Resumo de Biofísica para AP2

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Resumo para AP2 - Biofísica 
Aula 7 - Biofísica da Visão 
1. Processo de Visão: A visão é o processo pelo qual a luz refletida pelos 
objetos é traduzida em uma imagem neural. A luz entra no olho e é 
focada pela lente (cristalino) na retina. Os fotorreceptores da retina 
convertem a energia luminosa em sinais elétricos, que são processados 
no cérebro, formando imagens visuais. 
2. Estrutura dos Fotorreceptores: 
o Bastonetes: Sensíveis à luz fraca e movimento, proporcionando 
visão noturna (escotópica/monocromática). Contêm a proteína 
rodopsina. 
o Cones: Operam com alta luminosidade, responsáveis por 
detalhes e cores (visão colorida/fotópica). Contêm fotopsinas 
(pigmentos específicos para as cores vermelho, verde e azul). 
3. Retina e Tipos Celulares: A retina contém células como 
fotorreceptores, bipolares, ganglionares, horizontais e amácrinas. 
Bastonetes e cones convertem luz em sinais, enquanto as células 
bipolares e ganglionares encaminham os sinais para o cérebro. 
4. Reflexo Pupilar: A pupila controla a entrada de luz. Em condições de 
alta luz, os músculos circulares se contraem (miose), enquanto no 
escuro, os músculos radiais dilatam a pupila (midríase), regulando a 
quantidade de luz que entra no olho. 
5. Acomodação Visual: O cristalino muda sua curvatura e espessura, 
ajustando o foco de acordo com a distância do objeto. Esse mecanismo 
permite focalizar a imagem na retina. 
6. Visão de Cores e Daltonismo: A percepção das cores depende dos 
três tipos de cones. Problemas em um ou mais tipos de cones resultam 
no daltonismo, que pode ser acromático (sem distinção de cores) ou 
dicromático (dificuldade em distinguir certas cores). 
7. Terapia Genética: Pesquisas em terapia genética têm mostrado 
potencial para restaurar a visão, como em estudos com ratos e macacos 
que tiveram sua capacidade de visão aprimorada após tratamentos 
experimentais. 
8. Curiosidades sobre a Visão: Há exemplos de tetracromatismo 
(capacidade de ver uma gama mais ampla de cores) e casos de 
anisocoria (pupilas de tamanhos diferentes, como o de David Bowie, 
causado por uma lesão ocular). 
Esses pontos abordam a base biofísica da visão, desde a recepção da luz até o 
processamento das imagens pelo sistema nervoso central. 
Defeitos de Refração: 
• Miopia: Dificuldade em enxergar objetos distantes, pois a luz é focada 
antes da retina. Geralmente corrigida com lentes divergentes. 
• Hipermetropia: Dificuldade em enxergar objetos próximos, pois a luz é 
focada atrás da retina. Corrigida com lentes convergentes. 
• Astigmatismo: Deformidade na curvatura da córnea ou do cristalino, 
que faz com que as imagens fiquem desfocadas em alguns eixos. Pode 
ser corrigido com lentes cilíndricas. 
• Presbiopia: Dificuldade em focalizar objetos próximos devido ao 
envelhecimento, que reduz a elasticidade do cristalino. Geralmente 
tratada com lentes convexas. 
Catarata: 
• Opacificação do cristalino, comum em idosos, que leva à perda gradual 
da visão. A cirurgia de catarata remove o cristalino opaco, substituindo-o 
por uma lente artificial. 
Glaucoma: 
• Aumento da pressão intraocular que causa danos ao nervo óptico, 
levando à perda de visão periférica e, em casos graves, à cegueira. É 
tratado com medicamentos, cirurgia ou laser para reduzir a pressão. 
Daltonismo (Discromatopsia): 
• Deficiência na percepção de cores devido à ausência ou mau 
funcionamento dos cones (células fotorreceptoras). Pode ser: 
o Monocromático: Visualização apenas em tons de preto, branco e 
cinza. 
o Dicromático: Falta de percepção de uma das três cores 
primárias, como na deuteranopia (verde) ou protanopia 
(vermelho). 
o Tricromático Anômalo: Percepção alterada de uma cor, como 
deuteranomalia (verde). 
Retinopatia: 
• Danos na retina, frequentemente associados ao diabetes (retinopatia 
diabética) ou hipertensão, causando perda progressiva da visão. Pode 
afetar a retina de diversas formas, como com o vazamento de vasos 
sanguíneos. 
Degeneração Macular Relacionada à Idade (DMRI): 
• Danos à mácula (centro da retina), comprometendo a visão central e os 
detalhes finos. É mais comum em idosos e pode ser tratada com 
injeções intraoculares, laser ou medicamentos que retardam a 
progressão. 
Descolamento de Retina: 
• Separação da retina da camada subjacente de suporte, levando à perda 
da visão se não tratado rapidamente. Requer intervenção cirúrgica para 
correção. 
Ambliopia (Olho Preguiçoso): 
• Condição em que um dos olhos não desenvolve visão normal, 
geralmente devido a desvio ocular (estrabismo) ou diferença de refração 
entre os olhos. Tratada com oclusão (tampão) do olho dominante ou 
óculos corretivos. 
Estrabismo: 
• Alinhamento incorreto dos olhos, levando à visão dupla ou falta de visão 
binocular. Pode ser corrigido com óculos, exercícios oculares ou cirurgia. 
Anisocoria: 
• Condição em que as pupilas têm tamanhos diferentes, podendo ser 
fisiológica ou um sinal de doenças neurológicas. É frequentemente 
investigada em exames neurológicos. 
Aula 8 - Biofísica da Fonoaudição 
Introdução à Biofísica da Audição: O documento explora como o som, como 
onda mecânica, precisa de um meio para se propagar e ser ouvido. A audição 
humana envolve processos físicos e biológicos que convertem essas ondas 
sonoras em sinais neurais interpretados pelo cérebro. 
Estrutura do Ouvido: 
• Ouvido Externo: Inclui o pavilhão auditivo e o canal auditivo, que captam 
e direcionam o som para o tímpano. 
• Ouvido Médio: Contém os ossículos (martelo, bigorna e estribo) que 
amplificam o som e o transmitem para o ouvido interno. 
• Ouvido Interno: A cóclea transforma as vibrações em sinais elétricos que 
o nervo auditivo leva ao cérebro. 
Mecanismos de Audição: 
• O documento detalha como as células ciliadas na cóclea captam 
diferentes frequências, com o órgão de Corti transformando vibrações 
em impulsos elétricos. 
• A membrana basilar discrimina sons agudos e graves devido à sua 
variação de rigidez ao longo da cóclea. 
Frequências e Intensidades Audíveis: O ouvido humano percebe sons entre 
20 Hz e 20.000 Hz, com variações na intensidade percebida. Sons acima de 
120 dB causam desconforto e podem ser prejudiciais. 
Reflexo de Atenuação: O sistema auditivo possui mecanismos de proteção 
para sons intensos, incluindo músculos que amortecem a vibração dos 
ossículos para evitar danos auditivos. 
Distúrbios Auditivos e Exposição ao Ruído: A exposição prolongada a sons 
acima de 85 dB pode causar danos permanentes. O documento aborda como a 
legislação estabelece limites para exposição segura ao ruído. 
Aplicações Educacionais: O texto sugere atividades interdisciplinares, 
experiências com ondas sonoras e construção de instrumentos musicais, 
visando integrar Física e Biologia no ensino de som e audição. 
Resumo de outro documento 
A biofísica da audição investiga os princípios físicos e biológicos que 
fundamentam a percepção sonora no ser humano. O processo auditivo inicia-
se quando ondas sonoras são captadas pelo pavilhão auricular e canalizadas 
até a membrana timpânica, que vibra em resposta a essas ondas. Essas 
vibrações são transmitidas pelos ossículos da orelha média (martelo, bigorna e 
estribo) até a cóclea na orelha interna. Na cóclea, as células ciliadas convertem 
as vibrações mecânicas em impulsos elétricos, que são enviados ao cérebro 
através do nervo auditivo para serem interpretados como som. 
A capacidade de localizar a origem de um som no espaço é influenciada por 
diferenças de tempo e intensidade entre os ouvidos, além das características 
anatômicas individuais, como a forma do pavilhão auricular e a largura dos 
ombros. Estudos indicam que a largura dos ombros pode afetar a precisão na 
localização sonora, especialmente em frequências específicas. 
Além disso, a biofísica da audição abrange a análise de emissões otoacústicas, 
que são sons emitidos pela cóclea em resposta a estímulosacústicos. Essas 
emissões são utilizadas clinicamente para avaliar a integridade das células 
ciliadas e diagnosticar perdas auditivas. 
Compreender os fundamentos biofísicos da audição é essencial para o 
desenvolvimento de tecnologias assistivas, como aparelhos auditivos e 
implantes cocleares, e para a elaboração de estratégias terapêuticas eficazes 
no tratamento de distúrbios auditivos. 
Biofísica da Fonação 
Introdução à Fonação: A fonação é fundamental para a comunicação humana, 
permitindo a expressão de ideias, emoções e informações através da fala e do 
canto. A produção de voz envolve um complexo sistema que inclui desde a 
respiração até o controle das estruturas vocais no cérebro e na laringe. 
Componentes do Aparelho Fonador: O aparelho fonador humano é 
composto por estruturas como fossas nasais, boca, faringe, laringe, traqueia, 
pulmões e músculos abdominais e torácicos, além de centros nervosos que 
coordenam a fala e o controle respiratório. 
Produção do Som na Fonação: 
• Durante a fonação, o ar dos pulmões faz as cordas vocais vibrarem, 
produzindo som. Esse som é amplificado nas cavidades de ressonância 
(faringe, boca e nariz) e articulado na boca com o auxílio dos lábios, 
língua e mandíbula. 
• A frequência da voz depende da tensão e massa das cordas vocais. Em 
homens, as cordas vocais são mais espessas, resultando em 
frequências mais baixas, enquanto nas mulheres as frequências são 
mais altas. 
Efeitos Biofísicos nas Cordas Vocais: 
• A produção vocal é influenciada pelo gradiente de pressão, elasticidade 
e tensão das cordas vocais, além do efeito Venturi, que facilita a 
vibração e fechamento das cordas vocais durante a passagem de ar. 
Variações na Voz: Alterações na massa das cordas vocais e nas cavidades de 
ressonância impactam a tonalidade vocal. A testosterona, por exemplo, altera a 
voz masculina durante a puberdade ao aumentar a massa das cordas vocais e 
o tamanho da laringe. 
Canto das Aves: As aves produzem sons principalmente através da siringe, 
uma estrutura diferente da laringe humana. O canto dos pássaros serve para 
comunicação, demarcação de território e atração de parceiros, sendo um 
comportamento influenciado por fatores genéticos e sociais. 
Ecolocalização: Alguns animais, como morcegos e cetáceos, utilizam a 
ecolocalização para navegar e localizar presas. Esse sistema de orientação 
baseia-se na emissão de ondas sonoras e na interpretação dos ecos refletidos. 
AULA 9 - TORQUE E ALAVANCA 
O conceito de torque (ou momento de força) na biofísica refere-se à 
capacidade de uma força de causar rotação em um objeto em torno de um eixo 
ou ponto de apoio. O torque é calculado pela fórmula: 
Torque= Força X Distância perpendicular ao eixo 
Essa distância é conhecida como braço de alavanca. O torque depende tanto 
da magnitude da força quanto da distância da força ao ponto de rotação (ou 
fulcro), o que explica por que uma alavanca mais longa permite levantar cargas 
maiores com menor esforço. 
Alavancas são dispositivos que utilizam torque para aumentar a eficiência do 
trabalho, permitindo mover uma carga com menos força aplicada. Existem três 
classes principais de alavancas, definidas pela posição do fulcro, força aplicada 
e carga: 
1. Primeira Classe: Fulcro entre a força e a carga (ex.: pescoço, onde a 
articulação do crânio age como fulcro para a cabeça). 
2. Segunda Classe: Carga entre o fulcro e a força (ex.: panturrilha, onde o 
pé age como fulcro para levantar o corpo). 
3. Terceira Classe: Força entre o fulcro e a carga (ex.: braço, onde o 
cotovelo age como fulcro, e o bíceps aplica força para levantar o 
antebraço). 
No corpo humano, as alavancas são formadas pelos ossos (como barras 
rígidas) e articulações (fulcros). Essas alavancas são essenciais para 
movimentos e atividades físicas, permitindo que os músculos realizem trabalho 
com maior eficiência e controle. Cada tipo de alavanca tem um papel específico 
no movimento, contribuindo para a flexibilidade, força e amplitude de 
movimento. 
O artigo "Conceitos Para a Fisioterapia – Alavancas do Corpo Humano" do 
Portal Lupmed explora a aplicação dos conceitos de alavancas na biomecânica 
humana, fundamentais para profissionais de fisioterapia. As alavancas são 
definidas como barras rígidas que giram em torno de um eixo de rotação, 
movidas por uma força aplicada para superar uma resistência. No corpo 
humano, esses elementos correspondem a: 
• Ossos: atuam como as barras rígidas. 
• Articulações: funcionam como os eixos de rotação. 
• Músculos: fornecem a força aplicada por meio da contração. 
• Resistência: pode ser representada pelo peso dos segmentos 
corporais, forças externas ou a gravidade. 
O artigo também aborda o conceito de Vantagem Mecânica (VM), que é a 
razão entre o comprimento do braço de força e o comprimento do braço de 
resistência. Uma VM maior que 1 indica que é necessária uma força menor do 
que a resistência para gerar movimento, enquanto uma VM menor que 1 
significa que uma força maior que a resistência deve ser aplicada. 
Além disso, são descritos os três tipos de alavancas presentes no corpo 
humano: 
1. Alavancas de Primeira Classe (Interfixa): o eixo está entre a força e a 
resistência. Exemplo: extensão do cotovelo pelo tríceps braquial. 
2. Alavancas de Segunda Classe (Inter-resistente): a resistência está 
entre o eixo e a força. Exemplo: flexão plantar do tornozelo pelos 
músculos gastrocnêmio e sóleo. 
3. Alavancas de Terceira Classe (Interpotente): a força está entre o eixo 
e a resistência. Exemplo: flexão do cotovelo pelo bíceps braquial. 
Compreender esses conceitos é essencial para fisioterapeutas, pois permite a 
análise e otimização dos movimentos humanos, contribuindo para a elaboração 
de tratamentos mais eficazes. 
AULA 10 - Princípios de Hidrostática e Hidrodinâmica 
1. Hidrostática: 
A hidrostática estuda os fluidos em repouso e as forças que eles exercem. Ela 
se baseia em princípios fundamentais como o Princípio de Pascal e o 
Princípio de Arquimedes: 
▪ Princípio de Pascal: Afirma que uma pressão aplicada em 
um ponto de um fluido incompressível em repouso é 
transmitida igualmente em todas as direções. Esse 
princípio é a base para dispositivos como prensas 
hidráulicas e freios. 
▪ Princípio de Arquimedes: Diz que um corpo submerso 
em um fluido sofre uma força de empuxo para cima igual 
ao peso do fluido deslocado. Esse princípio explica a 
flutuabilidade, ou seja, porque objetos afundam ou flutuam. 
A Pressão Hidrostática aumenta com a profundidade, sendo calculada pela 
fórmula P=p.g.h, onde p é a densidade do fluido, g é a aceleração 
gravitacional, e h é a profundidade. Esse conceito é essencial para entender 
fenômenos como a pressão no fundo de um tanque de água ou no mar. 
2. Hidrodinâmica: 
A hidrodinâmica estuda o movimento dos fluidos e as forças envolvidas, 
abrangendo conceitos como Equação da Continuidade e Equação de 
Bernoulli: 
▪ Equação da Continuidade: Estabelece que, para um 
fluido incompressível, a vazão (ou fluxo de massa) é 
constante ao longo de um tubo. Isso implica que, em uma 
área estreita, a velocidade do fluido aumenta, e em uma 
área mais larga, a velocidade diminui. 
▪ Equação de Bernoulli: Relaciona a pressão, a velocidade 
e a altura de um fluido em movimento, expressando a 
conservação da energia. Segundo essa equação, onde a 
velocidade de um fluido é maior, a pressão é menor, e vice-
versa. Esse princípio é fundamental para a compreensão 
de fenômenos como o voo de aviões e o funcionamento de 
atomizadores. 
Esses princípios são aplicados em muitas áreas, como engenharia hidráulica, 
medicina (ex.: circulação sanguínea), e em tecnologias de transporte e 
tratamento de fluidos. 
Aula 11 - Biofísica da Circulação 
A Biofísica da Circulação trata dos princípios físicos que governam o 
movimento do sangue pelo sistema cardiovascular, explorando como a 
pressão,o fluxo e a resistência interagem para garantir a adequada circulação 
sanguínea. Aqui estão os principais conceitos dessa área: 
1.Pressão e Fluxo Sanguíneo: 
O sistema cardiovascular depende de diferenças de pressão para mover o 
sangue através das artérias, veias e capilares. O coração gera essa pressão ao 
bombear sangue, e ela diminui progressivamente ao longo do sistema vascular. 
Pressão Arterial é a força que o sangue exerce contra as paredes dos vasos. 
É medida em duas fases: sistólica (durante a contração do coração) e 
diastólica (quando o coração relaxa). 
Lei de Poiseuille: 
Descreve o fluxo de líquidos em tubos rígidos, sendo aplicável ao fluxo 
sanguíneo nos vasos sanguíneos: 
𝑄 =
∆𝑃. 𝜋. 𝑟4
8. 𝜂. 𝐿
 
Onde Q é o fluxo volumétrico, ΔP é a diferença de pressão, r é o raio do vaso, 
η é a viscosidade do sangue, e L é o comprimento do vaso. 
Essa fórmula mostra que pequenas mudanças no raio de um vaso têm um 
grande impacto no fluxo sanguíneo, o que é crucial para entender a regulação 
da circulação pelo sistema nervoso e pelo controle do diâmetro dos vasos. 
Resistência Vascular: 
A resistência ao fluxo sanguíneo é influenciada pela viscosidade do sangue, 
pelo comprimento e pelo diâmetro dos vasos. Vasos mais estreitos ou de maior 
comprimento oferecem maior resistência ao fluxo. 
A Resistência Periférica Total (RPT) é um conceito importante que se refere à 
soma das resistências em todo o sistema arterial, influenciando diretamente a 
pressão arterial e o esforço necessário do coração para bombear sangue. 
Equação de Bernoulli e Circulação: 
A equação de Bernoulli, que relaciona a pressão, velocidade e altura de um 
fluido, aplica-se ao sistema cardiovascular, explicando como a pressão e a 
velocidade do fluxo sanguíneo mudam ao longo do sistema vascular. 
Em vasos mais estreitos, a velocidade do fluxo aumenta e a pressão diminui, o 
que ajuda a entender o comportamento do sangue em diferentes partes do 
corpo, como nos capilares, onde a troca de nutrientes e gases ocorre. 
Complacência e Elasticidade dos Vasos: 
Complacência refere-se à capacidade dos vasos sanguíneos, especialmente 
das veias, de se expandirem e contraírem com variações de pressão. Veias 
são mais complacentes que artérias, o que lhes permite armazenar volumes 
maiores de sangue. 
A elasticidade das artérias, especialmente a aorta, ajuda a manter um fluxo 
contínuo de sangue durante o ciclo cardíaco, mesmo quando o coração está 
em repouso (diástole). 
Tensão de Parede e Lei de Laplace: 
A Lei de Laplace relaciona a tensão na parede de um vaso à pressão e ao raio 
do vaso: 
𝑇 =
𝑃. 𝑟
2
 
Onde T é a tensão, P é a pressão interna, e r é o raio. Esse conceito é 
fundamental para compreender a fragilidade de vasos pequenos e a formação 
de aneurismas em vasos maiores. 
Viscosidade do Sangue: 
O sangue tem uma viscosidade que é maior do que a da água devido à 
presença de células como os glóbulos vermelhos. A viscosidade do sangue 
afeta o esforço necessário para o coração bombear sangue e a resistência ao 
fluxo nos vasos. 
Alterações na viscosidade, como em condições de desidratação ou aumento do 
hematócrito (concentração de células sanguíneas), impactam diretamente a 
circulação. 
A biofísica da circulação ajuda a entender as bases do funcionamento 
cardiovascular e a maneira como doenças como hipertensão, insuficiência 
cardíaca e aterosclerose impactam o sistema circulatório. Ela é essencial para 
a fisiologia, medicina e o desenvolvimento de tratamentos e tecnologias 
médicas como marcapassos e dispositivos de suporte circulatório. 
Aula 12 - Biofísica da Respiração 
A Biofísica da Respiração analisa os processos físicos envolvidos na 
ventilação pulmonar, transporte e troca de gases. Esses princípios explicam 
como o ar se move para dentro e para fora dos pulmões e como o oxigênio e o 
dióxido de carbono são trocados no nível celular. Os principais conceitos da 
biofísica da respiração incluem: 
1. Pressão e Fluxo de Ar: 
A respiração é impulsionada por diferenças de pressão entre o ambiente 
externo e os pulmões. A Lei de Boyle afirma que, para um gás em temperatura 
constante, a pressão é inversamente proporcional ao volume: P×V= constante. 
Durante a inspiração, o diafragma e os músculos intercostais se contraem, 
aumentando o volume da cavidade torácica e diminuindo a pressão 
intrapulmonar, permitindo que o ar entre. Na expiração, esses músculos 
relaxam, reduzindo o volume e aumentando a pressão para expulsar o ar. 
2. Pressão Parcial e Difusão de Gases: 
Os gases trocados na respiração seguem o princípio de difusão, movendo-se 
de áreas de maior para menor pressão parcial. A Lei de Dalton afirma que a 
pressão total de uma mistura de gases é a soma das pressões parciais dos 
gases individuais. 
Nos alvéolos, o oxigênio tem uma pressão parcial mais alta que no sangue 
venoso, promovendo sua entrada nos capilares pulmonares. Inversamente, o 
dióxido de carbono se difunde para fora do sangue, pois sua pressão parcial é 
mais alta no sangue venoso que nos alvéolos. 
3. Complacência Pulmonar: 
Complacência é a capacidade dos pulmões de expandir e contrair sob 
variações de pressão. Ela é afetada pela elasticidade dos tecidos pulmonares e 
pela tensão superficial dos alvéolos. 
Em condições como enfisema, a complacência pulmonar é aumentada, 
enquanto em fibrose, ela é reduzida, dificultando a ventilação. 
4. Tensão Superficial e Surfactante Pulmonar: 
Nos alvéolos, a tensão superficial tende a fazer com que os alvéolos 
colapsem. Para reduzir essa tensão, as células alveolares produzem 
surfactante, uma substância que impede o colapso alveolar e facilita a 
expansão dos pulmões, especialmente importante durante a inspiração. 
A Lei de Laplace para bolhas esféricas é utilizada para descrever a relação 
entre tensão, pressão e raio dos alvéolos: 
𝑃 =
2𝑇
𝑟
 
Onde P é a pressão dentro do alvéolo, T é a tensão superficial, e r é o raio do 
alvéolo. 
5. Ventilação e Perfusão: 
A eficiência da troca gasosa depende do equilíbrio entre ventilação (fluxo de ar 
para os alvéolos) e perfusão (fluxo sanguíneo nos capilares pulmonares). Esse 
equilíbrio é expresso como a relação V/Q 
Em situações de desequilíbrio, como embolia pulmonar (onde a perfusão é 
comprometida) ou doenças respiratórias (onde a ventilação é afetada), a troca 
de gases é prejudicada. 
6. Resistência das Vias Aéreas: 
A resistência ao fluxo de ar nas vias aéreas é descrita pela Lei de Poiseuille, 
que diz que a resistência é inversamente proporcional ao raio das vias aéreas à 
quarta potência. Ou seja, uma pequena diminuição no raio das vias aéreas 
aumenta significativamente a resistência ao fluxo. 
Asma e bronquite são exemplos de condições em que a resistência das vias 
aéreas aumenta, dificultando o movimento de ar. 
7. Difusão de Gases e Lei de Fick: 
A troca de oxigênio e dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue ocorre 
por difusão, descrita pela Lei de Fick: 
Fluxo de gás =
𝐴.𝐷.(𝑃1−𝑃2)
𝑇
 
Onde A é a área de troca, D é a constante de difusão do gás, P1−P2P é a 
diferença de pressão parcial, e T é a espessura da membrana alveolar. 
Alterações na área de troca (como na pneumonia) ou espessura da membrana 
(como na fibrose) podem reduzir a eficiência da difusão. 
Esses princípios biofísicos são fundamentais para entender o processo 
respiratório e como condições clínicas, como DPOC, pneumonia e asma, 
afetam a respiração. A compreensão desses conceitos é essencial para 
práticas médicas e para o desenvolvimento de tratamentos respiratórios, como 
ventilação mecânica e administração de oxigênio.