A difficult concept for students to understand is how the recoil forces of the lung and recoil forces of the chest wall balance each other to determine the relaxation pressure-volume relationship of the lung and chest wall system. Nella maggior parte dei volumi polmonari, il rinculo del polmone è diretto verso l’interno, mentre il rinculo della parete toracica è diretto verso l’esterno. Quando le due forze di rinculo sono di uguale entità, ma in direzioni opposte, il sistema polmone-parete toracica è in equilibrio dinamico. Il volume polmonare in cui questo si verifica è la capacità funzionale residua (FRC). Quello che segue è la descrizione di un semplice modello che può dimostrare questo fenomeno, così come dimostrare l’ispirazione muscolare attiva e l’espirazione passiva. Cambiando leggermente il modello, si può anche dimostrare l’effetto di un cambiamento nel rinculo polmonare, dovuto alla fibrosi polmonare o all’enfisema. Questo modello è basato sugli ausili didattici per la ventilazione polmonare presentati da Stockert (1, 2).

Il modello è costruito con quattro aste di alluminio per laboratorio, tre supporti per pinze, una base pesante, una pinza per termometro a oscillazione libera e quattro elastici (Fig. 1A). Quando descrivi il modello assemblato (Fig. 1B), indica che l’asta verticale sinistra rappresenta lo 0% di capacità vitale (VC), l’asta oscillante al centro rappresenta la parete toracica, e l’asta verticale destra rappresenta il 70% VC. Poi, tenere due elastici che rappresentano rispettivamente il rinculo elastico del tessuto polmonare e il rinculo elastico della parete toracica. Attaccate gli elastici alla “parete toracica” mobile in modo che i due elastici tirino in direzioni opposte (Fig. 2A). Il punto in cui la parete toracica è ora posizionata è FRC, con i contraccolpi elastici del polmone e della parete toracica che si bilanciano a vicenda.

Per dimostrare un’ispirazione, spostare fisicamente la parte inferiore dell’asta della parete toracica verso un volume polmonare maggiore (cioè, a destra, verso l’asta del 70% VC; Fig. 2B). L’energia richiesta per fare questo è analoga all’energia fornita dai muscoli dell’ispirazione (cioè il diaframma e i muscoli intercostali esterni) durante un’ispirazione. Questo allungherà anche l’elastico che rappresenta il rinculo elastico del polmone, che tirerà indietro l’asta della parete toracica. Per dimostrare un’espirazione passiva, basta rilasciare l’asta della parete toracica, e la parete toracica ritorna alla FRC (Fig. 2C). L’energia che produce questo movimento è l’energia immagazzinata nell’elastico allungato che rappresenta il rinculo elastico del polmone, e quindi non è necessaria alcuna energia muscolare durante un’espirazione passiva. Dimostrazioni più avanzate potrebbero indicare le forze di rinculo durante un’inspirazione a un grande volume polmonare (cioè, >70% VC), dove i rinculi del polmone e della parete toracica sarebbero ora entrambi diretti verso l’interno, o durante un’espirazione attiva a un volume polmonare inferiore a FRC (cioè, a RV), dove il rinculo della parete toracica si opporrebbe sempre più al volume polmonare in diminuzione.

Aggiungendo o cambiando gli elastici, si possono dimostrare con questo modello anche stati di malattia polmonare. L’aggiunta di un secondo elastico per aumentare il rinculo elastico del polmone rappresenterebbe la fibrosi polmonare (Fig. 2D). In questo caso, la FRC è ridotta, ed è molto più difficile produrre un movimento inspiratorio della parete toracica a causa dell’aumento del rinculo elastico del polmone. La rimozione dei due elastici di rinculo polmonare e la loro sostituzione con un singolo elastico più grande con meno rinculo elastico rappresenterebbe un enfisema (Fig. 2E). In questo caso, sia la FRC che la compliance del polmone sono aumentate, rendendo più facile produrre un movimento inspiratorio della parete toracica. Un pneumotorace può essere dimostrato sganciando l’elastico che rappresenta il rinculo elastico del polmone dall’asta della parete toracica e tenendolo in posizione sull’asta di alluminio 0% VC (Fig. 2F). L’elastico si riavvolgerà verso l’interno, dimostrando un polmone collassato, mentre l’asta della parete toracica sarà spostata verso l’esterno dal rinculo della parete toracica, dimostrando un gonfiaggio non contrastato del torace. Si noti che l’elastico che rappresenta il polmone collassato non collassa completamente ad un volume zero; il “gonfiaggio” mantenuto del “polmone” durante un pneumotorace rappresenta il volume minimo del polmone.

Questa presentazione è altamente visiva e dimostra facilmente un argomento difficile da capire per gli studenti. È stata usata durante le lezioni agli studenti dei programmi di medicina, farmacia, assistenza medica e terapia fisica. La maggior parte degli studenti sembra apprezzare la dimostrazione e ho ricevuto un feedback positivo dagli studenti di tutti i programmi. Una volta vista la dimostrazione, gli studenti sembrano afferrare facilmente questo difficile concetto.