Volume del tempo respiratorio

Come Volume del tempo respiratorio è il volume d'aria a pressione ambiente che viene inspirato ed espirato per unità di tempo. Tecnicamente, è la portata d'aria attraverso i polmoni per unità di tempo, che può essere misurata direttamente o calcolata come il prodotto del volume corrente e della frequenza respiratoria. Il volume del tempo respiratorio varia notevolmente, a seconda dei requisiti di prestazione del corpo e della pressione dell'aria ambiente.

Qual è il volume corrente?

Il volume del tempo respiratorio comprende l'intero volume d'aria che fluisce attraverso i polmoni per unità di tempo a pressione atmosferica ambiente, cioè viene inspirata ed espirata. Se i minuti sono selezionati come riferimento temporale, anche il volume corrente viene visualizzato come Minuta ventilazione (AMV).

La dimensione del volume del tempo respiratorio nelle persone sane dipende fortemente dai requisiti di prestazione del corpo, ma anche dall'altitudine e dalla temperatura. Fondamentalmente, l'adattamento alle esigenze del corpo può essere effettuato modificando il volume corrente, il volume di un singolo respiro o modificando la frequenza respiratoria. Di norma, entrambi i parametri cambiano inconsciamente quando le esigenze vengono adattate. Di solito l'aggiustamento avviene involontariamente tramite il sistema nervoso autonomo.

In una posizione di riposo, il volume minuto di una persona adulta sana è di circa 8-10 litri. Il valore può essere aumentato da tre a cinque volte con uno sforzo fisico intenso. In atleti di alto livello ben allenati, può persino aumentare fino a quindici volte.

L'utilizzo massimo del volume corrente alla frequenza massima corrisponde al cosiddetto valore limite di respirazione. Può essere ottenuto attraverso la respirazione volontaria e consapevole e può essere aumentato entro certi limiti allenando i muscoli del torace e delle costole.

Funzione e compito

Il volume del tempo respiratorio, il flusso d'aria attraverso i polmoni, è la variabile di controllo più importante per adattare l'apporto di ossigeno alle esigenze del corpo. Un volume del tempo respiratorio troppo elevato, che può essere raggiunto attraverso l'iperventilazione, porta a un eccesso di ossigeno, che causa sintomi tipici e pericolosi per la vita. Anche l'opposto è la mancanza di ossigeno, che può verificarsi a causa dell'ipoventilazione o della mancanza di ossigeno nell'aria, che porta a sintomi tipici e condizioni pericolose per la vita.

Nelle persone sane, il volume del tempo di respirazione è controllato inconsciamente dal centro di respirazione, una regione speciale del sistema nervoso centrale nel midollo allungato, il midollo allungato. Il centro respiratorio riceve messaggi sulla pressione parziale di ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2), nonché il valore del pH del sangue tramite chemocettori situati in determinati punti del flusso sanguigno. Questi sono i tre parametri più importanti che consentono al centro respiratorio di controllare il volume del tempo respiratorio in modo tale che i parametri sopra menzionati siano il più costantemente possibile entro il range normale.

Tuttavia, il controllo del volume del tempo di respirazione non è l'unica possibilità di regolazione per il corpo. Quando il tessuto muscolare richiede una grande quantità di ossigeno, il corpo reagisce anche con una maggiore gittata cardiaca per supportare l'assorbimento di ossigeno e il rilascio di anidride carbonica attraverso una maggiore circolazione sanguigna nei capillari che attraversano gli alveoli.

Una sfida particolare per il controllo del volume del tempo di respirazione non è solo nel caso di una prestazione straordinaria richiesta, ma anche in condizioni ambientali insolite come B. si trovano a grandi altezze. La pressione atmosferica diminuisce con l'aumentare dell'altitudine. A 4.810 m sul livello del mare (Mt. Blanc) è solo il 53,9% della pressione atmosferica a livello del mare. Ciò significa che a parità di volume di tempo respiratorio è disponibile solo poco più della metà dell'ossigeno che sarebbe disponibile a livello del mare.

Soggiornando per diverse settimane ad alta quota, l'organismo reagisce anche con un aumento dei globuli rossi (eritrociti) per supportare lo scambio di gas sulle pareti dei capillari (allenamento in quota).

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Malattie e disturbi

Il controllo involontario del volume del tempo respiratorio e l'adeguamento alla richiesta di ossigeno entro stretti limiti di tolleranza presuppone che i chemocettori coinvolti forniscano correttamente al centro respiratorio nel midollo allungato i dati sulla concentrazione di ossigeno e anidride carbonica nonché il valore di pH del sangue.

Un altro prerequisito per un corretto controllo è che il centro respiratorio invii i comandi di contrazione e rilassamento appropriati ai muscoli respiratori. Ulteriori condizioni per una regolazione del volume del tempo respiratorio in base alle necessità consistono in una normale resistenza delle vie aeree senza disturbi della ventilazione e nella funzionalità dello scambio gassoso nei capillari degli alveoli. Ovviamente anche l'ambiente atmosferico in termini di contenuto di ossigeno e pressione ambiente deve rientrare nei limiti ancora controllabili dal centro respiratorio per quanto riguarda il controllo della respirazione.

Le cause che possono portare a un'iperventilazione temporanea o cronica sono determinate malattie polmonari o disturbi del centro respiratorio. La funzione del centro respiratorio può essere compromessa da una lesione cerebrale traumatica o da un disturbo circolatorio nel centro respiratorio, ad esempio un ictus o una paura grave o situazioni stressanti. Con l'iperventilazione persistente, un aumento del volume del tempo respiratorio oltre il bisogno, si verifica una maggiore espirazione di anidride carbonica. In genere, sorgono spasmi muscolari, vertigini e sentimenti di paura. Altrettanto tipiche sono parestesie come intorpidimento o impressioni sensoriali errate da parte dei recettori della pelle e paralisi, tremori muscolari e dolore muscolare. I sintomi sono innescati da una alcalosi respiratoria, un aumento del valore del pH, che porta ad una diminuzione degli ioni calcio nel sangue (ipocalcemia).

Anche il disturbo opposto, la riduzione del volume del tempo respiratorio dovuto all'ipoventilazione, può avere molte cause diverse. I fattori scatenanti più comuni sono malattie polmonari ostruttive come l'asma bronchiale o un'influenza sul centro respiratorio da parte di farmaci oppioidi o insufficienza motoria parziale dei muscoli respiratori (paresi).

La cosiddetta sindrome di Pickwick si verifica con un'obesità pronunciata. L'eccessivo tessuto adiposo nell'addome e nel torace porta ad un diaframma elevato e, associato a questo, alla compressione esterna dei polmoni. Ciò innesca l'ipoventilazione cronica che, a causa dell'aumentata concentrazione di anidride carbonica, porta all'acidificazione del sangue.