AULA 8 MECÂNICA VENTILATÓRIA

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FISIOTERAPIA EM UTI
Aula 08: Mecânica ventilatória
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Fisioterapia em UTI
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TEMA: COMPORTAMENTO DAS PRESSÕES DURANTE A RESPIRAÇÃO: 
Comportamento elástico e resistivo do sistema respiratório.
OBJETIVOS:
Descrever a fisiologia respiratória durante a respiração espontânea e controlada;
Dissociar os componentes elásticos e resistivos do sistema respiratório;
Identificar a curva pressão X volume;
Explicar o conceito de AUTO-PEEP.
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Os pulmões podem sofrer expansão e retração por duas maneiras: 
Pelos movimentos do diafragma para baixo e para cima, a fim de aumentar ou diminuir a altura da cavidade torácica; 
Pela elevação e abaixamento das costelas para aumentar e diminuir o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica. 
Comportamento das pressões durante a respiração
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Comportamento das pressões durante a respiração
O pulmão é uma estrutura elástica que sofre colapso à semelhança de um balão e expele todo seu ar pela traqueia toda vez que não houver uma força para mantê-lo insuflado. 
Além disso, não existe qualquer inserção entre o pulmão e a parede da caixa torácica, exceto no local em que é suspenso no hilo, do mediastino. Com efeito, o pulmão literalmente flutua na caixa torácica, circundado por uma camada muito delgada de líquido pleural, que lubrifica os movimentos dos pulmões no interior da cavidade. 
O bombeamento contínuo desse líquido para os canais linfáticos mantém leve sucção entre a superfície visceral da pleura pulmonar e a superfície pleural parietal da cavidade torácica. Por conseguinte, os dois pulmões aderem à parede torácica como se estivessem colados, embora possam deslizar livremente, quando bem lubrificados, à medida que o tórax se expande e se retrai. 
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Comportamento das pressões durante a respiração
Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração
A pressão pleural refere-se à pressão existente no estreito espaço entre a pleura pulmonar e a pleura da parede torácica. No início da inspiração, a pressão pleural normal é de aproximadamente -5 cm/H2O, que é a quantidade de sucção necessária para manter os pulmões expandidos em seu nível de repouso. 
A seguir, durante a inspiração normal, a expansão da caixa torácica traciona a superfície dos pulmões com maior força e cria pressão ainda mais negativa, atingindo valor médio de cerca de -7,5 cm/H2O.
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Comportamento das pressões durante a respiração
Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração
Pressão Intrapleural (Ppl) 
É aquela que se forma entre os folhetos visceral e parietal da pleura, na cavidade pleural e contribui para a aproximação do tórax aos pulmões. 
Ela é resultante de forças elásticas do pulmão (no sentido de retração) e de forças elásticas arcabouço da caixa torácica.
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Comportamento das pressões durante a respiração
Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração
Pressão Intrapleural (Ppl)
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Comportamento das pressões durante a respiração
Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração
Pressão Transpulmonar (Ptp)
É a diferença entre as pressões no alvéolo (Pa) e na pleura (Ppl);
A pressão transpulmonar exerce a força que mantém o parênquima expandido;
Assim, temos a seguinte equação: Ptp = Pa - Ppl.
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Comportamento das pressões durante a respiração
Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração
Pressão da Caixa Torácica (Pct)
Ela pode agir tanto no sentido de retrair como expandir a caixa torácica;
A “Pct” é dada pela subtração entre a pressão intrapleural e pressão da superfície corporal (Psc) = pressão atmosférica; 
 Então, Pct = Ppl – Psc. 
Quanto maior a Psc, maior a tendência à contração da caixa torácica e vice-versa.
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Comportamento das pressões durante a respiração
Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração
Pressão Transtorácica (Ptt)
Ela age em todo o aparelho respiratório, englobando todas as pressões feitas sobre tal aparelho, desde a alveolar até de superfície corporal.
 Ptt = Pa – Ppl + Ppl – Psc = Pa - Psc 
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Comportamento das pressões durante a respiração
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Comportamento das pressões durante a respiração
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Comportamento das pressões durante a respiração
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Comportamento das pressões durante a respiração
Ciclo Respiratório
O mecanismo de respiração pode ser analisado examinando as mudanças de pressão e volume que ocorrem durante o ciclo de respiração (ver figura). O ciclo de respiração consiste de uma fase inspiratória e expiratória. A fase expiratória é geralmente ligeiramente mais longa do que a fase inspiratória e geralmente inclui uma pequena pausa na expiração final, o ponto de descanso no ciclo respiratório. A inspiração começa com a contração dos músculos inspiratórios. Sua contração amplia a caixa torácica e os pulmões, que são unidos pelas membranas pleurais. A pressão intrapleural (Ppl) torna-se cada vez mais subatmosférica durante a inspiração, refletindo as forças que tendem a separar o pulmão da caixa torácica interna. À medida que o pulmão se expande e o volume aumenta, a pressão alveolar diminui abaixo de PB. Como consequência, o ar flui para o pulmão por fluxo em massa até PA = PB, que marca a inspiração final. O volume de ar inspirado para igualar PA e PB representa o volume corrente (VT). Na inspiração final, Ppl é mais negativo de qualquer ponto durante o ciclo de respiração, no entanto, não há fluxo de ar presente porque PA é o mesmo que PB. Para iniciar a expiração, os músculos inspiratórios relaxam e o pulmão retrocede, o que é refletido por uma pressão intrapleural menos "negativa". Com o recuo do pulmão, o volume alveolar diminui para aumentar a pressão alveolar acima do PB. Assim, o ar sai do pulmão até que PA novamente iguala PBB, que marca a expiração final. 
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Comportamento das pressões durante a respiração
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Resistência Respiratória
Define-se resistência respiratória como o conjunto de forças opostas ao fluxo aéreo, pode-se conceituar resistência como a relação existente entre o gradientede pressão e o fluxo.
 Fatores que aumentam a resistência aérea
 Broncoespasmo e acúmulo de secreção
 Impedância pulmonar
 É o somatório das forças opostas à expansão pulmonar na fase inspiratória
 
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Força Elástica Pulmonar
 Inflação e deflação seguem vias diferentes
 Os pontos extremos exibem descontinuidades bem definidas
 Fibras colágenas e elásticas, moléculas gigantes de glicoproteínas da matriz intersticial, e várias células, tais como o epitélio alveolar e o endotélio capilar. 
 
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Propriedades Elásticas do Pulmão
A pressão de expansão do pulmão é gerada por aumento no volume da caixa torácica;
Caso a pressão em torno do pulmão seja elevada acima da pressão atmosférica, pouco ar é perdido, porque as pequenas vias aéreas fecham-se, aprisionando o ar nos alvéolos; 
Este fechamento ocorre em maiores volumes com o aumento da idade e também em alguns tipos de doenças pulmonares. 
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 A curva pressão-volume do pulmão cheio com líquido é deslocada para a esquerda da curva do pulmão cheio com ar, em qualquer volume dado;
 Esse deslocamento é especialmente provocado no ramo da insuflação;
 Este comportamento denomina-se histerese;
 O volume pulmonar em qualquer pressão dada durante a desinsuflação é maior do que durante a insuflação;
 O significado do desvio é que ele requer muito menos pressão para manter o volume pulmonar quando o pulmão está cheio com líquido (salina) do que cheio com ar.
 
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Distensibilidade Pulmonar
 Complacência
 Termo usado para descrever a distensibilidade pulmonar; 
 Reflete a facilidade com quem um objeto pode ser deformado, enquanto elasticidade reflete a oposição de um objeto à sua deformação, por força externa.
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Conceito de Complacência Pulmonar
É o grau de expansão que os pulmões experimentam para cada unidade de aumento de pressão transpulmonar;
Ser humano adulto e normal: 200ml/cmH2O; isto é, cada vez que a pressão transpulmonar aumenta em 1cmH2O, a expansão pulmonar é de 200ml;
Complacência descreve a distensibilidade pulmonar, ou seja, é a facilidade com que um objeto pode ser deformado. 
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Pressões Pulmonares
 Pressão alveolar
 Inspiração = ↓ - 3mmHg
 Expiração = ↑ + 3mmHg
 Pressão Intrapleural (pleura visceral e parietal)
 Inspiração = ↓ - 8mmHg
 Expiração = ↑ - 2mmHg
 
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Elasticidade Pulmonar
Denomina-se elasticidade a propriedade de um determinado material (pulmão) retornar ao seu estado morfológico de repouso após ter sofrido deformação causada por uma força externa. 
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Tensão Superficial
Fator importante no comportamento de pressão-volume do pulmão;
As forças de atração entre moléculas adjacentes do líquido são mais fortes do que aquelas entre o líquido e o gás;
Pulmões inflados com solução salina fisiológica têm uma complacência muito maior do que pulmões cheio de ar;
A solução salina fisiológica neutraliza as forças de tensão superficial, mas não afeta as forças teciduais do pulmão.
Surfactante nos Alvéolos
Células epiteliais alveolares do tipo II (10% da área alveolar);
Fosfolipídio sintetizado no pulmão a partir de ácidos graxos (extraídos do sangue ou sintetizados no pulmão);
Reveste a camada interna alveolar;
As moléculas são hidrofóbicas em um extremo e hidrofílicas no outro e se alinham elas próprias na superfície, causando forças repulsivas intermoleculares.
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Vantagens Fisiológicas do Surfactante
Baixa tensão superficial nos alvéolos, aumentando a complacência pulmonar;
Estabilidade dos alvéolos, promovendo a redução do esvaziamento de pequenos alvéolos;
Manter secos os alvéolos, diminuindo a pressão hidrostática no tecido fora dos capilares, impedindo a transudação de líquidos;
Interdependência (forças expansoras pelo parênquima circundante expandido).
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Deficiência do surfactante
Metabolismo pulmonar anormal do surfactante;
Inativação alveolar e debrís (bactérias, debrís celular, fibrina, fluído de edema do espaço aéreo); 
Mediadores inflamatórios nos alvéolos (lesão direta no sistema surfactante).
Surfactante exógeno
Melhora oxigenação, troca gasosa, complacência, capacidade residual funcional.
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Diferenças Regionais na Ventilação
As regiões inferiores do pulmão ventilam-se mais do que as zonas superiores;
 Ápice: - 10cmH2O
 Base: - 2,5cmH2O 
A pressão intrapleural é menos negativa em baixo do que no topo do pulmão;
Em volumes pulmonares muito baixos, as pressões intrapleurais são menos negativas e a pressão de base excede a pressão atmosférica; como consequência, ocorre o fechamento das vias aéreas.
Resistência das Vias Aéreas
 Fluxo de ar através de tubos
 Existe diferença de pressão entre as extremidades, que depende da velocidade e o padrão do fluxo:
 Fluxo laminar;
 Fluxo com formação de redemoinhos locais;
 Fluxo com turbulência.
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Pressões durante o ciclo respiratório
A pressão intrapleural cai durante a inspiração por duas razões:
À medida que o pulmão se expande, o seu recuo elástico aumenta;
A queda de pressão ao longo da via aérea associa-se à queda adicional na pressão intrapleural.
Localização Principal de Resistência da Via Aérea
Ao longo da árvore brônquica, há uma redução da resistência; 
Principal localização da resistência são os brônquios de tamanho médio;
“Zona silenciosa” – pouca resistência.
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Fatores Determinantes de Resistência
Volume pulmonar;
Brônquios são sustentados pela tração radial do tecido pulmonar adjacente;
 Aumenta o calibre à medida que o pulmão se expande;
Pacientes com aumento da resistência respiram em altos volumes;
Músculo liso brônquico = resistência mecânica (inervado pelo vago – SNA);
Os receptores β²-adrenérgicos relaxam a musculatura lisa nos brônquios;
 Agonistas β²-adrenérgicos seletivos são utilizados no tratamento da asma;
A estimulação parassimpática causa broncoconstrição = acetilcolina;
 Diminuição de Pco2 causa aumento da resistência; 
 Histamina na artéria pulmonar causa constrição da musculatura lisa;
Densidade e viscosidade do gás inspirado afetam a resistência oferecida ao fluxo;
 A resistência aumenta no mergulho profundo; 
Compressão Dinâmica de Vias Aéreas;
 Inspiração até CPT + Expiração até VR;
 Registro de uma curva de fluxo-volume.
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Resistência Tecidual
Durante a respiração é necessário uma pressão para superar as forças viscosas dentro dos tecidos; 
Corresponde a 20% da resistência total (tecido + vias aéreas) = resistência pulmonar.
Estima-se que a eficiência do trabalho da respiração = 5% a 10%;
 Custo de O2 da respiração tranqüila = 5%;
 Custo de O2 da respiração com hiperventilação voluntária = 30% do consumo total de O2.
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PEEP
A pressão positiva expiratória final (PEEP) tem como objetivo melhorar a oxigenação arterial em situações clínicas em que ocorra dificuldade nas trocas gasosas. 
Seu principal efeito é a promoção de um aumento da capacidade residual funcional (CRF). Sua implementação é gradual e lenta, sempre observando possíveis implicações na hemodinâmica do paciente.  
EFEITOS COLATERAIS
Os efeitos colaterais mais comuns são: instabilidade hemodinâmica; barotrauma e Acidose Respiratória. 
Efeitos esses ocorrem devido a aplicação indevida do aumento da PEEP, somada a principalmente a altas frequências respiratórias, que acarretam o aparecimento de AUTO PEEP dinâmica e a soma em série desses valores; alterando não só a dinâmica ventilatória, como também ocasionando alterações clínicas importantes. 
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EFEITOS PULMONARES
Aumento da Capacidade Residual Funcional; 
Redistribuição da água extravascular pulmonar (congestão pulmonar); 
Recrutamento alveolar; 
Aumento volume de gás alveolar; 
Diminuição do shunt intrapulmonar; 
Melhora na relação V/Q; 
Melhora na complacência pulmonar. 
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A AUTO-PEEP é conceituada como a persistência de uma pressão alveolar positiva, ao final da expiração, não intencional, devido à presença de um volume pulmonar expiratório final maior do que a capacidade residual funcional prevista.
Ocorre em pacientes submetidos a VPM, em consequência de o aparelho de ventilação mecânica iniciar uma fase inspiratória com pressão positiva, antes que o tempo expiratório tenha sido suficiente para a exalação completa do volume inspirado anteriormente. 
O resultado deste fenômeno é um aumento progressivo do volume pulmonar e da pressão pleural a cada respiração, elevando a pressão de retração tecidual a um nível crítico, capaz de determinar um aumento do fluxo expiratório suficiente para abrir a via aérea e reduzir a resistência ao fluxo. 
No ponto correspondente ao nível crítico, o volume pulmonar estabiliza-se, de modo que todo o volume corrente passa a ser expirado às custas de um aumento na pressão pleural. 
Pode hiperdistender os alvéolos, predispondo ao barotrauma, diminuir a complacência pulmonar e a ventilação alveolar devido ao aumento do espaço morto, comprometer o fluxo sanguíneo brônquico e aumentar a permeabilidade capilar alveolar.
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A AUTO-PEEP não é evidente, a menos que seja pesquisada com técnicas adequadas, podendo alterar agudamente a dinâmica alveolar e constituir um risco reconhecido em situações que afetam o fluxo durante a expiração, levando a um aumento desnecessário do trabalho mecânico do sistema respiratório. 
Clinicamente a presença de AUTO-PEEP deve ser suspeitada em todos os pacientes com obstrução das vias aéreas, principalmente naqueles com frequência respiratória e/ou volume corrente altos, naqueles com sibilos até o final da expiração e naqueles com fluxo expiratório ainda presente quando do início da próxima inspiração.
Embora AUTO-PEEP e hiperinsuflação pulmonar dinâmica sejam utilizadas habitualmente como sinônimos, uma não implica necessariamente na outra. 
A AUTO-PEEP pode ser observada em pacientes sem hiperinsuflação dinâmica, devido a ajustes no aparelho de ventilação pulmonar mecânica que elevam excessivamente o volume minuto, como pressões inspiratórias, frequências respiratórias, volumes correntes e pressões de distensão (PEEP ou CPAP) altas, tempos inspiratórios longos ou tempos expiratórios curtos. 
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São três as formas mais difundidas de se medir a AUTO-PEEP:
Ocluir a válvula expiratória imediatamente antes do início da inspiração: observar a elevação da PEEP. O valor dessa elevação é o valor da AUTO-PEEP. Os respiradores mais modernos possuem uma tecla que deflagra essa manobra, mostrando o valor da AUTO-PEEP. O paciente não pode interagir com o respirador durante essa manobra, havendo muitas vezes necessidade de sua sedação ou até mesmo curarização;
Medir a pressão de platô do paciente: promover uma pausa expiratória longa (30s) e repetir a medida da pressão de platô. A diferença entre as duas medidas é o valor da AUTO-PEEP. Aqui também o paciente não pode interagir com a ventilação; 
Medir a pressão esofágica: estima a pressão pleural. A AUTO-PEEP corresponde ao valor da pressão esofágica gerada até que se inicie o fluxo inspiratório. Essa forma de medida da AUTO-PEEP deixa evidente o trabalho respiratório que ela impõe ao paciente, ou seja, o paciente deve gerar uma pressão igual à AUTO-PEEP para depois iniciar seu fluxo inspiratório ou disparar o ventilador. 
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AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
	Ventilação Mecânica e correlações 	patológicas;
Histórico de ventilação mecânica;
Definições, indicações, objetivos;
Ciclo respiratório na ventilação mecânica; 
Parâmetros ventilatórios 
e alarmes. 
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