Aula 07 Aula Pulmão

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Pressão
Pleural
Pleura pulmonar
torácica
e
a	pleura
da
parede
Biofísica da respiração
3
Pressão
Pleural
Pressão negativa
-2cmH2O a	-5cmH2O
Equilibra	as	forças elásticas
intrapulmonares
Pausas respiratórias
Pressão intra-alveolar
atmosférica
=	pressão
Biofísica da respiração
4
Pressão
Pleural
Medição:
 Punciona-se a parede torácica
 Conecta agulha a um manômetro 
ou
 Sonda dotada de balonete longo (esôfago)
 Presão esofágica reflete a pleural
 Esôfago transmite pressões externas
Biofísica da respiração
5
Inspiração





volume da caixa torácida
-4cmH2O a	-8cmH2O
pressão	negativa
Redução pressão
alveolar
Entrada
de	ar
Biofísica da respiração
6
Inspiração
 Exercícios
físicos ou doença
obstrutiva
 P.
Pleural:
até
-135
cmH2O
Biofísica da respiração
7
Expiração
 Compressão – parede torácica e músculos
do abdômen (prensa abdominal)

Pressão pleural para valores
negativos
 - 2cmH2O a -4cmH2O
 Forçada:
valores
positivo
Biofísica da respiração
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Expiração
Campbell:
 Prensa abdominal – não é ativada enquanto a resistência ao fluxo
respiratório é
 Resistência
menor que 10cmH2O
, pode-se respirar sem
auxílio da musculatura do
Acumulo de E.P. Elástica
abdômen
Biofísica da respiração
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Expiração
Músculos	abdominais ativos quando:



Resistência do fluxo
Ventilação pulmonar 400ml/min
Tosse, espirro, vômito
Queda da	negatividade	–	Pressão
pleural
Forças de	colapso pulmonar
 Colaboram para
pressão intra-alveolar
Saída	do	ar	dos pulmões
Biofísica da respiração
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Expiração
Biofísica da respiração
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Frequência
respiratória
 Respiração pulmonar
 Processo rítmico
 Frequência dos ciclos respiratórios



Idade
Exercício
Alterada
em
estados
patológicos
Biofísica da respiração
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Escoamento
do
ar
nas
vias
aéreas
Biofísica da respiração
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Tipos
de	escoamento
Laminar	;	fluido	move-se em	camadas
Turbulento ;	fluido	desenvolve
redemoinhos, e
mecânica
não	há	organização
Misto ;
envolve
tanto	o	laminar como
o turbulento
Biofísica da respiração
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Forças
envolvidas
no
escoamento
 Forças elásticas ( parede torácica e dos
pulmões)
 Resistência ( viscosa do ar,
turbulência,
alteração de volume e forma dos órgãos)
 Forças de atrito
 Forças necessárias para vencer a inércia
dos sistemas móveis
Biofísica da respiração
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Descoberta
de
Bernoulli
Relação inversa	entre	(v)	do fluxo
aéreo e	(P)	que	o gás	exerce sobre
parede	interna	da	tubulação
a
Brônquios
pulmonar
estreitos,
enfisema
Biofísica da respiração
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Medidas
Espirográficas
Biofísica da respiração
22
Medida do ar que	entra e	sai	do
pulmão;
Teste que	auxilia	na		prevenção	e permite diagnóstico e	qualificação
de
distúrbios
respiratórios;
Biofísica da respiração
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1.
Volume corrente: volume
de ar inspirado durante
Medidas
Espirográficas
um
ciclo
respiratório;
±
500ml
Biofísica da respiração
24
2. Volume de reserva
inspiratória: quantidade de ar que pode ser movimentada além do
Medidas
Espirográficas
volume
esforço
corrente
máximo
durante
±
3000ml
Biofísica da respiração
25
3.
Volume de reserva expiratória: é o
volume máximo adicional de ar que
pode ser eliminado por expiração
Medidas
Espirográficas
forçada, após
corrente.
o
término
da
expiração
± 1100ml
Biofísica da respiração
26
4. Volume residual:	O
ar
Medidas
Espirográficas
que não
expulso
pode ser
do
pulmão.
± 1200ml
Biofísica da respiração
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5. Capacidade pulmonar
total = volume de reserva inspiratória + volume corrente + volume de
Medidas
Espirográficas
reserva
volume
expiratória
residual
+
Biofísica da respiração
28
± 5800ml
6. Capacidade vital =
volume de reserva inspiratória + volume corrente + volume de
Medidas
Espirográficas
reserva
expiratória
Biofísica da respiração
29
± 4600ml
7. Capacidade
inspiratória	=	volume
de	reserva	inspiratória
Medidas
Espirográficas
+
volume
corrente
Biofísica da respiração
30
±
3500ml
8. Capacidade	residual
funcional =	volume
residual	+	volume de
Medidas
Espirográficas
reserva
expiratória
Biofísica da respiração
31
± 2300ml

Os volumes e capacidades variam com o sexo,
raça, idade, superfície corporal,
superfície
cutânea,
postura
e
em
algumas
doenças.
Biofísica da respiração
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Espirometria
em
doenças
Pneumopatias
Restritivas
Doença Pulmonar
Crônica (DPOC)
Obstrutiva
Volume Residual e
Capacidade residual
Capacidade Pulmonar Total e
Capacidade Vital
Perda da extensibilidade e redução da complacência pulmonar
funcional
Capacidade Vital normal
diminuída
ou
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Espirograma

Registro gráfico do volume de
expirado, em que o coeficiente
ar
angular
da
curva determina
do fluxo.
a
cada
ponto
a
velocidade
Biofísica da respiração
34

1.
É importante conhecer os dados:
Volume	expiratório
forçado
no
primeiro segundo (VEF1);
2.
Velocidade
máxima
do
fluxo
expiratório (FEFmáx);
3.
Velocidade
expiratório
(FEF25%-75%),
máxima
forçado
do
fluxo
médio
que é medido pela
inclinação
da	reta
que
liga
os
pontos correspondentes a 25% e
75% do volume total expirado.
Biofísica da respiração
35
Alça
fluxo-volume

Um registro feito
estudando a função pulmonar, em que o fluxo expirado fica no eixo das ordenadas e o volume expirado na abcissa. É utilizado também para a detecção de doenças respiratórias.
Biofísica da respiração
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Exemplo:
Paciente
com
asma	brônquica
Capacidade vital
Velocidade máxima
do fluxo expiratório
Velocidade máxima do fluxo expiratório forçado médio
Volume
forçado
expiratório
Volume expiratório máximo;
Fluxo máximo de ar expirado
Biofísica da respiração
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O
esforço
das
pleuras
Durante
a
inspiração,
os
pulmões
seguem graças
o
movimento
da
caixa
torácica
ao
líquido
que
se
encontra
no
espaço
pleural.	Esse	líquido
é	composto
basicamente por água
e sais.
Molhando as	pleuras:
as forças de adesão
Força entre molécula de líquido
>
as forças
de coesão
Força entre moléculas
de líquido
e da superfície
Biofísica da respiração
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O
comportamento
elástico
das
estruturas
envolvidas
com
a
respiração
Biofísica da respiração
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A energia	da	contração	dos músculos
inspiratórios é	gasta	para	acelerar	o	ar no interior	das	 vias	aéreas
Quando +	Pulmão	expandido
elástica
>	força
Biofísica da respiração
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A
dependência entre a força elástica e
estiramento
estabeleceu
foi estudada por Hooke,
a clássica expressão:
que
F = - K . Δx
K
= constante
elástica da mola
Δx = é a variação de comprimento da
mola
determinada pelo efeito deformante
Biofísica da respiração
41
Os corpos elásticos, submetidos a
esforços deformantes muito
intensos, sofrem grande
forma.
alteração
de
Força deformante
ruptura
limite	e
tensão	de
Biofísica da respiração
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Elasticidade
X
Extensibilidade
Elasticidade :	propriedade que os
corpos possuem de	retomar	a	sua forma	inicial.
Extensibilidade :	Propriedade que
permite aos	corpos serem	deformados
Biofísica da respiração
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A
constante elástica (k) , depende do
esforço e da natureza e geometria do material :
K = ρ . S
x₀
elasticidade específica
ρ
= coeficiente de do material
S= área da secção
x₀ = comprimento
transversa do corpo
inicial do corpo
Biofísica da respiração
44
O comportamento elástico dos corpos
varia
com o tipo de
submetido:
 Tração
 Compressão
 Flexão
 Torção
 Cisalhamento
esforço
a
que
ele
está
Biofísica da respiração
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A
COMPLACÊNCIA
PULMONAR
Biofísica da respiração
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Propriedade de	órgãos	ocos elásticos
aumentarem de	volume quando
submetidos	à uma	determinada
pressão.
Inversamente proporcional à
constante elástica	K do	corpo
Medida em	litros/	cm	H2O
Biofísica da respiração
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COMPLACÊNCIA
ESPECÍFICA

É valor da complacência
disponível.
no
volume
de
pulmão
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Em algumas	patologias a	parede dos
alvéolos
pode ser substituída por
tecido fibroso	reduzindo	a	capacidade
de	absorção de	ar
Já	o enfisema	pulmonar	faz	com que
parede	dos alvéolos perda	o	tônus
elástico o que	pode	aumentar	a
complacência pulmonar
a
Biofísica da respiração
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TENSÃO
SUPERFICIAL
 Todo líquido posto em contato com um
gás, forma uma membrana elástica na
interface gás-líquido.
 As moléculas no interior do líquido
sofrem atração entre si, onde todas as
forças se anulam, porém as que estão
superfície sofrem apenas interações
laterais e para baixo, formando uma
tensão que forma uma película.
na
Biofísica da respiração
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MEDIDA
DA
TENSÃO
SUPERFICIAL
Experimento
de
Maxwell
Biofísica da respiração
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Balança	de Lecompte
de
Nouy
Balanças
modernas
Biofísica da respiração
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UPERFICIAL
TENSÃO
2 casos:
S
1º
líquidos
que	molham
superfícies
2º
que
não
molham
a
superfície
53
Consideremos
os
dois
casos
1º
2º
Biofísica da respiração
54
No
primeiro
caso
O que	faz o líquido	aderir	às paredes
a	tensão superficial.
é
Esta força
líquido.
é
tangente
à
superfície
do
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nete vertical	pode ser como:
Ela
pode
ser
decomposta
em
2
forças
horizontal
A componente
é
nula
A	compo
expressa
Biofísica da respiração
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Esta
resultante
é
igual
a
força
peso:
R
=
P
Biofísica da respiração
57
Como a	densidade
de
um
líquido
é
dada
por:
Então:
Biofísica da respiração
58
Mas	o volume de	um	líquido é	dada
pela área
(h),	então
da	base
temos:
vezes
a
altura
Logo:
Biofísica da respiração
59
Substituindo
a
1ª
equação
temos:
Isolando
temos:
Biofísica da respiração
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Fatores
que
alteram
a
tensão
superficial
Temperatura;
Adição
de
detergentes
e
sais.
Biofísica da respiração
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Surfactante
Alveolar
Biofísica da respiração
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Pressão total de retração pulmonar. é a soma produzida pelos
componentes elásticos do parênquima pulmonar adicionada à
pressao
de
retração produzida pela tensão superficial
do
líquido
alveolar
Pt = Pe + Pts
Pt – pressão total de retração pulmonar
Pe- componentes elasticos
Pts-tensão superficial
.Os cálculos teóricos mostraram que Pts do líquido intra-alveolar
é igual a
20.000d/ cm². Esse valor foi obtido considerando a proposição
de
Laplace
para
esferas elásticas e considerando os seguintes
dados.
.
.
.
Numero de alveolos – 300 milhões
diametro dos alveolos- 300 um
ts do liquido intra alveolar- 50d / cm
Biofísica da respiração
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Experimento de von Neegaard e de
Clements.
A pressão traqueal capaz de equilibrar um
pulmão com insuflação máxima vale
20cmH2O.
Essa figura mostra dois comportamentos próprios desse órgão.
.um mesmo incremento de pressão traqueal
produz maior variação do volume pulmonar quando o pulmão esta desinsuflado do que quando esta insuflado.
.a pressão de retração pulmonar máxima
produzida pelos componentes elásticos do parênquima pulmonar foi aproximadamente metade daquela produzida quando havia
tensão superficial alveolar
Biofísica da respiração
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Quando o pulmão esta desinsuflado, a pressão total de retração
pulmonar, é de 2 a 5cmH2O. Essa pressão é, 4 a 10 vezes menor que pressão traqueal que mantém o pulmão cheio.
a
Como a pressão máxima de retração do pulmão insuflado é
praticamente igual a pressão de retração de tensão superficial do liquido alveolar, pode-se concluir que no pulmão vazio, a tensão superficial do liquido alveolar é 4 a 10 vezes menor que a do pulmão cheio.
Raciocinando com esses fatores Clements concluiu que deveria existir
no liquido alveolar uma substância tensoredutora. A função desse surfactante seria fazer variar a tensão superficial do liquido intra- alveolar de acordo com o volume do alvéolo
Biofísica da respiração
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Para testar sua hipótese,Clements
&Tierney(1965) contruiram um aparelho para medira tensão superficial de líquidos durante a
expansão e compressão
da
sua
superfície
livre.
C - cuba
E –êmbolo móvel
P – placa de platina T – transdutor de força
Biofísica da respiração
66
chamadas de corpos lamelares
Composição química do surfactante.
O surfactante é composto por uma combinação de
tensoredutoras, sendo 85% fosfolipídios, 5% de lipídeos neutros, 10%
de proteínas.
Funções e produçao do surfactante.
As	proteínas de alto peso molecular exercem sua funçao em cooperação com os fosfolipidios para criar propriedades tensoredutoras. Os peptideos tem papel importante na manutenção do filme surfactante sobre o alveolo
Nos
pneumócitos
tipo
II
o
surfactante
é
armazenado
em
organelas
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Função –promover estabilidade dos alvéolos, bactericida
A liberação de surfactante é proporcional ao volume-corrente,
mas não à freqüência respiratória.
Existência de dois “pools” de surfactante: o primeiro contém
menor volume da substancia tensoredutora, responde pronta e rapidamente a agonistas edrenérgicos tipo B2, enquanto o segundo tem maior volume e responde mais lentamente.A liberação deste depende, basicamente, ao volume-corrente.
Mecanismo tensoredutor do surfactante.
Quando o alveolo esta comprimido, o surfactante presente na
superficie livre é relativamente altae, pr isso, a tensçao do liquido alveolar é baixa.Todavia, quando o alveolo esta expandido, sua superficie interna é grande e a area de superficie livre do liquido alveolar tambem é grande.
O liquido alveolar aumenta sua area livre trazendo moleculas
de agua do seu interior para sua superficie.Com isso,
contribuiçao das moleculas do surfactante diminui, e valores da tensao superficial fica próximo a 50d/cm
Biofísica da respiração
a
os
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Experimentos
de Laplace
Marquês de Laplace estudando o
comportamento das bolhas de sabão, observou, que a parede de cada bolha é formada por duas
superfícies que determinam
de raios diferentes.
esferas
Estabeleceu que:
P= T
1 +
1
R1
R2
Biofísica da respiração
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Comportamento
Laplaciano
das bolhas de sabão
A bolha
do tubo
A partir
ao se formar na extremidade
inicialmente	decresce de raio. de um determinado raio
mínimo,o raio passa a crescer
progressivamente a medida que ela vai sendo inflada.
A curva do gráfico representa os valores da pressão interna, necessário para manter o volume da bolha. Inicialmente, a pressão cresce rapidamente, mas a partir de B
, quanto maior se torna o volume da
bolha, menor é a pressão necessária para estabilizá-la
Biofísica da respiração
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Surfactante e ventilação dos alvéolos
Os alvéolos pequenos devem exercer uma pressão maior do que
os alvéolos grandes , considerando que estes estão interconectados pelos tubos respiratórios,seria, impossível ventilar os alvéolos pequenos caso não existisse o surfactante pulmonar,pois a insuflação de ar
expandiria, preferencialmente, os maiores.
Esse fenômeno seria alimentado por um feedback	positivo, pois
quanto mais aumentassem , menor seria a resistência para enche-los	e mais ar seria por eles sequestrado.
Assim o surfactante ao reduzir a tensão superficial dos alvéolos
pequenos e ao elevar a dos grandes, equilibra, e permite que o
fluxo de ar seja constante
Biofísica da respiração
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Surfactante e síndromes patológicas
Distúrbios da produção ou eliminação
pulmonar:
de
surfactante




Síndrome da membrana
Proteinose alveolar
hialiana
Embolia pulmonar
Pulmão
de
choque
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Na síndrome da membrana hialiana , a produção de surfactante é deficiente em relçao a que ocorre no pulmão normal, tornando a força de retração alveolar alta, e dificultando a respiração
 A proteinase alveolar tem causa
desconhecida, esta associada a micose
pulmonar.
Nesta doença o surfactante encontra-se em excesso, devido a grande produção ou de uma menor eliminação.
Como resultado disso, há uma
passagem de líquido para os
maior
alveolos, produzindo-se
pulmonar
edema
Biofísica da respiração
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 O pulmão em choque e a Embolia
pulmonar, levam a estados de hipóxia tissular, e interferem nos mecanismos de produção e eliminação do
surfactante, conduzindo a
alterações
mecânicas
pulmão
e
imunológicas
da
função
normal
do
Biofísica da respiração
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