fisiologia ventilação pulmonar

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A respiração pode ser dividida em quatro funções principais: ventilação pulmonar, que significa o influxo e o efluxo de ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares; a difusão de oxigênio e dióxido de carbono entre os alvéolos e o sangue; transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue e nos líquidos corporais e suas trocas; e a regulação da ventilação.
Mecânica da ventilação pulmonar
MÚSCULOS QUE PRODUZEM A EXPANSÃO E A CONTRAÇÃO PULMONAR
Os pulmões são expandidos e contraídos de duas maneiras: por movimentos de subida e descida do diafragma para aumentar ou diminuir a cavidade torácica e pela elevação e depressão das costelas para aumentar e diminuir o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica;
A respiração tranquila normal é realizada quase inteiramente pelo primeiro método, pelos movimentos do diafragma. Durante a inspiração, a contração do diafragma puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Durante a expiração, o diafragma 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, as forças elásticas não são poderosas o suficiente para produzir a rápida expiração necessária, assim, a força extra é obtida pela contração da musculatura abdominal, que empurra o conteúdo abdominal para cima, contra a parte inferior do diafragma, comprimindo os pulmões;
O segundo método para expansão dos pulmões é elevar a caixa torácica, isso expande os pulmões, possibilitando que o esterno recue em direção à coluna vertebral. Quando a caixa torácica é elevada, as costelas se projetam para frente, fazendo com que o esterno também se mova anteriormente para longe da coluna, aumentando o diâmetro anteroposterior do tórax durante a inspiração mais que na expiração;
Os músculos que elevam a caixa torácica são classificados como músculos da inspiração, e os que deprimem a caixa torácica são classificados como músculos da expiração;
Os músculos mais importantes que elevam a caixa torácica são os intercostais externos, auxiliados pelos músculos esternocleidomastóideos, que elevam o externo; serráteis anteriores, que elevam muitas costelas; e escalenos, que elevam as duas primeiras costelas;
Os músculos que puxam a caixa torácica para baixo são o reto abdominal e os intercostais internos.
PRESSÕES QUE CAUSAM O MOVIMENTO DO AR PARA DENTRO E FORA DOS PULMÕES
Os pulmões são estruturas elásticas que colapsam e expele todo o ar pela traquéia, toda vez que não existe força para mantê-lo inflado;
Não existem conexões entre os pulmões e as paredes da caixa torácica, exceto onde ele está suspenso no hilo a partir do mediastino, região situada no meio da caixa torácica;
O pulmão “flutua” na cavidade torácica, cercado por fina camada de líquido pleural que lubrifica o movimento dos pulmões;
A sucção contínua e o excesso de liquido para os canais linfáticos matem a tração entre a superfície visceral da pleura pulmonar e a superfície parietal da pleura da cavidade torácica;
Os pulmões são presos à cavidade torácica, no entanto, estão bem lubrificados e podem deslizar livremente quando o tórax se expande e contrai;
Pressão pleural e suas variações durante a respiração: é a pressão do líquido no espaço entre a pleura visceral e a parietal. Normalmente ocorre leve sucção entre os folhetos pleurais, o que significa discreta pressão negativa. Durante a inspiração normal, a expansão da caixa torácica traciona os pulmões para diante com força maior e cria mais pressão negativa, aumentando o nível de água. Essas relações entre pressão pleural e mudança do volume pulmonar pode ser resumida como: na inspiração o volume aumenta e na inspiração, diminui.
Pressão alveolar: é a pressão do ar dentro dos alvéolos pulmonares. Quando a glote está aberta e não existe fluxo de ar para dentro ou fora dos pulmões, as pressões em todas as partes da árvore respiratória, até os alvéolos, são iguais à pressão atmosférica, isto é, 0 cm de pressão de água. Para causar o influxo de ar para os alvéolos, durante a inspiração a pressão dos alvéolos deve cair, assim, puxa ar para o interior dos pulmões. Durante a expiração, a pressão alveolar sobe e força o ar inspirado para fora dos pulmões.
Pressão transpulmonar: é a diferença entre as pressões alveolar e pleural, diferença de pressão entre os alvéolos e as superfícies externas dos pulmões, sendo medida das forças elásticas nos pulmões que tendem a colapsá-los a cada instante da respiração, a chamada pressão de retração;
Complacência pulmonar: é o grão de extensão dos pulmões por cada unidade de aumento da pressão transpulmonar. Sempre que a pressão transpulmonar aumentar, o volume pulmonar também se expandirá.
Diagrama de complacência pulmonar: é composto pelas curvas de complacência inspiratória e expiratória. As características do diagrama de complacência são determinadas pelas forças elásticas dos pulmões, que podem ser divididas em: forças elásticas do tecido pulmonar propriamente dito e 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 pelas fibras de elastina e colágeno, entrelaçadas no parênquima pulmonar. As forças elásticas teciduais que tendem a provocar o colapso do pulmão cheio com ar representam apenas cerca de 1/3 da elasticidade total pulmonar, enquanto as forças de tensão superficial líquido-ar nos alvéolos representam 2/3. As forças elásticas pulmonares de tensão superficial líquido-ar aumentam quando a substância chamada surfactante não está presente.
SURFACTANTE, TENSÃO SUPERFICIAL E COLAPSO ALVEOLAR
Princípios da tensão superficial: quando a água forma uma superfície de contato com o ar, as moléculas da água na superfície de contato com o ar, as moléculas da água na superfície têm atração especialmente forte umas pelas outras. Como resultado, a superfície da água está sempre tentando se contrair, isto é o que mantém as gotas de chuva unidas. Nas superfícies internas do alvéolo, a superfície de água também está tentando se contrair, isso resulta em tentativa de forçar o ar para fora do alvéolo, pelo brônquio, e, ao fazer isso, induz o 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 e seus efeitos na tensão superficial: é um agente ativo da superfície da água, ou seja, reduz bastante a sua pressão superficial. É secretado por células epiteliais especiais chamadas células epiteliais alveolares tipo II, essas células são granulares, contêm inclusões lipídicas que são secretadas no surfactante dentro dos alvéolos. É uma mistura complexa de vários fosfolipídios, proteínas e íons. Os componentes mais importantes são o fosfolipídio dipalmitoilfosfatidilcolina, as apopoteínas sufactantes e os íons cálcio. A dipalmitoilfosfatidilcolina e vários fosfolipídios menos importantes são responsáveis pela redução da tensão superficial.
Pressão em alvéolos ocluídos causada pela tensão superficial: caso as vias aéreas que levam aos alvéolos pulmonares estejam bloqueadas, a tensão superficial, no alvéolo, tende a colapsá-lo. Isso cria pressão positiva alveolar, tentando empurrar o ar pra fora. O surfactante é importante na redução da tensão superficial alveolar e, assim, na redução do esforço requerido pelos músculos respiratórios para expandir os pulmões.
Efeito do raio alveolar na pressão causada pela tensão superficial: a pressão gerada como resultado da tensão superficial alveolar é inversamente afetada pelo raio do alvéolo, ou seja, quanto menor for o alvéolo, maior a pressão alveolar causada pela tensão superficial.
EFEITO DA CAIXA TORÁCICA NA EXPANSIBILIDADE PULMONAR
A caixa torácica tem suas próprias características elásticas e viscosas, semelhantes às dos pulmões; até mesmo se os pulmões não estivessem presentes no tórax, esforço muscular seria necessário para expandir a caixa torácica;
Complacênciastorácica e pulmonar combinadas: a complacência do sistema pulmonar é medida durante a expansão dos pulmões de pessoa totalmente relaxada ou paralisada. Para realizar essa medida, o ar é forçado para o interior dos pulmões durante curto intervalo de tempo, enquanto se registram as pressões e volumes pulmonares. Para insulflar esse sistema pulmonar total, é requerida quase duas vezes a mesma quantidade de pressão necessária para insulflar os mesmos pulmões após sua remoção da caixa torácica, ou seja, a complacência do sistema combinado pulmão-tórax é quase metade da do pulmão isolado.
O “TRABALHO” DA RESPIRAÇÃO
Sob condições de repouso, os músculos respiratórios normalmente realizam “trabalho” para produzir inspiração, mas não expiração;
O trabalho da inspiração pode ser dividido em três frações:
A necessária para expandir os pulmões contra as forças elásticas do pulmão e do tórax, chamada trabalho de complacência ou trabalho elástico;
A necessária para sobrepujar a viscosidade pulmonar e das estruturas da parede torácica, chamada trabalho de resistência tecidual;
A necessária para sobrepujar a resistência aérea, ao movimento de ar para dentro dos pulmões, chamada trabalho de resistência das vias aéreas.
Energia necessária para a respiração: durante a respiração normal e tranquila, apenas 3% a 5% da energia consumida pelo corpo são requeridas pela ventilação pulmonar, mas durante o exercício pesado a quantidade de energia requerida pode aumentar até 50 vezes, especialmente se a pessoa tiver qualquer grau de incremento da resistência das vias aéreas ou complacência pulmonar diminuída.
Volumes e capacidades pulmonares
REGISTRO DAS MUDANÇAS NO VOLUME PULMONAR – ESPIROMETRIA
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 consiste em um cilindro invertido sobre uma câmara de água, com o cilindro contrabalançado por peso. O interior do cilindro está cheio de gás respiratório, 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;
Volumes pulmonares: são quatro que, quando somados, são iguais ao volume máximo que os pulmões podem expandir
Volume corrente: volume de ar inspirado ou expirado;
Volume de reserva inspiratório: volume extra de ar que pode ser inspirado, além do volume corrente normal;
Volume de reserva expiratório: o máximo volume extra de ar que pode ser expirado na expiração forçada, após o final da expiração corrente normal;
Volume residual: volume de ar que fica nos pulmões após a expiração mais forçada.
Capacidades pulmonares: dois ou mais volumes combinados
Capacidade inspiratória: é igual ao volume corrente mais o volume de reserva inspiratório. É a quantidade de ar que a pessoa pode respirar, começando a partir do nível expiratório normal e distendendo os pulmões até seu máximo;
Capacidade residual funcional: é igual ao volume de reserva expiratório mais o volume residual. É a quantidade de ar que permanece nos pulmões, ao final de expiração normal;
Capacidade vital: é igual ao volume de reserva inspiratório mais o volume corrente mais o volume de reserva inspiratório. 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;
Capacidade pulmonar total: é igual à capacidade vital mais o volume residual. É o volume máximo a que os pulmões podem ser expandidos com o maior esforço.
ventilação-minuto = frequência respiratória x volume corrente
A ventilação-minuto é a quantidade total de novo ar levado para o interior das vias respiratórias a cada minuto;
A pessoa pode viver pouco tempo com uma ventilação-minuto muito baixa;
Também vive pouco tempo se a ventilação-minuto for muito alta.
Ventilação alveolar
A velocidade/intensidade com que o ar novo alcança os alvéolos, sacos alveolares, ductos alveolares e bronquíolos 
respiratórios é chamada ventilação alveolar;
“ESPAÇO MORTO” E SEU EFEITO NA VENTILAÇÃO ALVEOLAR
Parte do ar que a pessoa respira nunca alcança as áreas de trocas gasosas, por simplesmente preencher as vias respiratórias onde essas trocas nunca ocorrem, tais como o nariz, a faringe e a traquéia. Esse ar é chamado ar do espaço morto;
Na expiração, o ar do espaço morto é expirado primeiro, antes de qualquer ar dos alvéolos alcançar a atmosfera;
O espaço morto é muito desvantajoso para remover os gases expiratórios dos pulmões.
ESPAÇO MORTO ANATÔMICO X FISIOLÓGICO
O espaço morto anatômico inclui todas as áreas de trocas gasosas intimamente relacionadas, exceto os alvéolos;
O espaço morto fisiológico inclui também o espaço morto alveolar.
INTENSIDADE DA VENTILAÇÃO ALVEOLAR
A intensidade alveolar por minuto é o volume total de novo ar que entra nos alvéolos e áreas adjacentes de trocas gasosas a cada minuto;
É a frequência respiratória vezes a quantidade de ar novo que entra nessas áreas a cada respiração
VIAS AÉREAS DE CONDUÇÃO
Nariz, faringe, laringe, traquéia, brônquios, bronquíolos e bronquíolos terminais.
Características:
Filtram, aquecem e umedecem o ar e conduzem-no para dentro dos pulmões;
Presença de cobertor mucociliar: células secretoras de muco e cílios → captura de partículas sólidas em suspensão no ar e limpeza.
A zona de condução consiste de vias aéreas que conduzem o ar para a zona de respiração, onde ocorrem as trocas gasosas;
VIAS AÉREAS DE TROCA
Bronquíolos respiratórios, ductos alveolares, sáculos alveolares e alvéolos;
Características:
Substituição gradativa do tecido cartilaginoso pela musculatura lisa;
 Desaparecimento das células ciliadas;
 Comunicação dos bronquíolos terminais com os alvéolos por meio dos canais de Lambert, rodeados por tecido elástico;
 Presença de irrigação intensa;
 Intercâmbio gasoso eficaz;
150 milhões de alvéolos em cada pulmão.
PULMÕES
Órgãos pares de tecido leve e esponjoso;
Formato irregular que lembra um cone;
Envolvidos pela pleura visceral e parietal, que são unidas pelo líquido pleural.
Células presentes na superfície alveolar:
Pneumócito I → tecido pulmonar;
Pneumócito II → substância surfactante;
Pneumócito III → função quimioceptora.
Vasos sanguíneos cobrem 80-90% da superfície alveolar;
Inervação motora ou sensorial ausente, exceto na pleura.
Maria Clara Tabosa
1O -2017.1	Página 4