Resumo de Fisiologia do Sistema Respiratório - Mecânica da Ventilação

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Érika Tenório – Medicina UFAL 2017 
 
Resumo de Fisiologia do Sistema Respiratório 
 
 
Funções do sistema respiratório: 
 
� Ventilação pulmonar: ciclo de inspiração e 
expiração do ar pelos pulmões. 
� Hematose: difusão de O2 e CO2 entre os 
alvéolos e o sangue; 
� Transporte de O2 e CO2 no sangue e nos 
líquidos corporais e suas trocas com as 
células de todos os tecidos do corpo; 
� Regulação do pH, por retenção ou 
excreção de CO2; 
� Defesa contra patógenos e substâncias 
irritantes inaladas; 
� Vocalização; 
� Perda de água e calor do corpo. 
 
Respiração Externa: movimento dos gases 
entre o meio externo e as células do corpo. 
 
 
Fonte: Silverthorn 
 
Respiração Celular: reação intracelular do O2 
com moléculas orgânicas para produzir CO2, 
água e energia (ATP). 
 
O fluxo global de ar (da ventilação) desloca-se: 
 
• De regiões de pressões mais altas para mais 
baixas; 
• Pela ação de uma bomba muscular que gera 
gradientes de pressão; 
• Resistência ao fluxo de ar de acordo com o 
diâmetro dos tubos condutores. 
 
Mecânica da Ventilação Pulmonar 
 
Os pulmões podem ser expandidos e 
contraídos por: 
� Movimentos de subida (relaxamento) e 
descida (contração) do diafragma para 
aumentar ou diminuir a cavidade torácica; 
� Elevação e depressão das costelas para 
aumentar e diminuir o diâmetro 
anteroposterior da cavidade torácica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Papel do Diafragma 
 
Na inspiração, a contração diafragmática 
puxa as superfícies inferiores dos pulmões para 
baixo. 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. 
Inspiração processo ativo contração do 
diafragma 
Mecânica Respiratória 
Mov. Diafragma 
Diâmetro da 
Cavidade Torácica 
Mov. das Costelas 
(Alça de Balde e 
Alavanca de bomba) 
Diâmetro 
anteroposterior da 
cav. torácica 
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Expiração processo passivo retração 
elástica dos pulmões, parede torácica e 
estruturas abdominais 
 
Na respiração vigorosa as forças elásticas 
não produzem a rápida expiração necessária. A 
força extra é dada pela contração da 
musculatura abdominal, que empurra o conteúdo 
abdominal para cima, comprimindo os pulmões. 
 
 
 
Fonte: Silverthorn 
 
Músculos da inspiração: todos os músculos que 
elevam a caixa torácica. 
 
Os músculos mais importantes são os 
intercostais externos, e os que auxiliam são: 
• Músculos esternocleidomastóideos, que 
elevam o esterno; 
• Serráteis anteriores, que elevam as 
costelas; 
• Escalenos, que elevam as duas primeiras 
costelas. 
 
Músculos da expiração: deprimem a caixa 
torácica. São principalmente: 
• Reto abdominal, que puxa para baixo as 
costelas inferiores, e em conjunto com 
outros músculos abdominais, também 
comprime o conteúdo abdominal para cima 
contra o diafragma; 
• Intercostais internos. 
Expiração costelas com ângulo p/ baixo mm. 
intercostais externos alongados anterior e 
inferiormente. 
 
Inspiração mm. intercostais externos 
contraem costelas superiores puxadas para a 
frente esterno é deslocado anteriormente 
 
 
Os intercostais internos funcionam de modo 
oposto, atuando como músculos expiratórios, 
porque se angulam entre as costelas, na direção 
contrária, e produzem a alavanca oposta. 
 
 
Fonte:http://jotaetaineto.blogspot.com.br/2013/06/mecanica-
respiratoria-sistema_13.html 
 
Pressões que Promovem a Ventilação 
 
Pressão Pleural 
 
É a pressão do líquido no espaço entre a 
pleura visceral e a pleura parietal. 
Normalmente ocorre leve sucção, devido à 
drenagem linfática contínua, entre os folhetos 
pleurais, gerando uma discreta pressão 
negativa. A pressão pleural normal é: 
 
• No início da inspiração: é de -5 cm de água, 
que é a quantidade de sucção necessária 
para manter os pulmões abertos no seu nível 
de repouso. 
Na inspiração, a expansão da caixa 
torácica traciona os pulmões com força 
maior e cria mais pressão negativa, que 
chega a -7,5 cm de água. 
 
• Na expiração isso é revertido. 
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Pressão Alveolar: É a pressão que mantém os 
alvéolos abertos. 
Na inspiração, a pressão alveolar diminui 
para -1 cm de água. Essa pressão puxa 0,5 L de 
ar para os pulmões, em cerca de 2s. 
Na expiração, ocorrem pressões contrárias: 
a pressão alveolar sobe para + 1 cm de água e 
força o 0,5 L de ar inspirado para fora dos 
pulmões, durante 2-3s. 
P. alveolar -1cm H2O Inspiração 
P. alveolar +1cm H2O Expiração 
 
Pressão Transpulmonar (PT): É a diferença 
entre a pressão alveolar e a pressão pleural. 
 
A medida das forças elásticas nos pulmões 
que tendem a colapsá-los a cada instante da 
respiração, é a chamada pressão de retração. 
 
Complacência Pulmonar 
 
 
 
 
 
 
A complacência total dos pulmões no adulto é 
de 200 mL de ar/cm de pressão de água 
transpulmonar. 
 
Fonte: Silverthorn 
 
Forças elásticas (que tendem a colapsar os 
pulmões) dos pulmões, são divididas em: 
 
• Força elástica do tecido pulmonar; 
Determinadas pelas fibras de elastina e de 
colágeno, entrelaçadas no parênquima pulmonar. 
É 1/3 das forças. 
 
Pulmão vazio Fibras contraídas e dobradas 
Força elástica menor 
 
Pulmão expandido Fibras estiradas e 
desdobradas Força elástica maior 
 
 
 Fonte: Silverthorn 
É a capacidade que os pulmões têm de se 
expandir pela entrada do ar, contra forças 
resistivas. 
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• Forças elásticas causadas pela tensão 
superficial do líquido que reveste as paredes 
internas dos alvéolos e outros espaços 
aéreos pulmonares. São 2/3 das forças. 
 
Tensão Superficial e Surfactante 
As moléculas de água em contato com o ar, 
têm uma atração muito forte umas pelas outras, 
formando uma superfície como uma camada 
elástica na superfície dos alvéolos. 
Isso resulta em tentativa de forçar o ar 
para fora do alvéolo, e indução do colapso do 
alvéolo. 
O efeito global é o de causar força contrátil 
elástica de todo o pulmão que é referida como 
força elástica da tensão superficial. 
O surfactante é uma substância com porções 
polares e apolares e atua da superfície da água 
nos alvéolos, como um detergente, reduzindo à 
tensão superficial da água, impedindo o colapso 
alveolar. 
Secretado pelas células epiteliais 
alveolares tipo II, o surfactante é uma mistura 
de fosfolipídios, proteínas e íons. Os 
componentes mais importantes são o 
fosfolipídio dipalmitoilfosfatidilcolina, as 
apoproteínassurfactantes e os íons cálcio. É 
produzido do 6º-7º mês de desenvolvimento 
fetal. 
Parte das moléculas se dissolve, enquanto o 
restante se espalha (não dissolve) sobre a 
superfície da água no alvéolo. 
 
O "Trabalho" da Respiração 
O trabalho da inspiração pode ser dividido em 
três frações: 
� Trabalho para realizar a complacência; 
� A necessária para vencer a viscosidade 
pulmonar e das estruturas da parede 
torácica, o trabalho de resistência 
tecidual; 
� Trabalho de resistência das vias aéreas. 
 
A respiração normal e tranquila, usa 3% a 5% 
da energia consumida pelo corpo. 
 
Volumes e Capacidades Pulmonares 
 
Espirometria: é o registro das mudanças no 
volume pulmonar. 
 
 
Fonte: Guyton. 
 
Volumes Pulmonares 
 
� Volume corrente (VC): é o volume de ar 
inspirado ou expirado, em cada respiração 
normal; é 500mL no homem adulto. 
� Volume de reserva inspiratório (VRI): é o 
volume extra de ar que pode ser inspirado, 
além do VC normal, quando a pessoa inspira 
com força total;geralmente, é de 3.000 mL. 
� Volume de reserva expiratório (VRE): é o 
máximo volume extra de ar que pode ser 
expirado na expiração forçada, após o final 
de expiração corrente normal; é de cerca de 
1.100 mL. 
� Volume residual (VR): é o volume de ar que 
fica nos pulmões, após a expiração mais 
forçada; é de 1.200 mL. 
� Volume pulmonar máximo (VPM): é a soma 
desses 4 volumes descritos. 
 
Capacidades Pulmonares 
 
É a combinação de volumes pulmonares. 
� Capacidade inspiratória (CI): É a 
quantidade de ar (3.500 mL) que a pessoa 
pode respirar, começando a partir do nível 
expiratório normal e distendendo os pulmões 
até seu máximo. 
VC + VRI 
� Capacidade residual funcional (CRF): É a 
quantidade de ar que permanece nos 
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pulmões, ao final de expiração normal (2.300 
mL). 
VRE + VR 
� Capacidade vital (CV): É a quantidade 
máxima de ar que a pessoa pode expelir dos 
pulmões, após primeiro enchê-los à sua 
extensão máxima e então expirar, também à 
sua extensão máxima (4.600 mL). 
VRI + VC + VRE 
� Capacidade pulmonar total (CPT): é o 
volume máximo a que os pulmões podem ser 
expandidos com o maior esforço (5.800mL); 
CV + VR 
Volumes e capacidades pulmonares, nas 
mulheres, são de 20% - 25% menores do que 
nos homens. 
 
Ventilação-minuto: A ventilação-minuto é a 
quantidade total de novo ar levado para o 
interior das vias respiratórias a cada minuto. 
VM = VC x FR 
 
Ventilação Alveolar 
As áreas de trocas gasosas são: 
• Os alvéolos; 
• Sacos alveolares; 
• Ductos alveolares; 
• Bronquíolos respiratórios. 
 
A velocidade/intensidade com que o ar novo 
alcança essas áreas é chamada ventilação 
alveolar. 
A ventilação alveolar por minuto é o volume 
total de novo ar que entra nos alvéolos e áreas 
adjacentes de trocas gasosas a cada minuto. 
 
Raio Alveolar: Quanto menor o alvéolo, maior a 
pressão alveolar causada pela tensão 
superficial. São inversamente proporcionais. 
 
Espaço Morto Anatômico versus Fisiológico 
 
� Espaço morto anatômico: ar que fica nas 
porções onde não ocorrem trocas gasosas. O 
volume é de 150 mL. Ele aumenta pouco com 
a idade. Na expiração, o ar do espaço morto 
é expirado primeiro. 
 
� Espaço morto fisiológico: alguns dos 
próprios alvéolos podem ser não 
funcionantes ou parcialmente funcionantes 
pela ausência ou redução do fluxo sanguíneo 
pelos capilares pulmonares adjacentes. Esses 
alvéolos são parte do espaço morto. 
 
Resistência ao Fluxo Aéreo 
 
Bronquíolos terminais < Bronquíolos 
segmentares 
 
Existem poucos brônquios maiores em 
comparação com bronquíolos terminais. Todavia, 
em condições patológicas, os bronquíolos 
menores determinam a resistência, devido ao 
seu pequeno diâmetro e por serem facilmente 
ocluídos por: 
• Contração muscular de suas paredes; 
• Edema que ocorre em suas paredes; 
• Acúmulo de muco no lúmen dos bronquíolos. 
 
Controle Neural e Local da Musculatura 
Bronquiolar 
 
O controle direto dos bronquíolos pelas 
fibras nervosas simpáticas é fraco porque 
poucas fibras penetram nos pulmões. 
Entretanto, a árvore brônquica é mais exposta à 
norepinefrina e epinefrina, liberadas na 
corrente sanguínea pela estimulação simpática 
da medula da glândula adrenal. 
Epinefrina e Norepinefrina Vasodilatação 
da árvore brônquica 
 
Poucas fibras parassimpáticas, derivadas do 
nervo vago, penetram no parênquima. Esses 
nervos secretam acetilcolina. 
Acetilcolina Vasoconstrição da árvore 
brônquica. 
 
Os nervos parassimpáticos também são 
ativados por reflexos que se originam nos 
pulmões. Começa com a irritação da membrana 
epitelial das vias respiratórias, iniciada por 
gases nocivos, poeira, fumaça de cigarro ou 
infecção brônquica. 
Substâncias, formadas nos pulmões 
produzem a constrição bronquiolar. 
As mais importantes são a histamina e a 
substância de reação lenta da anafllaxia, 
liberadas pelos mastócitos durante reações 
alérgicas. Elas têm papel na obstrução das vias 
aéreas que ocorre na asma alérgica. 
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Limpeza das Vias Aéreas 
 
As vias respiratórias, do nariz aos 
bronquíolos terminais, são mantidas úmidas por 
camada de muco que recobre toda a superfície. 
O muco é secretado por: 
� Células mucosas caliciformes individuais do 
revestimento epitelial das vias aéreas; 
� Pequenas glândulas submucosas. 
 
O muco aprisiona pequenas partículas do ar 
inspirado e evita que a maior parte delas 
alcance os alvéolos. 
O muco é removido pelo epitélio ciliado, com 
200 cílios em cada célula. Eles vibram na 
frequência de 10 a 20 vezes/s, sempre para a 
faringe. 
Cílios pulmonares: vibram em direção superior; 
Cílios do nariz: vibram em direção inferior. 
O muco e suas partículas capturadas são 
engolidos ou tossidos para o exterior. 
 
Reflexo da Tosse 
 
É um reflexo que ocorre pela irritação da 
traquéia e brônquios. Impulsos neurais 
aferentes passam, pelo nervo vago, até o bulbo, 
onde é desencadeado circuitos neuronais locais, 
causando: 
1. Até 2,5 litros de ar são rapidamente 
inspirados. 
2. A epiglote se fecha e as cordas vocais são 
fechadas com firmeza para aprisionar o ar 
no interior dos pulmões. 
3. Os músculos abdominais se contraem com 
força, empurrando o diafragma, enquanto 
outros músculos expiratórios, também se 
contraem com força. A pressão nos 
pulmões aumenta rapidamente até 100 
mmHg ou mais. 
4. As cordas vocais e a epiglote subitamente 
se abrem e o ar sob alta pressão nos 
pulmões explode para o exterior. 
 
Reflexo do Espirro 
 
Inicia com a irritação das vias nasais; 
impulsos aferentes passam pelo quinto par 
craniano para o bulbo. 
Tem reações semelhantes às do reflexo da 
tosse, entretanto, a úvula é deprimida, de 
forma que grandes quantidades de ar passam 
rapidamente pelo nariz, ajudando assim a limpar 
as vias nasais. 
 
Funções Respiratórias Normais do Nariz 
 
Conforme o ar passa pelo nariz, três funções 
respiratórias são realizadas pelas cavidades 
nasais: 
• O ar é aquecido nas conchas e septo, com 
área de cerca de 160cm²; 
• O ar é quase todo umidificado; 
• O ar é parcialmente, filtrado. 
 
A temperatura do ar inspirado se eleva por 
até 0,5°C a mais que a temperatura corporal e 
entre 2% a 3% da saturação total com vapor 
d'água, antes de alcançar a traqueia. 
O ar, passando pelas vias nasais, choca-se 
com as conchas, o septo e a parede da faringe, 
e muda a direção de seu movimento. As 
partículas em suspensão não podem mudar de 
direção rapidamente. Elas chocando-se com as 
superfícies e são capturadas no muco e 
transportadas pelos cílios à faringe. 
Quase nenhuma partícula maior que 6mc 
passa para as partes inferiores da via. As 
entre 1 e 5mc se fixam nos bronquíolos menores 
pela precipitação gravitacional. Partículas 
menores que 0,5mc ficam suspensas no ar 
alveolar e saem pela expiração. 
Partículas aprisionadas nos alvéolos são 
removidas pelos macrófagos alveolares e outras 
são carreadas para longe dos pulmões pelo 
sistema linfático. Excesso de partículas pode 
causar crescimento de tecido fibroso, no septo 
alveolar, levando à debilidade permanente. 
 
REFERÊNCIAS: 
 
GUYTON, A.C.; HALL, J.E. Tratado de Fisiologia 
Médica. 12ª ed. Elsevier: Rio de Janeiro, 2011. 
 
SILVERTHORN, DU ET AL. Fisiologia Humana: 
Uma Abordagem Integrada. 5ª Edição. Artmed: 
Porto Alegre, 2010.