Fisiologia Respiratória

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Fisiologia Respiratória 
Profª. MSc. Juliana de Goes Jorge 
Prof. MSc. João Paulo Bezerra 
•Trocas gasosas; 
•Manutenção do Equilíbrio 
ácido-básico; 
Funções do 
Sistema 
Respiratório: 
Principais funções 
> Transporte de O2 e CO2. 
> Equilíbrio térmico (aumento da ventilação: perda de 
calor e água). 
> Manutenção do pH plasmático (eliminação de CO2). 
> Filtração de êmbolos da circulação venosa. 
> Produção, metabolização e modificação de 
moléculas vasoativas. 
> Defesa a agentes agressores. 
> Fonação. 
CONSTITUIÇÃO 
Trato Respiratório 
Superior 
• Nariz externo 
• Cavidade Nasal 
• Faringe 
• Laringe 
• Parte superior 
da traqueia 
Trato Respiratório 
Inferior 
• Parte inferior da 
traqueia 
• Brônquios 
• Alvéolos 
• Pulmões 
• Pleuras 
• Músculos 
CONSTITUIÇÃO 
•“O sistema 
respiratório é formado 
pelos pulmões e por 
uma série de vias 
respiratórias que tem 
a função de conduzir 
o ar do exterior até os 
pulmões e vice- versa 
e executar as trocas 
gasosas.” 
Estrutura do Sistema Respiratório: 
Estrutura do Sistema Respiratório: 
Como a arquitetura 
do pulmão serve à 
sua função? 
Estrutura do Sistema Respiratório 
-Elasticidade; 
-Facilidade de distender; 
-Grande área de superfície para as trocas 
gasosas; 
-Estabilidade alveolar; 
-Extensa rede capilar; 
-Fina camada para a difusão dos gases; 
Estrutura do Sistema Respiratório 
O pulmão humano possui cerca de 300 milhões de alvéolos, 
que equivalem a uma superfície de aproximadamente 70 metros quadrados, 
destinada a trocar gases com o ar atmosférico. 
Estrutura do Sistema Respiratório: 
ZONA CONDUTORA 
(Espaço Morto Anatômico) 
ZONA RESPIRATÓRIA 
Constitui a maior parte do pulmão 
Vias aéreas: 
Ácino 
ou 
Lóbulo 
ZONAS 
ZONA DE 
CONDUÇÃO 
• Boca 
• Nariz 
• Faringe 
• Laringe 
• Traqueia 
• Brônquios 
• Bronquíolos 
• Bronquíolos terminais 
ZONA 
RESPIRATÓRIA 
• Bronquíolos 
respiratórios 
• Ductos alveolares 
• Sacos alveolares 
ZONAS 
Bronquíolos 
• Bronquíolos terminais 
ZONA DE 
CONDUÇÃO 
 
Levar e trazer ar da 
zona respiratória para 
gasosas e aquecer, 
filtrar e umidificar o ar, 
antes que ele chegue 
à região das trocas. 
ZONA 
RESPIRATÓRIA 
 
Onde ocorrem 
as trocas 
gasosas 
(hematose). 
Fazem parte do 
pulmão 
Respiração 
OBJETIVO: 
» Fornecimento de oxigênio aos tecidos e remoção de 
dióxido de carbono 
 
* 3 Eventos principais 
 
1.Ventilação Pulmonar – renovação cíclica do ar 
- No processo ... 
 
2. Difusão de O2 e CO2 
- O processo... 
 
3. Transporte de CO2 e O2 
A Mecânica da Respiração 
MÚSCULOS 
> DIAFRAGMA: 
 
> Separa o tórax do abdome. 
 
> Promove, juntamente com os músculos intercostais, 
os movimentos respiratórios. 
 
> A respiração normal e tranquila é efetuada quase 
inteiramente pelo movimento do diafragma. 
 
> Inspiração: contrai. 
 
> Expiração: relaxa. 
MÚSCULOS 
> DI 
 
> 
> ostais, 
o 
> quase 
i 
> I 
 
> 
 
AFRAGMA: 
 
Separa o tórax do abdome. 
 
Promove, juntamente com os músculos interc 
s movimentos respiratórios. 
 
A respiração normal e tranquila é efetuada 
nteiramente pelo movimento do diafragma. 
nspiração: contrai. 
Expiração: relaxa. 
MÚSCULOS 
 
> DI 
 
> 
 
> ostais, 
o 
 
> quase 
i 
 
> I 
 
> 
 
AFRAGMA: 
 
Separa o tórax do abdome. 
 
Promove, juntamente com os músculos interc 
s movimentos respiratórios. 
 
A respiração normal e tranquila é efetuada 
nteiramente pelo movimento do diafragma. 
nspiração: contrai. 
Expiração: relaxa. 
Músculos da inspiração: 
 
 
> Intercostais externos - Elevam a caixa torácica; 
 
> Esternocleidomastóide - elevam o esterno; 
 
> Serráteis anteriores - elevam muitas das costelas; 
 
> Escalenos - elevam as duas primeiras costelas. 
MÚSCULOS 
MÚSCULOS 
Mecânica respiratória: inspiração 
1). O vácuo cavidade torácica, 2). diafragma se move inferiormente, 3). contrair os 
músculos intercostal, 4). aumenta o volume; 5). estende-se nos pulmões e aumenta o seu volume; 
6). Pressão intrapulmonar diminui em relação à pressão atmosférica e 7). O ar flui dentro 
Músculos da expiração: 
 
> Abaixam a caixa torácica. 
 
> Retos abdominais - tracionar as costelas inferiores 
para baixo, ao mesmo tempo em que, juntamente 
com os outros músculos abdominais, comprimem o 
conteúdo abdominal para cima, contra o diafragma. 
 
> Intercostais internos. 
MÚSCULOS 
> Músculos da expiração: 
 
> Abaixam a caixa torácica. 
 
> Retos abdominais - tracionar as costelas inferiores 
para baixo, ao mesmo tempo em que, juntamente 
com os outros músculos abdominais, comprimem o 
conteúdo abdominal para cima, contra o diafragma. 
 
> Intercostais internos. 
MÚSCULOS 
Mecânica respiratória: expiração 
1). O diafragma e os músculos intercostais relaxam, 2). Diminuição do volume torácico; 3). As 
fibras elásticas permitir que os pulmões recuem; 4). Diminuir o volume pulmonar e 5). O ar é 
forçado a sair. 
INSPIRAÇÃO 
> Promove a entrada de ar nos pulmões; 
do diafragma e dos músculos > Contração 
intercostais. 
> O diafragma abaixa (contrai); 
> As costelas elevam-se; 
> Aumento da caixa torácica (expansão); 
relação à > Redução da pressão interna (em 
externa); 
> Forçando o ar a entrar nos pulmões. 
EXPIRAÇÃO 
> Promove a saída de ar dos pulmões. 
do diafragma e dos músculos > Relaxamento 
intercostais. 
> O diafragma eleva-se (relaxa); 
> As costelas abaixam; 
> Diminui o volume da caixa torácica; 
> Aumento da pressão interna; 
> Forçando o ar a sair dos pulmões. 
Mecânica respiratória 
Propriedades elásticas no 
Sistema Respiratório 
> Lei de Hooke: Variação de comprimentos 
(volume) é diretamente proporcional à força 
(pressão). 
 
> Pulmões e tórax: fibras elásticas, cartilagens, 
células glandulares, nervos, vasos sanguíneos e 
linfáticos. 
Propriedades elásticas do pulmão 
> Interdependência: todas as 
órgão (vasos, bronquíolos e 
estruturas 
alvéolos) 
desse 
estão 
interligados. 
 
> Tensão superficial do surfactante: assegura a 
estabilidade dos alvéolos e previne o colapso dos 
pequenos alvéolos. 
> Parênquima pulmonar* 
Propriedades elásticas do pulmão 
desse 
estão 
> Inte 
órg 
inte 
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pso dos 
> Tens 
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> Par 
rdependência: todas as estruturas 
ão (vasos, bronquíolos e alvéolos) 
rligados. 
 
ão superficial do surfactante: asse 
bilidade dos alvéolos e previne o cola 
uenos alvéolos. 
 
 
ênquima pulmonar* 
Propriedades elásticas da parede 
torárica 
> Propriedades elásticas próprias. 
 
> Tórax, diafragma, parede abdominal e mediastino. 
 
 
Pode ser alterada por cinfoescoliose acentuada, 
anquilose vertebral, obesidade, mamas 
extremamente volumosas ou distúrbios abdominais 
acompanhados de elevação do diafragma. 
Resistência Pulmonar 
> Resistência das vias aéreas (80%). 
 
> Resistência tecidual (20%). 
CONCEITO DE COMPLACÊNCIA PULMONAR 
Complacência é o grau de expansão que os 
pulmões experimentam para cada unidade de 
aumento de pressão transpulmonar. 
 
Ser humano adulto e normal: 200 ml/cmH2O, isto é: 
cada vez que a pressão transpulmonar aumenta 
em 1cmH2O, a expansão pulmonar é de 200ml. 
 
Complacência descreve a distensibilidade 
pulmonar, ou seja, é a facilidadecom que um 
objeto pode ser deformado. 
VENTILAÇÃO 
Entrada e saída de gás dos pulmões. 
sensação 
> Frequência: de 12 a 18 ciclos por minuto. 
 
> Eupneia: respiração normal, sem qualquer 
subjetiva de desconforto. 
> Taquipneia: aumento da frequência respiratória. 
 
> Bradpneia: diminuição da frequência respiratória. 
 
> Hiperpneia: elevação do volume corrente. 
VENTILAÇÃO 
> Hiperventilação: aumento da ventilação global. 
 
> Hipoventilação: diminuição da ventilação global. 
 
> Apneia: parada dos movimentos respiratórios ao final da 
expiração basal. 
 
> Apneuse: Interrupção dos movimentos respiratórios ao 
final da expiração basal. 
 
> Dispnéia: Respiração laboriosa, sensação subjetiva de 
dificuldade respiratória. 
Ventilação Pulmonar 
Rápido equilíbrio das concentrações dos gases 
Como o gás chega aos alvéolos 
 
 
Fluxo de ar nas vias aéreas: 
 
Ar inspirado: 
- Do nariz aos bronquíolos terminais: 
* Fluxo bruto. 
 
- Dos bronquíolos respiratórios até os alvéolos: 
* Difusão dos gases. 
 
Obs: Alta Velocidade de difusão dos gases + curta distância das vias aéreas 
Ventilação Pulmonar 
Mecanismos para Remoção das Partículas inaladas: 
• Grandes partículas: ... 
 
• Pequenas partículas: ... 
 
• Partículas mínimas: ... 
Medidas das funções pulmonares: 
Espirometria 
 
 
Volumes e capacidades pulmonares 
VOLUMES 
PULMONARES 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
Quatro diferentes 
"volumes" 
pulmonares que, 
quando somados, 
correspondem ao 
volume máximo de 
expansão dos 
pulmões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
VT: “Tidal Volume” 
Volume corrente 
(VT): 
volume de ar inspirado 
expirado em cada ciclo 
ventilatório normal. 
(~500ml) 
Volume de reserva 
inspiratória (VRI): 
volume de ar que ainda pode 
ser inspirado ao final da 
inspiração do volume corrente 
normal (~3.000ml) 
Volume corrente 
(VT): 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
Volume corrente 
(VT): 
 
Volume de reserva 
expiratória (VRE): volume 
de ar que, por meio de uma 
expiração forçada, ainda pode 
ser exalado ao final da 
expiração do volume corrente 
normal 
(~1.100ml) 
Volume de reserva 
inspiratória (VRI): 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
Volume de reserva 
inspiratória (VRI): 
Volume corrente 
(VT): 
 
Volume de reserva 
expiratória (VRE): 
 
Volume residual (VR): 
volume de ar que permanece nos 
pulmões mesmo ao final da mais 
vigorosa das expirações (~1.200ml). 
Não pode ser medido por espirometria 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
CAPACIDADES 
PULMONARES 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
São combinações de 
dois ou mais volumes 
em conjunto. 
Capacidade inspiratória 
(CI): VT + VRI 
Essa quantidade de ar é aquela 
que uma pessoa pode inspirar, 
partindo do nível expiratório basal e 
enchendo ao máximo os pulmões 
(~3.500ml). 
Capacidade inspiratória 
(CI): VT + VRI 
Capacidade Residual 
Funcional (CRF): 
VRE + VR 
Essa quantidade de ar (~2.300ml) é a que 
permanece nos pulmões ao final da 
expiração normal. Não pode ser 
calculada por espirometria 
Capacidade inspiratória 
(CI): VT + VRI 
Capacidade Vital (CV): 
VRI + VT + VRE 
É a maior quantidade de ar que 
uma pessoa pode expelir dos 
pulmões após tê-los enchido ao 
máximo e, em seguida, expirado 
completamente (~4.600ml) 
Capacidade Residual 
Funcional (CRF): 
VRE + VR 
Capacidade inspiratória 
(CI): VT + VRI 
Capacidade Vital (CV): 
VRI + VT + VRE 
 
Capacidade Pulmonar 
Total (CPT): 
VRI + VT + VRE + RV 
É o maior volume que os pulmões 
podem alcançar (~5.800ml) ao final 
do maior esforço inspiratório 
possível. 
 
Capacidade Residual 
Funcional (CRF): 
VRE + VR 
VOLUMES 
PULMONARE
S 
Nem todo o ar 
mobilizado na 
ventilação 
pulmonar será 
eficaz para a 
troca gasosa 
= espaço 
morto 
Espaço morto anatômico 
> Volume de gás contido nas vias aéreas de 
condução e transição (do nariz aos bronquíolos). 
Espaço morto fisiológico 
> A soma do espaço morto anatômico com 
outros volumes gasosos pulmonares que não 
participam das trocas gasosas. 
 
> Fisiológico sempre maior que o anatômico. 
 
> Volume dos alvéolos onde há ventilação 
mas não há perfusão. 
Distribuição do volume corrente em repouso de uma pessoa 
Sadia. 
VENTILAÇÃO PULMONAR 
» É a quantidade de ar que é mobilizado para os pulmões. A 
ventilação pulmonar/minuto é o volume total de ar 
renovado que entra nos pulmões por minuto 
V = VC x FR 
 
(no ciclos / min ) 
 
V = x 
 
Logo: 
V = Xlitros p/min 
VA = (VC – VD ) x FR 
VD = ESPAÇO MORTO 
* Anatômico = 150 ml 
VENTILAÇÃO ALVEOLAR 
VA = ( - ) x 
DIFUSÃO 
> Difusão de gases (Troca gasosa): 
> Nos alvéolos ocorre a HEMATOSE – 
 
> A maior [CO2] no sangue venoso se difunde dos 
capilares pulmonares para o interior dos alvéolos. 
 
> A maior [O2] no interior dos alvéolos se difunde para 
os capilares pulmonares. 
Difusão 
_ + 
+ _ 
É a movimentação aleatória da molécula pela sua 
própria energia cinética. 
A difusão pulmonar é o processo pelo qual os gases são permutados através da 
membrana respiratória do alvéolo para o sangue e vice versa. 
Pressões Parciais dos Gases 
AR 
(mistura gasosa) 
(760 mmHg) 
 Os gases dissolvidos também exercem pressões. 
79 % N2 - PN2 = 600.7 mmHg 
21 % O2 - PO2 = 159.1 mmHg 
0.03% CO2 - PCO2 = 0.2 mmHg 
Membrana Respiratória 
» Para a difusão dos gases, estes devem transpor a membrana 
respiratória 
» Possui espessura delgada 
» Possui uma área total de 70 m2 
» Fibrose, edema pulmonar -  espessura,  difusão 
» Enfisema pulmonar -  área de superfície,  difusão 
» O CO2 é 20x mais solúvel do que o O2 (> DIFUSÃO) 
 
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE 
DA DIFUSÃO DOS GASES ATRAVÉS DA 
MEMBRANA: 
1- Espessura da membrana 
2- Área da membrana 
3- Solubilidade 
4- Peso molecular 
5- A P entre os 2 lados da membrana 
Capacidade de Difusão 
Volume de um gás que se difunde através da 
membrana a cada minuto para uma diferença de 
pressão de 1 mmHg 
 
 
O2 = 21 ml /min/mmHg 
CO2 = 400 ml/min/mmHg 
 
PERFUSÃO 
Fluxo sanguíneo e Metabolismo 
Como os vasos sanguíneos removem gás do 
pulmão. 
Transporte de O2 e CO2 no sangue e 
líquidos corporais 
Regulação da Respiração 
Regulação da Respiração 
O sistema nervoso ajusta a ventilação às 
necessidades do corpo, de modo que as 
pressões parciais de O2 e CO2 no sangue 
arterial pouco se alteram; mesmo durante 
exercícios extenuantes. 
Controle da Respiração 
Controle Nervoso 
Controle químico 
Voluntário – Córtex Cerebral e 
Tálamo 
Involuntário – Tronco Encefálico 
 
 
PCO2 
PO2 
[H+] 
 
 
 
> Centro respiratório: 
 
> Localizado no tronco cerebral (mais especificamente, 
bilateralmente no bulbo e na ponte); 
 
> Gera o ritmo respiratório, que é modificado por uma 
sériede reflexos originados em receptores diversos, 
tanto a nível periférico como central. 
Centro Respiratório 
Grupo Respiratório Dorsal (GRD) 
 
 Controla o ritmo ventilatório 
básico. 
 
 Recebe aferências dos nervos 
vago e glossofaríngeo 
Grupo Respiratório Ventral (GRV) 
Localizado anterior e lateralmente ao 
GRD 
 Praticamente inativo durante a 
inspiração normal 
 Durante o esforço respiratório o 
GRV atua como acessório na 
inspiração auxiliando o GRD 
 Atuação principal: na expiração 
(abdominais). 
 Funciona como um mecanismo de 
reforço (multiplicador) 
Controle direto pelo CO2 e H+ 
O excesso de CO2 e H+ estimula o centro respiratório aumentando a 
intensidade de sinais ins e expiratórios para os músculos da 
respiração 
ÁREA QUIMIOSSENSÍVEL 
Localizada bilateralmente na 
superfície ventral do bulbo 
H+ + HCO3- 
H2CO3 
CO2 + H2O 
 PCO2 ,  pH =  F.R. 
 PCO2 ,  pH =  F.R. 
Corpúsculos 
carotídeos 
Corpúsculos aórticos 
X 
IX 
 Ventilação 
Quando  PO2 
(abaixo de 60 mmHg) 
Regulação 
Respiratória