El espacio muerto es el volumen de aire inhalado que no participa en el intercambio gaseoso, porque permanece en las vías respiratorias de conducción o llega a los alvéolos no perfundidos o mal perfundidos . Significa que no todo el aire en cada respiración está disponible para el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono . Los mamíferos inhalan y exhalan desde sus pulmones, desperdiciando la parte de la inhalación que queda en las vías respiratorias donde no puede ocurrir el intercambio de gases.
El espacio muerto total (también conocido como espacio muerto fisiológico ) es la suma del espacio muerto anatómico y el espacio muerto alveolar.
Los beneficios se derivan de un diseño aparentemente derrochador de ventilación que incluye espacios muertos. [1]
En los seres humanos, aproximadamente un tercio de cada respiración en reposo no presenta cambios en los niveles de O 2 y CO 2 . En adultos suele estar en el rango de 150 ml. [3]
El espacio muerto se puede aumentar (y visualizar mejor) respirando a través de un tubo largo, como un snorkel . Aunque un extremo del snorkel está abierto al aire, cuando el usuario inhala, inhala una cantidad importante de aire que quedó en el snorkel de la exhalación anterior. Por lo tanto, un snorkel aumenta el espacio muerto de la persona al agregar aún más vías respiratorias que no participan en el intercambio de gases.
El espacio muerto anatómico es el volumen de las vías respiratorias de conducción (desde la nariz , la boca y la tráquea hasta los bronquiolos terminales). Estos conducen el gas a los alvéolos , pero aquí no se produce intercambio de gases. En pulmones sanos donde el espacio muerto alveolar es pequeño, el método de Fowler mide con precisión el espacio muerto anatómico utilizando una técnica de lavado de nitrógeno en una sola respiración . [4] [5]
El valor normal del volumen del espacio muerto (en ml) es aproximadamente la masa magra del cuerpo (en libras) y promedia aproximadamente un tercio del volumen tidal en reposo (450-500 ml). En el estudio original de Fowler, el espacio muerto anatómico era de 156 ± 28 ml (n = 45 hombres) o el 26 % de su volumen corriente. [4] A pesar de la flexibilidad de la tráquea y las vías respiratorias más pequeñas, su volumen general (es decir, el espacio muerto anatómico) cambia poco con la broncoconstricción o cuando se respira con dificultad durante el ejercicio. [4] [6]
Como las aves tienen una tráquea más larga y ancha que los mamíferos del mismo tamaño, tienen un espacio muerto anatómico desproporcionadamente grande, lo que reduce la resistencia de las vías respiratorias. Esta adaptación no afecta el intercambio de gases porque las aves hacen fluir aire a través de sus pulmones; no inhalan ni exhalan como los mamíferos. [7]
El espacio muerto alveolar se define como la diferencia entre el espacio muerto fisiológico y el espacio muerto anatómico. A ello contribuyen todas las unidades respiratorias terminales que están sobreventiladas en relación con su perfusión. Por tanto incluye, en primer lugar aquellas unidades que están ventiladas pero no perfundidas, y en segundo lugar aquellas unidades que tienen una relación ventilación-perfusión superior a uno.
El espacio muerto alveolar es insignificante en individuos sanos, pero puede aumentar dramáticamente en algunas enfermedades pulmonares debido al desajuste entre ventilación y perfusión .
Así como el espacio muerto desperdicia una fracción del aliento inhalado, el espacio muerto diluye el aire alveolar durante la exhalación. Cuantificando esta dilución es posible medir el espacio muerto fisiológico, empleando el concepto de balance de masa , expresado por la ecuación de Bohr . [8] [9]
La ecuación de Bohr se utiliza para medir el espacio muerto fisiológico. Desafortunadamente, para usar la ecuación se requiere la concentración de dióxido de carbono (CO 2 ) en los alvéolos, pero este no es un valor único ya que la relación ventilación-perfusión es diferente en diferentes unidades pulmonares, tanto en la salud como en la enfermedad. En la práctica, la presión parcial arterial de CO 2 se utiliza como estimación de la presión parcial alveolar promedio de CO 2 , una modificación introducida por Henrik Enghoff en 1938 (Enghoff H. Volumen inefficax. Bemerkungen zur Frage des schadlichen Raumes. Upsala Läkarefören Forhandl ., 44:191-218, 1938). En efecto, el valor de pCO 2 arterial único promedia los diferentes valores de pCO 2 en los diferentes alvéolos, lo que hace que la ecuación de Bohr sea utilizable.
La cantidad de CO 2 exhalada por los alvéolos sanos se diluye con el aire de las vías respiratorias de conducción (espacio muerto anatómico) y con el gas de los alvéolos sobreventilados en relación con su perfusión. Este factor de dilución se puede calcular una vez que se determina la pCO 2 espirada mixta en el aliento exhalado (ya sea monitoreando electrónicamente el aliento exhalado o recogiendo el aliento exhalado en una bolsa impermeable al gas (una bolsa Douglas) y luego midiendo la pCO 2 del aire exhalado. mezcla de gases espirados en la bolsa recolectora). Algebraicamente, este factor de dilución nos dará el espacio muerto fisiológico calculado mediante la ecuación de Bohr:
El espacio muerto alveolar se determina como la diferencia entre el espacio muerto fisiológico (medido mediante la modificación de Enghoff de la ecuación de Bohr) y el espacio muerto anatómico (medido mediante la técnica de respiración única de Fowler).
Un índice clínico del tamaño del espacio muerto alveolar es la diferencia entre la presión parcial arterial de CO 2 y la presión parcial espiratoria final de CO 2 .
Se emplea una maniobra diferente para medir el espacio muerto anatómico: el sujeto de prueba exhala completamente, inhala profundamente de una mezcla de gas nitrógeno al 0% (generalmente 100% oxígeno) y luego exhala en un equipo que mide el volumen de nitrógeno y gas. Esta exhalación final se produce en tres fases. La primera fase (fase 1) no tiene nitrógeno, ya que es un gas que es 100% oxígeno en el espacio muerto anatómico. Luego, la concentración de nitrógeno aumenta rápidamente durante la breve segunda fase (fase 2) y finalmente alcanza una meseta en la tercera fase (fase 3). El espacio muerto anatómico es igual al volumen exhalado durante la primera fase más el volumen hasta el punto medio de la transición de la fase 1 a la fase 3.
La profundidad y frecuencia de nuestra respiración está determinada por los quimiorreceptores y el tronco del encéfalo, modificados por una serie de sensaciones subjetivas. Cuando se ventila mecánicamente usando un modo obligatorio, el paciente respira a una frecuencia y volumen corriente dictados por la máquina. Debido al espacio muerto, respirar profundamente más lentamente (por ejemplo, diez respiraciones de 500 ml por minuto) es más eficaz que respirar superficialmente rápidamente (por ejemplo, veinte respiraciones de 250 ml por minuto). Aunque la cantidad de gas por minuto es la misma (5 L/min), una gran proporción de las respiraciones superficiales es espacio muerto, lo que no ayuda a que el oxígeno llegue a la sangre. [ cita necesaria ]
El espacio muerto mecánico o espacio muerto externo es el volumen en los conductos de un aparato respiratorio en el que el gas respirable fluye en ambas direcciones cuando el usuario inhala y exhala, lo que hace que el último gas exhalado sea inmediatamente inhalado en la siguiente respiración, aumentando la cantidad necesaria. volumen corriente y esfuerzo respiratorio para obtener la misma cantidad de aire utilizable o gas respirable, y aumentar la acumulación de dióxido de carbono en respiraciones superficiales. Se trata, en efecto, de una extensión externa del espacio muerto fisiológico. [10]
Se puede reducir mediante:
El espacio muerto reduce la cantidad de gas respiratorio fresco que llega a los alvéolos durante cada respiración. Esto reduce el oxígeno disponible para el intercambio de gases y la cantidad de dióxido de carbono que se puede eliminar. La acumulación de dióxido de carbono suele ser el efecto más notable, a menos que el gas respirable sea hipóxico, como ocurre a gran altura. El cuerpo puede compensar hasta cierto punto aumentando el volumen de gas inspirado, pero esto también aumenta el trabajo respiratorio , y sólo es eficaz cuando la relación entre el espacio muerto y el volumen corriente se reduce lo suficiente como para compensar la carga adicional de dióxido de carbono debida a la aumento del trabajo respiratorio. La acumulación continua de dióxido de carbono provocará hipercapnia y dificultad respiratoria .
En personas sanas, Vd es aproximadamente un tercio del Vt en reposo y disminuye con el ejercicio a aproximadamente un quinto debido principalmente a un aumento en el Vt , ya que el espacio muerto anatómico no cambia mucho y el espacio muerto alveolar debería ser insignificante o muy pequeña. [12]
El espacio muerto externo para un aparato respiratorio determinado suele ser fijo y este volumen debe sumarse al volumen corriente para proporcionar una ventilación efectiva equivalente en cualquier nivel de esfuerzo determinado.
