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UNIFAFIBE Centro universitário Bebedouro/SP CAIXA TORÁCICA - ANATOMIA • Caixa torácica: – 7 pares: costelas verdadeiras – 3 pares: costelas falsas – 2 pares: costelas flutuantes – 10 vértebras torácicas – Esterno: manúbrio, corpo e processo xifóide • Funções da caixa torácica: – Proteger os órgãos vitais no seu interior – Músculos e ossos interagem para aumentar e diminuir o volume torácico CAIXA TORÁCICA - ANATOMIA • Constituido por três compartimentos: –Mediastino –Cavidades pleurais direita e esquerda • Mediastino - localizado centralmente, contém o esôfago, a traquéia, nervo vago, linfonodos, o coração e os grandes vasos. • Cavidades pleurais - contém os pulmões. CAIXA TORÁCICA - ANATOMIA • No final da expiração: – Vista anterior - bordos pulmonares inferiores – 6a costela na linha clavicular média – Vista lateral - na 8a costela, na linha axilar. • Os ápices pulmonares, vista posterior: – 1a vértebra torácica. CAIXA TORÁCICA - PULMÕES PULMÕES- ANATOMIA TRATO RESPIRATÓRIO TRATO RESPIRATÓRIO • SUPERIOR – Nariz – filtração e aquecimento do ar – Seios paranasais – Cavidade oral – Faringe – Laringe TRATO RESPIRATÓRIO • INFERIOR – Traqueia (1) – carina (uma crista interna no ponto de bifurcação da traquéia, onde se localizam receptores de pressão, que acusam a presença de corpos estranhos) – Brônquios principais (2) – pulmões direito e esquerdo – Brônquios lobares (5) – Lobos superior, médio e inferior Direitos e superior e inferior Esquerdos – Brônquios segmentares (20) – 10 segmentos no pulmão direito e 10 no pulmão esquerdo TRATO RESPIRATÓRIO INFERIOR S.A.A. TRATO RESPIRATÓRIO Segmentação Pulmonar TRATO RESPIRATÓRIO Segmentação Pulmonar TRATO RESPIRATÓRIO • INFERIOR – Bronquios subsegmentares (38): Cada segmento é subdividido – Bronquíolos (varia) – pequenas vias aéreas – não possuem cartilagem na sua parede TRATO RESPIRATÓRIO • INFERIOR –Bronquiolos terminais (35.000) – começa em torno da 17a geração da subdivisão brônquica –Bronquilos respiratórios (630.000) – zona transicional – Ácino: 2 a 5 ordens de bronquíolos respiratórios com os ductos alveolares e sacos alveolares (4 x 106). S.A.A. TRATO RESPIRATÓRIO INFERIOR ALVÉOLOS: 300 a 600 milhões Área de intercâmbio gasoso: 40 a 100m2 Constituição alveolar: Pneumócito I Pneumócito II Macrófago Alveolar TRATO RESPIRATORIO • ALVÉOLOS – Pneumócito tipo I – revestem os alveolos e as aberturas entre estas células são os POROS DE KOHN – Pneumócito tipo II – surfactante pulmonar e proliferam nos casos de lesão – Macrófago alveolar – fagocitam microorganismos e materiais que invadem os alveolos TRATO RESPIRATORIO • ALVÉOLOS – Tecido entre o ar alveolar e o sangue: • MEMBRANA ALVÉOLO-CAPILAR. – Cada septo contém uma rede densa de capilares. – LEI de FICK: • Grande área de superfície + distância muito pequena entre o gás e o sangue = INTERCÂMBIO GASOSO EFICAZ Inferiores ALVÉOLOS Pneumócito Tipo II Pneumócito Tipo I Macrófago Alveolar (Tecido conectivo) c a li c if o rm e s INTRODUÇÃO TRATO RESPIRATÓRIO INFERIOR g lâ n d u la s m ú s c . li s o MECÂNICA RESPIRATORIA Introdução Pressões respiratórias Músculos respiratórios Forças de oposição à ventilação Trabalho respiratório Distribuição da ventilação INTRODUÇÃO Ojetivo da respiração Fornecer oxigênio e remover dióxido de carbono dos tecidos através de quatro eventos: Ventilação Difusão Perfusão Regulação da respiração INTRODUÇÃO Ventilação Entrada e saída de ar dos pulmões: Diferenças de pressão Diferenças de pressão: Geradas pelas contrações musculares que lutam contra cargas impostas pela complacência e resistência pulmonar e torácica Introdução Pressões respiratórias Músculos respiratórios Forças de oposição à ventilação Trabalho respiratório Distribuição da ventilação PRESSÕES RESPIRATÓRIAS • Pressões respiratórias • Gradientes de pressão • Pressões na fase de repouso • Pressões na fase inspiratória • Pressões na fase expiratória PRESSÕES RESPIRATÓRIAS • Pressão Bucal (Pao) = 0 = pressão 1 atm (1.034 cmH2O) • Pressão Superfície Corpórea (Psc) = 0 = pressão 1 atm (1.034 cmH2O) • Pressão Alveolar (Palv) = intrapulmonar • Pressão Pleural (Ppl) PRESSÕES RESPIRATÓRIAS Gradientes de Pressão • Transrespiratório (Prs) = Palv – Pao = faz com que o ar flua para dentro e para fora dos alvéolos • Transpulmonar (Pp) = Palv – Ppl = mantém a insuflação alveolar. Alterações da Pp acarretam alterações do volume alveolar. • Transtorácico (Pw) = Ppl – Psc = pressão necessária para expandir me conjunto os pulmões e a parede torácica PRESSÕES RESPIRATÓRIAS Pressões no repouso - Ppl = - 5 cmH2O - Palv = 0 cmH2O - P. Transpulmonar = Pp (Palv – Ppl) = 5 cmH2O Introdução Pressões respiratórias Músculos respiratórios Forças de oposição à ventilação Trabalho respiratório Distribuição da ventilação Músculos respiratórios MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS Respiração calma Respiração forçada Músculos respiratórios Respiração calma INSPIRAÇÃO Diafragma (75%), Intercostais externos(25%) EXPIRAÇÃO Relaxamento do diafragma MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS • Diafragma (75% do volume pulmonar) – Ao se contrair: • leva o tendão central para baixo – achata o diafragma – aumenta o volume torácico diminuindo a pressão intratorácica – aumentando a pressão intra- abdominal • Contração das fibras costais, elevando as costelas laterais – Não participa ativamente da expiração, apenas retorna a sua posição de repouso durante a retração passiva do tórax Músculos respiratórios Respiração forçada • INSPIRATÓRIOS: Diafragma, Intercostais externos, ECM, serrátil, eretor da coluna e escaleno • EXPIRATÓRIOS: Intercostais internos e Abdominais (retro, transverso e oblíquos abdominais) Músculos respiratórios • Intecostais Internos (ICI) e Externos (ICE) – A contração dos ICI traciona as costelas para dentro, aproximando-as - expiração forçada – A contração dos ICE tracionam a costelas para fora, distanciando-as – inspiração calma e forçada ALTERAÇÕES DO DIAFRAGMA Músculos respiratórios Movimento das costelas • 1a costela: eleva e traciona o esterno, apenas na respiração forçada. • 2a a 7a costelas se movem para cima e para baixo em sua parte média, “em alça de balde”. – Este movimento aumenta e diminui o diâmetro transverso do tórax. • A extremidade esternal destas costelas sobem e descem, aumentando o diâmetro AP, em “alça de bomba”. Movimento em “alça de bomba” das costelas Músculos respiratórios Movimento das costelas • Portanto o movimento das 2a a 7a costelas modificam tanto o diametro AP quanto o transverso, suavemente e igualmente. • 8a a 10a costela aumentam o diametro transverso. • 11a e 12a não participam damodificação do contorno do tórax Introdução Pressões respiratórias Músculos respiratórios Forças de oposição à ventilação Trabalho respiratório Distribuição da ventilação Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas dos pulmões e da parede torácica Forças de tensão superficial Resistência por atrito à ventilação Complacência pulmonar e da parede torácica Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas dos pulmões • Fibras elásticas e o colágeno: propriedade da elasticidade (resistir a distensão, tendência de retorno a posição original) Tendência ao fechamento (positivo no gráfico) Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas da caixa torácica Ossos e músculos – Tendência de abertura da caixa torácica (negativo no gráfico) – No repouso a tendência de expansão da parede torácica é contrabalançada pela força contrátil dos pulmões - EQUILIBRIO – Isto determina o volume pulmonar de repouso = CRF (VR + VRE) e responsável pela pressão subatmosférica no espaço intrapleural Curva de Pressão de Relaxamento Pulmonar – Relaxamento torácico a b (a + b = 0) Propriedades elásticas dos pulmões e da parede torácica • Contração muscular - sobrepõe a força contrátril dos pulmões e a parede torácica tem tendência a se expandir. • No entanto quando chega a 70% da Capacidade Vital (CV), atinge seu nível natural de repouso, portanto começa a resistir a uma maior expansão • Os esforços musculares devem superar a retração dos pulmões e da parede torácica para atingirem a CPT Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas dos pulmões e da parede torácica • Expiração: – a energia armazenada nos pulmões distendidos e parede torácica com volumes elevados: DESINSUFLAÇÃO PASSIVA Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas dos pulmões e da parede torácica Forças de tensão superficial Resistência por atrito à ventilação Complacência pulmonar e da parede torácica Forças de oposição à ventilação Forças de Tensão Superficial • Os alvéolos são revestidos por uma fina película de líquido que circunda o ar • As moléculas de água têm forte coesão com tendência a contrair-se aumenta a tensão superficial colapso alveolar Forças de oposição à ventilação • Surfactante: – secretado pelos pneumócitos tipo II – reduz a tensão superficial • É composto por: – fosfolipídeo – apoproteínas – íons cálcio Fosfolipídeo não se dissolve, espalhando-se sobre a superfície líquida Forças de oposição à ventilação Proteína da molécula se liga na água enquanto o lipídeo é hidrofóbico e orienta-se para o ar essa superfície possui 1/12 a 1/2 da tensão superficial da água a tensão superficial alveolar AÇÃO DO SURFACTANTE PULMONAR Alvéolo sem surfactante Alvéolo com surfactante água surfactante pulmonar ligações hidrófilas Forças de oposição à ventilação Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas dos pulmões e da parede torácica Forças de tensão superficial Resistência por atrito à ventilação Complacência pulmonar e da parede torácica Forças de oposição à ventilação Resistência por atrito à ventilação (não elástica) – Resistencia = Pico de pressão – pressão platô / fluxo (3 a 7 cmH2O) 1. Resistência viscosa tecidual Resistência para o deslocamento dos tecidos durante a ventilação (pulmões, caixa torácica, diafragma e os órgãos abdominais) Responsável por apenas 20% da resistência total à insuflação pulmonar Forças de oposição à ventilação 2. Resistência das vias aéreas • Responsável por 80% da resistência por atrito à ventilação • Refere-se ao movimento gasoso através das vias aéreas, ou seja, o fluxo aéreo • O fluxo pode ser: LAMINAR, TURBULENTO E TRANSICIONAL Forças de oposição à ventilação • Fluxo laminar: – gás se movimenta em camadas paralelas, e as camadas que estão no centro se movem mais rapidamente. O fluxo aumenta em direção ao centro do tubo, evitando o contato com as paredes dos brônquios – encontrado nas vias periféricas (pelo aumento da secção transversal, menor resistência) • Fluxo turbulento: – completa desorganização das moléculas (VVAA de grosso calibre) • Fluxo transicional: – quando os dois anteriores se encontram Forças de oposição à ventilação Distribuição da resistência das vias aéreas Localização Resistência total (%) Nariz, boca, vias aéreas superiores 50% Traquéia e brônquios 30% Pequenas vias aéreas 20% Forças de oposição à ventilação Propriedades elásticas dos pulmões e da parede torácica Forças de tensão superficial Resistência por atrito à ventilação Complacência pulmonar Forças de oposição à ventilação Complacência pulmonar Complacência pulmonar - mensura a distensibilidade pulmonar e é definida como: C = ΔV / ΔP, sendo que: • Cestática = VC / Pressão platô – PEEP – (70 a 80 ml/cmH2O) • Cdinâmica = VC / Pico de pressão – PEEP – (≥100 ml/cmH2O Forças de oposição à ventilação Elastância pulmonar Propriedade de um tecido de retornar à posição de repouso E = ΔP / ΔV Introdução Pressões respiratórias Músculos respiratórios Forças de oposição à ventilação Trabalho respiratório Distribuição da ventilação TRABALHO RESPIRATÓRIO • Realizado pelos músculos respiratórios • Exige uma energia que sobrepuje as forças elásticas e de atrito, que se opõem a insuflação T = ΔP x ΔV > Vol. Insp. > componente elástico > T (asma brônquica) > FR > atrito > trabalho (fibrose pulmonar) TRABALHO RESPIRATÓRIO • T elevado + fraqueza muscular = fadiga muscular = INSUFICIÊNCIA RESPIRATÓRIA • >T > VO2 (algumas doenças são limitantes para o esporte) Introdução Pressões respiratórias Músculos respiratórios Forças de oposição à ventilação Trabalho respiratório Distribuição da ventilação DISTRIBUIÇÃO DA VENTILAÇÃO Fatores regionais Fatores locais DISTRIBUIÇÃO DA VENTILAÇÃO Fatores regionais: • Diferenças de expansão torácica – – Nos ápices a pressão pleural é em torno de -10 cmH2O, enquanto nas bases é em torno de -2,5 cmH2O – Os alvéolos apicais são mantidos com um volume de insuflação de repouso maior do que os basais Em compensação a ventilação é maior nas bases Fatores regionais DISTRIBUIÇÃO DA VENTILAÇÃO Fatores locais • Constante de tempo = Complacencia x Resistencia (CT = C x R) – Relação entre a complacência e a resistência de uma unidade pulmonar Complacencia diminuida Resitencia aumentada Normal CIRCULAÇÃO PULMONAR CIRCULAÇÃO PULMONAR • Origina-se no lado direito do coração • A arteria pulmonar sai do VD, divide-se em direita e esquerda logo abaixo da divisão da traqueia (carina) e acompanham os bronquios principais direito e esquerdo. • Subdividem-se até formarem um leito de capilares pulmonares, onde são efetuadas as trocas. • Sangue retorna então pelas vênulas e veias até o atrio esquerdo, para a liberação na circulação sistêmicaPressões na circulação pulmonar e sistemica Localização Pressão média (mmHg) Sistêmica Aorta 90-100 Grandes artérias 100 (sist.120; diast.80) Arteríolas 50 Capilares 20 Veia cava 4 Átrio direito 0-2 Pulmonar Artéria pulmonar 15 (sist.25; diast.8) Capilar pulmonar 10 Veia pulmonar 8 Átrio esquerdo 2 - 5 EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO • Mesmo nos pulmões saudáveis a ventilação não é totalmente eficaz: – Para cada respiração, o gás que permanece nos tubos de condução é desperdiçado – Similarmente, as diferenças regionais e locais de ventilação fazem uma porção do gás que atinge os aléolos ser desperdiçada: alvéolos com pouca ou nenhuma perfusão EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO • Ventilação Minuto: – o volume total que se move para dentro e para fora dos pulmões em um minuto – VM = FR x VC • A ventilação é efetiva quando ela remove o dióxido de carbono numa taxa que matém o pH do sangue NORMAL • É inadequada quando ocorrem VC reduzidos: – doenças restritivas, depressão do centro respiratório, distúrbios neuromusculares EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO ESPAÇO MORTO • “Ventilação desperdiçada” • “Há ventilação mas não há perfusão” • Subdividido em: – Espaço Morto Anatômico – Espaço Morto Alveolar – Espaço Morto Fisiológico EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO Espaço Morto • Anatômico: – Volume das vias aéreas de condução, não participa do intercâmbio gasoso. • Alveolar: – Alvéolos ventilados mas não perfundidos (embolia pulmonar) • Fisiológico: – Soma do E.M.An. + E.M.Alv. EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO • Ventilação aumentada do espaço morto - aumenta a ventilação desperdiçada: – Respiração rápida e superficial – aumenta o espaço morto anatômico – Aumento do espaço morto fisiológico EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO SHUNT • “Mistura do sangue venoso com sangue arterial” • “Existe perfusão mas não há ventilação” • PO2 alveolar (PAO2) = 100mmHg, • PO2 arterial (PaO2) = 85 a 95mmHg de 5 a 10 mmHg inferior à PAO2 – Desvio do sangue da direita para a esquerda, sg venoso mal oxigenado para a circulação arterial = SHUNT – Reduz o conteúdo de O2 do sg arterial EFICÁCIA e EFETIVIDADE da VENTILAÇÃO • Shunt Anatômico: – Drenagem venosa brônquica – Desigualdades da ventilação e da perfusão pulmonar (gráfico) • Shunt patológico: – CIA – CIV – Desequilíbrio V/Q = déficit de ventilação com manutenção da perfusão (atelectasia, pneumonia,etc) Causas das diferenças regionais da V/Q Relação ventilação perfusão = V/Q Relação ventilação perfusão = V/Q • Relação V/Q ideal = 1 – indica que a ventilação e a perfusão se encontram num equlibrio perfeito • V/Q alta > 1 – Ventilação maior que a normal e / ou – Perfusão menor que a normal • PO2 maior e PCO2 menor do que as normais Relação ventilação perfusão = V/Q • V/Q baixa < 1 – Ventilação menor que a normal e / ou – Perfusão é maior que a normal • PO2 alveolar é mais baixa e PCO2 mais elevada que as normais. Causas das diferenças regionais da V/Q • As variações do fluxo sanguineo do ápice a base são decorrentes da gravidade, portanto mais evidentes na posição ortostática • Circulação pulmonar = sistema de baixa pressão • Fluxo sanguíneo varia muito entre ápice e base, aumentando em direção as bases (20 x mais que nos ápices) • A ventilação também varia, mas menos drasticamente Causas das diferenças regionais da V/Q • No ápice pulmonar, a ventilação ultrapassa o fluxo sanguineo = V/Q alta, aproximadamente 3,3 • PO2 = 132 mmHg • PCO2 = 28 mmHg Causas das diferenças regionais da V/Q • No centro V/Q = 1, 0 • Na base pulmonar, o fluxo aumenta mais do que a ventilação V/Q baixa (0,66) • PO2 = 89mmHg • PCO2 = 42mmHg Causas das diferenças regionais da V/Q Conclusão • A maioria do sangue flui para as base pulmonares, onde a PO2 é mais baixa e a PCO2 é mais alta do que as normais. • Ao deixar os pulmões, a grande quantidade de sangue das bases se combinou com a menor quantidade de sangue dos ápices. O resultado é que uma mistura com menos O2 e mais CO2 do que a que viria de uma V/Q ideal DIFUSÃO DIFUSÃO • Gradiente de difusão: diferença de pressão • OXIGÊNIO: existe uma cascata gradual para baixo – PO2 atmosférica = 159 mmHg – PO2 alveolar (PAO2) = 100mmHg – PO2 arterial (PaO2) = 95 mmHg – PO2 capilares = 40 mmHg – PO2 intracelular = 5 mmHg (fornece o gradiente final para a difusão do oxigenio para o interior da célula) DIFUSÃO Dióxido de carbono • PCO2 celular = 60 mmHg • PCO2 alveolar (PaCO2) = 40 mmHg • PCO2 no ar ambiente = 1 mmHg DIFUSÃO Dióxido de carbono • PaCO2 varia diretamente com a produção de CO2 pelo organismo e inversamente com a ventilação alveolar • Normalmente: – Produção de CO2 = 200 ml/min – Ventilação alveolar = 4,2 l/min – PaCO2 = 200 / 0,863* x 4,2 = 40 mmHg • *fator de correção de ml l DIFUSÃO • Barreiras à difusão – Para que o dióxido de carbono ou o oxigênio se movam entre os alvéolos e o sangue, deve transpor 4 barreiras: • Surfactante pulmonar • Epiltélio alveolar • Espaço intersticial • Endotélio capilar e membrana eritrocitária DIFUSÃO • Primeira Lei de Difusão de FICK, depende de 4 fatores: – Área transversa disponível para a difusão – Coeficiente de difusao do gás – Espessura da membrana – Gradiente de pressão parcial através da membrana DIFUSÃO • Lei de Difusão de Fick - a difusão será maior quanto: – Maior • Área transversa / constante de difusão / gradiente de pressão – Menor • Distância através da membrana 40mmHg 100mmHg 46 mmHg 40 mmHg 40 mmHg 100 mmHg GRADIENTE DE PRESSÃO Dissociação da Hemoglobina Curva de dissociação da Hemoglobina • A saturação da Hb varia com a PO2 • Não há uma relação linear e sim uma curva em forma de “S” Celular (5) Pulmonar (100) Curva de dissociação da Hemoglobina • A parte superior da curva é relativamente achatada • Pequenas alterações da PaO2 tem pouco efeito sobre a SaO2, indicando uma forte afinidade da Hb pelo O2. Curva de dissociação da Hemoglobina • Com uma PO2 inferior a 60mmHg, a curva inclina dramaticamente. • Diminuição da afinidade da Hb pelo O2 • Essa diminuição da afinidade da Hb pelo O2 ajuda a liberá- lo nos tecidos onde a PO2 está baixa Curva de dissociação da Hemoglobina • Sabendo que a PO2 nos capilares é de 40 mmHg entende-se porque a Hb se dissocia do O2 deixando-o neste local. • A medida que o sangue perfunde os tecidos vai liberando O2 e o sangue venoso retorna com PO2 = 40 mmHg e SaO2 = 73% Fatores que influenciam a carga e descarga de oxigenio pH sanguineo Efeito Bohr – pH baixo (ácido) = a saturação da Hb para uma determinada PO2 cai – diminui a afinidade da Hb pelo O2. – pH alto (básico) = a saturação da Hb para uma determinada PO2 aumenta – aumenta a afinidade da Hb pelo O2. Fatores que influenciam a carga e descarga de oxigenio pH sanguineo – efeito Bohr • Essas alterações melhoram a carga de O2 nos pulmões e a descarga de O2 nos tecidos • Quando o sangue nos tecidos recolhe CO2, o pH cai de 7,40 para 7,37, portanto diminui a afinidade da Hb pelo O2liberando-o mais prontamente aos tecidos • Quando o sangue retorna aos pulmões, o pH volta para 7,40, pois libera CO2. Isso aumenta a afinidade da Hb pelo O2 aumentando sua captação de O2 nos alvéolos Dissiociação do O2 em relação a T 0 • Queda na temperatura corpórea: aumenta a afinidade da Hb pelo O2 • Aumento na temperatura corpórea: diminui a afinidade da Hb pelo O2 Fatores que influenciam a carga e descarga de oxigenio Temperatura corpórea • A temperatura nos tecidos está diretamente relacionada com a taxa metabólica • Áreas de grande atividade metabólica, com T0 elevadas, necessitam de maior aporte de O2 que é prontamente liberado pela Hb Fatores que influenciam a carga e descarga de oxigenio Hemoglobina anormal - Carboxiemoglobina • HbCO = combinação química do monóxido de carbono com a Hb • A afinidade da Hb pelo CO é 200 vezes maior do que pelo O2 • Por isso, mesmo quantidades mínimas de CO deslocam o O2 da Hb • O tratamento do envenamento por CO envolve altas taxas de O2, sendo necessário câmara hiperbárica AFINIDADE DA HEMOGLOBINA PELO O2 Edimburgo - 2011
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