O que é e como ocorre o ciclo respiratório_ (perfusão, capacidades, volume )

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1. O QUE É E COMO OCORRE O CICLO RESPIRATÓRIO? (PERFUSÃO, CAPACIDADES, VOLUME...)
Durante a ventilação, o ar flui devido aos gradientes de pressão
A respiração é um processo ativo que requer contração muscular. O ar flui para dentro
dos pulmões devido ao gradiente de pressão criado por uma bomba, da mesma forma
que o sangue flui pela ação de bombeamento do coração. 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) 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
A troca da massa de ar entre a atmosfera e os alvéolos é denominada ventilação, ou
respiração (Fig. 17.1). Um único ciclo respiratório consiste em uma inspiração seguida por
uma expiração.
A inspiração ocorre quando a pressão alveolar diminui
Para que o ar possa se mover para 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. Durante a inspiração, o volume
torácico aumenta quando certos músculos esqueléticos da caixa torácica e o diafragma
se contraem. Quando o diafragma contrai, ele desce em direção ao abdome. Na
respiração tranquila, o diafragma move-se cerca de 1,5 cm, aumentando o volume
torácico (FIG. 17.8b). 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 (ver Fig. 17.2c.) contraem e tracionam as
costelas para cima e para fora (Fig. 17.8b). O movimento das costelas durante a
inspiração tem sido comparado a uma ação de alavanca, que eleva toda a caixa torácica
(as costelas movem-se para cima e para longe da coluna), e também com um movimento
de alça de balde, uma vez que há um aumento da distância lateral entre as paredes do
balde (as costelas movem-se para fora). A combinação desses dois 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. Por muitos anos, a respiração espontânea
ou basal foi atribuída somente à ação do diafragma e dos músculos intercostais externos.
Pensava-se que os músculos escaleno e esternocleidomastóideo eram ativos apenas
durante a respiração profunda. Entretanto, dados recentes têm mudado nosso
entendimento de como esses músculos acessórios contribuem para a respiração basal. Se
os escalenos de um indivíduo estão paralisados, a inspiração ocorre primariamente pela
contração do diafragma. A observação de pacientes com disfunções neuromusculares
revelou que, embora a contração do diafragma aumente o volume torácico por movê-lo
em direção à cavidade abdominal, ela também tende a puxar as costelas inferiores para
dentro, trabalhando contra a inspiração. Em indivíduos normais, sabemos que as costelas
inferiores se movem para cima e para fora durante a inspiração, em vez de para dentro. O
fato de não haver movimento para cima e para fora das costelas em pacientes com os
escalenos paralisados nos diz que, normalmente, os escalenos devem contribuir para a
inspiração, levantando o esterno e as costelas superiores.
A expiração ocorre quando a pressão alveolar aumenta
Ao final da inspiração, os impulsos dos neurônios 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.
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 (Fig. 17.9, ponto A4). A pressão
alveolar é agora maior do que a pressão atmosférica, de modo que o fluxo de ar 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.
Expiração Ativa
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 (ver Fig. 17.2c), 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. Os
intercostais internos e os intercostais externos funcionam como grupos de músculos
antagonistas (p. 379) 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
Volumes pulmonares
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 valores numéricos usados no gráfico da Figura
17.7b representam volumes médios para um homem de 70 kg. Os volumes para as
mulheres são geralmente menores, como demonstrado na Figura 17.7b. 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. (Um algoritmo é uma equação ou uma série de etapas usadas
para solucionar um problema.) Ver questão #36 ao final deste capítulo para alguns
destes algoritmos. Cada um dos parágrafos seguintes inicia com instruções que
seriam dadas se você estivesse sendo testado para estes volumes.
“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, cercade 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.
Capacidades pulmonares
O somatório de dois ou mais volumes pulmonares é chamado de capacidade. A
capacidade vital (CV) é a soma do volume de 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. Para
medir a capacidade vital, a pessoa que está sendo testada inspira o máximo de
volume possível e, em seguida, expira tudo o mais rápido que puder.
Esse teste de capacidade vital forçada permite que o médico possa medir o quão
rápido o ar deixa as vias aéreas no primeiro segundo da expiração, uma medida
conhecida como VEF1, ou volume expiratório forçado em 1 segundo. O VEF1 diminui
em certas doenças pulmonares, como a asma, e também com a idade.
A capacidade vital somada ao volume residual é a capacidade pulmonar total (CPT).
Outras capacidades importantes na medicina pulmonar (pneumologia) são a
capacidade inspiratória (volume corrente + volume de reserva inspiratório) e a
capacidade residual funcional (volume de reserva expiratório volume residual)
PERFUSÃO X VENTILAÇÃO
A perfusão refere-se ao fluxo sanguíneo nos capilares pulmonares e nos tecidos
periféricos. Nos pulmões, a perfusão adequada é essencial para que a troca de gases
ocorra eficientemente. Os mecanismos de regulação da perfusão garantem que o
fluxo sanguíneo seja ajustado de acordo com as necessidades de oxigenação dos
tecidos.
A ventilação pulmonar é o processo de entrada e saída de ar dos pulmões