Cópia de ventilação pulmonar

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Ventilação pulmonar
Prof. Cristiane Lopes (John West C2) 27/05/21
Sistema respiratório
Funções respiratórias
• Ventilação pulmonar
o É a entrada e saída do ar dos
pulmões • Troca e transporte de gases
o Por difusão simples (devido a diferença de
pressão parcial dos gases)
• Regulação de ventilação
o Existem quimiorreceptores que detectam a
pressão dos gases no sangue
o Depois determinam se a frequência
respiratória deve aumentar ou diminuir
Funções não-respiratórias
• Equilíbrio ácido-base
o A eliminação de gás carbônio diminuiu a
acidez do sangue
• Regulação da PA
o A enzima angiotensina II é expressa
principalmente nas células epiteliais dos
capilares pulmonares
o Ela participa do sistema renina
angiotensina-aldosterona que controla a
pressão arterial
• Vocalização
o Para falar precisamos jogar pulsos de ar
nas pregas vocais
o Ar que promove a vibração das
pregas • Regulação térmica
o A evaporação da água presente na
cavidade oral contribui para a redução da
temperatura o Pois consome energia do
corpo
o OBS: mais relevante em animais com pele
coberta por pelo
• Defesa
o Contribui com a retirada de impurezas do
ar o Pois o sistema respiratório produz
muco e é ciliado
• Facilitação do enchimento cardíaco e retorno
venoso
o A circulação pulmonar funciona como
reservatório de sangue para o coração
o Coração continua recebendo o
sangue Fisiologia do sistema
respiratório
• Ventila
o Ocorre entrada e saída de ar no sistema
respiratório por convecção
o Ar é uma mistura de gases
• Faz trocas
o No pulmão:
o Parte do O2 do ar se difunde do ar
alveolar para o sangue
o Parte do CO2 se difunde do sangue
para o ar alveolar
o Nos tecidos:
o Parte do O2 é liberado do sangue para
os tecidos
o CO2 é liberado das células para o
sangue • Sistema respiratório controla os
músculos respiratórios
o Existem quimiorreceptores que enviam
informações sobre concentração de CO2,
de O2 e pH sanguíneo para o bulbo
(SNC)
o Bulbo regula a frequência respiratória
de acordo com a informações que recebe
• É automático
o Não precisamos pensar em respirar
o Pois o centro de controle da respiração
está no bulbo (localizado no tronco
encefálico), que está em uma região
inconsciente do encéfalo
o OBS: As informações conscientes
estão no córtex
Mecânica da ventilação
pulmonar Inspiração: entrada de ar
nos pulmões
Expiração: saída de ar dos pulmões
Conhecimentos
1. O ar é um fluído gasoso
2. Para que ocorra fluxo de ar, é necessário
diferença de pressão
3. Diferença de pressão é gerada pela Lei de
Boyle→ PV = cte quando T = cte
• A pressão é inversamente proporcional ao
volume
o Se a pressão aumenta, o volume diminui
o Se o volume aumenta, diminui a pressão 4. O
sistema depende das características
anatomofisiológicas da caixa torácica e do
sistema respiratório
• Geram força (para alterar a pressão)
• Geram deformação (para alterar o volume)
• Geram resiliência (forças elásticas que faz
voltar ao formato original)
Pressão dos gases
➢ Conjunto de forças exercidas por cada uma
das infinitas partículas do fluido sobre
infinitos pontos de seu conjunto (sobre a
parede do recipiente)
Propriedades estáticas da
parede torácica e pulmão
• Pulmão e cavidade torácica possuem células
muito diferentes
Pleuras: ligam o pulmão à cavidade torácica
• São 2
• Pleura visceral: está ligada ao tecido
pulmonar • Pleura parietal: ligada ao tórax
• Entre elas existe o líquido interpelural
produzidos pelas próprias células da
pleura→ forma o espaço interpleural
Traqueia: comunica os pulmões com as vias
aéreas superiores
• Traqueia se divide em 2 brônquios
o Brônquios se dividem em bronquíolos
o Bronquíolos se ramificam em alvéolos
(onde ocorrem as trocas gasosas)
Forças
• Retração elástica dos pulmões
o Tecido pulmonar apresenta forças que
fazem com que o pulmão tenda a colabar
(juntar todas as suas paredes)
• Retração elástica da parede toráxica
o Cavidade tem forças de expansão
o É voluntária
• Retrações elásticas dos pulmões e da parede
torácica em equilíbrio→ condição estática o
Forças de expansão da parede toráxica em
equilíbrio com as forças de retração do
tecido pulmonar
o Momento em que não ocorre a
ventilação o O desequilíbrio de forças
que permite a
ventilação pulmonar
Estática
Pressão atmosférica =
760mmHg
Pressão entre a parede do
tórax e
pulmões = sempre menor do que
a
pressão externa
• Precisa ser menor pois se fosse maior ou
igual os pulmões colabariam
• Não é igual em toda a pleura
o Pois existe o impacto da gravidade
Alteração de volume
➢ A alteração de pressão da cavidade torácica
depende da alteração de volume
• Pois é uma cavidade fechada
Inspiração
➢ É promovida pela contração de músculo
esquelético
• Contração gera força para alterar o volume
da cavidade toráxica
• Diafragma contrai para baixo
o Expansão vertical da cavidade toráxica e
redução da cavidade abdominal
• Músculos intercostais externos contraem
lateralmente
o Expansão lateral da cavidade toráxica
Expiração
➢ É promovida pelo relaxamento
do músculo esquelético
• Diafragma relaxa e se eleva
• Músculos intercostais externos
relaxam • Músculos intercostais
internos podem contrair
OBS: o volume de ar que entra no pulmão é
ligeiramente maior
• Porque mais oxigênio é absorvido do que
dióxido de carbono é eliminado
Mecanismo
Volume corrente: volume de ar que entra e sai
dos pulmões em 1 ciclo respiratório (ml)
Fluxo de ar: movimento do ar (L /s)
• Positivo +→ ar entrando no pulmão
• Negativo -→ ar saindo do pulmão
Pressão intrapleural: sempre é menor que a
pressão atmosférica (cm H2O)
• Promove alteração da pressão alveolar o
Pois a pressão intrapleural é transmitida
para o parênquima pulmonar e chega no
alvéolo pulmonar
Pressão alveolar: é a pressão que determina se
o ar vai entrar ou sair dos pulmões
• Negativa→ ar entra
• Positiva→ ar sai
Pressão transpulmonar: é a pressão a que o
tecido pulmonar é exposto
• Cálculo→ pressão intrapleural - a pressão
alveolar (em cada ponto)
Processo
Momento 1 - inspiração
1. Aumento da caixa torácica (pleura parietal se
expande)
2. Pressão intrapleural diminui
3. Pressão alveolar diminui
4. Faz com que o ar entre (fluxo positivo) 5.
Aumento do volume corrente (aumenta a entrada
de ar)
Momento 2 - inspiração
6. Caixa torácica se expande mais ainda 7.
Pressão intrapleural diminui mais ainda 8.
Pressão alveolar começa a subir (mais ainda
negativo→ pois o ar ainda está entrando) 9.
Fluxo começa a subir (mas ainda está positivo→
ar entrando)
10. Volume corrente aumenta mais ainda
Momento 3 - expiração
11. Pressão alveolar atinge o 0
• Ar para de entrar
12. Pressão intrapleural aumenta
• Pois o diafragma e intercostais
relaxam 13. Pressão alveolar aumenta
14. Fluxo sobe e está negativo→ ar saindo 15.
Volume corrente diminui (pulmões com menos
ar)
Momento 4 - expiração
16. Pressão intrapleural aumenta mais ainda •
Pois diafragma e intercostais relaxam mais
ainda
17. Pressão alveolar diminui (mas ainda está
positiva → ar continua saindo)
18. Fluxo desce (mas ainda negativo→ ar
saindo) 19. Volume corrente diminui mais
ainda
OBS 1: em ventilação mecânico é o oposto
• Pois o sujeito não consegue fazer a
expansão torácica para o ar entrar
• Para inspiração: se aumenta a pressão
externa para fazer o ar entrar (ar vai do
lugar de maior para o de menor pressão)
• Para expiração: se diminui a pressão
externa para fazer o ar sair
OBS 2: as curvas de pressão alveolar e pressão
intrapleural não são idênticas
• Pois os tecidos são diferentes
Estática
Complacência
➢ Grau de expansão que os pulmões
experimentam para cada unidade de
aumento na pressão transpulmonar
• É o quanto o pulmão se expande quando é
submetido a uma diferença de pressão
• É uma medida das propriedades elásticas do
pulmão
• Quanto maior a pressão transpulmonar, maior a
expansão do pulmão
Cálculo: ∆V / ∆P
Normal: 200 ml / cm H2O
•Ex: se a pressão aumentar de 0 para 10→
pulmão se expande em torno de 2 litros
Doenças que afetam
Fibrose pulmonar
➢ Paredes do pulmão ficam enrijecidas
(parênquima pulmonar mais enrijecido)
• Descola a curva de complacência para a
direita o Diminui a complacência
• A respiração é dificultada
o Pois a parede pulmonar não responde
bem à diferença de pressão
• Não tem cura
Enfisema pulmonar
➢ Pulmão fica muito flácido
• Perde a força elástica de retração
• Desloca a curva de complacência para a
esquerda o Aumenta a complacência
• Geralmente ocorre em fumantes
o A queima das substâncias do cigarro
compromete o tecido pulmonar
• Pequena variação de pressão já gera grande
expansão pulmonar
• Acaba acumulando o ar→ compromete a
expiração
Gráfico
Enchimento e
esvaziamento do pulmão
Enchimento
1
• Aumento da pressão transpulmonar
• Volume pulmonar estável
o Pois a diminuição da pressão intrapleural
não é suficiente para sobrepor a tensão
superficial (TS)
2
• Pulmão começa a expandir
o Pois queda de pressão intrapleural causa
abertura das vias aéreas de maior
complacência→ vias proximais
3
• Expansão linear das vias aéreas abertas→
todas as vias aéreas são abertas
4
• Limite do enchimento das vias aéreas o
Limites da força muscular e redução da
complacência (chega ao mínimo)
Esvaziamento
Histerese: diferença de trajetória pulmonar
durante enchimento e esvaziamento
• Devido à tensão superficial (TS) como
resistência à abertura alveolar (diferente da
fase de enchimento)
Tensão superficial
➢ Força que surge na superfície de líquidos
devido muitas forças intermoleculares fortes
• Ex: tensão superficial da água devido
ligações de hidrogênio entre as moléculas
de água + forte força de repulsão entre
água e ar
o Pois água é polar e ar apolar
• É importante para a força de retração elástica
dos pulmões
• Só ocorre na superfície
o Pois é onde tem o contato água e ar
• Ela diminui a complacência
• Impede que os alvéolos se expandam
demais • Tende a fazer os alvéolos
colabarem
• Na superfície dos alvéolos existe uma fina
camada de líquido
o Se fosse água pura, os alvéolos
colabariam (seriam uma camada
achatada pois perderiam o formato
arredondado)
o Pois a água de um lado do alvéolo se
atrairia com a água do outro lado e
achatariam o alvéolo
• Alvéolos não colabam pois nosso corpo produz
substâncias surfactantes
Surfactantes
➢ São detergentes naturais→ moléculas com cabeça
polar e corpo apolar
• São produzidos por pneumócitos tipo II
• São responsáveis por reduzir a tensão
superficial o Quanto mais surfactantes,
menor a tensão superficial
o Logo aumentam a complacência
o Logo alvéolos tendem menos a colabarem
(2 a 3x menos)
• Facilitam a difusão de gases
o Pois menor TS minimiza o acúmulo de
líquido alveolar
• Ajudam a manter o tamanho dos alvéolos
relativamente constante durante o ciclo
ventilatório
o Quando o alvéolo se expande muito→
ocorre grande diluição dos surfactantes
o Aumenta a tensão superficial
o Alvéolo tende a diminuir
Síndrome da angústia respiratória
aguda do neonato
➢ Quando o pulmão não está bem formado com
essas substâncias surfactantes
• Alvéolos colabam e a criança não consegue
respirar o Pois não ocorre a expansão alveolar
→ a complacência reduz a 0 (tensão superficial
fica maior que a pressão intrapleural)
• É instirado surfactante pelas vias aéreas para
diminuir a tensão e a criança conseguir respirar
Lei de Laplace
P: pressão
T: tensão superficial
r: raio
• OBS: no pulmão existem alvéolos de
diferentes tamanhos
• A pressão no alvéolo é diretamente proporcional
ao dobro a tensão
o Se a tensão aumenta, a pressão aumenta
o Se a tensão diminui, a pressão diminui • A
pressão é inversamente proporcional ao raio
alveolar
o Quanto maior o raio, menor a pressão o
Quanto menor o raio, maior a pressão o Ar
tende a sair e ir para alvéolos maiores o
Logo a distribuição de ar nos alvéolos não é
exatamente igual
Dinâmica
Medição de volumes e
capacidade respiratória
Espirômetro
➢ Aparelho que avalia a normalidade do
pulmão • É preciso tapar o nariz
o Só pode inspirar e expirar a partir do cilindro
conectado na cuba de ar
Expiração
1. Indivíduo solta o ar que vai para a cuba
de ar 2. Cuba de ar sobe e caneta de
registro desce
OBS: marcações são feitas pela caneta no papel
de registro que fica girando
Inspiração
➢ Indivíduo puxa o ar da cuba que desce
➢ Caneta sobe
Registro
Volume corrente (VC):
volume
de ar inspirado e expirado
Volume de reserva inspiratório (VRI): volume
inspirado acima do volume corrente em uma
inspiração máxima forçada
Volume de reserva expiratório (VRE): volume
expirado acima do volume corrente em uma
expiração máxima forçada
Volume expiratório forçado em 1s (VEF1):
volume expirado em uma expiração forçada de 1
segundo a partir de um pulmão cheio de uma
inspiração forçada
• É importante para detectar enfisema
pulmonar
Volume residual (VR): volume de ar que
permanece no pulmão depois de uma expiração
forçada
• Não é medido pelo espirômetro→ é medido
de forma indireta
Capacidade inspiratória (CI): capacidade de
inspirar a partir do repouso
• CI = VC + VRI
Capacidade vital (CV): máximo de ar que
conseguimos trocar com o meio
• CV = VRE + VC + VRI
Capacidade residual funcional (CRF): volume
que está no pulmão o tempo todo e participa da
troca gasosa
• CRF = VRE + VR
• É renovado pelo volume corrente
• Não é medida pelo espirômetro
Capacidade pulmonar total (CPT): é a soma
dos 4 volumes
• CPT = VR + VRE + VC + VRI
OBS 1: ventilação alveolar→ volume de ar
fresco que entra na zona respiratória
• Representa a quantidade de ar puro
inspirado disponível para a troca gasosa
OBS 2: espaço morto anatômico → ar que
passa pelos lábios mas não atinge o
compartimento dos gases alveolares onde a
troca gasosa ocorre
• É o volume das vias aéreas
condutoras Fluxo
➢ O fluxo precisa de uma força adicional para
superar a inércia e a resistência das moléculas e
dos tecidos • É inversamente proporcional à
resistência das vias aéreas
• É diretamente proporcional à variação de
pressão
Fluxo laminar
➢ Quando as camadas de ar se movimentam
paralelamente (sem mistura entre as camadas) •
Geralmente ocorre ao longo dos tubos das vias
respiratórias
•
Quando ocorre as bifurcações (que diminuem o
raio do tubo por onde passa o ar), a resistência
aumenta
OBS: regiões mais inferiores ventilam melhor do
que as mais superiores
Fluxo turbulento
➢ Quando o ar se movimento em regiões com
alta resistência
• Ocorre nos pontos de bifurcação
• Ele aumenta ainda mais a resistência
o Não é favorável para a passagem do ar
Fluxo transicional
➢ Movimento do ar de forma intercalada de fluxo
laminar ao longo do tubo e turbulento nas
bifurcações
Número de Reynolds
➢ Define se o fluxo é laminar ou turbulento
OBS: viscosidade: capacidade de uma camada
atrair a outra
Efeito das bifurcações
➢ Ao longo da via respiratória tem 23 gerações
de bifurcações
• Raio diminui muito→ resistência aumenta •
Área total aumenta muito (área de secção
recta é 5000 veze maior que a da traqueia)→
velocidade do fluxo diminui
o Importante para permitir a troca gasosa
nos alvéolos
Pressão intrapleural
➢ A mistura dos dois esforços (estático +
dinâmico) que permite a entrada e saída de ar
nos pulmões