I due polmoni, destro e sinistro, sono gli organi deputati alla ventilazione, cioè agli scambi gassosi, fornendo ossigeno all'organismo ed eliminando l'anidride carbonica prodotta dal metabolismo. Anatomicamente parte delle vie aeree inferiori, sono situati nella cavità toracica, ricoperti dai due foglietti pleurici - parietale e viscerale - e separati da uno spazio situato tra sterno anteriormente e colonna vertebrale posteriormente, detto mediastino, contenente fondamentali strutture anatomiche quali cuore e grossi vasi venosi ed arteriosi, esofago, timo, trachea e bronchi.

Anatomia dei polmoni

I polmoni sono strutture spugnose all'interno delle quali avvengono gli scambi gassosi, contenuti in spazi detti logge polmonari inferiormente delimitate dal diaframma, esternamente dalla gabbia toracica con coste e muscoli intercostali e medialmente dal mediastino.

Il polmone sinistro è formato da due lobi, superiore ed inferiore; da tre - superiore, medio ed inferiore – il polmone destro. A livello della carena, confine tra vie aeree superiori ed inferiori, la trachea si divide nei due bronchi principali, destro e sinistro, che, a loro volta, si suddividono nei bronchi lobari che raggiungono i lobi polmonari.

Ulteriormente i lobi sono suddivisi in segmenti broncopolmonari, serviti dai bronchi segmentali che, ancora, si suddividono in strutture sempre più piccole fino ai bronchioli terminali che sboccano negli alveoli polmonari, unità fondamentali dove avvengono gli scambi gassosi tra l'aria inspirata ed il sangue.

Vascolarizzazione del polmone

I rami dell'arteria polmonare e delle vene polmonari decorrono parallelamente alle diramazioni dell'albero bronchiale e i capillari sono a contatto degli alveoli, per permettere gli scambi gassosi attraverso la sottile membrana alveolare e fare poi ritorno alle vene polmonari.

La vascolarizzazione del polmone appare peculiare, essendo formata da due sistemi vascolari, il grande circolo ed il piccolo circolo.

Grande circolo

Il grande circolo è formato dalle arterie bronchiali, una per ogni lobo polmonare, che originano dalla aorta toracica e che, diramandosi seguendo le ramificazioni bronchiali, portano le sostanze nutrienti al parenchima polmonare e dalle vene bronchiali che sfociano nelle vene azygos ed emiazygos.

Piccolo circolo

Il piccolo circolo è invece formato dalle arterie e vene polmonari. Le arterie polmonari originano dal ventricolo destro come tronco polmonare e portano quindi al polmone sangue venoso che necessita di essere ossigenato e dal quale deve essere smaltita anidride carbonica a livello alveolare.

Le vene polmonari, due per ciascun polmone, portano invece al ventricolo sinistro il sangue depurato ed ossigenato dal polmone.

Quindi la caratteristica del piccolo circolo è una circolazione sanguigna opposta a quella della grande circolazione: sangue venoso dal cuore al polmone attraverso le arterie polmonari e ritorno al cuore di sangue arterioso attraverso le quattro vene polmonari.

Pleura

La pleura, membrana sierosa che riveste i polmoni, è formata dal foglietto viscerale, a contatto con i polmoni, e da quello parietale, che riveste l'interno della gabbia toracica; lo spazio virtuale presente tra i due foglietti contiene una piccola quantità di liquido che ha la funzione di ridurre l'attrito tra i due strati pleurici durante gli atti del respiro.

Quindi la pleura parietale si trova internamente alle coste ed alla muscolatura mentre la pleura viscerale ricopre la faccia esterna dei polmoni.

Il cavo pleurico, lo spazio compreso tra i due foglietti, può diventare sede di importanti processi patologici, potendo essere occupato da aria (pneumotorace), sangue (emotorace), trasudato od essudato (versamento pleurico) o materiale purulento come nel caso di empiema pleurico.

Gli alveoli

Abbiamo visto come l'alveolo rappresenti l'unità fondamentale per la ventilazione, la sede dove avvengono gli scambi gassosi tra aria e sangue. Questi, presenti nei polmoni in numero di svariati milioni e raggruppati a formare una sorta di grappolo, hanno pareti estremamente sottili, formate da una unica cellula epiteliale, che permettono il passaggio di ossigeno ed anidride carbonica tra alveolo stesso e capillari sanguigni, la parete dei quali è unicamente composta da endotelio e lamina basale.

Le pareti alveolari sono rivestite di surfactante, sostanza tensioattiva prodotta dagli pneumociti di tipo II, che permette che gli alveoli non collassino, non si chiudano, durante l'espirazione.

L'efficacia della ventilazione richiede la integrità delle strutture osteo-muscolari della gabbia toracica e non solo. Il principale muscolo della ventilazione è il diaframma, separazione anatomica tra torace ed addome, sul quale, come visto le basi polmonari appoggiano.

La sua attiva contrazione, assieme a quella della restante muscolatura della gabbia toracica, permette il passaggio di aria dall'esterno del corpo, attraverso le vie aeree superiori ed inferiori, al polmone.

È innervato dal nervo frenico che origina nel tronco encefalico ed emerge a livello delle radici spinali C3-C4 e C5; pertanto, l'integrità del tronco encefalico e del midollo cervicale sono fondamentali per la ventilazione.

La gabbia toracica - composta da sterno, coste e muscolatura intercostale e colonna vertebrale - oltre a garantire protezione agli organi in essa contenuti, partecipa attivamente alla respirazione, permettendo le variazioni della pressione intratoracica che sono necessarie nel processo di ventilazione.

Oltre al diaframma partecipano alla ventilazione i muscoli accessori, intercostali esterni ed interni, scaleni, sternocleidomastoideo, pettorali e muscoli addominali. Mentre, come abbiamo detto, l'ispirazione è un processo attivo, avviato dalla contrazione, sotto controllo nervoso, del diaframma e dei muscoli intercostali, l'espirazione è un processo passivo, attraverso il quale l'aria, per l'aumento della pressione intrapolmonare, viene espulsa attraverso le strutture delle vie aeree; l'espirazione termina quando la pressione intratoracica o intrapleurica si bilancia con quella atmosferica.

Fisiologicamente la ventilazione richiede uno sforzo muscolare minimo; l'uso della muscolatura accessoria è segno clinico importante, segnale di allarme per un possibile distress respiratorio.

Controllo nervoso della ventilazione

Il controllo nervoso della ventilazione è dato dal GRD, gruppo respiratorio dorsale, che determina il ritmo e la frequenza respiratoria e ne avvia l'atto. Agisce sotto controllo del ponte, struttura contenuta nel tronco encefalico, tramite due distinte aree: il centro pneumotassico, che aumenta la frequenza respiratoria ed il centro apneustico, che la riduce.

Volume residuo, volume corrente, volume minuto e spazio morto

Dopo ogni espirazione all'interno dei polmoni permane una certa quantità di aria, detta volume residuo, che mantiene i polmoni parzialmente espansi, mentre il volume corrente, la quantità di aria movimentata a riposo durante un singolo atto respiratorio è circa pari a 500 ml.

La zona del sistema respiratorio dove non avvengono gli scambi gassosi, quella cioè priva di alveoli, è detta spazio morto e comprende bocca, naso, trachea e bronchi fino ai bronchioli; la quantità di aria inclusa nello spazio morto è circa 150 ml.

Il volume corrente moltiplicato per la frequenza respiratoria, circa 12 atti al minuto a riposo, fornisce il volume minuto, cioè la quantità di aria che in un minuto entra ed esce dai polmoni, escluso lo spazio morto. Il volume minuto fornisce un’accurata determinazione della effettiva ventilazione.

• Articolo redatto con la collaborazione di Sara De Stefani, UO Anestesia e Rianimazione Rimini/Riccione/Cattolica, AUSL della Romagna