Insuficiência Respiratória: Causas e Fisiologia

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Insuficiência Respiratória 
A Insuficiência Respiratória é um termo utilizado para descrever a inadequação na troca de gases pelo sistema respiratório, 
que resulta na incapacidade de manter os níveis arteriais dos gases oxigênio (O2) e dióxido de carbono (CO2) dentro dos 
padrões de normalidade. O baixo nível sanguíneo de oxigenação é denominado hipoxemia e o alto nível sanguíneo de dióxido 
de carbono é denominado hipercapnia. 
Como a definição de IR está relacionada à incapacidade do sistema respiratório em manter níveis adequados de oxigenação 
e gás carbônico, foram estabelecidos, para sua caracterização, pontos de corte na gasometria arterial, como se segue: 
▪ PaO2 < 60 mmHg – paciente está com uma insuficiência respiratória 
▪ PaCO2 > 50 mmHg – paciente também está com uma insuficiência respiratória 
A IR pode ser classificada como aguda ou crônica de acordo com a velocidade de instalação. Na IR aguda, há a rápida 
deterioração da função respiratória que leva ao surgimento de manifestações clínicas mais intensas, onde as alterações 
gasométricas do equilíbrio ácido-base são comuns. Já quando as alterações das trocas gasosas se instalam de maneira 
progressiva ao longo de meses ou anos, estaremos diante de casos de IR crônica. Paciente não se dá conta de que está 
perdendo sua função respiratória, muscular, por conta da instalação progressiva da doença. Nessas situações, as 
manifestações clínicas podem ser mais sutis e as alterações gasométricas do equilíbrio ácido-base podem estar ausentes. 
Nem sempre a gasometria apresenterá alterações signitificativas, porque o corpo vai aprendendo a lidar com essas 
alterações e começa fazer compensações. 
Troca Gasosa 
Logo que compreendemos que o conceito da IR se baseia no comprometimento das trocas gasosas, precisamos entender 
sua fisiologia. Embora seja considerada um processo contínuo, podemos dividir para fins didáticos em quatro fases: 
▪ Ventilação; 
▪ Perfusão; 
▪ Relação Ventilação/Perfusão (V/Q); 
▪ Difusão. 
Ventilação 
Trata-se de um processo cíclico, responsável pela renovação dos gases alveolares. É resultado da ação integrada entre o 
centro respiratório, localizado no sistema nervoso central (SNC), caixa torácica (estruturas osteomusculares) e os pulmões. 
SN – manda impulso para o diafragma – contrai e puxa a pleura – expande o pulmão e caixa torácica – alteração de 
pressão – ar entra. Todo esse conjunto de mecanismos faz parte da ventilação. 
Alterações da ventilação podem ocorrer de forma localizada ou global, levando a prejuízo da lavagem do gás carbônico 
(expiração) e ao aporte de oxigênio (inspiração). 
▪ Alterações da elasticidade pulmonar, como no Enfisema (pulmão não expande e não haverá um aporte de oxigênio 
considerável); 
▪ Obstruções, inclusive em vias de pequeno calibre como no DPOC e Asma (lumen do vaso diminuído em decorrência da 
vasoconstrição); 
▪ Modificações do espaço morto, como no DPOC (ponto de igual pressão alterado por lesão ou alterações fisiológicas); 
▪ Modificações na expansibilidade pulmonar, como a presença de exsudato, derrame pleural tumores e fibroses 
alveolares ou em interstício; 
▪ Hipoventilação, por comprometimento no sistema nervoso, falência muscular ou por deformidade da caixa torácica (ex. 
escoliose acentuada). 
 
Perfusão 
A circulação sanguínea pulmonar é realizada através de um vasto leito vascular, no qual os pequenos vasos e os capilares 
são os responsáveis pela principal atividade funcional. A perfusão possui características de um sistema hidráulico de baixa 
pressão, complacente e de baixa resistência, que podem ser modificadas por fatores intrínsecos (pressão, volume, fluxo), 
extrínsecos (inervação autonômica, controle humoral) e pelos gases respiratórios. 
Oxigênio – ótimo vasodilatador. Quando o gás está rico em oxigênio ele vasodilata os capilares para que a perfusão sanguínea 
aconteça mais eficaz. Quando tem grande concentração de CO2 haverá uma vasoconstrição, para o fluxo sanguíneo 
acelerar e o gás carbônico sair o mais rápido possível do sistema. 
A perfusão pulmonar pode ser alterada por diferentes desarranjos: 
▪ Obstrução intraluminal, como em doenças tromboembólicas (TEV) e vasculites (vaso obstruído por placa de gordura, 
trombo, inflamação...); 
▪ Redução do leito vascular, como em ressecções do parênquima pulmonar (cirurgia da retirada de um câncer por 
exemplo); 
▪ Colabamento vascular, como na hipotensão e choque, compressão por massa tumoral ou hiperdistensão alveolar. 
Relação Ventilação/Perfusão (V/Q) 
Os valores da PaO2 e PaCO2 resultam de interações entre a taxa de ventilação alveolar e o fluxo sanguíneo. Mesmo em 
indivíduos sadios, a relação V/Q não é uniforme em todo o pulmão, sendo maior nos ápices (ventila mais e perfunde menos). 
As situações extremas dessa não uniformidade dos distúrbios V/Q são representadas por alvéolos ventilados, mas não 
perfundido (espaço morto – alvéolo que não é irrigado) e pela situação oposta, alvéolos não ventilados mas perfundidos 
adequadamente (shunt). 
De um ponto de vista prático, alterações da relação V/Q são as causas mais comuns de distúrbios das trocas gasosas. 
Quadros graves de hipoxemia arterial, como aqueles observados em pneumonias extensas ou na SARA, são consequência 
da presença de áreas de shunts. 
Difusão 
A capacidade de difusão pulmonar pode ser definida como a quantidade de gás transferida através da membrana 
alveolocapilar (ou seja, espaço de contato entre o alvéolo e o capilar) onde o fluxo de oxigênio é dirigido pela maior pressão 
no nível alveolar em relação ao sangue capilar. Diferentes fatores podem influenciar a capacidade de difusão pulmonar, 
alterando, assim, os valores dos gases sanguíneos. 
Exemplo clássico de redução da superfície da membrana alveoloarterial é o Enfisema Pulmonar (focos de fibrose fazendo 
com que a troca gasosa seja dificultada pois não tem interstício para realizar essa troca. Outro fator é a hipodistensão 
do alvéolo, não encostando de maneira eficaz no capilar fazendo com que a troca não seja efetiva devido a área de 
contato. 
 
 
 
 
 
 
Insuficiência respiratória 
O conceito de insuficiência respiratória (IR) compreende a dificuldade encontrada pelo Sistema Respiratório em 
desempenhar adequadamente sua principal função, ou seja, a promoção das trocas gasosas. 
 
Classificação 
A insuficiência respiratória pode ser classificada, quanto à fisiopatologia, em: 
▪ Insuficiência respiratória hipoxêmica (tipo I), na qual existe alteração nas trocas gasosas pulmonares na região da 
barreira alveoloarterial, acarretando hipoxemia. Caracterizada por valores gasométricos baixos de PaO2, valores 
normais ou baixos de PaCO2 e valores de gradiente alveoloarterial aumentados. 
▪ Insuficiência respiratória hipercápnica (tipo II), em que existe diminuição da ventilação alveolar e consequente 
hipercapnia. Caracterizada por valores gasométricos elevados de PaCO2, podendo apresentar ou não valores alterados 
de PaO2 e valores de gradiente alveoloarterial normais. 
▪ Insuficiência respiratória mista, em que existe características tanto da IR tipo I e tipo II. Caracterizada por valores de 
oxigenação diminuídos, valores de PaCO2 elevados e gradiente alveoloarterial aumentado. 
 
 
 
Gradiente Alveoloarterial 
Para avaliar a eficácia da troca gasosa utilizamos um cálculo matemático para determinar a diferença entre as pressões 
de oxigênio intraalveolar e intraarterial. Os valores de normalidade são estabelecidos até 15. 
P (A- a) O2 = {(idade em anos/4) +4} 
PA = Pressão Alveolar de O2 (cateter que passa pela subclávia e entra no pulmão para mensurar a pressão de oxigênio 
dentro do alvéolo. É um método invasivo. 
Pa = Pressão Arterial de O2 (gasometria) 
 
Cálculo Pressão Alveolar de O2 
PAO2 = FiO2 x (Pb – PH2O) – PaCO2 / Qr 
Legenda: 
FiO2 – Fração inspirada de oxigênio (concentração de oxigênio em cada inspiração) – deve ser realizada gasometria em 
ar ambiente (0,21) ou em oxigenação de 100% (1).Pb – Pressão barométrica – cada cidade tem a sua. Em São Paulo a Pb é 700. 
PH2O – Pressão de Vapor de Água – sempre 47 (quando respiramos se consolida em vapor de água no pulmão, exercendo 
uma pressão de 47 mmHg). 
Qr – Quociente Respiratório – varia de 0,8 a 1 – para facilitar usaremos 1. 
PaCO2 – Valor retirado da Gasometria arterial. 
 
 
 
 
 
 
Casos clínicos 
1. Paciente JMA, masculino, 51 anos, da entrada no PS com histórico de dispneia e tontura. Ao exame físico, desconforto 
respiratório, tosse produtiva, AP-MV↓ HTXD (ausculta pulmonar com murmúrio vesicular diminuído em hemitórax 
direito) c/ ESC em base de HTXD (estertores crepitantes em base em hemitórax direito). Colhida gasometria arterial 
em ar ambiente. 
▪ pH 7,36 
▪ PaO2 55 
▪ PaCO2 35 
▪ Bic 20 
▪ Be -4 
▪ SaO2 84%
 
Cálculos a serem realizados 
 
▪ PAO2 = FiO2 x (Pb – PH2O) – PCO2 / Qr 
PAO2 = 0,21 x (700 – 47) – 35 / 1 
PAO2 = 0,21 x 653 – 35 
PAO2 = 137, 13 – 35 
PAO2 = 102, 13 
 
▪ (Idade / 4) + 4 
(51 / 4) + 4 
12,75 + 4 
16,75 
 
▪ Gradiente A/a = PAO2 – PaO2 
Gradiente A/a = 102,13 – 55 
Gradiente A/a = 47, 13 
 
2. Paciente , ACB, masculino, 62 anos, da entrada no PS com histórico de DPOC. Colhida gasometria arterial em ar 
ambiente. 
▪ pH 7,24 
▪ PaO2 55 
▪ PaCO2 65 
▪ Bic 28 
▪ Be +4 
▪ SaO2 83% 
 
Cálculos a serem realizados: 
▪ PAO2 = FiO2 x (Pb – PH2O) – PCO2 / Qr 
PAO2 = 0,21 x (700 – 47) – 65 / 1 
Para esse paciente os valores de gradiente alveoloarterial 
deve variar de 0 a 16,75 com margem de +2 ou -2. 
O gradiente está elevado para esse paciente, deveria estar até 16,75. 
Portanto a IR neste caso é do tipo 1 pois o gradiente alveoloarterial está 
elevado. 
PAO2 = 0,21 x 653 – 65 
PAO2 = 137, 13 – 65 
PAO2 = 72, 13 
 
▪ (Idade / 4) + 4 
(62 / 4) + 4 
15,5 + 4 
19,5 
 
▪ Gradiente A/a = PAO2 – PaO2 
Gradiente A/a = 72,13 – 55 
Gradiente A/a = 17, 13 
 
 
 
Quadro Clínico 
Tendo em mente que as causas e mecanismos envolvidos são diversos, a apresentação clínica dos casos de Insuficiência 
Respiratória pode ser muito variada. Contudo, alguns sinais e sintomas são relativamente comuns, independente da etiologia 
do agravo, e está relacionada diretamente com as alterações das concentrações de gases sanguíneos. 
Habitualmente há queixa de dispneia e elevação da frequência respiratória e cardíaca. A cianose pode aparecer quando as 
concentrações de hemoglobina saturada reduzem. 
À medida que a hipoxemia se acentua, as manifestações neurológicas podem surgir como coma, incoordenação motora, 
agressividade, deterioração da capacidade de julgamento e diminuição da função cognitiva. 
Manifestações semelhantes podem ser apresentadas com a presença de hipercapnia de forma aguda. 
Já nos casos crônicos de hipoxemia os pacientes apresentam tempo de reação retardado, fadiga, apatia, falta de 
concentração e sonolência. Também nos casos crônicos de hipercapnia os pacientes podem apresentar coma, sonolência, 
insatisfação generalizada, irritabilidade, distúrbios de sono, e cefaleia particularmente matinal. 
As manifestações cardiovasculares da hipoxemia e hipercapnia incluem elevações iniciais da frequência cardíaca, do débito 
cardíaco e vasodilatação arterial difusa, seguidos por depressão miocárdica, bradicardia, choque circulatório, arritmias e 
parada cardíaca. 
Diagnóstico 
O diagnóstico e a investigação da causa da IR baseia-se numa história clínica informativa, exame físico detalhado e exames 
complementares adequados. 
A história clínica, obtida do paciente ou acompanhantes, deverá obrigatoriamente pesquisar, além da queixa ou queixas 
atuais do doente, a ocorrência de sintomas semelhantes previamente, a presença de doenças de base, antecedentes 
pessoais, e o uso, atual ou anterior, de medicações com atuação no aparelho respiratório e SNC. 
O gradiente está dentro dos padrões para esse paciente, visto que 
o valor de referência é até 19,5. Nesse caso, a IR é tipo 2 (PCO2 
elevado). 
O exame físico do tórax deve ser detalhado, envolvendo, além de percussão e ausculta, análise do padrão respiratório, 
presença de enfisema subcutâneo, tiragem, uso de musculatura acessória da respiração e presença de movimento 
Paradoxal do abdômen. 
A confirmação da presença de IR só é feita pela análise dos gases sanguíneos. De modo geral, considera-se uma troca 
gasosa inadequada, quando a PaO2 é menor que 60mmHg, ou, ainda, quando a PaCO2 ultrapassa 45mmHg. 
Tratamento 
O tratamento da IR deve ser individualizado, em função das causas desencadeantes e dos mecanismos fisiopatológicos 
envolvidos. Broncodilatadores, corticosteroides, diuréticos, antibióticos e procedimentos cirúrgicos poderão ser de maior ou 
menor valia, em função das condições de base. Apesar disso, alguns princípios gerais se aplicam à maioria dos casos. 
▪ Manutenção das Vias Aéreas – A manutenção de vias aéreas pérvias e a profilaxia de complicações, em especial 
aspiração, são de fundamental importância em pacientes com IR, particularmente naqueles com distúrbios da 
consciência. Pacientes com intubação traqueal ou traqueostomia, particularmente quando sedados ou em coma, 
devem ter suas vias aéreas periodicamente aspiradas, para evitar obstruções. 
▪ Suporte Ventilatório – Em pacientes com IR do tipo I, deve-se considerar a instalação de ventilação mecânica, 
quando a PaO2 mantiver-se abaixo de 60 mmHg, apesar do uso de altas FiO2. Um passo inicial, antes da intubação, 
pode ser a terapia com uso de VMNI. 
 
Oxigenioterapia 
A administração de oxigênio estará indicada nos casos de IR aguda, quando a PaO2 for inferior a 60 mmHg ou a SaO2 
inferior a 90%. Nos casos de IR crônica, onde a tolerância à hipoxemia é maior, pode se utilizar uma PaO2 limiar de 55 
mmHg. Nessas condições, a oxigenioterapia sempre deverá ser introduzida, particularmente, nos casos de IR tipo I. 
Os objetivos clínicos, específicos da oxigenioterapia são: 
1- corrigir a hipoxemia aguda, suspeita ou comprovada; 
2- reduzir os sintomas associados à hipoxemia crônica; 
3- reduzir a carga de trabalho que a hipoxemia impõe ao sistema cardiopulmonar.. 
Existe uma grande variedade de dispositivos fornecedores de oxigênio, capazes de liberar uma ampla gama de valores de 
FiO2. Alguns sistemas são desenhados para fornecer uma FiO2 fixa, enquanto outros fornecem valores variáveis, não 
apenas em função da regulação do fluxo de gás, como também, do padrão respiratório apresentado pelos pacientes. 
A administração de oxigênio pode dar-se por três grandes grupos de sistemas: os de baixo fluxo, os sistemas com 
reservatório e os de alto fluxo. 
Sistema de Baixo Fluxo 
Exemplos de dispositivos de baixo fluxo são as cânulas e os cateteres nasais. 
São os dispositivos mais utilizados, tanto pela disponibilidade quanto pela facilidade do uso. São dispositivos simples, de baixo 
fluxo, suportando um fluxo de até 6 L/min, fornecendo uma FiO2 de, no máximo, 45%. A cada 1 L/min corresponde a 
um acréscimo de 3-4% na FiO2 do ar ambiente. 
Sua principal indicação é hipoxemia leve, conseguindo reverter a hipoxemia na maioria dos casos em que se há uma 
diminuição leve da SatO2 (92-94%). 
Sua principal desvantagem é que o uso prolongado ou aplicação de fluxos altos podem levar a ressecamento da mucosa 
nasal ou até lesões na mucosa. 
 
 
 
 
 
 
Sistema com reservatório 
Um dispositivo com reservatório é a máscara simples que pode aumentar a FiO2 até 60%, ela deve ser usada com um 
fluxo mínimo de 5 L/min para prevenir retenção CO2. 
Tem uma vantagem de ser mais acessível e leve (podendo ser utilizada até em casa), porém não tem garantia de selamento, 
além de precisar ser removido se o paciente precisar falar ou se alimentar. 
A máscara não-reinalante destaca-se pelo reservatório de oxigênio e por um sistema de válvulas expiratória e inspiratória 
que conferem a capacidade de fornecer uma fração inspirada de oxigênio de até 100% (fluxo de 12-15 L/min), sendo 
amplamente utilizada em setores de emergência eUTI. 
É utilizada principalmente do trauma (quando a intubação não está indicada) e em situação de emergência clínica em que 
há uma hipoxemia moderada-grave que não conseguiu ser revertida com cânula, e que ainda não há uma indicação de 
intubação ou ventilação-não-invasiva. 
Sua utilização prolongada pode ser desconfortável devido ao peso do equipamento e a vedação necessária. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sistemas de Alto Fluxo 
Exemplos de sistemas de alto fluxo são as máscaras de Venturi, os nebulizadores e os assim chamados “tubos T”.. 
A Máscara de Venturi possui um sistema de válvulas que possibilita um controle exato da FiO2 a ser fornecida ao paciente. 
Cada válvula tem uma cor, e na válvula tem escrito tanto o fluxo quanto a FiO2 ofertado por ele, que varia de 24 a 50%. 
Seu benefício está em situações, em que se busque um desmame da oferta de oxigênio ou nas quais uma oferta exagerada 
e/ou descontrolada pode ser prejudicial, como em pacientes com DPOC. Também é muito usado em crianças e em paciente 
em desmame de oxigenioterapia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Insuficiência Respiratória 
A monitorização da oxigenação pode ser feita pela análise da PaO2 e pela SaO2. Como referido anteriormente, tais 
parâmetros são influenciados pela FiO2, em que o paciente está respirando, podendo- se utilizar a relação PaO2/FiO2 
para avaliação da eficácia das trocas gasosas em diferentes ofertas de oxigênio. 
Graduação da Insuficiência Respiratória = PaO2/FiO2 
 
 
Considerações da Oxigenioterapia 
O objetivo é manter uma PaO2 acima de 60 mmHg, com a menor FiO2 possível, devido ao risco de toxicidade pulmonar 
por oxigênio, com o uso de FiO2 além de 60%, por períodos muito prolongados. 
O tratamento da IR tipo II é a instalação de ventilação mecânica. O uso de sistemas de administração de oxigênio poderá 
melhorar significantemente a PaO2 devido à ausência de shunt, mas não promoverá a necessária lavagem do CO2.