Biofísica da Respiração- Neia

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Biofísica da RESPIRAÇÃO 
Profa. Claudineia M. Araujo
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Biofísica da Respiração 
Aparelho Respiratório 
Vias Aéreas
Pulmões
Caixa Torácica 
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A traquéia no nível da quinta vértebra torácica, se bifurca nos brônquios-fonte.
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Tubos respiratórios e alvéolos
 Bronquíolos terminais - bronquíolos respiratórios – 
ductos alveolares - sacos alveolares - alvéolos
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Parede Torácica
É uma estrutura elástica, que juntamente com os movimentos diafragmáticos, promove variações de volume da cavidade torácica.
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.222.
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Biofísica da Respiração 
Músculos Inspiratórios 
Diafragma
Intercostais externos
Grande peitoral 
Músculos Expiratórios 
Musculatura da parede abdominal 
Transverso do abdômen
Obliquo externo
Oblíquo interno
Reto abdominal
Musculatura da parede torácica 
Intercostais internos 
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Movimento do diafragma (contração = inspiração e relaxamento = expiração). 
Movimentação das costelas (músculos intercostais externos).
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Inspiração: movimento dos arcos costais e rebaixamento da cúpula diafragmática, com aumento do volume intratorácico
Movimentos da caixa torácica de frente (esquerda) e de perfil (à direita) 
A-Inspiração; B-Expiração
Expiração: eleva a pressão intratorácica, devido compressão das vísceras sobre o diafragma, e rebaixamento dos arcos costais.
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.222
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Mecânica da Respiração
Os pulmões estão envolvidos pela pleura visceral e ocupam cerca de 4/5 do volume da cavidade torácica. 
A pleura parietal recobre a parede interna da caixa torácica.
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Mecânica da Respiração
Movimentação dos Pulmões
Pressão Pleural – É a pressão existente no espaço pleural, entre a pleura parietal e a pleura visceral.
Os pulmões são mantidos expandidos, na cavidade torácica, devido à pressão negativa do espaço pleural.
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.222
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Movimentação dos Pulmões
No início da inspiração: Pressão Pleural = -5 cm H2O, com o decorrer da inspiração o volume da cavidade torácica aumenta, reduzindo a pressão pleural, com aumento da pressão negativa = -7 cm H2O e redução da pressão alveolar, promovendo entrada de ar.
Na expiração ocorre o contrário: eleva-se a pressão pleural para valores menos negativos, com aumento da pressão intra-alveolar, expulsando ar dos pulmões. Expiração: -2cmH2O a -4cmH2O
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.223
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Mecânica da Respiração
Pressão Alveolar – é a pressão no interior dos alvéolos. 
Nas pausas respiratórias - a pressão alveolar = pressão atmosférica (0 cmH2O). 
Para inspiração - a pressão alveolar deve cair em relação a atmosférica = -1 cmH2O. Durante a expiração, ocorre o contrário , com uma pressão alveolar de +1 cmH2O. 
Pressão Transpulmonar – é a pressão medida pela diferença entre a pressão alveolar e pleural.
Quanto maior a pressão transpulmonar maior a quantidade de ar que entra no pulmão.
Fonte: Guyton.2002.p.406-416
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Movimentação dos Pulmões 
Pressão Pleural
Pressão Alveolar
Pressão Transpulmonar
 
A pressão transpulmonar atinge seu ponto máximo durante a inspiração.
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Mecânica da Respiração
Escoamento de ar nas Vias Aéreas
 
 Equação de Poiseuille : F= __πΔPr4__
 8Lη
 
F = fluxo em unidade de volume / tempo
P2- P1 = diferença de pressão
r= raio do tubo
η = viscosidade do fluido 
L = comprimento do tubo
π e 8 são constantes de integração 
Tubos longos e fluidos de alta viscosidade, oferecem resistência e dificultam o movimento de ar.
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.225
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Tipos de Escoamento
Laminar 
(baixo gradiente de pressão)
Turbulento 
(alto gradiente de pressão)
Mecânica da Respiração
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.226
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Escoamento de ar nas Vias Aéreas
Escoamento Laminar: 
a velocidade cresce das paredes para o centro do tubo. Ex: respiração normal
Escoamento Turbulento: oferece alta resistência ao fluxo, consumindo energia para movimento do fluido.
Ex: dispnéia
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.226
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NÚMERO DE REYNOLDS
N=__V.d.M __
 η
onde
N é o número de Reynolds;	
Vc é a velocidade média do fluido;	
d é a diâmetro do tubo;	
M é a densidade do fluido;
η é a viscosidade do fluido.	
AUSCULTA SILENCIOSA= laminar;
AUSCULTA RUIDOSA= turbilhonar.
O número de Reynolds (N) indica o limite entre o
 fluxo laminar e turbilhonar.
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Mecânica da Respiração
Medidas Espirográficas 
Volume Corrente (VC): volume de ar inspirado num ciclo respiratório- 500 ml
Volume de reserva inspiratória: quantidade de ar inspirado no esforço máximo - 3000 ml
Volume de reserva expiratória: quantidade de ar expirado na expiração máximo - 1100 ml
Volume residual: ar que não pode ser expulso dos pulmões- 1200 ml
Capacidade Vital (CV) = Volume Corrente (VC) + Volume de Reserva Inspiratória + Volume de Reserva Expiratória = 4600 ml 
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.227
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Medidas Espirográficas 
Capacidade Pulmonar Total (CPT) = CV + Volume Residual = 4600 ml + 1200 ml = 5800 ml
 Capacidade Inspiratória (CI) = Volume Corrente + Volume de Reserva Inspiratória = 500 ml + 3000 ml = 3500 ml
Capacidade Expiratória (CE) = Volume Corrente + Volume de Reserva Expiratória.
Capacidade residual funcional: Volume Residual + Volume de Reserva Expiratória. 1200 ml + 1100 ml =2300 ml
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.228
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Mecânica da Respiração
Complacência Pulmonar 
 É a capacidade que os pulmões possuem de aumentar de volume, quando submetido a uma variação de pressão.
Complacência = Volume / Pressão
Obs.O aumento de 1cmH2O equivale a aumentarmos um volume de 200mL de ar no pulmão. 
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.233
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Mecânica da Respiração
Tensão Superficial 
Quando se forma interface entre água e ar, as moléculas de água situadas na superfície têm atração umas pelas outras. Como conseqüência, a superfície da água está sempre tentando contrair-se. 
Nas superfícies internas dos alvéolos, a superfície de água também está tentando se contrair, o que tende a forçar o ar para fora dos alvéolos e fazer com que os alvéolos entrem em colapso. 
O efeito final consiste na geração de força contrátil elástica de todo pulmão, denominada força elástica da tensão superficial. 
Fonte: Guyton A e Hall J. 2002 .p. 406-416. 
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Tensão Superficial 
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Mecânica da Respiração
Os pneumócitos tipo II produzem surfactante (fosfolipídeos, proteínas e íons), que reduz a tensão superficial e encontra-se espalhado pela superfície de água que reveste os alvéolos, evitando seu colabamento. 
O surfactante é importante para reduzir a quantidade de pressão necessária para expandir os pulmões e promover estabilidade aos alvéolos.
 A quantidade de pressão gerada, dessa maneira, em um alvéolo pode ser calculada a partir da fórmula: 
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Mecânica da Respiração
Surfactante e síndromes patológicas
Síndrome da membrana hialina: a produção de surfactante é deficiente, assim, a força de retração alveolar (tensão superficial) é alta e respiração difícil. Acomete RN.
Edema pulmonar: passagem de líquido para cavidade alveolar,conseqüente, ao aumento de surfactante.
Fonte:GARCIA, E.A.C. 2002. p.242
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REFERÊNCIAS
HENEINE, I.F. Biofísica Básica.Ed. Atheneu, 2003
GARCIA, E.A.C. Biofísica. Ed. Savier, 2002
Guyton A e Hall J. Tratado de Fisiologia Médica. Ventilação Pulmonar - Página 406-416, Capítulo 37, 2002.
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OBRIGADO!