Resistenza delle vie aeree e dinamica respiratoria

La resistenza delle vie aeree è l'opposizione che le vie aeree di conduzione offrono al flusso aereo, definita come la differenza di pressione che determina il flusso divisa per il flusso stesso prodotto. La dinamica delle vie aeree — come il loro calibro varia con il volume polmonare, la portata e la pressione transmuratica — determina dove risiede la maggior parte della resistenza e perché il flusso si limita durante un'espirazione forzata.

Definition

La resistenza delle vie aeree è il rapporto tra la differenza di pressione motrice tra gli alveoli e l'apertura delle vie aeree e il flusso aereo che essa produce; riflette l'opposizione attritiva e geometrica al movimento dei gas attraverso le vie aeree di conduzione e dipende fortemente dal raggio delle vie aeree.

Scope

Questo argomento riguarda la definizione e i determinanti della resistenza delle vie aeree, la distribuzione della resistenza lungo l'albero bronchiale, la dipendenza del calibro delle vie aeree dal volume polmonare e la compressione dinamica che limita il flusso espiratorio. Si tratta di una descrizione di riferimento della meccanica delle vie aeree che non fornisce indicazioni per la gestione clinica.

Core questions

• Come viene definita la resistenza delle vie aeree in termini di pressione motrice e flusso?
• Perché il raggio delle vie aeree ha un effetto così marcato sulla resistenza?
• Dove lungo l'albero bronchiale risiede la maggior parte della resistenza delle vie aeree?
• Come produce la compressione dinamica delle vie aeree la limitazione del flusso espiratorio?

Key concepts

• Resistenza delle vie aeree
• Flusso laminare e turbolento
• Dipendenza dal raggio
• Distribuzione della resistenza
• Dipendenza del calibro dal volume polmonare
• Compressione dinamica delle vie aeree
• Punto di pressione uguale

Key theories

Dipendenza della resistenza dal raggio

Per il flusso laminare, la resistenza varia in modo inversamente proporzionale a un'elevata potenza del raggio delle vie aeree, per cui piccole variazioni del calibro — dovute al tono della muscolatura liscia, alle secrezioni o all'ispessimento della parete — producono grandi variazioni della resistenza; la resistenza si riduce inoltre all'aumentare del volume polmonare, poiché le vie aeree vengono tratte aperte.

Compressione dinamica e punto di pressione uguale

Durante l'espirazione forzata, la pressione pleurica può superare la pressione all'interno delle vie aeree in un punto a valle degli alveoli; oltre questo punto di pressione uguale la via aerea si comprime, per cui il flusso massimo è determinato dal recoil polmonare e dalla resistenza del segmento a monte piuttosto che dallo sforzo espiratorio.

Mechanisms

Il flusso aereo attraverso le vie aeree è ostacolato da una resistenza che, per il flusso laminare, dipende in misura molto marcata dal raggio delle vie aeree, per cui il calibro di queste ultime è il principale determinante della resistenza. Sebbene le singole vie aeree di piccole dimensioni siano strette, esse sono così numerose e la loro sezione trasversale complessiva così ampia che la maggior parte della resistenza misurabile nel polmone normale risiede nei bronchi di medio calibro piuttosto che nelle vie aeree più piccole. Il calibro delle vie aeree aumenta all'espandersi del polmone, poiché il parenchima circostante esercita una trazione radiale che mantiene le vie aeree aperte, per cui la resistenza si riduce a volumi polmonari maggiori. Durante un'espirazione forzata, l'aumento della pressione pleurica che spinge fuori l'aria comprime anche le vie aeree; a valle del punto in cui le pressioni delle vie aeree e pleurica si equivalgono, la via aerea si restringe dinamicamente, e da quel punto il flusso massimo è determinato dalla recoil elastica del polmone e dalla resistenza a monte — fondamento della limitazione del flusso espiratorio.

Clinical relevance

L'aumento della resistenza delle vie aeree, dovuto a broncospasmo, edema della mucosa, secrezioni o perdita della trazione parenchimale che mantiene aperte le vie aeree, è il segno meccanico caratteristico dei quadri ventilatori ostruttivi e aumenta il lavoro respiratorio resistivo. La compressione dinamica spiega perché le misurazioni dell'espirazione forzata riflettano la funzione delle vie aeree. Questa voce descrive la fisiologia e la misurazione e non costituisce una base per la diagnosi o il trattamento individuali.

Evidence & guidelines

I metodi per misurare la resistenza delle vie aeree e i flussi correlati sono stati definiti nei classici studi pletismografici e di oscillazione forzata, applicati nell'ambito di quadri standardizzati di funzionalità respiratoria; l'interpretazione delle misurazioni di resistenza e flusso è descritta nelle dichiarazioni internazionali sulla funzionalità polmonare.

History

La misurazione diretta della resistenza delle vie aeree è divenuta possibile negli anni Cinquanta del Novecento grazie alla pletismografia corporea e alle tecniche di oscillazione forzata introdotte da DuBois e colleghi. Negli anni Sessanta, Mead, Macklem e collaboratori spiegarono la limitazione del flusso espiratorio attraverso la compressione dinamica delle vie aeree, collegando la resistenza delle vie aeree, il recoil polmonare e il flusso massimo in una descrizione coerente della dinamica delle vie aeree.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Jere Mead
• Peter Macklem

Seminal works

• dubois-1956
• mead-1967

Frequently asked questions

Perché una piccola variazione del diametro delle vie aeree causa una grande variazione della resistenza?

Per il flusso laminare, la resistenza varia in modo inversamente proporzionale a un'elevata potenza del raggio delle vie aeree, per cui anche un modesto restringimento — dovuto a contrazione della muscolatura liscia, edema o secrezioni — aumenta nettamente la resistenza al flusso aereo.

Dove nel polmone è localizzata la maggior parte della resistenza delle vie aeree?

Nel polmone normale la maggior parte della resistenza misurabile si trova nei bronchi di medio calibro. Le vie aeree più piccole sono individualmente strette, ma così numerose, con una sezione trasversale complessiva così ampia, che complessivamente contribuiscono in misura relativamente modesta alla resistenza.