Aula 09 Ventilação mecânica e correlações patológicas

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Fisioterapia em UTI 
AULA 09: VENTILAÇÃO MECÂNICA E CORRELAÇÕES PATOLÓGICAS 
FISIOTERAPIA EM UTI 
Aula 09: Ventilação mecânica e correlações 
patológicas 
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1. TEMA: VENTILAÇÃO MECÂNICA E CORRELAÇÕES PATOLÓGICAS: 
a) Histórico de Ventilação Mecânica; 
b) Definições, indicações, objetivos; 
c) Ciclo Respiratório na ventilação mecânica; 
d) Parâmetros ventilatórios e alarmes. 
2. OBJETIVOS: 
a) Definir o ciclo respiratório durante a ventilação mecânica; 
b) Descrever os parâmetros ajustados durante a ventilação mecânica; 
c) Identificar o sistema de alarme dos ventiladores. 
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Histórico de ventilação mecânica 
 
Na sua origem, o homem destinava o pensamento para a sobrevivência 
e observação do meio ambiente. Com a evolução, passou a entender e 
controlar os fenômenos da natureza, desenvolveu ferramentas e 
equipamentos que atendessem as suas necessidades. 
 
Hoje, tudo que temos ou somos é fruto do nosso passado e a história 
tem a finalidade de mostrar a trajetória da nossa evolução. Para 
entendermos como evoluiu a ventilação mecânica e chegarmos aos 
equipamentos modernos e modos ventilatórios atuais, precisamos 
voltar aos primeiros registros e acompanhar o caminho percorrido até a 
atualidade. 
 
A história da ventilação mecânica acompanha a história da reanimação 
cardiorrespiratória, intubação traqueal, anestesia, cirurgia torácica e o 
tratamento de algumas doenças como a SDRA e a poliomielite. 
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Histórico de ventilação mecânica 
 
HISTÓRIA (a.C.) 
 
As primeiras citações sobre a teoria da respiração aparecem nos escritos antigos Egípcios, Chineses e Gregos. O ato de 
ventilar artificialmente seres humanos data de 800 a.C. e está documentado no Velho testamento Bíblico, citação ao Profeta 
Elisha que induziu uma pressão respiratória da sua boca à boca de uma criança que estava morrendo (II Kings, 4:34-35). 
460 - 370 a.C. - Hipócrates descreveu a 
função da respiração no “Tratado do 
ar" e o tratamento para as situações 
iminentes de sufocamento por meio 
da canulação da traqueia ao longo do 
osso da mandíbula. Essa foi 
provavelmente a primeira citação 
sobre intubação orotraqueal. 
384 - 322 a.C. - Aristóteles notou que 
animais colocados dentro de caixas 
hermeticamente fechadas morriam. 
Primeiramente, pensou que a morte 
ocorria pelo fato dos animais não 
conseguirem se resfriar. Outros estudos 
levaram-no à conclusão de que o ar 
fresco era essencial para a vida. 
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Histórico de ventilação mecânica 
 
HISTÓRIA (d.C.) 
 
Século II d.C. - Galeno, físico grego, realizou diversos estudos sobre anatomia em várias espécies de animais. Ele afirmava 
que a anatomia dos seres humanos era similar. Seus ensinamentos foram seguidos por muitos séculos. Desde a sua morte 
até 1300 anos após, religiosos e políticos proibiram a dissecção e os estudos científicos em humanos. 
 
1530 - Paracelsus (1493-1541) usou um fole conectado a um tubo inserido na boca de um paciente para assistir à 
ventilação. Foi-lhe creditada a primeira forma de ventilação artificial. 
 
1541 - 1564 - Vesalius introduziu um cano na traqueia de um animal que estava morrendo e somente através da ventilação 
restabeleceu o batimento cardíaco. Vesalius foi o primeiro a desbravar as leis vigentes e dissecou cadáveres humanos. Os 
seus registros compreendem sete volumes de anatomia ilustrada e foi a primeira obra com descrição acurada do corpo 
humano. 
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Histórico de ventilação mecânica 
 
1635 - 1703 - Robert Hooke se interessou em estabelecer a causa da morte quando o tórax era aberto durante cirurgias. 
Realizou estudos em animais e percebeu que era possível sustentar a vida bombeando ar nos pulmões. Ventilou os animais 
por meio de um fole conectado a um tubo inserido na traqueia através de um orifício no pescoço abaixo da epiglote. 
Primeiramente, achou que os movimentos do tórax e pulmões é que mantinham a vida. Em outros estudos, inseriu um cano 
nas vias aéreas e liberou um fluxo constante de ar através dele, conseguiu manter os pulmões expandidos e sustentou a 
vida mesmo na ausência dos movimentos respiratórios. Por fim, concluiu que o ar fresco e não o movimento respiratório é 
essencial à vida. 
 
1763 - Smelie usou um tubo de metal flexível e bombeou ar para dentro dos pulmões. 
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HISTÓRIA (d.C.) 
1775 - John Hunter desenvolveu um sistema com duplos balões para ressuscitação de animais; um balão para 
entrada de ar fresco e outro para retirada do ar ruim. Ele também recomendou a compressão com o dedo 
sobre a laringe para prevenir a entrada de ar no estômago. Essa técnica foi adaptada para humanos e é 
utilizada atualmente. 
1786 - Kite criou um mecanismo limitado ao volume que usou com “foles”. Foi importante por ser o primeiro dispositivo 
volumétrico. 
 
1790 - Courtois usou um pistão e um cilindro junto com um balão para ventilação. 
 
1796 - Forthergill usou um tubo nasal e um fole para ventilação artificial. 
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HISTÓRIA (d.C.) 
1876 - Primeiro "iron lung" do Dr. Woillez de Paris. 
1864 - Jones patenteou um dos primeiros ventiladores de pressão negativa. 
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1876 - Dr. Woillez de Paris desenvolveu o "espirophore" similar ao pulmão de aço - "iron lung“. 
1860 - Diversos respiradores com pressão negativa foram inventados. 
 
1880 - Macewen desenvolveu o tubo endotraqueal. 
 
1886 - Tuffier e Hallion realizaram com sucesso uma ressecção de parte do pulmão 
utilizando um tubo endotraqueal com “cuff“ e uma válvula de não reinalação. 
1889 - Dr. Egon Braun desenvolveu uma caixa de ressuscitação para crianças. 
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1895 - Kirstein desenvolveu um autoscópio para a visão direta. 
1893 - Fell e O'Dwyer usaram uma cânula laríngea conectada a um balão acionado com os pés para 
ventilação durante cirurgias. 
1895 - Jackson inventou o laringoscópio. 
1902 - Matas usou o ar comprimido para acionar o aparato de Fell-O'Dwyer durante cirurgia. 
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HISTÓRIA (d.C.) 
Histórico de ventilação mecânica 
 
1905 - Brauer usou pressão positiva contínua nas vias aéreas superiores durante a cirurgia. 
 
1909 - Janeway e Green desenvolveram um ventilador com pressão positiva intermitente (IPPV) para uso em cirurgias. 
1904 - Sauerbruch usou ventilação negativa contínua ao redor do corpo para atender a 
necessidade ventilatória durante a cirurgia. 
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HISTÓRIA (d.C.) 
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1907 - Heinrich Drager recebeu a patente do "pulmotor" para ressuscitação, acionado pelo 
ar comprimido ou oxigênio. 
1916 - Severy e 1926 - Schwake construíram ventiladores de pressão negativa que requeriam 
posição de pé do paciente. 
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1930 - Poulton e Barack introduziram o CPPB (Continuous Positive PressureBreathing) para tratar de edema pulmonar 
agudo cardiogênico. 
 
1931 - Emerson desenvolveu um “iron lung” similar ao de Driker e Shaw que tornou-se largamente comercializado. 
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1928 - Drinker e Shaw desenvolveram um ventilador de pressão negativa conhecido 
como "iron lung". Foi muito utilizado para suporte de vida prolongado. 
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Histórico de ventilação mecânica 
1940 - Crafoord, Frenckner e Andreason desenvolveram o "espiropulsator", um ventilador 
para IPPV. 
1941/45 - Morch desenvolveu um ventilador para IPPV. 
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1952 - A epidemia de poliomielite começou em Copenhagen na Dinamarca. 
1951 - Dr. Forrest Bird construiu o primeiro respirador de pressão positiva acionado por 
magnetos. Denominado Bird Mark 7 (protótipo na sua mão esquerda na imagem). Esse respirador 
ainda é utilizado atualmente (mão direita). 
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Histórico de ventilação mecânica 
 
1953 - Saxon G. A. e Meyer G. H. desenvolveram um dispositivo eletromecânico para substituir o centro respiratório 
humano durante VM. O dispositivo regulava a pressão inspiratória pelo EtCO2. Foi o primeiro registro da utilização da 
alça-fechada durante a VM. 
 
1955 - J.H. Emerson de Massachusetts, patenteou um ventilador que produzia vibrações nas vias aéreas dos pacientes 
(100 a 1500 vibrações por minuto). Foi-lhe creditada a invenção do primeiro ventilador de alta frequência. 
1953 - Richard Salt desenvolveu o "Oxford inflating ballows”, que foi muito utilizado no tratamento 
da poliomielite. 
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1956 - O "iron chest" da Drager, também conhecido como "chest respirator". Respirador de pressão negativa ao redor do 
tórax desenvolvido para longa permanência. 
 
1967 - A PEEP (Positive end Expiratory Pressure) foi introduzida nos respiradores por pressão positiva. Ashbaugh, Petty, 
Bigelow e Levine reviveram a ideia do CPPB e aplicaram-na durante a ventilação mecânica, denominando de PEEP, para o 
tratamento da SDRA (Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo). 
 
1970 - Robert Kirb e colaboradores desenvolveram uma técnica denominada de “Intermitent Mandatory Ventilation - IMV” 
para ventilar crianças com "Idiopathic Respiratory Distress Syndrome - IRDS”. 
 
1971 - Gregory e colaboradores reportaram o uso do CPAP para tratar IRDS em recém-nascidos. 
 
1971 - Oberg e Sjonstrand introduziram a ventilação com pressão positiva de alta frequência (HFPPV). 
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1973 - John Downs e colaboradores adaptaram o sistema de Ventilação Mandatória Intermitente (VMI) para adultos e 
também propuseram-no como método de desmame do suporte ventilatório. 
 
1980 - Ventilação por pressão positiva de alta frequência ganhou destaque na literatura como uma abordagem 
experimental de VM. 
 
2000/... - Evolução dos modos ventilatórios. 
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A ventilação mecânica (VM) ou, como seria mais adequado chamarmos, o suporte ventilatório consiste em um método de 
suporte para o tratamento de pacientes com insuficiência respiratória aguda ou crônica agudizada. 
 
Tem por objetivos, além da manutenção das trocas gasosas, ou seja, correção da hipoxemia e da acidose respiratória 
associada à hipercapnia, aliviar o trabalho da musculatura respiratória que, em situações agudas de alta demanda 
metabólica, está elevada. 
 
Deve também reverter ou evitar a fadiga da musculatura respiratória e diminuir o consumo de oxigênio. Dessa forma, 
reduzindo o desconforto respiratório e permitindo a aplicação de terapêuticas específicas. 
 
Classifica-se o suporte ventilatório em dois grandes grupos: 
 • Ventilação mecânica invasiva; 
 • Ventilação não invasiva. 
 
Nas duas situações, a ventilação artificial é conseguida com a aplicação de pressão positiva nas vias aéreas. A diferença entre 
elas fica na forma de liberação de pressão: enquanto na ventilação invasiva utiliza-se uma prótese introduzida na via aérea, 
isto é, um tubo oro ou nasotraqueal (menos comum) ou uma cânula de traqueostomia, na ventilação não invasiva utiliza-se 
uma máscara como interface entre o paciente e o ventilador artificial. 
Princípios da ventilação mecânica 
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Princípios da ventilação mecânica 
 
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Princípios da ventilação mecânica 
 
Os critérios para aplicação de VM variam de acordo com os objetivos que se quer alcançar. Em situações de urgência, 
especialmente quando o risco de vida não permite boa avaliação da função respiratória, a impressão clínica é o ponto mais 
importante na indicação de VM, auxiliada por alguns parâmetros de laboratório. 
 
As principais indicações para iniciar o suporte ventilatório são: 
 
 • Reanimação devido à parada cardiorrespiratória; 
 
 • Hipoventilação e apneia: a elevação na PaCO2 (com acidose respiratória) indica que está ocorrendo hipoventilação 
alveolar, seja de forma aguda, como em pacientes com lesões no centro respiratório, intoxicação ou abuso de drogas, e na 
embolia pulmonar ou crônica, nos pacientes portadores de doenças com limitação crônica ao fluxo aéreo em fase de 
agudização e na obesidade mórbida; 
 
 • Insuficiência respiratória devido à doença pulmonar intrínseca e hipoxemia. Diminuição da PaO2 resultado das 
alterações da ventilação/perfusão (até sua expressão mais grave, o shunt intrapulmonar). A concentração de hemoglobina 
(Hb), o débito cardíaco (DC), o conteúdo arterial de oxigênio (CaO2 ) e as variações do pH sanguíneo são alguns fatores que 
devem ser considerados quando se avalia o estado de oxigenação arterial e sua influência na oxigenação tecidual; 
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Princípios da ventilação mecânica 
 
• Falência mecânica do aparelho respiratório; 
 Fraqueza muscular/Doenças neuromusculares/Paralisia; 
 Comando respiratório instável (trauma craniano, acidente vascular cerebral, intoxicação exógena e abuso de drogas); 
 
• Prevenção de complicações respiratórias; 
 Restabelecimento no pós-operatório de cirurgia de abdome superior, torácica de grande porte, deformidade torácica, 
obesidade mórbida; 
 Parede torácica instável; 
 
• Redução do trabalho muscular respiratório e fadiga muscular. Um aumento no volume minuto através da elevação da f, 
com consequente diminuição no VT, é o mecanismo de adaptação transitório que se não for revertido levará à fadiga 
muscular devido ao aumento da demanda metabólica, aumento da resistência e/ou diminuição da complacência do sistema 
respiratório, fatores obstrutivos intrabrônquicos, restrição pulmonar, alteração na parede torácica, elevação da pressão intra-
abdominal, dor, distúrbios neuromusculares e aumento do espaço morto. 
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Princípios da ventilação mecânica 
 A VM é aplicada em várias situações clínicas em que o paciente desenvolve insuficiência respiratória, sendo, dessa forma, 
incapaz de manter valores adequados de O2 e CO2 sanguíneos, determinando um gradiente (ou diferença) alvéolo-arterial de O2 
[(PA-a)O2] e outros indicadores da eficiência das trocas gasosas (por exemplo: relação PaO2/FIO2) alterados. 
 
Hipoxemia com gradienteaumentado indica deficiência nas trocas alvéolo-capilares (insuficiência respiratória hipoxêmica). 
Hipoxemia com gradiente normal é compatível com hipoxemia por hipoventilação alveolar (insuficiência respiratória 
ventilatória). 
 
Sob oxigenoterapia e/ou ventilação mecânica, a relação PaO2/FIO2 tem sido usada na quantificação da gravidade da lesão 
pulmonar, na comparação evolutiva e na predição das mudanças na PaO2 se a FIO2 for elevada. 
 
O valor normal em ar ambiente é acima de 300, valores abaixo indicam deterioração de trocas e menor do que 200 sugerem 
extrema gravidade do quadro respiratório. 
 
Na insuficiência respiratória, o suporte ventilatório consegue contrabalançar esses efeitos, permitindo melhor relação 
ventilação/perfusão capilar (resultando em melhor PaO2), aumenta a ventilação alveolar (melhor pH e PaCO2), aumenta o 
volume pulmonar prevenindo ou tratando as atelectasias, otimiza a capacidade residual pulmonar, reduz o trabalho muscular 
respiratório com diminuição do consumo de O2 sistêmico e miocárdico, diminui a pressão intracraniana e estabiliza a parede 
torácica. 
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Ciclo ventilatório 
 
O ciclo ventilatório durante a ventilação mecânica com pressão positiva 
pode ser dividido em: 
 
• Fase inspiratória: Corresponde à fase do ciclo em que o ventilador 
realiza a insuflação pulmonar, conforme as propriedades elásticas e 
resistivas do sistema respiratório. Válvula inspiratória aberta; 
 
• Mudança de fase (ciclagem): Transição entre a fase inspiratória e a 
fase expiratória; 
 
• Fase expiratória: Momento seguinte ao fechamento da válvula 
inspiratória e abertura da válvula expiratória, permitindo que a pressão 
do sistema respiratório equilibre-se com a pressão expiratória final 
determinada no ventilador; 
 
• Mudança da fase expiratória para a fase inspiratória (disparo): Fase 
em que termina a expiração e ocorre o disparo, iniciando nova fase 
inspiratória. 
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Ciclo ventilatório 
 
O fluxo geralmente é medido diretamente pelo ventilador, através de 
sensores de pressão diferencial que estão posicionados entre a cânula 
endotraqueal e o “Y” do circuito do ventilador. 
 
O fluxo inicia-se, nos modos controlados, depois de determinado 
intervalo de tempo (depende da f ou da relação inspiração: expiração - 
TI/TE) ou através de um limite de sensibilidade (trigger ou disparo) pré-
estabelecido. 
Curvas de fluxo 
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Ciclo ventilatório 
Curvas de pressão 
 
A pressão é geralmente medida pelo ventilador diretamente, através de 
transdutor instalado próximo ao tubo endotraqueal (“Y” do circuito do 
ventilador). 
 
Durante a ventilação espontânea, na inspiração, devido à contração da 
musculatura respiratória, ocorre uma queda da pressão nos alvéolos/vias 
aéreas para que seja gerado o fluxo inspiratório. 
 
Na ventilação assistida e em modos espontâneos como a Pressão de Suporte, 
a contração da musculatura vai depender da demanda metabólica do paciente 
(controle neural – drive), vai proporcionar a queda de pressão no circuito e, de 
acordo com a sensibilidade ajustada, promover a abertura da válvula (disparo) 
gerando um pico de fluxo inspiratório, aumentando progressivamente a 
pressão no sistema respiratório do paciente. 
 
Na expiração, ao contrário, como a pressão no sistema está elevada, a 
abertura da válvula expiratória promoverá a saída passiva do VT. 
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Ciclo ventilatório 
 
Disparo do ventilador 
 
Durante a ventilação mecânica, uma variável de disparo pré-determinada deve ser alcançada para iniciar a inspiração. 
Com a ventilação controlada, a variável é o tempo e é independente do esforço do paciente. Nos modos que permitem 
ciclos assistidos e espontâneos, a inspiração começa quando se alcança um nível de pressão ou fluxo pré-determinado 
(sensibilidade). No disparo à pressão, o ventilador detecta uma queda na pressão de vias aéreas ocasionada pelo esforço 
do paciente. 
 
O disparo a fluxo envolve o uso de um fluxo inspiratório basal contínuo (bias flow ou continuous flow). Quando a diferença 
entre o fluxo inspiratório e o fluxo expiratório alcançar um determinado limite de sensibilidade, abre-se a válvula 
inspiratória e um novo ciclo ventilatório começa. 
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Ciclo ventilatório 
 
Quando o disparo é determinado pelo paciente existe um intervalo entre o início da deflexão negativa da pressão e o 
início do fluxo inspiratório. A estse intervalo chamamos de “tempo de resposta do ventilador”. Esse tempo depende da 
sensibilidade da válvula inspiratória do ventilador e da capacidade do ventilador em gerar o fluxo. Quando o tempo de 
resposta do ventilador é elevado, o paciente fará um esforço acima do necessário até que o fluxo se inicie, aumentando o 
trabalho respiratório e gerando dissincronia paciente-ventilador. Em geral, admite-se como responsividade aceitável 
aquela abaixo de 150 milissegundos. 
 
Curvas de volume 
 
Os volumes são iguais, a menos que esteja ocorrendo vazamento, desconexão do circuito ou aprisionamento aéreo. 
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Parâmetros ventilatórios 
 
• Volume Corrente (VT): volume de gás movimentado durante uma respiração. Em condições fisiológicas de repouso, para 
um adulto normal, gira em torno de 500ml. Muito embora, até um passado recente, fossem empregados, em ventilação 
mecânica, volumes correntes elevados (10-15ml/Kg), a abordagem atual é manter o volume em valores menores, em torno 
de 6-10ml/Kg. 
 
• Frequência Respiratória (f): número de incursões respiratórias que o paciente apresenta por minuto. Valores fisiológicos 
giram em torno de 10 a 20 incursões por minuto (ipm). 
 
• Volume Minuto (VE): volume total de gás mobilizado durante um minuto. É calculado pela fórmula VE = f x VT e seus 
valores fisiológicos giram em torno de 7,5L/min. 
 
• Tempo Inspiratório (TI): tempo que leva para a inspiração se completar. Geralmente, gira em torno de um terço do ciclo 
respiratório. 
 
• Tempo Expiratório (TE): tempo gasto para a expiração se completar. Geralmente, gira em torno de dois terços do ciclo 
respiratório. 
 
• Tempo Total (TTot): tempo de duração de um ciclo respiratório completo. TTot = TI + TE. 
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Parâmetros ventilatórios 
 
• Fluxo inspiratório (VI): volume de gás que passa pela via de saída inspiratória do ventilador, na unidade de tempo. 
Corresponde à velocidade com que o gás entra no paciente, expressa em litros por minuto. 
 
• Pico de Pressão Inspiratória (PIP): é o maior valor de pressão atingido durante a inspiração do VT, durante um ciclo de 
ventilação mecânica. Valores excessivos, geralmente além de 50cm/H2O, podem cursar com traumas associados à ventilação 
mecânica, tais como pneumotórax e pneumomediastino. 
 
• Pausa Inspiratória: período curto de tempo, correspondente à oclusão da via de saída expiratória, do respirador, impedindo 
temporariamente o início da expiração. É um mecanismo empregado para prolongar o TI. 
 
• Pressão de “Plateau”: valor da pressão das vias aéreas, medida no momento da pausa inspiratória. Admite-se que seja o 
parâmetro que melhor reflita as pressões alveolares no momento do término da insuflação pulmonar. Valores muito altos de 
pressão de plateau, geralmente, além de 35 cm/H2O, associam-se à lesão parenquimatosa, pulmonar, induzida pela 
ventilação mecânica. 
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Parâmetros ventilatórios 
 
• Pressão Expiratória Positiva Final (PEEP): aplicação, nas vias aéreas, de uma pressão positiva, constante, ao final da 
expiração. Sua aplicação tem por finalidade reduzir os distúrbios das trocas gasosas, permitindo aos pacientes a 
administração de uma menor fração inspirada de oxigênio. Admite-se que seus efeitos terapêuticos devem-se à abertura de 
pequenas vias aéreas e espaços alveolares colabados, ou, ainda, às suas repercussões hemodinâmicas. 
 
• Fração Inspirada de Oxigênio (FIO2): conteúdo de oxigênio na mistura gasosa, administrada ao paciente. Pode variar entre 
0,21 e 1,0. Vale a pena lembrar que o uso de oxigênio em frações inspiradas, elevadas, além de 0,6, por longos períodos de 
tempo, pode ocasionar lesão tóxica pulmonar. 
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Parâmetros ventilatórios 
 
• Regular os alarmes de forma individualizada, usando critérios de especificidade e sensibilidade adequados para o quadro 
clínico do paciente. Devem-se regular o back-up de apneia e os parâmetros específicos de apneia, se disponíveis no 
equipamento. 
 
• Uma vez estabelecidos os parâmetros iniciais, observar as curvas de VC, pressão e fluxo, a fim de constatar se os valores 
obtidos estão dentro do previsto e se não há necessidade de reajuste imediato. Verificar a oximetria de pulso que deve ser 
contínua. Inicialmente, usar o alarme de pressão máxima nas vias aéreas em 40cm/H2O, visando evitar barotrauma, 
ajustando-se conforme quadro clínico, assim que possível. 
 
• Após 30 minutos de ventilação estável, deve-se colher uma gasometria arterial, para observar se as metas de ventilação e 
troca foram atingidas. Do contrário, realizar os reajustes necessários nos parâmetros de modo e ciclagem. 
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AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO. 
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
 Ventilação Mecânica e 
 correlações patológicas; 
• Principais modos ventilatórios; 
• Ventilação controlada (A/C).