La respiración humana abarca todos los procesos en los que interviene la absorción de oxígeno del aire y la expulsión de dióxido de carbono. En la respiración se distinguen tres pasos principales divididos en ciclos:
- El ciclo pulmonar implica el intercambio de gases entre las estructuras del sistema respiratorio, es decir, el aire y la superficie respiratoria (el tejido pulmonar).
- El ciclo circulatorio implica el transporte de gases a través de los fluidos corporales y la absorción de oxígeno de las células así como la expulsión de dióxido de carbono por parte de éstas.
- El ciclo celular consiste en las reacciones bioquímicas que se dan en el interior de las células.
Ciclo pulmonar
En la inhalación, el pecho se levanta y se expande. Esto se logra mediante la contracción del diafragma y la contracción de los músculos intercostales y los respiratorios gracias a los cuales las costillas y el esternón se levantan. Como consecuencia, el pulmón se dilata y se llena de aire. Con la exhalación, la caja torácica disminuye debido a la relajación de los músculos, el diafragma se abulta, asciende y el aire sale. Los pulmones realizan este movimiento gracias a su elasticidad. El aire inhalado contiene cerca de un 21% de oxígeno, un 79% de nitrógeno y un 0,04% de dióxido de carbono. En la última fase de la exhalación, el aire de los alveolos contiene sólo un 14% de oxígeno y 5,6% de dióxido de carbono.
Ciclo circulatorio
La respiración interna consiste en el transporte de oxígeno y dióxido de carbono de la sangre a las células. Las células toman oxígeno de la sangre y desprenden dióxido de carbono hacia ésta. Este intercambio de gases depende de la presión parcial. La presión parcial del oxígeno en los alveolos es mayor que en la sangre de los pulmones, por ello los alveolos son capaces de absorber el oxigeno. En el pulmón existen diferencias de presión. La sangre en el tejido y la sangre en los alvéolos corren en diferentes direcciones y permite así que se desprenda dióxido de carbono. El proceso de la respiración obedece al control consciente e inconsciente del centro respiratorio del cerebro. Todo el proceso respiratorio esta regulado por el sistema nervioso central, pero existe un control consciente e inconsciente del ciclo respiratorio.
Unos receptores específicos regulan la necesidad de oxigeno (O2). La frecuencia respiratoria de un adulto suele estar entre las 10 y las 16 respiraciones por minuto. El volumen de aire se conoce como volumen respiratorio. En una frecuencia respiratoria media se da un volumen respiratorio por minuto (VRM) se llama volumen corriente de entre 5 y 8 litros de aire por minuto. Cuando se realiza mucho esfuerzo físico o en situaciones de pánico, este volumen puede aumentar hasta los 150 l por minuto.
A veces, voluntariamente, las personas pueden utilizar su volumen de reserva inspiratorio (respiración profunda). Este volumen alcanza una media de 2,5l. Este volumen no puede sobrepasarse, aunque se fuerce la respiración.
Al exhalar, tras una respiración normal, se pueden exhalar hasta alrededor de 1,5 l voluntariamente. Este volumen se denomina volumen de reserva espiratoria. Una exhalación más profunda no es posible.
El volumen que queda en los pulmones se denomina volumen residual. La suma del volumen corriente, el volumen de reserva inspiratoria y el de reserva espiratoria se conoce como capacidad vital. Ésta alcanza una media de 4,5 l. La capacidad vital más el volumen residual constituyen la capacidad vital forzada.
Los deportistas profesionales tienen un mayor volumen que las personas no deportistas. Además, el volumen depende de la edad y el sexo, teniendo las mujeres de promedio un menor volumen que los hombres .
Presión
En la atmósfera, la presión disminuye con la altitud y por lo tanto la cantidad de oxígeno inhalado.
La disminución de la presión no es lineal. La presión del aire es únicamente de 0,62 bar a 4.000 m de altura. Esta altura es aproximadamente el límite en el que alguien que no está acostumbrado a esta presión puede sufrir el mal de altura.
El mal de altura es un grave peligro que puede causar un edema pulmonar o cerebral, en ocasiones mortal.
En estos casos, se le deberá administrar oxígeno al paciente o trasladarlo a altitudes más bajas.
Composición del aire
El aire inhalado se calienta sobre todo en la nariz y la garganta hasta alcanzar aproximadamente los 37ºC y casi el 100% se satura en forma de vapor de agua.
El oxígeno en el cuerpo se utiliza transformándose en dióxido de carbono que se desprende a través de la exhalación.
Por eso el aire inhalado y el exhalado tienen composiciones diferentes.
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