Fai un bel respiro…

Tempo di lettura: 6 minuti

In presenza al 70% ma la DAD continua per cui anche io continuo a cercare modi per “investigare” a distanza.

In quarta stiamo facendo l’apparato respiratorio e ho preparato una lezione che permettesse ai ragazzi di capire il senso del lungo elenco di definizioni riguardanti i volumi e le capacità polmonari presenti sul libro di testo.

Ve la racconto?

Per cominciare, abbiamo ripreso alcuni concetti noti riguardanti la diffusione.

Il movimento dei gas attraverso le membrane degli alveoli è un importante manifestazione del fenomeno della diffusione. Lo scambio gassoso fornisce l’ossigeno necessario per la respirazione cellulare aerobica e rimuove l’anidride carbonica prodotta come prodotto di scarto metabolico.

Il movimento dei gas dentro o fuori i polmoni dipende dalla pressione. Poiché l’aria che respiriamo è una miscela di diversi gas, inclusi N2, O2 e CO2, la quantità di ciascun gas viene misurata attraverso la sua pressione parziale. Le molecole si spostano da un’area a concentrazione maggiore a un’area a concentrazione minore o, nel caso dei gas, da un’area a pressione parziale maggiore (misurata in mmHg) a un’area a pressione parziale minore. Poiché O2 e CO2 sono molecole piccole e apolari, possono muoversi liberamente attraverso il doppio strato fosfolipidico della membrana cellulare.

La struttura del polmone massimizza la sua superficie in modo da aumentare la diffusione dei gas (correlazione tra struttura e funzione). A causa dell’enorme numero di alveoli (circa 300 milioni in ciascun polmone umano), la superficie del polmone è molto ampia (75 m2). Avere una superficie così ampia aumenta la quantità di gas che può diffondere attraverso i polmoni.

Volumi e capacità polmonari


Animali diversi hanno capacità polmonari diverse in base alle attività che svolgono.

I ghepardi hanno sviluppato una capacità polmonare molto maggiore rispetto a quella degli esseri umani, che li aiuta a rifornire di ossigeno tutti i muscoli del corpo e permette loro di correre molto velocemente.

Anche gli elefanti hanno un’elevata capacità polmonare ma, in questo caso, non è perché corrono veloci, ma perché hanno un corpo grande e devono essere in grado di assorbire ossigeno in base alle loro dimensioni corporee.

La dimensione del polmone umano è determinata dalla genetica, dal sesso e dall’altezza.

Alla massima capacità, un polmone medio può contenere quasi sei litri d’aria, ma i polmoni di solito non funzionano alla massima capacità. L’aria nei polmoni viene misurata in termini di volumi polmonari e capacità polmonari. Il volume misura la quantità di aria relativamente a una funzione, come inspirazione o espirazione. La capacità, invece, è la somma di due o più volumi (ad esempio, quanto può essere inspirato dalla fine di un’espirazione massima).

Credits: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4145884

Nell’immagine vengono mostrati i volumi e le capacità dei polmoni umani. La capacità polmonare totale di un maschio adulto è di circa sei litri.

Il volume nel polmone può essere suddiviso in quattro unità: volume corrente, volume di riserva espiratoria, volume di riserva inspiratoria e volume residuo.


Il volume corrente (TV) misura la quantità di aria inspirata ed espirata durante una normale respirazione. In media, questo volume è di circa mezzo litro, che è circa la quantità contenuta in una bottiglietta d’acqua.

Il volume di riserva espiratoria (ERV) è la quantità di aria aggiuntiva che può essere espirata dopo una normale espirazione. È la parte della riserva che può essere espirata oltre il normale.

Al contrario, il volume di riserva inspiratoria (IRV) è la quantità aggiuntiva di aria che può essere inalata dopo una normale inspirazione.

Il volume residuo (RV) è la quantità di aria che rimane dopo l’espirazione del volume di riserva espiratorio, ossia dopo una espirazione forzata.

I polmoni non sono mai completamente vuoti: rimane sempre un po’ d’aria anche dopo un’espirazione massima. Se questo volume residuo non esistesse e i polmoni si svuotassero completamente, i tessuti polmonari si unirebbero e l’energia necessaria per rigonfiare il polmone potrebbe essere troppo grande per essere superata. Il volume residuo è importante anche per prevenire grandi fluttuazioni nei gas respiratori (O2 e CO2). Il volume residuo è l’unico volume polmonare che non può essere misurato direttamente perché è impossibile svuotare completamente il polmone d’aria. Questo volume può essere solo calcolato.

Le capacità sono misure di due o più volumi.


La capacità vitale (VC) misura la quantità massima di aria che può essere inspirata o espirata durante un ciclo respiratorio. È la somma del volume della riserva espiratoria, del volume corrente e della riserva inspiratoria.


La capacità inspiratoria (IC) è la quantità di aria che può essere inalata dopo la fine di una normale espirazione. È quindi la somma del volume corrente e del volume di riserva inspiratoria.

La capacità funzionale residua (FRC) comprende il volume della riserva espiratoria e il volume residuo. La FRC misura la quantità di aria aggiuntiva che può essere espirata dopo una normale espirazione.

Infine, la capacità polmonare totale (TLC) è una misura della quantità totale di aria che il polmone può contenere. È la somma del volume residuo, della riserva espiratoria, del volume corrente e della riserva inspiratoria.

A cosa ci serve sapere tutto questo?

La spirometria è un comune test di funzionalità polmonare che misura il volume di aria inspirata ed espirata e può essere utilizzata per valutare condizioni come l’asma, la fibrosi cistica e la BPCO (broncopneumopatia cronica ostruttiva – una persistente ostruzione delle vie aeree, che rende difficoltosa la respirazione).

Una misurazione importante fatta durante la spirometria è il volume espiratorio forzato (FEV), che misura la quantità di aria che può essere espulsa dal polmone in un periodo specifico di tempo, di solito un secondo (FEV1).

Un altro parametro che viene misurato è la capacità vitale forzata (FVC), che è la quantità totale di aria che può essere espirata con la forza dopo aver fatto una inspirazione profonda.

Il rapporto tra questi valori (rapporto FEV1 / FVC), viene utilizzato per diagnosticare malattie polmonari tra cui asma, enfisema e fibrosi polmonare.

Solitamente, le persone espirano la maggior parte del volume polmonare molto rapidamente. Se il rapporto FEV1 / FVC è alto, i polmoni non sono elastici, ossia sono rigidi e incapaci di distendersi correttamente, e il paziente molto probabilmente ha una fibrosi polmonare.

Al contrario, quando il rapporto FEV1 / FVC è basso, c’è una resistenza all’espirazione nel polmone, caratteristica dell’asma. In questo caso, per il paziente è difficile far uscire l’aria dai polmoni e ci vuole molto tempo per raggiungere il volume massimo di espirazione. In entrambi i casi, la respirazione è difficile e insorgono complicazioni.

Il rapporto FEV1/FVC % indica la percentuale della capacità vitale forzata che viene espirata al primo secondo e in pazienti adulti normali oscilla tra il 70% e l’80%. Un valore inferiore al 70% indica un deficit ostruttivo e alta probabilità di BPCO.

INVESTIGHIAMO!

Accedi allo spirometro interattivo


Guarda il video introduttivo e rispondi alle seguenti domande:

  1. Quanti soggetti sono stati utilizzati per creare questa simulazione?
  2. La simulazione quali variabili consente di selezionare?
  3. FVC sta per?
  4. FEV1 sta per?
  5. Quale valore del rapporto FEV1/FVC % indica un problema ai polmoni?

Prima di cominciare l’investigazione, guarda questo video per scoprire come viene effettuata la spirometria:

Ora fai click sul tab “Spirometer”

Domanda n. 1: In che modo il rapporto FEV/FVC% cambia al variare dei gruppi di età?

Mantieni l’altezza fissi a 165 cm, fai click sul pulsante START e registra (record) i dati per i diversi gruppi di età (sia maschi che femmine) in tabella.

Sulla base dei dati che hai raccolto, spiega in che modo i cambiamenti nella % nei diversi gruppi di età (riassumi i dati) e includi un confronto tra maschi e femmine.

Domanda 2: come cambia il rapporto FEV/FVC % al variare dell’altezza?

Mantenendo fissa l’età (40 anni) registra almeno 4 dati al variare dell’altezza (sia nei maschi che nelle femmine).

Basandoti sui dati raccolti spiega come cambia il rapporto FEV/FVC % al variare delle altezze e includi un confronto tra maschi e femmine.

Domanda 3: In che modo il fumo influisce sul rapporto FEV/FVC%?

Progetta un esperimento per rispondere a questa domanda. Descrivi come raccoglierai i dati (quali variabili manterrai invariate, quali modificherai).

Crea una tabella per la raccolta dei dati con almeno 4 misurazioni. Assicurati anche di includere le intestazioni della tabella.

Basandoti sui dati raccolti, spiega in che modo il fumo influisce sul rapporto FEV/FVC% e cosa significano queste variazioni.

Lo sapevi? (orientamento universitario)
Esiste la figura professionale del fisioterapista respiratorio. È una figura professionale fondamentale che lavora in una terapia intensiva e segue il paziente anche nel periodo di riabilitazione successivo. Durante la pandemia, questi professionisti hanno lavorato (e stanno ancora lavorando) per ridurre la necessità di intubazione dei pazienti con Covid-19, migliorandone la gestione dei sintomi, diminuendo la fatica respiratoria, fino alla riconquista dell’autonomia rispetto alla ventilazione meccanica.

P.S. Che ne pensate? Che miglioramenti apportereste? Come sempre, la scheda dell’attività vi arriverà nella casella di posta elettronica con la prossima newsletter di maggio! Se la provate, fatemi sapere com’è andata! 🙂

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