Tutoria 8 - MECÂNICA DA RESPIRAÇÃO

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Tutoria 
MECÂNICA DA RESPIRAÇÃO 
 
SUMÁRIO 
 
 MÚSCULOS E OSSOS DO TÓRAX QUE 
PARTICIPAM DA RESPIRAÇÃO; 
 SACOS PLEURAIS DOS PULMÕES; 
 RELAÇÃO ENTRE VELOCIDADE DO FLUXO DE 
AR E ÁREA DE SECÇÃO TRANSVERSAL DA VIA 
AÉREA; 
 CIRCULAÇÃO ARTERIAL NOS PULMÕES; 
 LEIS DOS GASES; 
 COMPOSIÇÃO DO AR E FUNCIONAMENTO 
GERAL (LEI DE DALTON); 
 RELAÇÕES PRESSÃO-VOLUME (LEI DE 
BOYLE) 
 VENTILAÇÃO (RESPIRAÇÃO); 
 PRESSÃO ALVEOLAR; 
 PRESSÃO INTRAPLEURAL; 
 VOLUME PULMONAR; 
 CAPACIDADE PULMONAR; 
 COMPLACÊNCIA E ELASTICIDADE 
PULMONAR 
 SURFACTANTE E TENSÃO SUPERFICIAL; 
 RESISTÊNCIA DAS VIAS RESPIRATÓRIAS; 
 VENTILAÇÃO PULMONAR TOTAL E 
VENTILAÇÃO ALVEOLAR; 
 ALTERAÇÕES NA COMPOSIÇÃO DO GÁS; 
 VENTILAÇÃO E FLUXO SANGUÍNEO 
ALVEOLARES SÃO AJUSTADOS; 
 ASCULTAÇÃO E DOENÇAS PULMONARES; 
 
 
 Quando falamos sobre respiração, 
inúmeros significados podem ser citados. A 
respiração celular refere-se a reação 
intracelular do oxigênio com moléculas 
orgânicas para produzir dióxido de carbono, 
água e energia na forma de ATP. A respiração 
externa é o movimento de gases entre o meio 
externo e as células do corpo. Dessa forma, é 
necessário a respiração externa (obtenção de 
oxigênio) para que ocorra a respiração celular 
(uso de oxigênio para produzir ATP). A 
respiração externa pode ser subdividida em 
quatro processos: 
m Troca de ar entre a atmosfera e pulmões 
(processo conhecido como ventilação e 
compreende na inspiração – a inalação 
do ar para dentro dos pulmões – e 
expiração – a exalação de ar para fora 
dos pulmões). 
m Troca de O2 e CO2 entre os pulmões e o 
sangue. 
m Troca de gases entre o sangue e as 
células. 
REVISÃO DE ANATOMIA: 
A respiração externa ocorre pela entrada do ar 
nas vias aéreas e também pelas trocas 
ocorridas nos alvéolos. O sistema respiratório 
pode ser dividido em duas partes: o trato 
respiratório superior, que consiste em boca, 
cavidade nasal, faringe e laringe, e o trato 
respiratório inferior, que e formado pela 
traqueia, pelos dois brônquios principais, suas 
ramificações e pelos pulmões. 
MÚSCULOS E OSSOS DO TÓRAX QUE 
PARTICIPAM DA RESPIRAÇÃO 
 A caixa torácica compreende o tórax e 
os músculos associados. As costelas e a coluna 
formam as laterais e a parte superior da caixa 
torácica. O diafragma, um músculo esquelético 
em forma de cúpula, forma a base. 
 
 
Tutoria 
 Dos músculos que participam da 
respiração, pode-se citar os dois músculos 
intercostais (interno e externo) que conectam 
os doze pares de costelas. Músculos 
adicionais, os esternocleidomastóideos e os 
escalenos, estendem-se da cabeça e do 
pescoço até o esterno e as duas primeiras 
costelas. É importante entender que todos 
esses músculos não se cansam (não fadigam). 
Eles precisam trabalhar o tempo todo. 
 
m Músculos inspiratórios: 
Função: Elevação da caixa torácica 
Os músculos inspiratórios normalmente estão 
localizados em volta (ou entre as) das costelas 
e esterno. A exceção é o diafragma. 
Músculos na inspiração normal: Diafragma 
(70% do movimento na inspiração) e M. 
Intercostais externos. 
Músculos (acessórios) na inspiração forçada: 
músculos esternocleidomastóideo (promove a 
elevação do osso esterno), músculos serráteis 
anteriores (elevação das costelas) e músculos 
escalenos (elevação das primeiras costelas). 
 
 
 
m Músculos expiratórios: 
Função: puxam a caixa torácica para baixo 
Na respiração normal (tranquila), a expiração 
ocorre sem auxílio direto de músculos. Os 
músculos inspiratórios irão automaticamente 
relaxar (desativando lentamente os músculos 
inspiratórios), o que promove a expiração 
tranquila. Não é necessário contrair músculos 
na expiração tranquila e passiva. 
Na respiração forçada, a expiração ocorre por 
meio de contração de músculos acessórios, 
tais como músculo reto abdominal, músculo 
transverso do abdômen, obliquo interno e 
externo e intercostal interno. 
SACOS PLEURAIS DOS PULMÕES 
No interior do tórax, encontra-se três 
sacos (bolsas) membranosos. O saco 
pericárdico que envolve o coração e os dois 
sacos pleurais – cada um envolvendo um 
pulmão. 
 
 Dessa forma, cada pulmão é rodeado 
por um saco pleural de parede dupla (parietal 
e visceral), cuja as membranas forram o 
interior do tórax e cobrem sua superfície 
externa dos pulmões. Cada membrana pleural 
(ou pleura) é formada por várias camadas de 
tecido conectivo elástico e uma grande 
quantidade de capilares. Entre a pleura parietal 
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e a visceral, existe um líquido pleural (derrame 
pleural), cujo o volume total é de cerca de 25 a 
30mL em um homem de 70kg. 
 O líquido pleural tem vários propósitos. 
Primeiro, ele cria uma superfície úmida e 
escorregadia para que as membranas opostas 
possam deslizar uma sobre a outra enquanto 
os pulmões se movem dentro do tórax. 
Segundo, ele mantém os pulmões aderidos à 
parede torácica. 
 
 
 
 
RELAÇÃO ENTRE VELOCIDADE DO FLUXO 
DE AR E ÁREA DE SECÇÃO TRANSVERSAL 
DA VIA AÉREA 
m Trato respiratório superior: cavidade 
nasal, faringe e laringe 
m Trato respiratório inferior: traqueia, 
pelos dois brônquios principais e suas 
ramificações 
O diâmetro da via aérea se torna menor 
progressivamente da traqueia até os 
bronquíolos. Porém, se o diâmetro é menor, o 
número de estruturas presentes aumenta 
geometricamente. Por exemplo: o diâmetro do 
bronquíolo é pequeno, mas há vários ramos de 
bronquíolos na árvore brônquica. 
Por isso, a área de secção transversal 
total aumenta a cada divisão das vias aéreas. 
A área de secção transversal total é menor no 
trato respiratório superior e maior nos 
bronquíolos. 
 
A velocidade do fluxo de ar é 
inversamente proporcional à área de secção 
transversal da via aérea, OU SEJA, a velocidade 
do fluxo de ar é maior nas vias aéreas 
superiores e menor nos bronquíolos terminais. 
Grande área de secção transversal 
diminui a resistência. 
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CIRCULAÇÃO ARTERIAL NOS PULMÕES 
 Grande característica da circulação 
pulmonar: baixa pressão e alta taxa de fluxo. 
 A circulação pulmonar inicia com o 
tronco pulmonar, o qual recebe sangue com 
pouco oxigênio do ventrículo direito. O tronco 
pulmonar divide-se em duas artérias 
pulmonares, uma para cada pulmão. 
 A taxa do fluxo sanguíneo através dos 
pulmões é bem mais alta do que em outros 
tecidos. Isto porque os pulmões recebe todo o 
sangue acumulado no ventrículo direito para 
realizar o processo de OXIGENAÇÃO do sangue. 
Ou seja, todo o sangue que circula no nosso 
corpo pelas artérias precisa passar pelos 
pulmões antes. 
 Apesar da alta taxa de fluxo, a pressão 
sanguínea pulmonar é baixa. Isso porque não 
há necessidade do ventrículo direito bombear 
o sangue venoso para os pulmões com uma 
alta pressão, posto que a resistência da 
circulação pulmonar é baixa. Essa resistência 
baixa pode ser atribuída ao menor 
comprimento total dos vasos sanguíneos 
pulmonares e à distensibilidade e grande área 
de secção transversal total das arteríolas 
pulmonares. 
LEIS DOS GASES 
 O fluxo de ar é muito semelhante com o 
fluxo sanguíneo no sistema circulatório, uma 
vez que ar e sangue são fluidos. A principal 
diferença é que o ar é uma mistura de gases 
compressíveis. Consideraremos as leis dos 
gases que governam a solubilidade e o 
transporte de oxigênio no sangue. 
(1) A equação do gás ideal 
(2) Lei de Boyle 
(3) Lei de Dalton 
EQUAÇÃO DO GÁS IDEAL: explica que quando o 
volume de um gás aumenta, a pressão diminui. 
 
LEI DE BOYLE: as moléculas de um gás se 
movem de uma forma muito rápida e violenta. 
(Lembra do ensino médio... GELO – as 
moléculas quase não se movem; ÁGUA – as 
moléculas se movem pouco; VAPOR/GÁS – as 
moléculas se movem de forma violenta). Por 
exemplo, esse gás em um certo volume, vai 
bater nas superfícies de uma forma. Quando se 
reduz o volume, esse gás vai bater nas 
superfícies de uma forma aindamais violenta. 
 
 Volume e pressão são inversamente 
proporcionais. 
 
Devido a Lei de Boyle, na respiração há uma 
relação inversa entre pressão e o volume. A 
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respiração (ventilação) é uma troca de massa 
de ar entre a atmosfera e os alvéolos. 
Quando diminui-se o volume, a pressão 
aumenta duas vezes. Quando eu aumento o 
volume do tórax (inspiração), automaticamente 
diminui-se a pressão nos alvéolos. Dessa 
forma, pressão alveolar fica abaixo da 
atmosférica, o ar da atmosfera flui para dentro 
do sistema atmosférico. Quando eu diminui o 
volume do tórax (expiração), automaticamente 
aumenta a pressão nos alvéolos. Dessa forma, 
a pressão alveolar fica acima da atmosférica. 
O ar dos alvéolos flui para meio externo. 
LEI DE DALTON: A lei de Dalton diz que a 
pressão total de uma mistura de gases 
é a soma das pressões dos gases individuais. 
COMPOSIÇÃO DO AR E FUNCIONAMENTO 
GERAL (LEI DE DALTON) 
 O ar que inspiramos é uma mistura de 
gases e de vapor de água. A lei de Dalton afirma 
que a pressão total exercida por uma mistura 
de gases é a soma das pressões exercidas 
pelos gases individualmente. Por exemplo, no 
ar seco a uma pressão atmosférica de 760 
mmHg, 78% da pressão total é devida ao N2, 
21% ao O2, e assim por diante. 
 Na fisiologia respiratória, não estamos 
interessados somente na pressão atmosférica 
total, mas também na pressão individual do 
oxigênio e do dióxido de carbono. A pressão de 
um único gás em uma mistura é conhecida 
como pressão parcial. A pressão exercida por 
um gás individual é determinada somente por 
sua abundância relativa na mistura e é 
independente do tamanho ou da massa 
molecular do gás. 
 O fluxo de ar ocorre sempre que houver 
um gradiente de pressão. O fluxo global de ar, 
como o fluxo sanguíneo, ocorre de áreas de 
maior pressão para áreas de menor pressão. O 
movimento do tórax durante a respiração cria, 
nos pulmões, condições de pressões alta e 
baixa alternadas. 
 A difusão de gases a favor dos 
gradientes de concentração (pressão parcial) 
também se aplica aos gases individualmente. 
Por exemplo, o oxigênio move-se de áreas de 
pressão parcial mais elevada para áreas de 
pressão parcial menos elevada. 
RELAÇÕES PRESSÃO-VOLUME (LEI DE 
BOYLE) 
 A pressão exercida por um gás ou por 
uma mistura de gases em um recipiente 
fechado é criada pelas colisões das moléculas 
do gás em movimento com as paredes do 
recipiente e umas com as outras. Se o tamanho 
do recipiente é reduzido, os choques entre as 
moléculas de gás e as paredes tornam-se mais 
frequentes, e, assim, a pressão aumenta. Essa 
relação é observada na Lei de Boyle: 
P1V1 = P1V2 
P = pressão; 
V = volume. 
 A lei de Boyle diz que, se o volume de 
gás é reduzido, a pressão aumenta. Se o 
volume aumenta, a pressão diminui. 
 No sistema respiratório, mudanças no 
volume da cavidade torácica durante a 
ventilação causam gradientes de pressão que 
geram fluxo de ar. Quando o volume do tórax 
aumenta, a pressão alveolar diminui, e o ar flui 
para dentro do sistema respiratório. 
Quando o volume do tórax diminui, a 
pressão alveolar aumenta, e o ar flui para a 
atmosfera. Esse movimento de ar é chamado 
de fluxo de massa, visto que toda a mistura de 
gás está se movendo, e não somente um ou 
dois dos gases distribuídos pelo ar. 
 
Tutoria 
VENTILAÇÃO (RESPIRAÇÃO) 
 A troca de ar entre a atmosfera e os 
alvéolos é denominada de ventilação (ou 
respiração). Um único ciclo respiratório 
consiste em um inspiração seguido por uma 
expiração. 
 A respiração é um processo que requer 
contração muscular. No sistema respiratório, 
os músculos da caixa torácica e o diafragma 
funcionam como uma bomba, uma vez que a 
maior parte do tecido pulmonar é um fino 
epitélio de troca. Quando esses músculos se 
contraem, os pulmões expandem-se, uma vez 
que estão presos à parede interna do tórax pelo 
líquido pleural. 
 Os músculos primários envolvidos na 
respiração espontânea (respiração em 
repouso, tranquila normal) são o diafragma, os 
intercostais externos e os escalenos. Durante a 
respiração forçada, outros músculos do tórax e 
do abdome podem ser requisitados a auxiliar 
 Para que o ar possa se mover até chegar 
dentro dos alvéolos, a pressão dentro dos 
pulmões deve ser mais baixa do que a pressão 
atmosférica. De acordo com a lei de Boyle, um 
aumento no volume gera uma redução na 
pressão. 
 
Aumento no volume  Menor pressão  
Maior fluxo de ar para chegar nos alvéolos 
 
 
Durante a inspiração, o volume torácico 
aumenta quando certos músculos esqueléticos 
da caixa torácica e o diafragma se contraem. 
Ou seja, contração dos músculos extrínsecos 
ao pulmão promove aumento do volume de ar 
e consequentemente influxo do ar nos alvéolos. 
 Quando o diafragma contrai, na 
respiração tranquila, o diafragma move-se 
cerca de 1,5 cm, aumentando o volume 
torácico. A contração do diafragma causa de 60 
a 75% da modificação do volume inspiratório 
durante uma respiração espontânea normal. O 
movimento da caixa torácica cria os 25 a 40% 
restantes da modificação do volume. 
 Durante a inalação, os músculos 
intercostais externos e escalenos contraem e 
tracionam as costelas para cima e para fora. O 
movimento desses músculos intercostais eleva 
toda a caixa torácica para cima. O movimento 
das costelas durante a inspiração tem sido 
comparado a uma ação de alavanca, que eleva 
toda a caixa torácica. 
Além disso, os músculos intercostais 
amplia as costelas para as laterais (para fora) 
– esse movimento é comparado com a alça de 
um balde. 
A combinação desses movimentos 
amplia a caixa torácica em todas as direções. À 
medida que o volume torácico aumenta, a 
pressão diminui, e o ar flui para dentro dos 
pulmões. 
 
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 Ao final da inspiração, os impulsos dos 
neurônicos motores somáticos para os 
músculos inspiratórios cessam, e os músculos 
relaxam. 
 A retração elástica dos pulmões e da 
caixa torácica leva o diafragma e as costelas 
para as suas posições originais relaxadas, da 
mesma maneira que um elástico esticado 
retorna ao seu tamanho original quando é 
solto. Devido ao fato de a expiração durante a 
respiração em repouso envolver a retração 
elástica passiva, em vez da contração 
muscular ativa, ela é chamada de expiração 
passiva na respiração tranquila. 
 Na respiração forçada, a expiração é 
considerada ativa. Isto porque a expiração 
ativa ocorre durante a exalação voluntária e 
quando a ventilação excede 30 a 40 ciclos 
ventilatórios por minuto. (A taxa de ventilação 
normal em repouso é de 12 a 20 ciclos 
ventilatórios por minuto para um adulto.) A 
expiração ativa usa os músculos intercostais 
internos e os músculos abdominais, os quais 
não são utilizados durante a inspiração. Esses 
músculos são coletivamente chamados de 
músculos expiratórios. 
 Os músculos intercostais internos 
revestem a superfície interna da caixa torácica. 
Quando se contraem, eles puxam as costelas 
para dentro, reduzindo o volume da cavidade 
torácica. Para sentir essa ação, coloque as 
mãos em sua caixa torácica, sopre 
vigorosamente o ar para fora dos seus pulmões 
o máximo que puder e observe o movimento 
das suas mãos à medida que você faz isso. 
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 Os intercostais internos e os intercostais 
externos funcionam como grupos de músculos 
antagonistas para alterar a posição e o volume 
da caixa torácica durante a ventilação. O 
diafragma, entretanto, não possui músculos 
antagonistas. Em vez disso, os músculos 
abdominais contraem durante a expiração 
ativa para suplementar a atividade dos 
intercostais internos. 
 A contração abdominal puxa as costelas 
inferiores para dentro e diminui o volume 
abdominal, ações que deslocam o intestino e o 
fígado para cima. As vísceras deslocadas 
empurram o diafragma para cima, para dentro 
da cavidade torácica, e o volume do tóraxdiminui passivamente ainda mais. A ação dos 
músculos abdominais durante a expiração 
forçada é o motivo pelo qual os instrutores de 
aeróbica dizem a você para soprar o ar para 
fora quando levanta a cabeça e os ombros 
durante os exercícios abdominais. O processo 
ativo de soprar o ar para fora ajuda a contrair 
os abdominais, os mesmos músculos que você 
está tentando fortalecer. 
 Qualquer doença neuromuscular que 
enfraqueça os músculos esqueléticos ou 
lesione seus neurônios motores pode afetar a 
ventilação. Com a diminuição da ventilação, 
menos ar “novo” entra nos pulmões. 
 TIPOS DE VENTILAÇÃO: 
 
PRESSÃO ALVEOLAR 
 Lembre-se que a pressão atmosférica 
recebe o valor de 0 mmHg. Números negativos 
designam pressões subatmosféricas, e 
números positivos denotam pressões maiores 
do que a atmosférica. 
 Para que ocorra as trocas gasosas, a 
pressão alveolar precisa ser diferente da 
pressão atmosférica. Quando a pressão 
alveolar é MENOR que a pressão atmosférica, 
o ar externo flui para interior do trato 
respiratório. Quando a pressão alveolar é 
MAIOR que a pressão atmosférica, o ar flui para 
o meio extenro. 
Tempo 0. Na breve pausa entre as respirações, 
a pressão alveolar é igual à pressão 
atmosférica (0 mmHg no ponto A1). Quando as 
pressões são iguais, não há fluxo de ar. 
Tempo 0 a 2 segundos: inspiração. Quando a 
inspiração inicia, os músculos inspiratórios 
contraem, e o volume torácico aumenta. Com o 
aumento do volume, a pressão alveolar diminui 
cerca de 1 mmHg abaixo da pressão 
atmosférica (-1 mmHg, ponto A2), e o ar flui 
para dentro dos alvéolos (ponto C1 e C2). A 
mudança do volume torácico ocorre mais 
rapidamente do que a velocidade do ar fluindo 
para dentro dos pulmões, e, assim, a pressão 
alveolar atinge o seu valor mais baixo no meio 
do processo de inspiração (ponto A2). Como o 
ar continua a fluir para dentro dos alvéolos, a 
pressão aumenta até a caixa torácica parar de 
expandir-se, imediatamente antes do término 
da inspiração. O movimento do ar continua por 
mais uma fração de segundo, até que a 
pressão dentro dos pulmões se iguala à 
pressão atmosférica (ponto A3). Ao término da 
inspiração, o volume pulmonar está no seu 
valor máximo no ciclo respiratório (ponto C2), e 
a pressão alveolar é igual à pressão 
atmosférica. 
Tempo 2 a 4 segundos: expiração. Como os 
volumes pulmonares e torácicos diminuem 
durante a expiração, a pressão de ar nos 
pulmões aumenta, atingindo cerca de 1 mmHg 
acima da pressão atmosférica (ponto A4). A 
pressão alveolar é agora maior do que a 
pressão atmosférica, de modo que o fluxo de ar 
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se inverte, e o ar move-se para fora dos 
pulmões. 
Tempo 4 segundos. No final da expiração, o 
movimento de ar cessa quando a pressão 
alveolar novamente se iguala à pressão 
atmosférica (ponto A5). O volume pulmonar 
atinge o seu valor mínimo dentro do ciclo 
respiratório (ponto C3). Nesse ponto, o ciclo 
respiratório terminou e está pronto para ser 
iniciado novamente com a próxima respiração. 
 As diferenças de pressão, mostradas na 
Figura 17.9, aplicam-se à respiração em 
repouso (basal ou tranquila). Durante o 
exercício ou a respiração forçada, esse volume 
se torna proporcionalmente maior. 
 
PRESSÃO INTRAPLEURAL DURANTE O 
CICLO RESPIRATÓRIO 
Existem duas pressões importantes 
para o ciclo respiratório: a pressão alveolar e a 
pressão intrapleural. Quando o ar flui para 
dentro do sistema respiratório, a pressão 
alveolar é menor do que a pressão atmosférica. 
Na expiração, a pressão alveolar é maior do 
que no meio externo, logo, o ar é expulso do 
trato respiratório. 
 A pressão intrapleural, por sua vez, 
possui uma pressão mais baixa ainda na 
inspiração. Na expiração, a pressão 
intrapleural aumenta a pressão, mas ainda 
continua sendo um número negativo. A pressão 
alveolar será antagônica da pressão 
atmosférica. Enquanto isso, a pressão 
intrapleural será sempre negativa e irá 
acompanhar as alterações da pressão alveolar. 
Nossos pulmões tem uma tendência 
natural de funcionar como um elástico, ou seja, 
ele tem uma tendência a se contrair (ao 
colapso). 
 
 A caixa torácica, no entanto, exerce uma 
força no sentido contrário que impede os 
pulmões que colapsar. 
 
 É importante ressaltar que essa ligação 
do pulmão com a caixa torácica só ocorre 
devido a uma pleura (visceral e parietal). Entre 
essas duas películas, existe um espaço 
intrapleural preenchido por líquido. Esse 
espaço intrapleural funciona praticamente 
como um vácuo, que torna a pressão 
intrapleural sempre negativa. Ela possui 
pressão negativa porque existe uma drenagem 
constante do líquido intersticial pelos ductos 
linfáticos. Graças a pressão negativa 
comparada com a pressão atmosférica, ocorre 
a aderência entre as pleuras 
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Essa pressão negativa do espaço 
intrapleural mantém os pulmões estendidos. 
Quando essa pressão intrapleural se torna 
ainda mais negativa, o pulmão tende a se 
expandir. Quando essa pressão se torna menos 
negativa (mas ainda assim negativa) o pulmão 
tende a se retrair. A pressão intrapleural 
sempre será abaixo da pressão atmosférica. 
 No início da inspiração, a pressão 
intrapleural é de cerca de -3 mmHg. À medida 
que a inspiração prossegue, a membrana 
pleural e os pulmões acompanham a expansão 
da caixa torácica devido a interações com o 
líquido pleural, porém o tecido pulmonar 
elástico resiste a ser estirado. A tendência de 
os pulmões ficarem o mais distante possível da 
caixa torácica faz a pressão intrapleural se 
tornar ainda mais negativa. 
 No final de uma inspiração tranquila, 
quando os pulmões são totalmente 
expandidos, a pressão intrapleural cai para 
aproximadamente -6 mmHg. Durante o 
exercício, ou outras inspirações vigorosas, a 
pressão intrapleural pode alcançar -8 mmHg, 
ou menos. 
 Durante a expiração, a caixa torácica 
retorna à sua posição de repouso. Os pulmões 
deixam a sua posição de estiramento, e a 
pressão intrapleural retorna ao seu valor 
normal de cerca de -3 mmHg (ponto B3). 
Observe que a pressão intrapleural nunca se 
equilibra com a pressão atmosférica, pois a 
cavidade pleural é um compartimento fechado. 
Pressão transpulmonar é a diferença entre a 
pressão alveolar e a pressão intraplueral. 
 
 Se, porventura, um objeto pontiagudo 
perfurar o tórax e romper as membranas 
pleurais, o pulmão irá colapsar. O pulmão irá 
ficar com um volume pequeno. As pressões 
intrapleurais, pressões alveolares e pressão 
atmosférica se igualaram. 
 
 
 
 
 
Tutoria 
VOLUME PULMONAR MUDA DURANTE A 
RESPIRAÇÃO 
 Por meio de um instrumento chamado 
espirômetro, é possível analisar a respiração. 
 
m Volume Pulmonar: 
O ar movido durante a respiração pode 
ser dividido em quatro volumes pulmonares: 
(1) volume corrente, (2) volume de reserva 
inspiratório, (3) volume de reserva expiratório e 
(4) volume residual. Os volumes pulmonares 
variam consideravelmente com a idade, o sexo, 
a altura e o peso, e, assim, os médicos usam 
algoritmos com base nesses parâmetros para 
calcular os volumes pulmonares. 
Durante um teste de espirômetro, 
observa-se os seguintes padrões: 
“Respire calmamente.” O volume de ar 
que se move durante uma única inspiração ou 
expiração é denominado volume corrente (Vc). 
O volume corrente médio durante uma 
respiração espontânea (ventilação basal) é de 
cerca de 500 mL. (É difícil respirar 
normalmente quando a pessoa está pensando 
sobre a sua respiração, por isso o médico pode 
não dar essa instrução.) 
“Agora, no final de uma inspiração 
tranquila, você deve inspirar o máximo de ar 
adicional que for possível.” O volume adicional 
inspirado, acima do volume corrente, 
representa o seu volume de reserva 
inspiratório (VRI). Em um homem de 70 kg, este 
volume é de cerca de 3.000 mL, 
aproximadamente seis vezes mais do que o 
volume corrente normal.“Agora, pare no final de uma expiração 
normal e, em seguida, expire tanto ar quanto 
for possível.” Essa quantidade de ar expirado 
vigorosamente após o final de uma expiração 
espontânea é o volume de reserva expiratório 
(VRE), que é, em média, cerca de 1.100 mL. 
O quarto volume não pode ser medido 
diretamente. Mesmo se você soprar o máximo 
de ar que puder, ainda restará ar nos pulmões 
e nas vias aéreas. O volume de ar presente no 
sistema respiratório após a expiração máxima 
– cerca de 1.200 mL – é chamado de volume 
residual (VR). A maior parte desse volume 
residual existe porque os pulmões são 
mantidos estirados aderidos pelo líquido 
pleural às costelas. 
Volume Corrente Volume de ar que se 
move em uma 
inspiração e 
expiração tranquila. 
Volume de Reserva 
Inspiratório 
Máximo de volume 
de ar possível de se 
inspirar 
Volume de Reserva 
Expiratório 
Máximo de volume 
de ar possível de se 
expirar 
Volume Residual Volume de ar que 
sobra após o 
máximo de 
expiração possível 
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CAPACIDADE PULMONAR 
 A soma de dois ou mais volumes 
pulmonares é chamado de capacidade. 
 A capacidade vital (CV) é a soma do 
volume da reserva inspiratório, volume de 
reserva expiratório e volume corrente. A 
capacidade vital representa a quantidade 
máxima de ar que pode ser voluntariamente 
movida para dentro ou para fora do sistema 
respiratório a cada respiração (ciclo 
ventilatório). Ela diminui com a idade, quando 
os músculos enfraquecem e os pulmões se 
tornam menos elásticos. 
 A capacidade vital somada ao volume 
residual é a capacidade pulmonar total (CPT). 
 
COMPLACÊNCIA E ELASTICIDADE 
PULMONAR 
 A respiração adequada depende da 
habilidade dos pulmões de se expandirem 
normalmente. A maior parte do trabalho 
respiratório é gasto para superar a resistência 
elástica dos pulmões e da caixa torácica ao 
estiramento. Clinicamente, a habilidade do 
pulmão de se estirar é chamada de 
complacência. 
 A complacência refere-se à quantidade 
de força que deve ser exercida sobre um corpo 
para o deformar. No pulmão, podemos 
expressar a complacência como uma alteração 
do volume (V), que é resultado de uma força ou 
pressão (P) exercida sobre o pulmão. Um 
pulmão de alta complacência pode ser estirado 
facilmente. Um pulmão com baixa 
complacência requer mais força dos músculos 
inspiratórios para ser estirado. 
 Fibrose pulmonar está associada com 
uma diminuição da complacência pulmonar. 
Isto porque é caracterizado pelo 
desenvolvimento elevado de tecido conjuntivo 
(fibrose) – o que dificulta o estiramento do 
pulmão. 
 A complacência é o inverso da 
elastância (recuo elástico). A elastância se 
refere à capacidade que um corpo tem de 
voltar à sua forma original (de retrair). 
 A complacência pulmonar é 
inversamente proporcional à elastância. 
Complacência: Se diminuída, há 
dificuldade de inspirar. 
Elastância: Se diminuída, há dificuldade 
de expirar. 
Maior elasticidade -> Maior retração elástica -
> Menor complacência -> Menor distensão. 
Um pulmão que é estirado facilmente 
(alta complacência) provavelmente apresenta 
perda do seu tecido elástico e, assim, não 
Tutoria 
voltará ao seu volume de repouso quando a 
força que o mantém estirado cessa (baixa 
elastância). 
 
Enfisema é uma doença na qual as 
fibras de elastina normalmente encontradas no 
tecido pulmonar são destruídas. A destruição 
da elastina resulta em pulmões que exibem 
alta complacência e estiram facilmente 
durante a inspiração. Todavia, esses pulmões 
também apresentam uma elasticidade 
diminuída, de modo que não retornam à sua 
posição de repouso durante a expiração. Os 
pacientes com enfisema contraem seus 
músculos expiratórios (expiração ativa) para 
forçar a saída de ar que não está saindo com o 
recolhimento elástico dos pulmões. 
PAPEL DO SURFACTANTE NA 
RESISTÊNCIA AO ESTIRAMENTO DO 
PULMÃO 
 Durante anos, os fisiologistas 
assumiram que a elastina e outras fibras 
elásticas (do tecido pulmonar) eram a fonte 
primária da resistência ao estiramento no 
pulmão. Entretanto, descobriram-se que a 
tensão superficial também auxilia na 
resistência. 
É mais fácil encher um pulmão com salina do 
que com ar. Entenda: 
Estudos comparando o trabalho 
necessário para expandir pulmões cheios de ar 
e pulmões cheios de solução salina mostraram 
que os cheios de ar são mais difíceis de se 
inflar. A partir desse resultado, os 
pesquisadores concluíram que o tecido 
pulmonar contribui menos para a resistência 
do que se pensava. Alguma outra propriedade 
do pulmão normal cheio de ar, uma 
propriedade não presente no pulmão cheio 
com solução salina, deve criar a maior parte da 
resistência ao estiramento. 
 Essa propriedade é a tensão superficial 
criada pela fina camada de fluido entre as 
células alveolares e o ar. Quando o líquido é a 
água, a tensão superficial ocorre devido às 
ligações de hidrogênio entre as moléculas de 
água. A tensão superficial alveolar é 
semelhante à tensão superficial que existe em 
uma bolha esférica, embora os alvéolos não 
sejam esferas perfeitas. 
 A Lei de Laplace relaciona a pressão 
com a tensão superficial e o raio: 
P = 2T / r; sendo que T é a tensão superficial e 
R é o raio. 
 Quanto maior é a bolha, menor é a 
tensão superficial. Quanto menor é a bolha, 
maior será a tensão superficial. 
 
 Normalmente, contudo, nossos 
pulmões secretam um surfactante que reduz a 
tensão superficial. Os surfactantes são 
moléculas que rompem as forças coesivas 
entre as moléculas de água ao se substituírem 
por água junto à superfície. Nos pulmões, o 
surfactante diminui a tensão superficial do 
líquido alveolar e, assim, diminui a resistência 
do pulmão ao estiramento. 
 O surfactante é mais concentrado em 
alvéolos menores, tornando a sua tensão 
superficial menor do que nos alvéolos maiores. 
A menor tensão superficial ajuda a igualar a 
pressão entre alvéolos de diferentes tamanhos 
e torna mais fácil inflar os alvéolos menores. 
Tutoria 
 Com uma tensão superficial menor, o 
trabalho necessário para expandir os alvéolos 
em cada ciclo ventilatório é bastante reduzido. 
 
 O surfactante humano é uma mistura 
que contém proteínas e fosfolipídeos, como 
dipalmitoilfosfatidilcolina, que são secretados 
para o espaço de ar alveolar pelas células 
alveolares tipo II (pneumócitos tipo II). 
RESISTÊNCIA DAS VIAS RESPIRATÓRIAS 
(RAIO/DIÂMETRO INFLUENCIA A 
RESISTÊNCIA) 
 O outro fator, além da complacência, 
que influencia o trabalho respiratório é a 
resistência do sistema respiratório ao fluxo de 
ar. Três parâmetros contribuem para a 
resistência (R): comprimento do sistema (L), 
viscosidade da substância que flui pelo sistema 
e o raio dos tubos no sistema. 
 Devido ao fato do comprimento do 
sistema ser constante, ignoramos ele. A 
viscosidade do ar é quase constante. 
Embora a viscosidade do ar seja quase 
constante, em uma sauna, a situação muda. É 
mais difícil respirar em uma sauna cheia de 
vapor do que em uma sala com umidade 
normal. As gotas de água no vapor aumentam 
a viscosidade do ar, aumentando, assim, a sua 
resistência ao fluxo. 
A viscosidade também muda ligeiramente com 
a pressão atmosférica, diminuindo à medida 
que a pressão diminui. Uma pessoa a uma 
grande altitude pode sentir menos resistência 
ao fluxo de ar do que uma pessoa ao nível do 
mar. 
 Como resultado, o raio (ou o diâmetro) 
das vias respiratórias torna-se o principal 
determinante da resistência das vias aéreas. 
Normalmente, entretanto, o trabalho 
necessário para superar a resistência das vias 
aéreas ao fluxo de ar é muito menor que o 
trabalho necessário para superar a resistência 
dos pulmões e da caixa torácica ao 
estiramento. 
 Cerca de 90% da resistência das vias 
aéreas, em geral, podem ser atribuídos à 
traqueia e aos brônquios, estruturas rígidas 
com a menor área de secçãotransversal total. 
Devido ao fato de essas estruturas serem 
sustentadas por cartilagens, o seu diâmetro 
normalmente não muda, e a sua resistência ao 
fluxo de ar é constante. No entanto, o acúmulo 
de muco devido a alergias ou a infecções pode 
aumentar significativamente a resistência das 
vias aéreas. Se você tentar respirar pelo nariz 
quando está resfriado, pode observar como o 
estreitamento de uma via aérea superior limita 
o fluxo de ar. 
 Os bronquíolos normalmente não 
contribuem de forma significativa para a 
resistência das vias aéreas, pois sua área de 
secção transversal total é cerca de 2 mil vezes 
a da traqueia. Entretanto, devido ao fato de os 
bronquíolos serem tubos colapsáveis, um 
decréscimo no seu diâmetro pode torná-los 
uma fonte significativa de resistência das vias 
aéreas. A broncoconstrição aumenta a 
resistência ao fluxo de ar e diminui a 
quantidade de ar “novo” que alcança os 
alvéolos. 
 Os bronquíolos, assim como as 
arteríolas, estão sujeitos ao controle reflexo 
pelo sistema nervoso e por hormônios. 
Tutoria 
Entretanto, a maioria das alterações minuto a 
minuto do diâmetro bronquiolar ocorrem em 
resposta a sinais parácrinos. O dióxido de 
carbono nas vias aéreas é a molécula parácrina 
primária, afetando diretamente o diâmetro 
bronquiolar. O aumento de CO2 no ar expirado 
relaxa o músculo liso bronquiolar, provocando 
broncodilatação. 
 A histamina é um sinal parácrino que 
atua como um broncoconstritor potente. Essa 
substância química é liberada pelos mastócitos 
em resposta a um dano tecidual ou a reações 
alérgicas. 
 
VENTILAÇÃO PULMONAR TOTAL 
(VOLUME-MINUTO) E VENTILAÇÃO 
ALVEOLAR 
 Pode estimar a eficácia da ventilação 
através do cálculo de ventilação pulmonar 
total, que é o volume de ar movido para dentro 
e para fora dos pulmões a cada minuto. A 
ventilação pulmonar total, também conhecida 
como volume-minuto, é calculada como se 
segue: 
VENTILAÇÃO PULMONAR TOTAL = 
FREQUÊNCIA VENTILATÓRIA x VOLUME 
CORRENTE 
 A frequência ventilatória normal (na 
respiração tranquila) para um adulto é de 12 a 
20 respirações (ciclos ventilatórios) por minuto. 
Utilizando-se o volume corrente médio (500 
mL) e a frequência ventilatória menor, temos o 
seguinte exemplo: 
Ventilação pulmonar total = 12 ciclos/min x 
500 mL/ciclos = 6.000 mL/min = 6 L/min 
 Parte do ar que inspiramos não chega 
até os alvéolos para realizar trocas gasosas. 
Cerca de 150mL do ar permanece em partes 
das vias aéreas condutoras, como a traqueia e 
os brônquios. Como as vias aéreas condutoras 
não trocam gases com o sangue, elas são 
denominadas espaço morto anatômico. 
 Para ilustrar a diferença entre o volume 
total de ar que entra nas vias aéreas e o volume 
de ar “novo” que alcança os alvéolos, considere 
uma respiração típica que move 500 mL de ar 
durante um ciclo ventilatório: 
1. Comece no final de uma inspiração: o 
volume pulmonar é máximo e o ar 
“novo” da atmosfera enche as vias 
aéreas superiores (o espaço morto). 
2. Agora expire: o volume corrente de 500 
mL deixa o corpo. Contudo, a primeira 
porção destes 500 mL que deixa as vias 
aéreas corresponde aos 150 mL de ar 
“novo” que estavam no espaço morto, 
seguidos por 350 mL de ar “velho” 
proveniente dos alvéolos. Desse modo, 
mesmo que 500 mL de ar deixem os 
alvéolos, apenas 350 mL desse volume 
deixam o corpo. Os 150 mL restantes de 
ar alveolar “velho” permanecem no 
espaço morto. 
3. Ao final da expiração, o volume do 
pulmão é mínimo e o ar “velho” dos 
alvéolos preenche o espaço morto 
anatômico. 
4. Com a próxima inspiração, mais 500 mL 
de ar “novo” entram nas vias 
respiratórias. A primeira parte de ar que 
chega aos alvéolos são os 150 mL de ar 
“velho” que estavam no espaço morto 
anatômico. O restante dos 350 mL de ar 
que chega aos alvéolos é constituído 
por ar “novo”. Os últimos 150 mL de ar 
“novo” inspirado permanecem 
novamente no espaço morto anatômico 
e nunca alcançam os alvéolos. 
Assim, apesar da entrada de 500 mL de 
ar nos alvéolos em cada respiração, apenas 
350 mL correspondem à entrada de ar “novo”. 
O volume de ar “novo” que entra nos alvéolos é 
Tutoria 
igual ao volume corrente menos o volume do 
espaço morto. 
Devido ao fato de uma porção 
significativa de ar inspirado nunca alcançar a 
superfície de troca, um indicador mais acurado 
da eficiência da ventilação é a ventilação 
alveolar, a quantidade de ar novo que alcança 
os alvéolos a cada minuto. A ventilação alveolar 
é calculada multiplicando-se a frequência 
ventilatória pelo volume de ar novo que alcança 
os alvéolos: 
VENTILAÇÃO ALVEOLAR = FREQUÊNCIA 
VENTILATÓRIA x (VOLUME CORRENTE – 
ESPAÇO MORTO) 
 
ALTERAÇÕES NA COMPOSIÇÃO DO GÁS 
ALVEOLAR DURANTE A RESPIRAÇÃO 
NORMAL 
 A PO2 (pressão parcial do gás oxigênio) e 
a PCO2 (pressão parcial do gás carbônico) 
mudam pouco durante uma respiração 
tranquila normal. A PO2 alveolar é quase 
constante (com pressão de 100mgHg), e a PCO2 
permanece próxima aos 40mmHg. 
 De modo intuitivo, você pode pensar 
que a PO2 aumenta quando o ar “novo” chega 
pela primeira vez aos alvéolos, e que depois 
diminui progressivamente à medida que o 
oxigênio deixa os alvéolos e chega ao sangue. 
Em vez disso, o que ocorre são pequenas 
oscilações na PO2. Isso porque: 
(1) Quantidade de oxigênio que entra nos 
alvéolos em cada ciclo ventilatório é 
igual a quantidade de oxigênio que 
entra no sangue. 
(2) A quantidade de ar novo que entra nos 
pulmões em cada ciclo ventilatório é 
apenas um pouco mais que 10% do 
volume total do pulmão no final da 
inspiração. 
Apesar de os gases alveolares não 
mudarem muito a sua pressão parcial durante 
a respiração tranquila, alterações na ventilação 
alveolar podem afetar significativamente a 
quantidade de ar “novo” e de oxigênio que 
atinge os alvéolos. 
A pressão parcial de PO2 e de PCO2 nos 
alvéolos varia de acordo com o aumento 
(hiperventilação) e a diminuição 
(hipoventilação) da ventilação alveolar. 
Na hiperventilação, o PO2 aumenta e 
PCO2 alveolar diminui. 
Na hipoventilação, PCO2 aumenta e PO2 
diminui. Durante a hipoventilação, quando 
menos ar “novo” entra nos alvéolos, PO2 
diminui, e a PCO2 aumenta. 
 
VENTILAÇÃO E FLUXO SANGUÍNEO 
ALVEOLARES SÃO AJUSTADOS 
 A troca dos gases deve ocorrer através 
da interface alvéolo-capilar. Por fim, o fluxo 
sanguíneo (perfusão) que passa pelos alvéolos 
deve ser alto o suficiente para captar o oxigênio 
disponível. Ajustar a ventilação nos grupos de 
alvéolos pelos quais o sangue flui é um 
processo de duas etapas que envolve a 
Tutoria 
regulação local do fluxo de ar e do fluxo 
sanguíneo. 
 Alterações no fluxo sanguíneo pulmonar 
dependem quase exclusivamente das 
propriedades dos capilares e dos de fatores 
locais, como a concentração de oxigênio e de 
dióxido de carbono no tecido pulmonar. Os 
capilares nos pulmões são incomuns, pois são 
colapsáveis. Se a pressão sanguínea que flui 
pelos capilares cai abaixo de certo ponto, os 
capilares fecham-se, desviando o sangue para 
os capilares pulmonares onde a pressão 
sanguínea é maior. 
 Em uma pessoa em repouso, alguns 
leitos capilares do ápice (topo) do pulmão 
estão fechados devido à baixa pressão 
hidrostática. Leitos capilares na base dos 
pulmões possuem pressão hidrostática mais 
alta devido à gravidade e, assim, permanecem 
abertos. Como consequência, o fluxo de 
sanguíneo é desviado em direção à base do 
pulmão. Durante o exercício, quando a pressão 
do sangue sobe, os leitos capilares apicais 
abrem-se, assegurando que o débito cardíaco 
aumentado possa ser totalmente oxigenado à 
medida que passa pelos pulmões. A habilidade 
dos pulmões de recrutar leitos capilares 
adicionais durante o exercício é um exemplo da 
capacidade de reserva do corpo. 
 Em nível local, o corpo tenta ajustar o 
fluxo de ar e o fluxo sanguíneo em cada porção 
dospulmões, regulando o diâmetro das 
arteríolas e dos bronquíolos. O diâmetro 
bronquiolar é modulado principalmente pelos 
níveis de C no ar expirado. Um aumento na do 
ar expirado provoca a dilatação dos 
bronquíolos. A diminuição da do ar expirado 
provoca a contração dos bronquíolos. 
 Apesar de existir alguma inervação 
autonômica nas arteríolas pulmonares, 
aparentemente existe pouco controle neural do 
fluxo sanguíneo pulmonar. A resistência das 
arteríolas ao fluxo sanguíneo é regulada 
primariamente pelo conteúdo de oxigênio no 
líquido intersticial, situado ao redor da 
arteríola. Se a ventilação alveolar em uma área 
do pulmão é reduzida, como mostrado na 
Figura 17.14b, a nessa área diminui, e as 
arteríolas respondem contraindo-se, como 
mostrado na Figura 17.14c. Esta 
vasoconstrição local é adaptativa, uma vez que 
desvia o sangue da região subventilada para 
partes do pulmão melhor ventiladas. 
 Observe que a constrição das arteríolas 
pulmonares em resposta à baixa é contrária ao 
que é observado na circulação sistêmica (p. 
489). Na circulação sistêmica, uma diminuição 
na tecidual provoca uma dilatação das 
arteríolas locais, fornecendo mais sangue para 
transportar o oxigênio para esses tecidos 
metabolicamente mais ativos. Nos pulmões, o 
sangue capta o oxigênio, por isso não faz 
sentido enviar mais sangue para uma área com 
baixa devido à ventilação reduzida. 
 Outro ponto importante precisa ser 
observado. Os mecanismos de controle local 
não são reguladores eficazes do fluxo de ar e 
do fluxo sanguíneo em todas as circunstâncias. 
Se o fluxo sanguíneo é bloqueado em uma 
artéria pulmonar, ou se o fluxo de ar é 
bloqueado no nível de vias aéreas maiores, as 
respostas locais que desviam ar ou sangue 
para outras partes do pulmão são ineficazes, 
visto que, nesses casos, nenhuma parte do 
pulmão tem ventilação ou perfusão normais. 
 
Tutoria 
 
 
 
ASCULTAÇÃO E DOENÇAS PULMONARES 
OBSTRUTITVAS 
 A maioria dos testes de função 
pulmonar é relativamente fácil de se realizar. A 
auscultação dos sons respiratórios é uma 
técnica diagnóstica importante na medicina 
pulmonar, da mesma forma que a auscultação 
do coração é uma técnica importante no 
diagnóstico cardiovascular. Contudo, os sons 
respiratórios são mais complicados de se 
interpretar que os sons cardíacos por terem 
uma faixa mais ampla de variação normal. 
 Normalmente, os sons respiratórios são 
distribuídos uniformemente nos pulmões e 
parecem um “murmúrio” provocado pelo fluxo 
de ar. Quando o fluxo de ar é reduzido, como no 
pneumotórax, os sons respiratórios podem 
estar diminuídos ou ausentes. Sons anormais 
incluem vários chiados, estalos, sibilos e sons 
bolhosos, causados por líquidos e secreções 
nas vias aéreas ou nos alvéolos. A inflamação 
da membrana pleural causa o surgimento de 
chiados ou rangidos conhecidos como atrito 
pericárdico, que é causado pelo atrito das 
membranas pleurais inflamadas edemaciadas 
uma contra a outra, desaparecendo quando o 
líquido as separa novamente. 
 Doenças nas quais o fluxo de ar está 
diminuído como resultado do aumento da 
resistência nas vias aéreas são conhecidas 
como doenças pulmonares obstrutivas. 
Quando os pacientes com doença obstrutiva 
das vias aéreas inferiores são solicitados a 
exalar vigorosamente, o ar assobia pelas vias 
aéreas estreitadas, criando um som sibilante 
que pode ser ouvido até mesmo sem o 
estetoscópio. Dependendo da gravidade da 
doença, os bronquíolos podem colapsar e se 
fechar antes que uma expiração forçada seja 
completada, reduzindo a quantidade e a taxa 
do fluxo de ar medidos por um espirômetro. 
 As doenças pulmonares obstrutivas 
incluem asma, apneia obstrutiva do sono, 
enfisema e bronquite crônica. As duas últimas, 
às vezes, são chamadas de doenças 
pulmonares obstrutivas crônicas (DPOC) 
devido à sua natureza crônica, ou contínua. A 
apneia obstrutiva do sono resulta de uma 
obstrução das vias aéreas superiores, muitas 
vezes devido ao relaxamento anormal dos 
músculos da faringe e da língua, aumentando 
Tutoria 
a resistência das vias aéreas durante a 
inspiração. 
 A asma é uma condição inflamatória, 
frequentemente associada a alergias, que é 
caracterizada por broncoconstrição e edema 
das vias aéreas. A crise de asma pode ser 
desencadeada por exercícios (asma induzida 
por exercício) ou por mudanças rápidas da 
temperatura ou da umidade do ar inspirado. Os 
pacientes asmáticos queixam-se de uma 
“necessidade de ar” e de dificuldade para 
respirar, ou dispneia. A gravidade das crises de 
asma varia desde moderada até ameaçadora à 
vida.