FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA

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FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA
Dr. Jáder Florêncio
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INTRODUÇÃO
RESPIRAÇÃO
Todo o processo pelo qual o organismo adquire o oxigênio (O2) do meio atmosférico, liberando gás carbônico (CO2), ou ainda, troca de substâncias gasosas – (O2 e CO2 ), entre o ar e a corrente sanguínea 
VENTILAÇÃO
Refere-se à troca de ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares.
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MECÂNICA DA VENTILAÇÃO PULMONAR
Musculatura Respiratória
Pressões
Caixa Torácica
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MUSCULATURA RESPIRATÓRIA
Diafragma
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MUSCULATURA RESPIRATÓRIA
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MUSCULATURA RESPIRATÓRIA
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MUSCULATURA RESPIRATÓRIA
Músculos Inspiratórios
intercostais externos
esternocleidomastóideo
serrátil anterior
Escaleno
Músculos Expiratórios
reto abdominais
intercostais internos
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PRESSÕES PULMONARES
Pressão Pleural
Pressão Alveolar
Pressão Transpulmonar
	(Complacência Pulmonar)
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Pressão Pleural
Repouso = -5cmH2O
Inspiração = 7,5 cmH2O
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Pressão Alveolar
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Pressão Transpulmonar
MEDIDA DAS FORÇAS ELÁSTICAS QUE TENDEM A COLAPSAR OS PULMÕES.
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Complacência Pulmonar
Complacência pulmonar é o grau de expansão que ocorre para cada unidade de aumento de pressão transpulmonar(PT).
As características da complacência dependem das forças elásticas:
Força do tecido pulmonar
Força da tensão superficial do líquido/surfactante
Cada 1 cmH2O de PT equivale a 200 *ml de volume de expansão.
C = 
ΔV
ΔP
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TRABALHO VENTILATÓRIO
Trabalho da Complacência
Trabalho da Resistência Tecidual
Trabalho da Resistência das Vias Aéreas
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VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
VOLUMES PULMONARES
Volume Corrente (VC)
	Volume de ar inspirado ou expirado em cada respiração normal. Seu valor é de cerca de 500 ml.
Volume de Reserva Inspiratório (VRI)
	Volume máximo de ar que pode ser inspirado além do volume corrente normal; em geral, igual a 3000 ml
	
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VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
VOLUMES PULMONARES
Volume de Reserva Expiratório (VRE)
	Volume máximo adicional de ar que pode ser eliminado por expiração forçada após o término da expiração do volume corrente normal; em condições normais é cerca de 1100 ml.
Volume Residual (VRe)
	É o volume de ar que permanece nos pulmões após esforço expiratório máximo. Em média, cerca de 1200 ml.
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VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
CAPACIDADES PULMONARES
Capacidade Inspiratória (VC + VRI)
	É igual à soma do volume corrente com o volume de reserva inspiratório. Consiste numa quantidade de ar em torno de 3500 ml.
B.	Capacidade Funcional Residual (VRE + VRe)
	É igual à soma do volume de reserva expiratório com o volume residual. É a quantidade de ar que permanece nos pulmões após expiração normal. Aproximadamente 2300 ml
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VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES
CAPACIDADES PULMONARES
C.	Capacidade vital (VRE + VRE + VC)
	Trata-se da quantidade máxima de ar que a pessoa pode expelir pelos pulmões após enchê-los ao máximo e em seguida expirar completamente. Aproximadamente 4600ml.
Capacidade Pulmonar Total 
	Corresponde à Capacidade Vital somada ao volume residual.
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REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO
		É o ajuste da respiração alveolar quase exatamente de acordo com as necessidades do organismo, de forma que a PO2 e PCO2 no sangue arterial dificilmente se alteram mesmo durante o exercício físico ou outros tipos de estresses respiratórios.
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CENTRO RESPIRATÓRIO
	Definição: Conjunto de neurônios localizados bilateralmente no bulbo e ponte.
	Divisão: 
Grupo respiratório dorsal
Grupo respiratório ventral
Centro pneumotáxico
Centro apnêustico (?)
Área quimiossensível
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GRUPO RESPIRATÓRIO DORSAL
Estende-se pela maior parte do bulbo
Controlam a inspiração e o ritmo respiratório
Representa a terminação sensitiva do nervo vago e glossofaríngeo
Controla o ritmo básico da respiração
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GRUPO RESPIRATÓRIO VENTRAL
Situa-se de cada lado do bulbo
Permanecem quase que totalmente inativos durante a respiração normal em repouso
Não há evidência de sua participação na oscilação rítmica básica
Opera como reforço em situações de necessidade de altos níveis de ventilação pulmonar
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CENTRO PNEUMOTÁXICO
Localizado superiormente e dorsalmente na ponte
Sua função é limitar a inspiração controlando a freqüência respiratória
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CONTROLE QUÍMICO DA RESPIRAÇÃO
Área Quimiossensível
[H+]
PCO2
PO2
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REGULAÇÃO DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
Dr. Jáder Florêncio
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Íon Hidrogênio
H+
[H+] = 4 x 10-5 mEq/l
ÁCIDO
BASE
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ÁCIDO FORTE/ÁCIDO FRACO
HCl H+ + CL-
H2CO3 H+ + HCO3-
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BASE FORTE/BASE FRACA
OH- + H+ H2O
HCO3- + H+ H2CO3
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[H+] e pH
[H+] = 4 x 10-5 mEq/l
pH = - log [H+] ou log 1/ [H+]
[H+] = 0,00004 mEq/l – 40 nEq/L
pH = 7,4
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MECANISMOS PARA A REGULAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DOS ÍONS HIDROGÊNIO
Sistema de tampões ácido-basico
Centro Respiratório
Rins
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TAMPONAMENTO DOS ÍONS HIDROGÊNIO
Tampão: qualquer substância que pode se ligar reversivelmente com íons hidrogênio.
Ex: TAMPÃO + H+ = TampãoH+
SISTEMA TAMPÃO DE BICARBONATO
SISTEMA TAMPÃO DE FOSFATO
SISTEMA TAMPÃO DE AMÔNIA
PROTEÍNAS
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TAMPÃO DE BICARBONATO
	Líquidos extracelulares
Ácido fraco: H2CO3
Sal de bicarbonato: NaHCO3 
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CO2 + H2O H2CO3
H2CO3 H+ + HCO3- (tamponamento) 
NaHCO3 Na+ + HCO3- ( túbulos renais)
 [H+] ?????????????
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 H+ + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O
 NaOH + H2CO3 NaHCO3 + H2O
					 Na+ + HCO3-
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TAMPÃO DE FOSFATO
Líquidos tubulares renais e intracelulares
HCl + Na2HPO4 NaH2PO4 + NaCl
NaOH + NaH2PO4 Na2HPO4 + H2O
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TAMPÃO DE HEMOGLOBINA
Hemoglobina nos eritrócitos
H+ + Hb HHb
H2CO3 H+Hb + HCO3-
Hb
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REGULAÇÃO RESPIRATÓRIA DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
CO2 + H2O ANIDRASE CARBÔNICA H2CO3
H2CO3 H+ + HCO3-
	O aumento da ventilação alveolar diminui a PCO2, implicando na diminuição da concentração de hidrogênio plasmático.
	O aumento da concentração de hidrogênio estimula a ventilação alveolar
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	 [H+] VENTILAÇÃO PCO2
	 
	 [H+] VENTILAÇÃO
	 
	 PO2 VENTILAÇÃO
Eficiência do controle Respiratório!?!?!?!?
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CONTROLE RENAL DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
MECANISMOS:
Secreção de íons hidrogênio
Reabsorção de íons bicarbonato filtrados
Produção de novos íons bicarbonato
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SECREÇÃO DE ÍONS HIDROGÊNIO E REABSORÇÃO DO BICARBONATO
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Resultado:
01 íon H+ é formado nas células epiteliais tubulares e eliminado;
01 íon de HCO3- é reabsorvido.
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PRODUÇÃO DE NOVOS ÍONS BICARBONATO
Sistema tampão FOSFATO
Sistema tampão de AMÔNIA
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PRODUÇÃO DE NOVOS ÍONS BICARBONATO: TAMPÃO DE FOSFATO
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Resultado
Eliminação de 01 íon H+
Produção de uma molécula de bicarbonato; ganho real.
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PRODUÇÃO DE NOVOS ÍONS BICARBONATO: SISTEMA TAMPÃO DE AMÔNIA
METABOLISMO
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Resultado:
Quantitativamente mais importante que o tampão de fosfato
O metabolismo da glutamina produz 2 íons amônio (NH4+) secretados na urina e 2 íons bicarbonato para o sangue
A acidose aumenta a excreção de amônio
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DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO
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Quando suspeitar de um distúrbio ácido-básico?
Sintomas ou sinais clínicos, especialmente alterações da consciência, distúrbios do comportamento, hiperventilação, arritmias cardíacas, astenia, alterações de reflexos profundos, câimbras, convulsões, tetania, etc.;
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Quando suspeitar de um distúrbio ácido-básico?
Alterações eletrolíticas, especialmente hipo ou hipercalemia e anormalidades na diferença de ânions ou ânion gap.
Anormalidade do conteúdo total de CO2 ou bicarbonato.
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GERAL
Classificação:
Respiratórios - PCO2
Metabólicos - HCO3- 
pH=7,35 – 7,45 
PCO2 = 35 e 45 mmHg
HCO3- = 22 a 26,28 mEq/L
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Equação de Henderson – Hasselbalch
				 HCO3-
pH = 6,1 + log 
				0,03 x PCO2
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Distúrbios Respiratórios
DISTÚRBIO PRIMÁRIO
Acidose (PCO2 )
Alcalose (PCO2 )
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ACIDOSE RESPIRATÓRIA
Eventos:
A causa primária é a elevação da PCO2
Redução do pH, pela produção de H+ 
Aumento da produção de bicarbonato
Causas:
IR (enfisema pulmonar grave), depressão do SNC (intoxicação, lesão), DPOC, PNTX, PNM, atelectasias, derrames pleurais
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ACIDOSE RESPIRATÓRIA
AcR Aguda: em, bolia pulmonar, EAP, PNM, SARA, Broncoespasmo, Aspiração maciça, Miastenia/Guilain Barré, anestesia, trauma.
AcR Crônica: Distrofia muscular, Poliomielite. Obesidade mórbida, mixedema, esclerose múltipla, esclerose lateral amiotrófica, fibrose intersticial avançada.
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ACIDOSE RESPIRATÓRIA
Sinais e Sintomas:
Astenia, cefaléia, arritmia cardíaca, coma
Tratamento:
normalizar a ventilação alveolar e a retenção de CO2. 
fisioterapia respiratória,
 antibióticos, 
broncodilatadores, 
oxigenioterapia,
 intubação endotraqueal e ventilação mecânica.
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ACIDOSE RESPIRATÓRIA
RESPOSTA COMPENSATÓRIA:
Aumento da [HCO3-]
Para cada 10 mmHg aumentados na PCO2, o bicarbonato deverá aumentar 4 mEq/L.
Previsão de compensação:
Crônica:Δ HCO3- = ΔPCO2 x 0,4
Aguda: Δ HCO3- = ΔPCO2 x 0,1
Δ HCO3- = (HCO3- gaso - HCO3- ref )
	Para cada aumento de 10 mmHg da PCO2, há aumento de 4mEq/L de bicarbonato.
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ACIDOSE RESPIRATÓRIA
Valores de referência para:
Δ PCO2 = 40mmHg
Δ HCO3- = 24mEq/L
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ALCALOSE RESPIRATÓRIA
Eventos:
A causa primária é a diminuição da PCO2, hiperventilação.
Elevação do pH, pela eliminação indireta de H+
Diminui a concentração de bicarbonato no plasma
Causas:
ICC e Choque incipiente, ansiedade, doenças infecciosas, tumores, salicilatos, catecolaminas, progesterona, nicotina, febre, estados hipermetabólicos, sepse, hipertireoidismo, insuficiência hepática, altitudes (AR fisiológica) 
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ALCALOSE RESPIRATÓRIA
Sinais e Sintomas:
Formigamento nas extremidades, palpitações, tremores, vertigens, câimbras, convulsões, sensação de desmaio.
Tratamento:
respiração em recipiente fechado, rico em gás carbônico, caso haja tetania ou síncope sem hipoxemia.
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ALCALOSE RESPIRATÓRIA
RESPOSTA COMPENSATÓRIA:
 [HCO3-] plasmático causada por aumento da excreção renal de bicarbonato
	Para cada diminuição de 10 mmHg na PCO2, verifica-se a redução de 2mEq/L de bicarbonato.
 Crônica:Δ HCO3- = ΔPCO2 x 0,5
 Aguda: Δ HCO3- = ΔPCO2 x 0,2
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Distúrbios Metabólicos
DISTÚRBIO PRIMÁRIO
Acidose (HCO3- )
Alcalose (HCO3- )
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ACIDOSE METABÓLICA
Eventos:
A causa primária é a diminuição da concentração do HCO3- 
Redução do pH, pelo acúmulo de ácido não-volátil (ácido acetoacético, beta-hidroxibutírico , ácido fosfórico, ácido lático)
Causas:
Ânion Gap aumentado: Cetoacidose diabética,Sepse, Intoxicação por AAS, paraldeído, Mieloma múltiplo, jejum prolongado, acidose lática, ácidos exógenos: etanol, polienoglicol, metanol.
 Ânion Gap normal:perda de bicarbonato: diarréia fístula pancreática, acidose tubular renal, hipercloremia.
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ACIDOSE METABÓLICA
Sinais e Sintomas:
Astenia, cefaléia, mal-estar, náuseas, vômitos, arritmias cardíacas, coma
Tratamento:
Hiperventilação
Correção com bicarbonato
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Algumas definições interessantes...
EXCESSO DE BASE ( BE ) : 
Expressa o que teria que acrescentar ( BE negativo) ou subtrair ( BE positivo ) para corrigir o pH
Concentração de BASES no sangue, tituladas por ácido forte, de acordo com os seguintes parâmetros:
pH: 7,4
PCO2: 40 mmHg
T= 37ºC
Valor normal: - 2,5 a + 2,5 ( RN : até – 8 mEq/l )
O que significa BE de – 18?
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LEI DA ELETRONEUTRALIDADE
Plasma:
154 mEq/L de cátions
154 mEq/L de ânions
 Na+ HCO3- + Cl- 
EQUILÍBRIO
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ACIDOSE METABÓLICA
Cálculo do Ânion Gap
 	Estima a presença de ânions não-mensuráveis na circulação, responsáveis pela eletroneutralidade do meio (fosfatos, sulfatos, lactato, cetoácidos e proteínas com carga negativa, principalmente albumina), visto que o Cl- 
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Cálculo do Ânion Gap:
Ânion Gap Sérico = Na+ – (Cl- + HCO3-)
Valores Normais = 12 +/- 2
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ACIDOSE METABÓLICA
RESPOSTA COMPENSATÓRIA:
 PCO2, em resposta à retenção renal de bicarbonato.
	 ΔPCO2 = ΔHCO3- x 1,2
CORREÇÃO DO BICARBONATO:
Bicarbonato a ser reposto = peso em Kg x BE x 0,3.
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ALCALOSE METABÓLICA
Eventos:
A causa primária é a elevação da concentração de bicarbonato
Elevação do pH plasmático, pH>7,45
Causas: Exógenas: antiácidos, infusão de bicarbonato em PCR, transfusões múltiplas.
		 Endógenas: correção de acidose lática.
	Depleção de volume, diuréticos de alça e tiazídicos, hiperaldosteronismo, vômitos, drenagem excessiva via sonda nasogástrica, hipocalemia, desidratação.
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ALCALOSE METABÓLICA
Sinais e Sintomas:
Astenia, confusão mental, tetania, íleo paralítico
Tratamento:
Medidas gerais: restaurar volemia, corrigir hipocalemia, suspender diiuréticos.
Administração de ácido: se pH arterial > 7,65
Hemodiálise
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ALCALOSE METABÓLICA
Tratamento:
Reposição de cloreto de sódio (SF) e potássio
Se houver hipocalemia, corrigi-la primeiro
Potássio OK! – Repor NH4Cl ou HCl
 NH4Cl ou HCl = 0,3 x peso em Kg x BE
	Na IC ou IH utilizar inibidores da anidrase carbônica (acetazolamida)
	Na IH não utilizar NH4Cl, optar por cloridrato de arginina
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ALCALOSE METABÓLICA
RESPOSTA COMPENSATÓRIA
 PCO2 em resposta ao aumento do bicarbonato.
		ΔPCO2 = 0,8 x ΔHCO3- 
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RESUMO
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RESUMO
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MEDIDAS CLÍNICAS E ANÁLISE DOS DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BASICO
pH =7,35 a 7,45
PO2 =80 a 100 mmHg
PCO2 =35 a 45 mmHg
BE= -2 a +2 mEq/L
HCO3= 22 a 28 mEq/L
SatO2 >95%
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Porque a Gasometria Arterial??
como os distúrbios envolvem mecanismos renais e respiratórios, o diagnóstico deve ser com base na gasometria do sangue arterial;
a amostra venosa não permite a análise da função respiratória e sua colheita está sujeita a erros; para fins científicos, deve, inclusive, ser colhida na artéria pulmonar, onde o sangue venoso é misto; 
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porém, duas informações práticas podem ser obtidas pela análise da gasometria venosa: 
1) a pO2 venosa, quando comparada com a pO2 arterial, dá uma idéia do débito cardíaco (diferença arteriovenosa grande com pO2 venoso baixo significa baixo débito, com os tecidos extraindo muito o oxigênio da hemoglobina pelo fluxo lento, sendo esta uma situação ainda favorável para se tentar a reversão de um estado de choque) e; 
2) a diferença arteriovenosa pequena, com progressivo aumento da pO2 venosa, indica um “shunt” sistêmico, ou seja, um agravamento das trocas teciduais
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Fatores que podem influenciar os resultados de gasometria
a) em pacientes conscientes, a punção arterial pode resultar em hiperventilação, pelo temor induzido pelo procedimento;
b) a heparina é ácida e, ao menos teoricamente, pode influenciar os valores do pH, pCO2 e pO2, em amostras pequenas;
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c) a presença de leucocitose e grande número de plaquetas reduzirá o valor do pO2, dando a falsa impressão de hipoxemia. A queda na pO2 é negligenciável, se a amostra é armazenada em gelo e analisada dentro de uma hora. Presumivelmente, o metabolismo, em andamento, dos elementos celulares do sangue pode consumir O2 e reduzir a pO2;
d) o resfriamento aumenta o pH e a saturação de oxigênio, e diminui a pO2.
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CASO 1
	Homem de 70 anos, 60 Kg, portador de DPOC e gasometria arterial:
	pH: 7,25, PCO2: 70 mmHg, PO2: 60 mmHg, HCO3: 32, DB: -3 
Paciente crônico?
Ph?
Tipo de distúrbio primário?
Há compensação?
Há distúrbio misto?
Como corrigir?
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respostas
Paciente crônico DPOC.
pH acidótico, não
corrigido
pH acidótico + PCO2 elevada, >45mmHg (acidose respiratória)
Cálculo da compensação: Para cada aumento de 10 mmHg da PCO2, há aumento de 4mEq/L de bicarbonato ou Crônica:Δ HCO3- = ΔPCO2 x 0,4 = 36mEq/L – NÃO HOUVE COMPENSAÇÃO
SIM. Acidose Respiratória + Acidose Metabólica
Correção necessária: pH<7,3
Bicarbonato a ser reposto = peso em Kg x BE x 0,3 = -54mEq/L
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CASO 2
	 Homem de 27 anos, no PO de valvoplastia mitral, e gasometria:pH: 7,58, PCO2: 30 mmHg, PO2: 180 mmHg, HCO3: 29, BE: +7 
Paciente crônico?
Ph?
Tipo de distúrbio primário?
Há compensação?
Há distúrbio misto?
Como corrigir?
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respostas
Não. 
7,58, referindo alcalinidade
Alcalose respiratória? Alcalose metabólica?
Cálculo da compensação: Para cada diminuição de 10 mmHg na PCO2, verifica-se a redução de 2mEq/L de bicarbonato ou: Aguda: Δ HCO3- = ΔPCO2 x 0,2 = -2 : NÃO HOUVE COMPENSAÇÃO, VISTO QUE O BICARB. ESTÁ ELEVADO. SEU VALOR DEVERIA SER 22mEq/L.
Há distúrbio misto. Alcalose respiratória e metabólica.
Se há função renal eficiente o organismo corrigirá. Se não, deverá ser corrigida a possível hipocalemia ou a VM.
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Acidose Respiratória / Alcalose Respiratória
pH = 7.30
 PaO2 = 140
 PaCO2 = 50
 HCO3 = 24
 BE = -6
 SatO2 = 99%
pH = 7.58
 PaO2 = 50
 PaCO2 = 23
 HCO3 = 22
 BE = +5
 SatO2 = 87%
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Acidose Metabólica / Alcalose Metabólica
pH = 7.32
 PaO2 = 89
 PaCO2 = 38
 HCO3 = 15
 BE = -7
 SatO2 = 97%
pH = 7.50
 PaO2 = 93
 PaCO2 = 43
 HCO3 = 31
 BE = +3
 SatO2 = 96%
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P
U
S
H
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