. Las vías respiratorias extra pulmonares tienen su punto más estrecho en las cuerdas vocales, donde cualquier estrechamiento adicional puede dar lugar a un perjuicio considerable de la respiración, por ejemplo, durante o después de la intubación las cuerdas vocales pueden inflamarse, provocando obstrucción respiratoria o ronquera (después de la entubación).
- 4. Las cuerdas vocales son la porción de la laringe que emite sonidos. Las cuerdas vocales son dos pequeños repliegues situados a ambos lados de la vía aérea. La contracción de los músculos laríngeos pueden acercar o separar las cuerdas vocales, que también pueden contraerse o relajarse en sus bordes pueden aplanarse o engrosarse por acción de los músculos incluidos en ellas. Cuando las cuerdas vocales se acercan el aire pasa entre ellas, vibran y producen sonidos; las diferentes alturas del sonido dependen del grado de estiramiento y de engrosamiento o de adelgazamiento de los bordes de las cuerdas vocales. Sin embargo la formación de palabras y otros sonidos complicados es función de la boca y también la laringe, pues la característica de un sonido depende en gran medida de la posición de los labios mejillas, dientes, lengua y paladar. Para emitir las palabras y otros sonidos es necesaria la regulación simultáneamente de la respiración, cuerdas vocales y boca. Ello se realiza por un centro cerebral especial llamado área de Broca, situado en el lóbulo frontal izquierdo. Tráquea La tráquea es la sección superior del conducto respiratorio, separada de la faringe por la laringe. Está compuesta por cartílago reforzado que desciende cerca de diez centímetros hasta los bronquios pulmonares. La tráquea, que descansa ligeramente sobre el esófago, puede extenderse ligeramente durante la acción de tragar, de respirar o doblar el cuello. Está revestida por una capa mucosa y cilios que ayudan a filtrar y expulsar el polvo. La acción constante de estos cilios transporta el polvo y otras sustancias hacia la faringe, donde es tragado. Cuando la tráquea superior o la faringe quedan obstruidas de forma que se corta el paso de aire, como en la inflamación de los tejidos, se realiza una pequeña incisión en la garganta y en la tráquea, en una operación denominada traqueotomía, que permite el paso de aire a la tráquea. Es una vía aérea tubular que permite el paso del aire y que mide cerca de 12 centímetros de longitud y 2.5 centímetros de diámetro. Se localiza por delante del esófago y se extiende desde la laringe hacia la quinta vértebra torácica (T5), donde se divide en un bronquio primario izquierdo. La pared de la tráquea está formada por una capa mucosa, una submucosa, una cartilaginosa y una adventicia (capa externa de tejido conectivo laxo). El epitelio de la mucosa de la tráquea es pseudoestratificado. Está formado de células columnares ciliadas que alcanzan la superficie de la Luz de la tráquea, de células en copa y de células básales que no alcanzan la superficie de la luz. El epitelio proporciona Bronquios Los bronquios son los tubos que transportan aire desde la tráquea a los lugares más apartados de los pulmones, donde pueden transferir oxígeno a la sangre en pequeños sacos de aire denominados alvéolos. Dos bronquios principales, los bronquios derecho e izquierdo, se ramifican desde el extremo inferior de la tráquea en lo que se conoce como la bifurcación de la tráquea. Un bronquio se extiende en cada pulmón. Los bronquios continúan dividiéndose en pasillos menores, denominados bronquiolos, formando ramificaciones como en un árbol que se extienden por todo el esponjoso tejido pulmonar. El exterior de los bronquios se compone de fibras el elásticas y cartilaginosas, y presenta refuerzos anulares de tejido muscular liso. Los bronquios pueden expandirse durante la inspiración, permitiendo que se expandan los pulmones a su vez, y contraerse durante la expiración cuando se exhala el aire. Pulmones
- 5. Son dos bolsas esponjosas que se expanden con contracciones diafragmáticas para admitir aire y que albergan los alvéolos, donde la difusión de oxígeno y dióxido de carbono regenera las células sanguíneas. Los pulmones se dividen en dos mitades, derecha e izquierda, que tienen tres y dos lóbulos, respectivamente. Cada mitad está fijada por el mediastino y su parte inferior descansa sobre el diafragma. La superficie media de cada mitad presenta una apertura, denominada hilio, a través de la cual pasan los bronquios, nervios y vasos sanguíneos. Los bronquios continúan en subdivisiones menores, denominadas bronquiolos. Estas, a su vez, se ramifican en conductos alveolares que terminan en grupos de alvéolos en los sacos alveolares. La sangre pobre en oxígeno es bombeada a los pulmones desde el corazón a través de la arteria pulmonar. Esta arteria se divide para llegar a cada pulmón, subdividiéndose en arteriolas y metarteriolas que profundizan en el tejido pulmonar. Estas metarteriolas continúan en redes de vasos menores, denominados capilares, que pasan a través de la superficie alveolar. La sangre difunde los restos de dióxido de carbono a través de la pared membranosa de los alvéolos y recoge oxígeno del aire. La sangre regenerada se envía entonces a las metavénulas y vénulas, que son tributarias de la vena pulmonar. Esta vena transporta la sangre regenerada al corazón para que sea bombeada por todo el cuerpo para la alimentación de las células. Existe una gran variedad de términos que hacen referencia a la capacidad pulmonar: aire corriente, aire complementario, aire suplemental (reserva), capacidad vital, aire residual, aire mínimo y capacidad pulmonar total. Cada uno de estos términos se refiere a un aspecto diferente de la capacidad de aire pulmonar. La capacidad pulmonar total se refiere a todo el aire que puede exhalarse de los pulmones m s el aire residual que quede en las cámaras pulmonares. Una persona no puede exhalar todo el aire de los pulmones completamente, pues provocaría el colapso de los propios pulmones, los bronquios y los bronquiolos. Incluso entonces algo de aire permanece en los alvéolos, lo que se denomina aire mínimo. La máxima cantidad de aire que puede exhalarse se denomina capacidad vital (unos cuatro litros de media), siendo el aire residual el que queda en los pulmones (un litro de media). La capacidad pulmonar total, por lo tanto, es de unos cinco litros de aire. El aire corriente es el aire inhalado y exhalado en la respiración normal (cerca de medio litro). Siguiendo a la expiración normal, la cantidad de aire que se toma con la inhalación m s profunda posible se conoce como aire complementario, y es algo menos de tres litros. Siguiendo a la inspiración normal, la cantidad de aire expelido en la mayor exhalación posible se conoce como aire suplementario, o reserva, y es, aproximadamente, un litro de aire. Las enfermedades y trastornos de los pulmones, como las enfermedades pulmonares inducidas por el tabaco, enfisema, bronquitis, neumonía y asma, pueden llegar a reducir drásticamente la capacidad pulmonar. La función primordial del pulmón es la de mantener presiones parciales de oxígeno y de bióxido de carbono en la sangre arterial. Esta es la función fisiológica de la Respiración, fenómeno que depende de tres (3) procesos principales: Difusión, ventilación y perfusión.