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Mecânica Respiratória A mecânica respiratória compreende o processo de inspiração e expiração, ou seja, como o ar entra e sai das vias aéreas. Para que este processo ocorra é necessária uma diferença de pressão, pois sabemos que o ar se move de zonas de maior pressão para as zonas de menor pressão. Além disso, a mecânica da respiração envolve as forças da musculatura respiratória necessárias para vencer a retração elástica dos pulmões e tórax bem como a resistência ao fluxo aéreo. MÚSCULOS DA RESPIRAÇÃO: Responsáveis pela variação das pressões pulmonares, possibilitando a movimentação dos gases pelas vias aéreas. 1) Inspiração: - diafragma: principal músculo da inspiração. É inervado pelo nervo frênico. Ao se contrair, o conteúdo abdominal é forçado para baixo e para frente e a dimensão vertical da cavidade torácica é aumentada. Além disso, as margens das costelas são levantadas e movidas para fora, causando um aumento no diâmetro transverso do tórax. Na respiração corrente normal, o nível do diafragma move-se cerca de 1 cm, mas em inspiração e expiração forçadas pode ocorrer uma excursão total de até 10 cm. - músculos intercostais externos: elevam as costelas, ampliando a largura da cavidade torácica. - músculos acessórios: incluem os músculos escalenos (anterior, médio e posterior), que elevam as duas primeiras costelas e os esternocleidomastóideos, que elevam o esterno. 2) Expiração: É passiva durante a respiração em repouso. O pulmão e a parede torácica são elásticos e tendem a retornar as suas posições de equilíbrio, após serem ativamente expandidos durante a inspiração. Expiração ativa: Durante o exercício e hiperventilação voluntária, a expiração torna-se ativa. Os músculos mais importantes da expiração são os da parede abdominal incluindo o reto do abdome, músculos oblíquos interno e externo, e o transverso do abdome. Quando esses músculos contraem-se, a pressão intra- abdominal é aumentada, e o diafragma é empurrado para cima. Esses músculos também se contraem fortemente durante a tosse, o vômito e a defecação. Os músculos intercostais internos (exceto parte intercondral), também participam da expiração ativa tracionando as costelas para baixo e para dentro, diminuindo o volume torácico. PRESSÕES E GRADIENTES PRESSÓRICOS A mobilização de ar para dentro e para fora dos pulmões depende das diferenças de pressão. O ar ambiente possui uma pressão, denominada pressão atmosférica (barométrica), que é em torno de 760 mmHg, a qual é considerada igual a zero (0 cmH2O). Se a pressão no interior do pulmão for igual a 755 mmHg, é considerada “negativa” e se for de 765 mmHg, é considerada “positiva”. - Pressão da superfície corporal (Psc): é a pressão exercida na parede torácica do individuo, a qual é igual à pressão atmosférica, ou seja, 760 mmHg ou zero. Este valor normalmente não se altera, porém, em locais com maior altitude (acima do nível do mar), a pressão atmosférica tende a reduzir. - Pressão na boca com as vias aéreas (VA) abertas (Pao): é igual à pressão atmosférica (760 mmHg ou zero). - Pressão pleural (Ppl) ou intrapleural: é menor que a atmosférica (subatmosférica), ou seja, é menor que 760 mmHg ou zero, sendo por isso definida como negativa. - Pressão alveolar (Palv): esta sofre variações durante o ciclo respiratório. Quando há ausência de fluxo, a Palv é igual a zero. - Pressão nas vias aéreas (Pva): varia de acordo com sua localização na extensão das VA e conforme a fase do ciclo ventilatório. Gradientes de pressão: Significa a diferença entre duas pressões. Na mecânica ventilatória, existem alguns gradientes pressóricos importantes, sendo eles: pressão transtorácica, pressão transpulmonar, pressão transmural e pressão trasnrespiratória. - Pressão transtorácica ou pressão da parede torácica (Pw): é a diferença entre a pressão pleural e a pressão da superfície corporal. Ela representa a pressão necessária para que os músculos ventilatórios consigam expandir ou retrair a caixa torácica e os pulmões simultaneamente. Pw = Ppl – Psc - Pressão transpulmonar (Pp): é igual à diferença entre a pressão alveolar e a pressão pleural. É o responsável direto pela manutenção de um volume alveolar. Pp = Palv – Ppl - Pressão transmural (Pt): é a diferença entre a pressão nas VA e a pressão pleural. Ela está diretamente relacionada com a manutenção da abertura das vias aéreas, em todas as fases da mecânica ventilatória. Pt = Pva – Ppl - Pressão transrespiratória (Prs): é a diferença entre a pressão alveolar e a pressão na boca com as VA abertas. Como a pressão na boca com as vias aéreas abertas, em condição fisiológica, é igual à pressão da superfície corporal e, consequentemente, igual à pressão atmosférica, pode-se dizer que este gradiente pressórico reflete as variações da pressão alveolar com relação à pressão atmosférica. Prs = Palv – Pao Gradientes Pressóricos X Ventilação Pulmonar Vimos que a pressão da superfície corporal e a pressão na boca, com a glote aberta, são iguais à pressão atmosférica (zero ou 760 mmHg), e que a relação entre a Palv e a Ppl pode ser representada pela pressão transpulmonar. Este gradiente, em repouso, com a glote aberta, com ausência de fluxo nas VA e com equilíbrio entre suas pressões torácicas e pulmonares é igual a cerca de -5cmH2O, pois, neste caso, a Palv seria igual à pressão atmosférica (zero ou 760 mmHg) e a Ppl seria subatmosférica, em torno de -5cmH2O. Durante a inspiração, a musculatura ventilatória gera uma redução na Ppl o que, consequentemente, torna a Palv, no início da inspiração, menor que a pressão atmosférica, fazendo com que o ar entre para o interior dos pulmões. Ao final da inspiração, a Palv retorna a zero (ausência de fluxo), porém, este retorno ao zero implica em ganho de volume, inclusive para os alvéolos. Durante a expiração, a força de retração elástica pulmonar eleva a Ppl, promovendo uma elevação da Palv, a qual se tornará maior que a pressão atmosférica, fazendo com que o ar saia dos pulmões. INSPIRAÇÃO: - contração dos músculos ventilatórios - redução de Ppl - redução da Palv - Palv < Patm - aumento do volume EXPIRAÇÃO: - relaxamento dos músculos ventilarórios - retorno elástico do pulmão - aumento da Ppl - aumento da Palv - Palv > Patm - redução do volume COMPLACÊNCIA E RESISTÊNCIA PULMONAR 1) Complacência pulmonar: É definida como a mudança no volume pulmonar por mudança na pressão no pulmão, ou seja, é a relação direta entre a pressão necessária para alcançar um determinado volume. C = ΔV ΔP A elasticidade pulmonar é oposta à complacência, ou seja, é a capacidade do tecido pulmonar em retornar ao seu estado morfológico inicial após prévia deformação. Um pulmão com alta complacência é facilmente distendido e um pulmão com alta elastância é difícil de se distender. A complacência estará reduzida em situações como: atelectasias, fibrose pulmonar e SARA. A complacência estará aumentada com o enfisema pulmonar e também com a idade. OBS: Diante da mesma pressão de distensão o pulmão com alta complacência alcançará um volume mais alto que o pulmão com complacência reduzida. Complacência estática do sistema respiratório (Cest): Cest = ______Vt_______ Pplatô - PEEP Valor de normalidade = 50 – 100 mL/cmH2O Cest = complacência estática Vt = volume corrente Pplatô = pressão de platô PEEP = pressão positiva no final da expiração Complacência dinâmica do sistema respiratório (Cdyn): Cdyn = ______Vt_______ Ppico – PEEP Valor de normalidade= 100 – 200 mL/cmH2O Cdyn = complacência dinâmica Vt = volume corrente Ppico = pressão de pico PEEP = pressão positiva no final da expiração 2) Resistência pulmonar: As propriedades resistivas referem-se ao conjunto de fatores que dificultam a passagem do ar pelas vias aéreas (VA). Assim, a resistência pulmonar é composta pela resistência tecidual e pela resistência das VA. A resistência tecidual representa cerca de 20% da resistência à passagem do fluxo de ar, enquanto que a resistência das VA representa cerca de 80%. Portanto, resistência pulmonar é definida como a diferença de pressão entre os alvéolos e a boca por unidade de fluxo de ar. Raw = Ppico – Pplatô Ø Valor de normalidade = 4 – 7 cmH2O/ l / s Raw = resistência pulmonar Ppico = pressão de pico Pplatô = pressão de platô Ø = fluxo aéreo 3) Fluxo aéreo: É a relação entre a quantidade de ar que passa pelas VA por unidade de tempo, ou seja, é a velocidade com que o ar entra nas VA num determinado tempo. Por esta razão, o fluxo é mensurado em litros por minuto (l/min). O fluxo de ar nas VA centrais (grande calibre) tende a ser turbulento. A bifurcação dos brônquios gera um fluxo transicional que é a mistura de fluxos turbilhonar e laminar. Nas VA periféricas (pequeno calibre), como há diminuição da velocidade do fluxo aéreo devido à grande área transversal e à ventilação colateral, o fluxo tende a ser laminar. OBS: Durante a respiração o fluxo é altamente turbulento na traquéia e menos turbulento (fluxo transicional) nos brônquios menores e finalmente torna-se semelhante ao fluxo laminar nas vias aéreas periféricas. Apesar de o diâmetro ser menor, o numero de vias aéreas aumenta drasticamente, e a velocidade dos gases diminui, ocorrendo um fluxo laminar. 3) Constantes de tempo (CT): É a relação direta entre a complacência e a resistência alveolar. Isto quer dizer que a CT reflete a mecânica de enchimento e esvaziamento pulmonar, ou seja, o tempo que os pulmões levam para se expandir e esvaziar. Cada unidade alveolar possui uma constante de tempo própria que varia de acordo com suas complacência e resistência. Os alvéolos que possuem menores constantes de tempo tendem a se expandir mais rapidamente, enquanto que os alvéolos que possuem maiores constantes de tempo expandem-se mais lentamente. CT = complacência X resistência 1 CT = 0,4 s (segundos) Para que 95% do volume penetre nas VA é necessário 3 CT, ou seja, após 1 CT tenho 63% de volume, após 2 CT tenho 85% de volume e após 3 CT tenho 95% de volume nas VA. Portanto, se 1 CT é igual a 0,4s e, para obter 95% do volume são necessários 3 CT, isso levaria 1,2s.
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