Espacio muerto anatómico y fisiológico

Normalmente, durante la inspiración, el diafragma y los músculos del pecho se contraen para abrir el pecho y succionar el aire como una aspiradora, y luego, durante la espiración, los músculos se relajan, permitiendo que los pulmones vuelvan a su tamaño normal y expulsen el aire.

Pero resulta que no todo el aire que respiramos acaba participando en el intercambio de gases.

Al inspirar, el aire entra en la cavidad nasal o en la cavidad bucal y desciende por la tráquea para luego repartirse en los dos bronquios principales y entrar en los dos pulmones.

Dentro de los pulmones, los bronquios se dividen en bronquiolos cada vez más pequeños hasta que el aire llega a unos diminutos sacos de aire de paredes finas llamados alvéolos que están rodeados de pequeños capilares.

Este es el lugar de intercambio de gases.

La parte del árbol respiratorio anterior a estos alvéolos, empezando por la nariz, o la boca, hasta los diminutos bronquiolos terminales sin estos alvéolos, actúa simplemente para conducir o transportar el aire a los alvéolos.

Esta parte se conoce como zona conductora y no participa en el intercambio de gases.

El volumen de aire contenido en esta zona conductora se conoce como espacio muerto anatómico.

"Muerto" suena un poco siniestro, pero básicamente refleja el hecho de que este aire es tan bueno como si estuviera realmente muerto para el cuerpo, porque no se puede extraer oxígeno de él.

"Anatómico" significa que este espacio muerto está incorporado en la anatomía del sistema respiratorio y no cambia realmente; hagamos lo que hagamos, nunca podremos utilizar este aire para el intercambio de gases.

Simplificando: esta bola representa todos los alvéolos, y esta porción representa toda la zona conductora, en otras palabras, el espacio muerto anatómico.

Entonces, ¿cuánto aire forma parte de este espacio muerto anatómico? Una persona normal, cuando respira tranquilamente sin ningún esfuerzo activo, toma unos 500 ml o medio litro de aire: es el volumen corriente, representado por estos tres bloques.

Casi un tercio de este volumen corriente, es decir, unos 150 ml, queda atrapado en este espacio muerto anatómico, y los 350 ml restantes, aproximadamente, se utilizan para el intercambio de gases.

Volviendo al momento en que nace un bebé, en este punto no hay aire dentro de los pulmones, por lo que los sacos de aire alveolar están completamente colapsados.

Cuando el recién nacido hace su primera respiración, el nuevo aire oxigenado se precipita a través del árbol respiratorio e infla los alvéolos, pero alrededor de un tercio del aire queda en el espacio muerto anatómico, mostrado en naranja (aunque lo mantendremos medio morado ya que sigue siendo aire oxigenado).

Estos bloques de color púrpura participan en el intercambio de gases, convirtiéndolos en aire desoxigenado antiguo, mostrado en verde.

Cuando el recién nacido comienza a espirar aire por primera vez, este aire del espacio muerto que no participó en el intercambio de gases es el primero en ser exhalado, y la zona de conducción se llena de aire de los alvéolos que ya ha participado en el intercambio de gases y ha dado su oxígeno al cuerpo.

Durante la siguiente inspiración, es este viejo aire verde desoxigenado el que vuelve a entrar primero en los alvéolos, y se le une el aire fresco oxigenado de color púrpura procedente del nuevo volumen corriente.

El espacio muerto se llena de aire fresco que se acaba de inspirar.

Esto continúa en cada ciclo respiratorio posterior durante toda la vida de la persona.

Así que, para resumir, si se toma una muestra de aire del espacio muerto después de que una persona acabe de inspirar, el aire del espacio muerto sería aire fresco del entorno, y si se toma una muestra de aire del espacio muerto después de que una persona acabe de espirar, el aire procedería de los alvéolos.

Por lo tanto, para medir la eficacia del intercambio de gases en los pulmones es importante calcular el tiempo justo y tomar una muestra de aire del espacio muerto al final de la espiración.

Hasta ahora, hemos asumido que el aire que consigue llegar a los alvéolos es capaz de participar en el intercambio de gases.

Por desgracia, no siempre es así.

La irrigación sanguínea puede ser inadecuada en algunos alvéolos, por lo cual, cuando estos alvéolos se llenan de aire fresco de color púrpura, están bien ventilados, pero no bien perfundidos.

Esto se conoce como un defecto de ventilación-perfusión.

En esta situación, el oxígeno del aire púrpura no llega funcionalmente a la sangre, por lo que parte de este aire también acaba siendo aire del espacio muerto, pero esta vez lo llamamos espacio muerto alveolar, y en conjunto lo denominamos espacio muerto fisiológico.

El término "fisiológico" se refiere a todo el aire que es fisiológicamente inaccesible para el cuerpo debido a razones anatómicas y funcionales.

Ahora que se intercambia un bloque de aire fresco púrpura accesible, y luego éste se espira, podemos utilizar algunas ecuaciones elegantes para calcular el volumen del espacio muerto fisiológico del aire espirado, que diremos que es V sub D para el espacio muerto, aunque primero hay que establecer un par de suposiciones importantes.

Fuentes

"Medical Physiology" Elsevier (2016)

"Physiology" Elsevier (2017)

"Human Anatomy & Physiology" Pearson (2018)

"Principles of Anatomy and Physiology" Wiley (2014)

"Relationship between the humidity and temperature of inspired gas and the function of the airway mucosa" Critical Care Medicine (1996)

"An Algebraic Solution to Dead Space Determination According to Fowler's Graphical Method" Computers and Biomedical Research (1999)

Calculated tidal volume (V_T)	500 mL
Upper airway volume	80 mL
Conducting airway volume	100 mL
Inspired CO2 pressure (P_ICO₂)	1 mmHg
Arterial CO2 pressure (P_ACO₂)	50 mmHg
Expired CO2 pressure (P_T)	20 mmHg

Espacio muerto anatómico y fisiológico

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