Son un par de órganos del aparato respiratorio, ubicados en el pecho, y son las principales estructuras responsables del intercambio de oxígeno.
Así como también del dióxido de carbono entre el aire que respiramos y la sangre.
Anatomía del sistema respiratorio
La anatomía del sistema respiratorio se puede dividir en dos fracciones principales, la anatomía de las vías respiratorias y la anatomía pulmonar.
La anatomía de las vías respiratorias se puede subdividir en los siguientes segmentos:
- La vía aérea extratorácica o superior: que incluye las regiones supraglótica, glótica e infraglótica.
- La vía aérea intratorácica o inferior: que incluye la tráquea, los bronquios principales y múltiples generaciones de ramificaciones bronquiales, que tienen como función principal la conducción de aire a la superficie alveolar.
La anatomía del pulmón incluye el parénquima pulmonar, que lleva parte del sistema de conducción, pero está principalmente involucrado en el intercambio de gases a nivel alveolar.
El parénquima pulmonar se subdivide en lóbulos y segmentos.
Estructura del sistema respiratorio
La tráquea:
La tráquea es un tubo cartilaginoso y fibromuscular que se extiende desde la cara inferior del cartílago cricoides, la vértebra cervical, hasta la carina principal el quinto nivel de la vértebra torácica.
Su longitud es de 3 cm al nacer y de 10 a 12 cm en adultos, de los cuales de 2 a 4 cm son extratorácicos y de 6 a 9 cm son intratorácicos.
Los diámetros traqueales varían ampliamente, que van de 13 a 25 mm medidos desde el plano coronal, en los hombres, y en las mujeres, la variabilidad se observa, con un rango de 10 a 21 mm, medidos desde el plano coronal.
La forma de la tráquea intratorácica cambia durante la espiración como resultado de la invaginación de la pared posterior, causando hasta una reducción del 30% de su diámetro anteroposterior.
La pared traqueal tiene 4 capas diferentes denominadas: Mucosa, submucosa, cartílago o músculo y adventicia.
La pared traqueal posterior carece de cartílago, en su lugar, está soportada por una delgada banda de músculo liso.
Los bronquios:
Los bronquios están compuestos de elementos cartilaginosos y fibromusculares, sin embargo, la distinción entre estos elementos es menos nítida en los bronquios que en la tráquea, especialmente en las vías respiratorias más distales.
El grosor de la pared es aproximadamente proporcional al diámetro de la vía aérea en las vías respiratorias distales a las ramas segmentarias.
Para las vías respiratorias de menos de 5 mm de diámetro, la pared debe medir de una sexta a una décima parte del diámetro.
Las vías respiratorias se dividen por ramificación dicotómica, con aproximadamente 23 generaciones de ramas, desde la tráquea hasta los alvéolos.
Se han aplicado diferentes sistemas de nomenclatura al árbol bronquial a lo largo de los años.
En el uso general, hay 2 bronquios principales (en los lados derecho e izquierdo) y 3 bronquios lobares que se encuentran a la derecha.
Con un total de 10 bronquios segmentarios, 2 bronquios lobares se encuentran a la izquierda, con un total de 8 bronquios segmentarios.
No existe una terminología aceptada para los bronquios subsegmentarios.
En general, la longitud y el diámetro de las vías respiratorias centrales varían de derecha a izquierda.
El suministro vascular de la tráquea y el árbol bronquial depende de las ramas de las arterias tiroideas inferiores, las arterias intercostales y las arterias bronquiales (ramas aórticas).
Estas arterias, a excepción de la arteria tiroidea, forman un plexo peribronquial que sigue al árbol bronquial profundamente en la parénquima pulmonar para suministrar sangre.
También a la pleura visceral, a las paredes de las arterias y venas pulmonares.
Lóbulos:
Existe cierta simetría entre los pulmones derecho e izquierdo. Ambos pulmones están divididos en lóbulos.
Las subunidades funcionales gruesas de cada pulmón se llaman segmentos y tienen una estrecha relación con los bronquios segmentarios.
El pulmón derecho comprende 10 segmentos: 3 en el lóbulo superior derecho (apical, anterior y medial), 2 en el lóbulo medio derecho (medial y lateral) y 5 en el lóbulo inferior derecho (superior, medial, anterior, lateral y posterior).
El pulmón izquierdo comprende 8 segmentos: 4 en el lóbulo superior izquierdo (apicoposterior, anterior, lingular superior y lingular inferior) y 4 en el lóbulo inferior izquierdo (superior, anteromedial, lateral y posterior).
Los pulmones están cubiertos por la pleura visceral, que es contigua a la pleura parietal, ya que se refleja desde las superficies laterales del mediastino.
La pleura visceral forma invaginaciones en ambos pulmones, que se llaman fisuras.
Hay dos fisuras completas en el pulmón derecho y una fisura completa con una fisura incompleta en la izquierda, estos separan los diferentes lóbulos pulmonares.
La pleura también forma el ligamento pulmonar, que es una doble capa de pleura que se extiende caudal a lo largo del mediastino desde la vena pulmonar inferior hasta el diafragma.
Vasculatura pulmonar:
Existe una estrecha relación entre el árbol bronquial y la anatomía de la vasculatura pulmonar, compuesta principalmente de las arterias y venas pulmonares.
La arteria pulmonar principal se origina en el ventrículo derecho y se divide en 2 ramas.
La arteria pulmonar derecha pasa por detrás de la aorta y la vena cava superior, emergiendo lateralmente a las aurículas anteriores y ligeramente inferior al bronquio principal derecho.
Por el contrario, el origen de la arteria pulmonar izquierda está situado anterior al bronquio principal izquierdo.
La arborización de las arterias pulmonares varía de derecha a izquierda, pero principalmente se divide en arterias troncales, lobulares, segmentarias y subsegmentarias, que generalmente siguen las ramas del árbol bronquial.
Las venas pulmonares se originan en los alvéolos y también reciben drenaje de las ramas bronquiales y pleurales.
Después de la confluencia de las ramas pequeñas en las más grandes, se forman 2 venas pulmonares, superiores e inferiores, en cada lado.
Estas 4 venas generalmente se unen con la aurícula izquierda o cerca de esta, y generalmente esta área común es intrapericárdica.
Sistema linfático pulmonar:
El drenaje linfático de los pulmones comienza con los vasos linfáticos que primero drenan en los ganglios linfáticos intraparenquimatosos.
Luego se mueven a los ganglios linfáticos peribronquiales (hiliares) y posteriormente se desplazan a ganglios linfáticos subcarinales, traqueobronquiales y paratraqueales.
Los ganglios linfáticos finalmente se comunican con el sistema venoso a través del tronco linfático broncomediastinal y el conducto torácico o a través de los ganglios linfáticos profundos del cuello uterino (escaleno).
Sin embargo, algunas variantes del drenaje linfático son muy importantes a considerar, en general en la diseminación de neoplasmas pulmonares.
Anatomía microscópica:
La tráquea tiene múltiples capas.
La mucosa está compuesta por un epitelio columnar pseudoestratificado ciliado y numerosas células caliciformes secretoras de moco, que descansan sobre una membrana basal con una delgada lámina principalmente colágena.
La submucosa contiene glándulas seromucosas.
La adventicia contiene anillos cartilaginosos interconectados por el tejido conjuntivo.
Los anillos de cartílago hialino tienen la forma de la letra C y se abren posteriormente.
Los extremos abiertos están conectados por tejido fibroelástico y una banda de músculo liso (la tráquea).
El epitelio del bronquio es epitelio ciliado columnar pseudoestratificado, también con numerosas células caliciformes.
Este epitelio pasa primero a un epitelio cilíndrico simple y luego a un epitelio cuboidal a medida que continúa ramificándose en bronquiolos más pequeños.
El soporte del cartílago se pierde eventualmente en el nivel bronquiolar (de 0.5 a 1.0 mm de diámetro).
La capa muscular se convierte en la estructura dominante y se compone de músculo liso y fibras elásticas.
En este nivel, la mucosa puede estar muy plegada debido a la pérdida de la estructura de soporte.
Los bronquiolos terminales se consideran la zona respiratoria de los pulmones (es decir, el área donde se produce el intercambio de gases).
Se dividen en bronquiolos respiratorios, que continúan corriente abajo como conductos alveolares, que están completamente revestidos con alvéolos y sacos alveolares.
Existen más de 300 millones de alvéolos en el pulmón humano, todos cubiertos por una extensa red de capilares (ramas de las arterias pulmonares).
La zona respiratoria constituye la mayor parte del pulmón
El epitelio del bronquiolo respiratorio es cúbico primario y puede estar ciliado; las células caliciformes están ausentes.
La delgada capa de soporte está formada por músculo colagenoso y liso.
Los alvéolos aparecen como pequeños bolsillos que interrumpen la pared principal.
La porción terminal del conducto respiratorio da lugar a los sacos alveolares (compuestos por un número variable de alvéolos).
Los alvéolos son las subdivisiones más pequeñas y más numerosas del sistema respiratorio.
El tabique interalveolar a menudo contiene aberturas de 10 a 15 μm entre los alvéolos vecinos que ayudan a igualar las presiones de aire entre ellos.
La pared alveolar es muy delgada (25 μm) y está formada por un epitelio escamoso (células tipo I) cubierto por una película delgada de fluido tensioactivo rico en fosfolípidos hidrofílicos producidos por células tipo II (células septales).
Este fluido tensioactivo mantiene los alvéolos abiertos al reducir la tensión superficial de la interfaz entre las superficies alveolares opuestas, lo que se refleja en un trabajo inspiratorio reducido.
La lámina basal está en contacto íntimo con los capilares del sistema vascular pulmonar, lo que favorece la transferencia de oxígeno a los glóbulos rojos y la liberación y transferencia de dióxido de carbono a la vía aérea alveolar.
Variantes naturales:
A medida que un ser humano se desarrolla de un feto a un adulto completamente desarrollado, se producen varios cambios.
Algunos de estos cambios siguen patrones regulares y otros compensan ciertas condiciones u ocurren por razones desconocidas.
Las variantes anatómicas congénitas de los pulmones están presentes en las siguientes formas:
- Agenesia: Ausencia completa congénita de uno o ambos pulmones, siendo este último incompatible con la vida (la afección se asocia con otras anomalías congénitas y es rara).
- Aplasia o hipoplasia: Presencia de un bronquio rudimentario que termina en una bolsa ciega sin evidencia de vasculatura pulmonar o parénquima pulmonar.
- Lóbulos accesorios, y fusión de lóbulos: Las variaciones sobre los lóbulos pulmonares que son causadas principalmente por la obliteración incompleta de los pliegues pleurales viscerales, resultan de la presencia de vasos anormales (creando lóbulos extra).
Las variantes anatómicas congénitas de la vía aérea están presentes en las siguientes formas:
Variaciones bronquiales: Las variaciones en los patrones del árbol bronquial se deben principalmente al desplazamiento de los bronquios segmentarios y subsegmentarios (migración de reducción y teorías de selección).
Las anomalías anatómicas de los bronquios pueden ser las localizaciones preferidas para las deformidades, las inflamaciones crónicas y neoplasmas bronquiales.
Las variantes anatómicas congénitas del diafragma están presentes en las siguientes formas:
Las variaciones normales en el diafragma son consistentes principalmente con diferentes sitios de inserción del músculo que forma el diafragma, o debido a un defecto congénito que conduce a la comunicación desde la cavidad abdominal al tórax como:
- Hernia Bochdalek.
- Hernia Morgagni.
- Eventración diafragmática.
Variantes patofisiologicas:
Las variantes patológicas están relacionadas con cambios en la estructura de las vías respiratorias, el parénquima pulmonar o estructuras adyacentes que conducen a la alteración de la anatomía normal del sistema respiratorio.
Las más comunes de estas variantes se presentan a continuación:
Enfisema y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica:
El enfisema y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica son causadas por una acumulación de moco inflamatorio que ocasiona una pérdida de retroceso elástico como resultado de la destrucción del tejido pulmonar.
Un aumento de la resistencia de las vías respiratorias conductoras, lo que ocasiona una dilatación permanente anormal de los espacios aéreos distales a los bronquiolos terminales.
Neumotórax, hemotórax e hidrotórax:
El neumotórax, el hemotórax y el hidrotórax son causados por una disminución del volumen pulmonar secundaria a la presencia de aire, sangre o líquido entre los componentes visceral y parietal de la pleura.
Hernias diafragmáticas:
La hernia diafragmática ocurre cuando un defecto en el diafragma permite que el contenido abdominal se mueva hacia la cavidad torácica.
Esto podría ser congénito, traumático y atrogénico, o debido a una debilidad sobre los músculos que forman el diafragma.
Estenosis bronquial y traqueal:
La estenosis bronquial y traqueal se produce como resultado de procesos secundarios y numerosos procesos malignos y benignos, y también es consecuencia de procedimientos quirúrgicos y traumatismos.
El defecto principal es la obstrucción o colapso de las vías respiratorias en cualquier nivel, lo que provoca cambios en el flujo de aire que producen hipoxemia.
Parálisis y disfunción de las cuerdas vocales:
En la mayoría de los casos, la parálisis o disfunción de las cuerdas vocales es causada por la disfunción del nervio laríngeo o vago recurrente que inerva la laringe.
Incluso cuando no hay una alteración real de la anatomía, esta condición puede causar muchos de los mismos problemas asociados con la estenosis bronquial y traqueal.
Procesos infecciosos:
Las etiologías infecciosas como neumonía bacteriana y tuberculosis, incluyen infecciones víricas, fúngicas y bacterianas.
Se caracterizan por la consolidación de la parte afectada del pulmón y el llenado de los espacios alveolares con exudado, células inflamatorias y fibrina.
Lo que lleva a una disminución del intercambio de oxígeno, falta de coincidencia de ventilación y en casos graves, a la destrucción del pulmón parénquima.
Enfermedades pulmonares intersticiales:
Las enfermedades pulmonares intersticiales incluyen afecciones causadas por drogas, procesos autoinmunes, enfermedades fibróticas, exposición al polvo orgánico e inorgánico, sarcoidosis, linfangioleiomiomatosis.
Así como la histiocitosis X, vasculitis, proteinosis alveolar pulmonar y cualquier otro proceso que ocasione volúmenes pulmonares reducidos debido a una alteración en el parénquima pulmonar que conduce a una falta de coincidencia ventilación-perfusión.
Malignidad:
La malignidad es un crecimiento celular incontrolado del tejido en los pulmones o las vías respiratorias.
Dependiendo de la ubicación y la gravedad de la malignidad, puede conducir a cualquiera de los cambios anatómicos descritos anteriormente.
La respiración
En la primera parte de la respiración, el aire ingresa al cuerpo por la nariz o por la boca.
De allí pasa a la tráquea principal, y continúa su ruta hacia cada uno de los pulmones a través del bronquio derecho o izquierdo.
Los pulmones están separados en secciones denominadas lóbulos, dos a la izquierda y tres a la derecha.
El paso de aire continúa dividiéndose en tubos cada vez más pequeños, que finalmente se conectan con pequeños sacos de aire denominados alvéolos.
Este conjunto de tubos que se ramifica gradualmente se conoce como el árbol traqueobronquial debido a su notable similitud con el patrón de ramificación que presenta un árbol.
La otra mitad del sistema respiratorio involucra a la circulación sanguínea.
La sangre venosa presente en el cuerpo se devuelve al lado derecho del corazón y luego se bombea a través de la arteria pulmonar.
Esta arteria se divide en dos, para los pulmones, el izquierdo y el derecho y luego continúa ramificándose de manera similar al árbol traqueobronquial.
Estos vasos se ramifican en una fina red de tubos muy pequeños llamados capilares.
Los capilares están situados junto a los alvéolos y son tan pequeños que solo un glóbulo rojo a la vez puede atravesar sus aberturas.
Es durante este pasaje que los gases se intercambian entre la sangre y el aire en los alvéolos cercanos.
Después de pasar los alvéolos, los capilares se unen para comenzar a formar las venas pulmonares, que llevan la sangre de vuelta al lado izquierdo del corazón.
La respiración se divide en dos componentes, inhalación y exhalación.
La inhalación es activa, porque requiere contracción muscular.
El músculo principal de la respiración es un músculo en forma de cúpula llamado el diafragma, que se encuentra debajo de los pulmones.
El diafragma separa el pecho y las cavidades abdominales.
A medida que el diafragma se contrae, se aplana, moviéndose hacia la cavidad abdominal.
Esta acción causa un aumento en el tamaño de la cavidad torácica, creando así un vacío y el aire es aspirado por la boca o la nariz.
Cuando la actividad física aumenta dramáticamente, o con algunas afecciones pulmonares, otros músculos como los del cuello y los que están entre las costillas también ayudan a aumentar el tamaño de la cavidad torácica.
Estos músculos se conocen como músculos accesorios de la respiración.
La exhalación es pasiva porque no requiere contracción muscular.
Durante esta fase, el pulmón expandido actúa como una banda elástica estirada y simplemente se contrae hasta su posición de descanso.
Esta contracción hace que todo el aire contenido en los pulmones, salga afuera por la boca.
En el proceso metabolico, la energía es utilizada por las células y uno de los productos de desecho es el gas dióxido de carbono.
Los glóbulos rojos enriquecidos con oxígeno liberan oxígeno a las células del cuerpo y luego absorben el dióxido de carbono residual.
Esta sangre azul oscuro, privada de oxígeno, es enviada a los vasos sanguíneos de los pulmones.
El dióxido de carbono es liberado por los glóbulos rojos, pasa fácilmente a través de la pared capilar al espacio en el saco de aire de los alvéolos adyacentes, y luego se elimina con cada respiración fuera de la boca o exhalación.
El oxígeno presente en el saco de aire pasa fácilmente a los capilares y a los glóbulos rojos.
La red capilar que transporta esta sangre roja brillante rica en oxígeno fluye a los vasos más grandes y finalmente se vacía en el lado izquierdo del corazón donde se bombea a todos los tejidos del cuerpo.
En este ciclo respiratorio, el aire exterior necesita ser calentado y humedecido para que coincida con la temperatura y la humedad existente en el cuerpo.
A medida que el aire pasa por el árbol traqueobronquial, se calienta y se agrega agua.
Los contaminantes también deben ser eliminados.
Por otro lado, los pelos de la nariz y pequeños pelos microscópicos llamados cilios, junto con la mucosidad pegajosa producida por la membrana del revestimiento, ayudan a limpiar el aire de las impurezas.
Los cilios golpean de manera sincronizada cepillando la suciedad acumulada y la mucosidad hacia la boca.
Cuando el aire llega a los alvéolos, es prácticamente estéril y el material acumulado es expulsado o tragado.
