fisiologia respiratória

Prévia do material em texto

Enfermagem em Terapia Intensiva
I. Fisiologia da Respiração Mecânica Respiratória
As principais funções da respiração são fornecer oxigênio (O₂) aos tecidos e remover o dióxido de carbono (CO₂). O processo respiratório é composto por quatro componentes essenciais:
1. Ventilação pulmonar: refere-se à movimentação de ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares, permitindo a entrada e saída de ar dos pulmões.
2. Difusão de oxigênio (O₂) e dióxido de carbono (CO₂): ocorre entre os alvéolos e o sangue, possibilitando a troca gasosa eficiente.
3. Transporte de oxigênio e dióxido de carbono: o O₂ e o CO₂ são transportados pelo sangue e outros líquidos corporais até as células teciduais, retornando posteriormente aos pulmões.
4. Regulação da ventilação e outros aspectos da respiração: envolve o controle neural e químico dos processos respiratórios para garantir a homeostase.
1. FUNÇÕES DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
Nos organismos multicelulares, a difusão entre o meio externo e o interior da massa celular faz-se lentamente, em decorrência da distância a ser percorrida pelos gases.
Analisando-se diretamente os mamíferos, observa-se que os pulmões são os órgãos encarregados de fornecer O2 ao organismo e dele retirar o excesso de CO2.
Os pulmões, todavia, não são apenas órgãos respiratórios. Participam do equilíbrio térmico, pois, com o aumento da ventilação pulmonar, há maior perda de calor e água.
Auxiliam ainda na manutenção do pH plasmático dentro da faixa fisiológica, regulando a eliminação de ácido carbônico (sob a forma de CO₂).
A circulação pulmonar desempenha também o importantíssimo papel de filtrar eventuais êmbolos trazidos pela circulação venosa, evitando, assim, que provoquem obstrução da rede vascular arterial de outros órgãos vitais ao organismo. O endotélio dessa circulação contém enzimas que produzem, metabolizam ou modificam substâncias vasoativas.
Finalmente, o ser humano também utiliza seu sistema respiratório para outros fins, destacando-se a defesa contra agentes agressores e a fonação.
2. ORGANIZAÇÃO MORFOFUNCIONAL DO SISTEMA RESPIRATÓRIO
O sistema respiratório dos mamíferos é composto por três zonas principais:
1. Zona de transporte gasoso: Formada pelas vias respiratórias superiores e pela árvore traqueobrônquica, essa zona tem a função de acondicionar e conduzir o ar até os pulmões. Aqui, o ar inspirado é filtrado, umidificado e aquecido antes de chegar à região pulmonar.
2. Zona respiratória: Esta é a região onde as trocas gasosas efetivamente ocorrem, nos alvéolos pulmonares. É aqui que o oxigênio (O₂) passa para o sangue e o dióxido de carbono (CO₂) é eliminado.
3. Zona de transição: Interposta entre as duas zonas anteriores, nesta área começam a ocorrer trocas gasosas, porém em níveis que não são ainda significativos.
2.1. Zona de Transporte
O ar inspirado passa pelo nariz ou pela boca e segue para a orofaringe. Durante seu trajeto pelas vias respiratórias superiores, o ar é filtrado, umidificado e aquecido até atingir o equilíbrio com a temperatura corporal. Isso ocorre devido ao contato turbulento com a mucosa úmida que reveste as fossas nasais, faringe e laringe. Além disso, partículas maiores suspensas no ar são filtradas nessa região.
As vias respiratórias superiores têm a função de acondicionar o ar e proteger as regiões mais internas do sistema respiratório, evitando o ressecamento, o desequilíbrio térmico e a agressão por partículas poluentes de grande tamanho.
A respiração nasal é mais comum e apresenta duas vantagens principais em relação à respiração bucal: filtração e umidificação do ar inspirado. No entanto, o nariz pode apresentar maior resistência ao fluxo de ar em comparação com a boca, especialmente em casos de obstrução causada por pólipos, adenoides ou congestão da mucosa nasal. Nessas situações, frequentes em crianças e adultos, a respiração tende a ser realizada principalmente pela boca. Durante o exercício, a respiração bucal pode ocorrer em conjunto com a nasal.
A árvore traqueobrônquica, ou zona de transporte aéreo, se estende da traqueia até os bronquíolos terminais. A traqueia se bifurca de maneira assimétrica, sendo o brônquio-fonte direito menos inclinado em relação à traqueia do que o esquerdo, o que faz com que a inalação de corpos estranhos tenda a ocorrer preferencialmente no brônquio direito. A partir da traqueia, a árvore traqueobrônquica se divide progressivamente, geralmente por dicotomia, podendo haver trifurcação a partir da sexta geração de vias respiratórias.
Os brônquios-fonte (direito e esquerdo) são considerados a primeira geração da árvore traqueobrônquica. A segunda geração corresponde aos brônquios lobares, e assim sucessivamente até os bronquíolos terminais, que representam a 16ª geração.
A remoção de partículas poluentes, contudo, não ocorre apenas nas vias respiratórias superiores. A cada bifurcação do sistema de condução, há geração de turbulência, com consequente impactação de partículas. Além disso, com a progressiva bifurcação do sistema de condução, ocorre um aumento da área de seção transversa total do sistema tubular, com consequente diminuição da velocidade do ar conduzido. Esse fato leva à deposição de partículas em suspensão pela simples falta de sustentação aerodinâmica. As partículas removidas do ar por esses processos caem sobre a camada de muco que recobre o sistema de condução, e, juntamente com o muco, são removidas em direção à glote pelos batimentos ciliares das células que formam o epitélio dessa região.
Fig. 01. Esquema simplificado das subdivisões do sistema respiratório a partir da traqueia. Desta até os sacos alveolares, ocorrem em média 23 subdivisões, ou gerações. A traqueia corresponde à geração de número zero. Assim, há uma zona de transporte, que vai dela até os bronquíolos terminais. Os bronquíolos respiratórios (17ª a 19ª gerações) correspondem à zona de transição. A partir daí, encontra-se a zona respiratória, onde efetivamente se realizam as trocas gasosas.
2.2. Zona Respiratória e de Transição
A zona de transição se inicia no nível do bronquíolo respiratório, caracterizado pelo desaparecimento das células ciliadas do epitélio bronquiolar. Os bronquíolos respiratórios também se diferenciam por apresentarem, espaçadamente, sacos alveolares e ainda por se comunicarem diretamente com os alvéolos por meio de pequenos poros em suas paredes, denominados canais de Lambert.
A partir do último ramo do bronquíolo respiratório, surgem os ductos alveolares, que, por sua vez, terminam em um conjunto de alvéolos, os sacos alveolares. A zona respiratória, então, é constituída por ductos, sacos alveolares e alvéolos. A zona de transição estende-se da 17ª à 19ª geração (bronquíolos respiratórios), ao passo que a zona respiratória abrange da 20ª à 23ª geração.
A unidade alveolocapilar é o principal local de trocas gasosas a nível pulmonar, sendo composta por alvéolo, septo alveolar e rede capilar. Os alvéolos são pequenas dilatações revestidas por uma camada de células, em sua maioria pavimentosas, com diâmetro de aproximadamente 250 µm. O septo alveolar é constituído por vasos sanguíneos, fibras elásticas, colágenas e terminações nervosas. Os septos alveolares possuem descontinuidades denominadas poros de Kohn, que permitem a passagem de ar, líquido e macrófagos entre os alvéolos.
A superfície alveolar é composta por três tipos de células:
1. Pneumócito tipo I (célula alveolar escamosa): é a célula mais frequente, com poucas organelas citoplasmáticas. Ela recobre a maior parte da superfície alveolar e não tem capacidade de regeneração, ou seja, não possui potencial mitótico.
2. Pneumócito tipo II (célula alveolar granular): é esférica e possui muitos microvilos em sua superfície. Contém várias organelas celulares com grânulos osmofílicos (corpúsculos lamelares) que armazenam e secretam surfactante, uma substância que recobre a superfície alveolar e reduz a tensão superficial. O pneumócito tipo II tem a capacidade de regenerar-se e transformar-se em tipo I quando este é lesionado.
3. Macrófagos alveolares: representamuma pequena porcentagem das células alveolares. Eles podem passar livremente da circulação para o espaço intersticial, percorrer os espaços entre as células epiteliais e localizar-se na superfície alveolar. Sua função principal é fagocitar corpos estranhos, partículas poluentes e bactérias.
Partindo da traqueia, o calibre de cada subdivisão da árvore respiratória é menor do que o ramo que lhe deu origem. No entanto, a área total da seção transversa diminui da traqueia (2,5 cm²) até a quarta geração (brônquios subsegmentares, 2,0 cm²), aumentando a partir daí até a 23ª geração (alvéolos). Além disso, o comprimento de cada subdivisão se torna menor, sendo inicialmente 12 cm na traqueia e atingindo 2 mm nos bronquíolos respiratórios.
Tendo em vista que não há trocas gasosas importantes entre o sangue capilar pulmonar e o ar até ser atingida a zona respiratória (quatro últimas subdivisões), o volume acumulado da traqueia até a 19ª geração corresponde a cerca de 150 mℓ em um jovem de 1,70 m de altura. Tal volume, somado ao das vias respiratórias superiores, representa o espaço morto anatômico.
A inervação do sistema respiratório é basicamente autônoma. Não existe inervação motora ou sensorial para dor, quer nas vias respiratórias, quer no parênquima pulmonar. Na pleura, todavia, há inervação sensorial dolorosa. 
Quatro são os componentes do sistema nervoso autônomo: 
1) sistema parassimpático; 
2) sistema simpático; 
3) não adrenérgico e não colinérgico (NANC) inibitório; e 
4) NANC excitatório.
A atividade basal parassimpática (função de promover funções de manutenção e conservação de energia, como a digestão e o relaxamento dos músculos) parece ser responsável pelo tônus broncomotor, que é de maior importância nas vias respiratórias mais centrais, sendo praticamente inexistente na periferia. As respostas simpáticas são mais difusas e generalizadas. Os nervos adrenérgicos (nervos que utilizam neurotransmissores como a norepinefrina (ou noradrenalina) para transmitir sinais. Esses nervos são uma parte do sistema simpático e têm um impacto significativo nas vias respiratórias) inervam diretamente glândulas mucosas, vasos sanguíneos e gânglios nervosos das vias respiratórias.
O sistema NANC foi assim denominado para designar um conjunto de fibras do sistema nervoso autônomo em que os neurotransmissores da junção neuroefetora não são a norepinefrina ou a acetilcolina. Trata-se de um conjunto heterogêneo e numeroso de fibras nervosas, com grande número de neurotransmissores já identificados e de função ainda não completamente estabelecida, que está presente em todos os órgãos estudados até o momento.
O sistema NANC inibitório é responsável pelo relaxamento dos músculos lisos das vias respiratórias, e o óxido nítrico é o neurotransmissor que causa esse efeito, embora por muito tempo essa função tenha sido atribuída ao peptídeo vasoativo intestinal (VIP). Já o sistema NANC excitatório tem como mediadores, pelo menos, a neurocinina A, a substância P e o peptídeo relacionado com o gene da calcitonina, que acarretam broncoconstrição.
3. MOVIMENTOS RESPIRATÓRIOS
Os pulmões são expansíveis e podem mudar de tamanho para permitir a entrada e saída de ar, processos que ocorrem durante a respiração. Isso é possível devido a dois principais mecanismos:
1. Movimentos do Diafragma (um músculo em forma de cúpula localizado na base da cavidade torácica, abaixo dos pulmões. Ele separa a cavidade torácica da cavidade abdominal.) Movimentos de Subida e Descida:
- Inspiração: Quando o diafragma se contrai, ele se move para baixo. Esse movimento aumenta o volume da cavidade torácica, criando uma pressão negativa que faz com que o ar seja puxado para dentro dos pulmões.
- Expiração: Quando o diafragma relaxa, ele se move para cima. Isso diminui o volume da cavidade torácica e aumenta a pressão interna, forçando o ar para fora dos pulmões.
2. Movimentos das Costelas (ossos que formam a estrutura da caixa torácica e protegem os pulmões). Elevação e Depressão das Costelas:
- Inspiração: Durante a inspiração, os músculos intercostais (entre as costelas) se contraem, elevando as costelas. Isso aumenta o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica (a distância da frente para trás), ajudando a expandir os pulmões e permitir a entrada de ar.
- Expiração: Durante a expiração, os músculos intercostais relaxam, e as costelas descem. Esse movimento reduz o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica e ajuda a expulsar o ar dos pulmões.
Fig. 02. Contração e expansão da caixa torácica durante a expiração e a inspiração, mostrando a contração diafragmática, a função dos músculos intercostais e a elevação e a depressão da caixa torácica. AP, anteroposterior.
A respiração tranquila e normal é realizada quase inteiramente pelo primeiro método, isto é, pelos movimentos do diafragma. Durante a inspiração, a contração diafragmática puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Em seguida, na expiração, o diafragma simplesmente relaxa, e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e das estruturas abdominais comprime os pulmões e expele o ar.
Durante a respiração vigorosa, no entanto, as forças elásticas não são poderosas o suficiente para produzir a rápida expiração necessária. Assim, força extra é obtida, principalmente, pela contração da musculatura abdominal, que empurra o conteúdo abdominal para cima, contra a parte inferior do diafragma, comprimindo, dessa maneira, os pulmões.
Os músculos mais importantes que elevam a caixa torácica são os intercostais externos, mas outros que auxiliam são: 
(1) músculos esternocleidomastóideos, que elevam o esterno; 
(2) serráteis anteriores, que elevam muitas costelas; e 
(3) escalenos, que elevam as duas primeiras costelas.
Fig. 03. Músculos do pescoço que auxiliam na respiração.
Os músculos que puxam a caixa torácica para baixo, durante a expiração, são principalmente o 
(1) reto abdominal, que exerce o efeito poderoso de puxar para baixo as costelas inferiores, ao mesmo tempo em que, em conjunto com outros músculos abdominais, também comprime o conteúdo abdominal para cima contra o diafragma; e 
(2) os intercostais internos.
Fig. 04. Músculos do tórax e abdome que auxiliam na respiração.
A contração dos músculos respiratórios depende de impulsos nervosos originados dos centros respiratórios (situados no tronco cerebral), às vezes diretamente de áreas corticais superiores e também da medula (em resposta a estímulos reflexos oriundos dos fusos musculares). O automatismo do centro respiratório mantém o ritmo normal da respiração, que pode ser modificado por estímulos de outros locais do sistema nervoso, bem como por alterações químicas no sangue e/ou no líquido cefalorraquidiano.
3.1. Músculos envolvidos na respiração
Características Gerais: músculos esqueléticos estriados com maior resistência à fadiga, elevado fluxo sanguíneo, maior capacidade oxidativa e densidade capilar.
Inspiração:
 Diafragma:
- Músculo principal da inspiração.
- Divide-se em hemidiafragma direito e esquerdo, separado do resto da cavidade torácica pela cúpula diafragmática.
- Inervado pelos nervos frênicos (C3-C5).
- Suprimento sanguíneo poelas artérias mamária interna, intercostal, frênica inferior e superior.
- Durante a contração, aumenta o volume torácico e a pressão negativa, facilitando a entrada de ar.
- Na expiração forçada, a musculatura abdominal auxilia a expulsão do ar.
 Músculos Intercostais:
- Divididos em intercostal externo (inspiratório) e intercostal interno (expiratório).
- Ação controversa, mas geralmente confirmada por estudos eletromiográficos.
 Músculos Paraesternais e Esterno Triangular:
- Ativos durante a inspiração basal, ajudam a levantar o gradil costal superior.
- Músculo esterno triangular é considerado expiratório.
 Músculos Escalenos:
- Ativos na inspiração basal, elevam as primeiras costelas e expandem o gradil costal superior.
- Principal músculo acessório da inspiração.
 Outros Músculos Acessórios:
- Trapézio, grande dorsal, peitoral maior, elevador da espinha, e músculosdo pescoço auxiliam quando a demanda ventilatória é alta.
- Músculos abdominais (reto abdominal, oblíquos e transverso abdominal) atuam na expiração forçada, comprimindo o diafragma e reduzindo o volume pulmonar.
Expiração:
 Respiração Basal:
- Passiva, baseada na retração elástica dos pulmões e parede torácica.
 Músculos Expiratórios Ativos:
- Contração ativa dos músculos abdominais e outros músculos acessórios em condições de alta ventilação, obstrução respiratória ou fadiga.
 Músculo Peitoral Maior e Transverso do Tórax:
- Peitoral maior ajuda a comprimir o gradil costal superior durante expirações forçadas.
- Transverso do tórax puxa as costelas caudalmente e é ativado durante expirações forçadas, fonação e tosse.
4. PRESSÕES QUE CAUSAM O MOVIMENTO DO AR PARA DENTRO E PARA FORA DOS PULMÕES
Os pulmões são estruturas elásticas que colapsam, como um balão, e expelem todo o ar pela traqueia, sempre que não há força para mantê-los inflados. Também não existem conexões entre os pulmões e as paredes da caixa torácica, exceto onde estão suspensos no hilo a partir do mediastino, região situada no meio da caixa torácica. Em vez disso, o pulmão "flutua" na cavidade torácica, cercado por uma fina camada de líquido pleural que lubrifica o movimento dos pulmões dentro da cavidade. Além disso, a sucção contínua do excesso de líquido para os canais linfáticos mantém uma leve tração entre a superfície visceral da pleura pulmonar e a superfície parietal da pleura da cavidade torácica. Portanto, os pulmões estão presos à parede torácica, como se estivessem colados; no entanto, eles estão bem lubrificados e podem deslizar livremente quando o tórax se expande e contrai.
4.1. Pressão Pleural e suas Variações durante a Respiração
A pressão pleural é a pressão do líquido no estreito espaço entre a pleura visceral e a pleura parietal. Normalmente, essa pressão é uma sucção ligeira, o que significa uma discreta pressão negativa.
Pressão Pleural Normal:
 No início da inspiração: cerca de −5 centímetros de água.
 Durante a inspiração normal: a pressão pleural se torna mais negativa, atingindo cerca de −7,5 centímetros de água, devido à expansão da caixa torácica que traciona os pulmões para frente com força maior.
Relações Entre Pressão Pleural e Volume Pulmonar:
Inspiração:
 A pressão pleural vai de −5 a −7,5 centímetros de água.
 O volume pulmonar aumenta em aproximadamente 0,5 litro.
Expiração:
 Os eventos são essencialmente revertidos.
4.2. Pressão Alveolar: Pressão do Ar no Interior dos Alvéolos Pulmonares
Quando a glote está aberta e sem fluxo de ar, pressões em todas as partes da árvore respiratória, até os alvéolos, são iguais à pressão atmosférica (0 cm de pressão de água).
Inspiração:
- Para influxo de ar para os alvéolos, a pressão alveolar deve ser ligeiramente abaixo da pressão atmosférica (abaixo de 0 cm de pressão de água).
- Durante a inspiração normal, a pressão alveolar diminui para cerca de −1 centímetro de água.
- Essa pressão negativa puxa 0,5 litro de ar para dentro dos pulmões, em 2 segundos.
Expiração:
- Durante a expiração, a pressão alveolar sobe para cerca de +1 centímetro de água.
- A pressão positiva força o 0,5 litro de ar inspirado para fora dos pulmões, em 2 a 3 segundos.
4.3. Pressão Transpulmonar: Diferença entre as Pressões Alveolar e Pleural
A pressão transpulmonar é a diferença de pressão entre os alvéolos e as superfícies externas dos pulmões (pressão pleural).
Funções:
- Mede as forças elásticas nos pulmões que tendem a colapsá-los a cada instante da respiração.
- Também é conhecida como pressão de retração.
Fig. 05. Mudanças no volume pulmonar, da pressão alveolar, da pressão pleural e da pressão transpulmonar durante a respiração normal.
5. COMPLACÊNCIA PULMONAR
O grau de expansão dos pulmões por cada unidade de aumento da pressão transpulmonar (se tempo suficiente for permitido para atingir o equilíbrio) é chamado de complacência pulmonar. A complacência total de ambos os pulmões em um adulto normal é, em média, de 200 mililitros de ar por centímetro de pressão de água transpulmonar. Isso significa que, sempre que a pressão transpulmonar aumentar 1 centímetro de água, o volume pulmonar, após 10 a 20 segundos, se expandirá 200 mililitros.
As características do diagrama de complacência são determinadas pelas forças elásticas dos pulmões, que podem ser divididas em duas partes: 
(1) força elástica do tecido pulmonar propriamente dito; e 
(2) forças elásticas causadas pela tensão superficial do líquido que reveste as paredes internas dos alvéolos e outros espaços aéreos pulmonares.
As forças elásticas do tecido pulmonar são determinadas, em grande parte, pelas fibras de elastina e colágeno, entrelaçadas no parênquima pulmonar. Nos pulmões vazios, essas fibras estão no estado elasticamente contraído e dobrado; então, quando os pulmões se expandem, as fibras são estiradas e desdobradas, alongando-se e exercendo até mesmo uma força elástica maior.
As forças elásticas causadas pela tensão superficial são muito mais complexas. Quando os pulmões são cheios de ar, existe uma interface entre o líquido alveolar e o ar no interior do alvéolo. Nos pulmões cheios com solução salina, não existe interface ar-líquido; portanto, o efeito da tensão superficial não está presente — apenas as forças elásticas dos tecidos estão operando neste caso.
Note que as pressões transpulmonares necessárias para expandir os pulmões cheios de ar são cerca de três vezes maiores do que as necessárias para expandir os pulmões cheios de solução salina. Assim, pode-se concluir que as forças elásticas teciduais, que tendem a provocar o colapso do pulmão cheio de ar, representam apenas cerca de um terço da elasticidade total pulmonar, enquanto as forças de tensão superficial líquido-ar nos alvéolos representam cerca de dois terços.
As forças elásticas pulmonares de tensão superficial líquido-ar também aumentam tremendamente quando a substância chamada surfactante não está presente no líquido alveolar.
6. Surfactante, Tensão Superficial e Colapso Alveolar
Quando a água forma uma superfície de contato com o ar, as moléculas da água na superfície têm uma atração especialmente forte umas pelas outras. Como resultado, a superfície da água está sempre tentando se contrair. Isso é o que mantém as gotas de chuva unidas — há uma firme membrana contrátil, constituída por moléculas de água, por toda a superfície da gota.
Agora, vamos reverter esses princípios e ver o que acontece nas superfícies internas do alvéolo. Aí, a superfície da água também está tentando se contrair, o que tende a forçar o ar para fora do alvéolo, pelo brônquio, e, ao fazer isso, induz o colapso do alvéolo. O efeito global é a força contrátil elástica de todo o pulmão, referida como força elástica da tensão superficial.
O surfactante é um agente ativo de superfície que reduz bastante a tensão superficial da água. É secretado por células epiteliais especiais chamadas células epiteliais alveolares tipo II, que constituem cerca de 10% da área de superfície alveolar. Essas células são granulares e contêm inclusões lipídicas, que são secretadas no surfactante dentro dos alvéolos.
Em termos quantitativos, a tensão superficial dos diferentes líquidos aquosos é aproximadamente a seguinte: água pura, 72 dinas/cm; líquidos normais que revestem os alvéolos, mas sem surfactante, 50 dinas/cm; líquidos normais que revestem os alvéolos com quantidades normais de surfactante, entre 5 e 30 dinas/cm.
7. EFEITO DA CAIXA TORÁCICA NA EXPANSIBILIDADE PULMONAR
Efeito da Caixa Torácica na Expansibilidade Pulmonar:
 Características elásticas e viscosas: Tanto os pulmões quanto a caixa torácica possuem características elásticas e viscosas.
 Complacência torácica: Esforço muscular é necessário para expandir a caixa torácica, mesmo sem os pulmões presentes.
Complacências Torácica e Pulmonar Combinadas:
 Sistema pulmonar combinado: A complacência do sistema pulmão-tórax é aproximadamente metade da complacência dos pulmões isolados (110 mL/cm de pressão vs. 200 mL/cm).
 Limitaçõesdo tórax: Em volumes pulmonares muito altos ou baixos, a complacência do sistema pode ser até cinco vezes menor que a dos pulmões isolados.
Trabalho da Respiração:
Fases da respiração: Durante a respiração tranquila, o trabalho muscular é feito na inspiração, enquanto a expiração é passiva.
Divisões do trabalho da inspiração:
 Trabalho de complacência (ou elástico) – Expansão contra forças elásticas.
 Trabalho de resistência tecidual – Superação da viscosidade.
 Trabalho de resistência das vias aéreas – Superação da resistência ao fluxo de ar.
Energia Necessária para a Respiração
 Respiração normal: 3% a 5% da energia corporal é consumida pela ventilação pulmonar.
 Exercício intenso: A energia necessária pode aumentar em até 50 vezes, especialmente se houver resistência nas vias aéreas ou complacência pulmonar diminuída.
8. VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
Esses movimentos cíclicos de inspiração-expiração ocorrem, no repouso, com uma frequência de 12 a 18 ciclos por minuto. Denomina-se volume corrente a quantidade de gás mobilizada a cada ciclo respiratório. O volume de gás ventilado por minuto é o volume minuto ou ventilação global por minuto. Corresponde ao produto do volume corrente pela frequência respiratória.
Diversos fatores modificam a ventilação, por alterações na frequência, no volume corrente ou no ritmo. Emoções, dor, sono, choro, fonação, tosse, necessidades metabólicas, bem como várias entidades mórbidas, podem mudar o padrão ventilatório. Naturalmente, essas modificações recebem denominações especiais como definidas a seguir:
 Eupneia: respiração normal, sem qualquer sensação subjetiva de desconforto.
 Taquipneia: aumento da frequência respiratória. 
 Bradipneia: diminuição da frequência respiratória.
 Hiperpneia: elevação do volume corrente.
 Hipopneia: redução do volume corrente.
 Hiperventilação: aumento da ventilação global. Mais acertadamente, aumento da ventilação alveolar além das necessidades metabólicas.
 Hipoventilação: diminuição da ventilação global. Com maior precisão, diminuição da ventilação dos alvéolos aquém das necessidades metabólicas.
 Apneia: parada dos movimentos respiratórios ao final de uma expiração basal.
 Apneuse: interrupção dos movimentos respiratórios ao final da inspiração. 
 Dispneia: respiração laboriosa, sensação subjetiva de dificuldade respiratória.
A ventilação pulmonar pode ser estudada por meio do registro do movimento do volume de ar para dentro e para fora dos pulmões, o método chamado espirometria. Um espirômetro básico consiste em cilindro invertido sobre uma câmara de água, com o cilindro contrabalançado por peso. O interior do cilindro está cheio com gás respiratório, geralmente, ar ou oxigênio; tubo conecta a boca com a câmara de gás. Quando se respira para dentro e para fora da câmara, o cilindro sobe e desce, e o registro apropriado é feito em forma de papel que se move.
Fig. 07. Espirômetro.
 Volume corrente: quantidade de ar inspirada ou expirada espontaneamente em cada ciclo respiratório. No repouso, o volume corrente humano oscila entre 350 e 500 mℓ.
 Volume de reserva inspiratório: volume máximo que pode ser inspirado voluntariamente a partir do final de uma inspiração espontânea.
 Volume de reserva expiratório: volume máximo que pode ser expirado voluntariamente a partir do final de uma expiração espontânea.
 Volume residual: volume de gás que permanece no interior dos pulmões após a expiração máxima. Assim, este volume não pode ser medido pelo espirógrafo simples descrito anteriormente.
 Capacidade vital: quantidade de gás mobilizada entre uma inspiração e uma expiração máximas. A capacidade vital é a soma de três volumes primários: corrente, de reserva inspiratório e de reserva expiratório.
 Capacidade inspiratória: volume máximo inspirado a partir do final de uma expiração espontânea. Corresponde à soma dos volumes corrente e de reserva inspiratório
 Capacidade residual funcional: quantidade de gás contida nos pulmões no final de uma expiração espontânea. Corresponde à soma dos volumes de reserva expiratório e residual.
 Capacidade pulmonar total: quantidade de gás contida nos pulmões ao final de uma inspiração máxima. Equivale à adição dos quatro volumes primários.
Abreviações:
Vc - Volume Corrente
CRF	- Capacidade Residual Funcional
VRE	- Volume de Reserva Expiratório
VR - Volume Residual
CI - Capacidade Inspiratória
VRI	- Volume de Reserva Inspiratório
CPT	- Capacidade Pulmonar Total
CV- Capacidade Vital
Rva	- Resistência das Vias Aéreas ao Fluxo de Ar para Dentro dos Pulmões
C - Complacência
VM - Volume de Gás do Espaço Morto
VA - Volume de Gás Alveolar
VI - Volume Inspirado da Ventilação por Minuto
VE - Volume Expirado da Ventilação por Minuto
VD	Fluxo de Derivação
VA - Ventilação Alveolar por Minuto
VO₂ - Taxa de Captação do Oxigênio por Minuto
VCO₂ - Quantidade de Dióxido de Carbono Eliminado
VCO 	- Taxa de Captação do Monóxido de Carbono por Minuto
DPO₂ - Capacidade de Difusão dos Pulmões para o Oxigênio
DPCO - Capacidade de Difusão dos Pulmões para o Monóxido de Carbono
PA - Pressão Atmosférica
Palv - Pressão Alveolar
Ppl - Pressão Pleural
PO₂ - Pressão Parcial de Oxigênio
PCO₂ - Pressão Parcial de Dióxido de Carbono
PN₂ - Pressão Parcial de Nitrogênio
PaO₂	- Pressão Parcial de Oxigênio no Sangue Arterial
PaCO₂ - Pressão Parcial de Dióxido de Carbono no Sangue Arterial
PAO₂ - Pressão Parcial de Oxigênio no Gás Alveolar
PACO₂ - Pressão Parcial de Dióxido de Carbono no Gás Alveolar
PAH₂O - Pressão Parcial de Água no Gás Alveolar
R - Razão de Troca Respiratória
Q - Débito Cardíaco
CaO₂ - Concentração de Oxigênio no Sangue Arterial
CV−O₂ - Concentração de Oxigênio no Sangue Venoso Misto
SO₂ - Porcentagem de Saturação da Hemoglobina com Oxigênio por Minuto
SaO₂	- Porcentagem de Saturação da Hemoglobina com Oxigênio no Sangue Arterial
8. Ventilação Alveolar
Importância: Renovar continuamente o ar nas áreas de troca gasosa dos pulmões (alvéolos, sacos alveolares, ductos alveolares e bronquíolos respiratórios).
Definição: Velocidade/intensidade com que o ar novo alcança essas áreas.
Espaço Morto e Seu Efeito na Ventilação Alveolar
Espaço Morto: Parte do ar respirado que não alcança as áreas de troca gasosa e preenche as vias respiratórias (nariz, faringe, traqueia).
Desvantagem: Não contribui para a troca gasosa e dificulta a remoção de gases expiratórios dos pulmões.
Medida do Volume do Espaço Morto
Método:
- Inspirar O₂ a 100% para preencher o espaço morto.
- Expirar e medir o oxigênio e nitrogênio com um medidor de nitrogênio rápido.
- A concentração de nitrogênio aumenta quando o ar alveolar começa a chegar ao medidor.
A equação usada para quantificação: 
- Volume Normal: Aproximadamente 150 mililitros no homem adulto jovem.
II. Circulação Pulmonar, Edema Pulmonar e Líquido Pleural
 Tipos de Circulação:
- Circulação de Alta Pressão e Baixo Fluxo:
Suprimento de sangue arterial sistêmico para a traqueia, árvore brônquica e tecidos de sustentação do pulmão.
Artérias brônquicas (ramificações da aorta torácica) fornecem sangue arterial sistêmico com pressão ligeiramente inferior à aórtica.
- Circulação de Baixa Pressão e Alto Fluxo
Transporta sangue venoso dos tecidos corporais para os capilares alveolares.
O sangue ganha oxigênio e perde dióxido de carbono nos capilares alveolares.
A artéria pulmonar leva o sangue do ventrículo direito para os capilares alveolares.
As veias pulmonares devolvem o sangue oxigenado ao átrio esquerdo para ser bombeado para a circulação sistêmica pelo ventrículo esquerdo.
1. Anatomia Fisiológica do Sistema Circulatório Pulmonar
 Vasos Pulmonares
A artéria pulmonar se estende por 5 cm além do ventrículo direito e se divide em ramos principais direito e esquerdo.
As artérias pulmonares têm paredes mais finas e são mais distensíveis, permitindo uma grande complacência (cerca de 7 mL/mmHg).
As veias pulmonares são curtas e drenam o sangue diretamente no átrio esquerdo.
 Vasos Brônquicos
Fornecem 1% a 2% do débito cardíaco total.
São responsáveis pelo suprimento de sangue oxigenadopara os tecidos de suporte dos pulmões.
O sangue brônquico, após passar pelos tecidos de suporte, é drenado para as veias pulmonares e entra no átrio esquerdo, aumentando o débito do ventrículo esquerdo em 1% a 2%.
 Vasos Linfáticos
Localizados no tecido de suporte do pulmão, começando nos espaços ao redor dos bronquíolos terminais e direcionando para o ducto linfático torácico direito.
Removem partículas dos alvéolos e proteínas plasmáticas que escapam dos capilares pulmonares, ajudando a prevenir o edema pulmonar.
 Pressões no Sistema Pulmonar
- Pressões no Ventrículo Direito
Pressão Sistólica: Em média, 25 mmHg.
Pressão Diastólica: Cerca de 0 a 1 mmHg.
Comparação: Apenas um quinto das pressões medidas no ventrículo esquerdo.
- Pressões na Artéria Pulmonar
Pressão Sistólica: Em média, 25 mmHg, semelhante à pressão no ventrículo direito durante a sístole.
Pressão Diastólica: Aproximadamente 8 mmHg.
Pressão Média: Em média, 15 mmHg.
Comportamento da Pressão: Após o fechamento da válvula pulmonar, a pressão ventricular cai rapidamente, enquanto a pressão arterial pulmonar decresce mais lentamente à medida que o sangue flui pelos capilares pulmonares.
- Pressão Capilar Pulmonar
Pressão Média: Aproximadamente 7 mmHg.
Importância: A baixa pressão capilar é crucial para a função de troca de líquidos dos capilares pulmonares e a prevenção de edema pulmonar.
- Pressão Atrial Esquerda e Pressões Venosas Pulmonares
Pressão Média no Átrio Esquerdo e Veias Pulmonares: Cerca de 2 mmHg (variando de 1 a 5 mmHg em decúbito).
Dificuldade de Medição Direta: Medir diretamente a pressão do átrio esquerdo é difícil devido à necessidade de passar um cateter pelas câmaras cardíacas.
Estimativa da Pressão Atrial Esquerda: Realizada pela pressão de encunhadura pulmonar, obtida inserindo um cateter através da veia periférica até o átrio direito e avançando até os ramos pequenos da artéria pulmonar.
Pressão em Cunha: Aproximadamente 5 mmHg.
Correlação com a Pressão Atrial Esquerda: Geralmente 2 a 3 mmHg maior do que a pressão no átrio esquerdo. Elevados níveis de pressão atrial esquerda se refletem em aumentos na pressão de encunhadura.
2. Volume sanguíneo dos pulmões
O volume sanguíneo dos pulmões é cerca de 450 mililitros, o que corresponde a aproximadamente 9% do volume total de sangue em todo o sistema circulatório. Aproximadamente 70 mililitros desse volume sanguíneo ficam localizados nos capilares pulmonares, e o restante é dividido igualmente entre as artérias e veias pulmonares.
Os Pulmões Servem como Reservatório de Sangue:
Sob várias condições fisiológicas e patológicas, a quantidade de sangue nos pulmões pode variar desde a metade do normal até duas vezes o volume normal.
Além disso, a perda de sangue na circulação sistêmica, por hemorragia, pode ser parcialmente compensada pelo desvio automático do sangue dos pulmões para os vasos sistêmicos.
A insuficiência do lado esquerdo do coração ou o aumento da resistência ao fluxo sanguíneo pela válvula mitral, resultante de estenose ou regurgitação mitral, faz com que o sangue se acumule na circulação pulmonar, algumas vezes aumentando o volume pulmonar em até 100% e causando grandes elevações nas pressões vasculares pulmonares. Como o volume da circulação sistêmica é aproximadamente nove vezes maior que o da circulação pulmonar, o desvio de sangue de um sistema para o outro afeta enormemente o sistema pulmonar, mas costuma ter apenas efeitos leves na circulação sistêmica. Para a ventilação mecânica, isso significa que é crucial ajustar os parâmetros de pressão (como pressão positiva), uma vez que o acúmulo de sangue pode comprometer ainda mais a função pulmonar, aumentando o risco de edema pulmonar.
Os pulmões podem acomodar variações no volume de sangue, o que é fundamental para manter a homeostase em condições normais e patológicas. Em situações como esforço respiratório elevado (como ao tocar instrumentos de sopro), a pressão intrapulmonar aumenta, levando à expulsão de sangue dos pulmões para a circulação sistêmica.
3. O Fluxo de Sangue pelos Pulmões e sua Distribuição
O fluxo de sangue pelos pulmões é, essencialmente, igual ao débito cardíaco. Por conseguinte, os fatores que controlam o débito cardíaco também controlam o fluxo pulmonar. Na maioria das condições, os vasos pulmonares atuam como tubos distensíveis que se dilatam com o aumento da pressão e se estreitam com a diminuição da pressão. Para que ocorra a aeração adequada do sangue, ele deve ser distribuído para os segmentos pulmonares onde os alvéolos estão melhor oxigenados. Essa distribuição é produzida por meio do seguinte mecanismo.
 A diminuição do oxigênio alveolar reduz o fluxo sanguíneo alveolar local e regula a distribuição do fluxo sanguíneo pulmonar. 
Quando a concentração de O₂ no ar dos alvéolos cai abaixo do normal — em especial, quando cai abaixo de 70% do normal (isto é, abaixo da Po₂ de 73 mmHg) —, os vasos sanguíneos adjacentes se contraem, com a resistência vascular aumentando por mais de cinco vezes nos níveis de O₂ extremamente baixos. Esse efeito é o oposto ao efeito observado nos vasos sistêmicos, que se dilatam, em vez de se contraírem, em resposta a concentrações baixas de O₂.
Em ventilação mecânica, especialmente em modos com pressão positiva, a distensibilidade dos vasos pulmonares pode ser comprometida, exigindo ajustes finos para manter a ventilação e a oxigenação.
O aumento da resistência vascular pulmonar, como consequência de uma baixa concentração de O₂, tem uma função importante de distribuição do fluxo sanguíneo para onde ele for mais eficiente. Ou seja, se alguns alvéolos estão mal ventilados e apresentam baixas concentrações de O₂, os vasos locais se contraem. Essa contração faz com que o sangue flua para outras áreas dos pulmões que estejam mais bem aeradas, gerando um sistema automático de controle para a distribuição do fluxo de sangue para as áreas pulmonares em proporção às suas pressões de oxigênio alveolar.
Quando os níveis de oxigênio nos alvéolos caem abaixo de 70% do normal (aproximadamente 73 mmHg de Po₂), os vasos pulmonares se contraem, aumentando a resistência vascular local. Esse mecanismo é conhecido como vasoconstrição hipóxica, que redireciona o sangue para áreas melhor ventiladas dos pulmões. Isso é crucial em pacientes sob ventilação mecânica, pois a correta distribuição do fluxo sanguíneo alveolar é essencial para otimizar a troca gasosa e prevenir hipoxemia.
A vasoconstrição hipóxica tem uma função protetora. Em pacientes com áreas pulmonares mal ventiladas (como em síndrome do desconforto respiratório agudo - SDRA), essa resposta automática redireciona o sangue para alvéolos mais bem ventilados, garantindo que o oxigênio seja transportado de maneira eficiente.
4. Efeito dos Gradientes de Pressão Hidrostática nos Pulmões Sobre o Fluxo Sanguíneo Regional Pulmonar
Os gradientes de pressão hidrostática nos pulmões afetam o fluxo sanguíneo regional, especialmente em indivíduos na posição ereta. Assim como a pressão arterial aumenta nos pés devido à gravidade, uma variação de pressão também ocorre entre a parte superior e inferior dos pulmões, influenciando a perfusão.
Em um adulto ereto, a diferença de altura entre o ponto mais alto e o mais baixo dos pulmões gera uma diferença de 23 mmHg na pressão arterial pulmonar.
A pressão nas porções superiores dos pulmões é cerca de 15 mmHg menor que a pressão arterial pulmonar ao nível do coração, enquanto nas porções inferiores, é 8 mmHg maior.
Essa variação afeta o fluxo sanguíneo nas diferentes áreas pulmonares:
- Na parte superior dos pulmões, o fluxo sanguíneo é reduzido.
- Na parte inferior, o fluxo sanguíneo é até cinco vezes maior.
Para explicar essa distribuição, os pulmões são divididos em três zonas:
Zona 1: Pressão alveolar maior que a pressão arterial, resultando em fluxo sanguíneo mínimo.
Zona 2: Pressão arterial maior que a alveolar, mas menor que a venosa, com fluxo sanguíneo moderado.
Zona 3: Pressão arterial e venosa maiores que a alveolar, resultando em fluxo sanguíneo contínuo.
image3.pngimage4.png
image5.png
image6.png
image7.png
image8.png
image9.png
image10.png
image1.png
image2.png