MECÂNICA RESPIRATÓRIA

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Músculos responsáveis pelo enchimento e esvaziamento dos pulmões 
São três os grupos de músculos responsáveis pela respiração pulmonar: diafragma, músculos inspiratórios e músculos respiratórios:
• Diafragma: Movimento para cima e para baixo, permitindo que a caixa torácica se encurte e se alongue, respectivamente. É inervado pelo nervo frênico. 
• Músculos inspiratórios: Elevam o gradil costal promovendo expansão dos pulmões, permitindo que o diâmetro antero posterior seja aumentado cerca de 20% durante a inspiração máxima. Os principais músculos inspiratörios são os intercostais externos, mas existem outros músculos que os auxiliam como esternocleidomastoideo, denteados anteriores e escalenos(músculos acessórios). 
• Músculos expiratórios: tracionam para baixo o gradil costal. São eles: retos abdominais, que “puxam" para baixo as costelas inferiores ao mesmo tempo que eles próprios e os demais músculos abdominais empurram o conteúdo abdominal para cima, em direção ao diafragma, e intercostais internos. 
Esses músculos atuam na expiração forçada ou não passiva. Isso ocorre pois a expiração é um fenômeno passivo. Ela ocorre por diminuição fisiológica do volume da caixa torácica (CT) por retração elástica da mesma caixa torácica e do próprio parênquima pulmonar, após distensão causada na inspiração. 
Cada pulmão flutua dentro da cavidade torácica, circundada por fina película de líquido pleural o qual tem função de lubrificante para os movimentos pulmonares dentro da cavidade. 
Fatores mecânicos da ventilação 
Ventilação pulmonar é o processo no qual o ar contido no interior dos pulmões é constantemente renovado. Essa renovação dá-se através de um fluxo aéreo do meio externo para o interior dos pulmões (inspiração) e vice-versa (expiração). O fluxo aéreo ocorre de acordo com uma variação de pressão entre o meio intrapulmonar e o meio ambiente e por uma função de condutância. Essa última é acarretada indiretamente, pela ação dos músculos respiratórios já citados anteriormente. Cabe citar aqui quais as pressões que vão culminar com a geração de uma variação de pressão tal que promova entrada ou saída de ar dos pulmões. 
Em um fluxo inspiratório a pressão intrapulmonar é menor que a do meio. No fluxo expiratório o inverso ocorre, ou seja, a pressão intrapulmonar é maior que a do meio. 
Normalmente, a pressão do meio ambiente não varia e então é necessário que ocorram mudanças da pressão intrapulmonar para que hajam os fluxos respiratórios. 
A pressão intrapulmonar é composta por outras pressões que são: 
• pressão intrapleural
• pressão da caixa torácica
• pressão transtorácica
• pressão alveolar e da superfície corporal.
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 do arcabouço da caixa torácica. 
Em relação às forças elásticas do pulmão temos que elas são oriundas do tecido elástico pulmonar, cuja tendência é de retração após uma distensão e tensão superficial dos alvéolos, ou seja, força elástica causada pela tendência ao colabamento alveolar. Isso decorre do fato que as moléculas de água do interior dos alvéolos em contato com o ar tendem-se a atrair e, então, ocorre expulsão do ar alveolar com conseqüente colabamento. Como isso tende a ocorrer de maneira global, o resultado final é a geração de uma força elástica contrátil na totalidade dos pulmões. 
A tensão superficial é controlada pela produção do “surfactante” pelos pneumócitos tipo II. Tal substância reduz a tensão superficial através de sua ação “detergente” sobre a molécula de água, levando indiretamente a menor tendência ao colabamento. 
As forças de retração elástica do pulmão (FREP) têm como resultante uma força que tende a diminuir o volume (contração), já as forças elásticas do arcabouço da caixa torácica (FECT) agem no sentido de aumentar o volume de tal caixa (sentido contrário que FREP). 
Durante uma expiração normal, as forças de retração elásticas do pulmão estão em equilïbrio com a força elástica do arcabouço da caixa torácica. 
A difirença entre essas 2 forças estabelece a pressão intrapleural (Ppl). Uma expiração normal, Ppl equivale a aproximadamente 5 cmH2O abaixo da pressão atmosférica. Por esse motivo, se consideramos a pressão amosférica (Patm) igual a zero (Patm=10mmHg), fala-se que a Ppl é a pressão negativa intrapleural. A conclusão é que Ppl é inferior que a do meio ambiente. 
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 
Se Ppl > 0 logo Pa > Ppl = tendência à expansão pulmonar. 
Se Ptp < 0 logo Pa > Ppl = tendência à contração pulmonar. 
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. 
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 é dada pela seguinte equação: 
Ptt=Pa-Ppl+Ppl-Psc=Pa-Psc 
Inspiração 
Nela ocorre uma contração dos músculos inspiratórios com aumento do volume da caixa torácica, acompanhado pela pleura parietal e também pela visceral. Com isso, há uma queda da Ppl e uma conseqüente expansão alveolar. Esse fato promove uma queda da pressão alveolar. 
  
Nesse processo, estabelece-se uma variação de pressão entre o pulmão e o meio externo com entrada de ar nos pulmões (P intrapulmonar < P meio externo) 
Quando Pa=Psc, Pa=0 
A pressão que leva à inspiração é basicamente a Ptt. Na inspiração ocorre queda de Pa com conseqüente fluxo inspiratório de ar. Conforme o ar vai entrando, temos um aumento da Pa até que ela se iguale à atmosférica (Psc). Nesse ponto Ptt equivale à zero e a inspiração cessa.
Complascência ou “Compliance” pulmonar 
Ela é o grau de expansão que os pulmões experimentam para cada unidade de aumento na pressão transpulmonar (Ptp) Ptp= Pa-Ppl 
Complascência é representada, então, pela seguinte equação: C = variação de volume/Ptp 
Esse diagrama possui característica especiais por ação das forças elásticas do pulmão e da tensão superficial do líquido que reveste a superfície interna das paredes dos alvéolos. 
As 1ª forças se dão pela presença de fibras elásticas e colágenas entremeadas na parênquima pulmonar. Quando o pulmão está em deflação, tais fibras encontram-se relaxadas, dobradas. 
Por outro lado, quando o pulmão está expandindo, tais fibras apresentam-se estiradas, sem dobras e, portanto, alongadas, mas ainda exercendo força elástica para retornar a seu estado natural. 
No caso das forças elásticas causadas pela tensão superficial sabemos que elas são as mais importantes. Elas agem no sentido de contração. Entretanto, tais forças são “amenizadas” pela ação do surfactante, já mencionado anteriormente, mantendo os alvéolos abertos. 
O resultado da ação das 2 forças é uma dificuldade maior de ocorrência da inspiração quando comparada à expiração. O fenômeno que traduz o fato de as curvas de inspiração e expiração não se sobreporem é denominado histerese. 
Um teste que consiste em anular a tensão superficial pode ser realizado através da aplicação de solução salina nos alvéolos. Sem a tensão superficial não haverá interface ar/líquido na superfície dos alvéolos e a histerese é desfeita, permitindo que a curva de inspiração passe a se sobrepor à da expiração. 
Em pessoas com fibrose, o tecido conjuntivo fibroso impede que o pulmão se expanda como deveria e, por isso, sua complascência é menor que a normal. 
Em idosos ou pessoas com enfisemapulmonar, há perda de fibras elásticas e uma vez expandido, o pulmão não volta à posição inicial levando a uma variação de volume maior com conseqüente maior complascência. 
Resistência pulmonar 
Caracteriza-se por componentes não elásticos do pulmão que resistem à alteração do volume. 
Resistência dos tecidos 
Ela é consequência do atrito que surge durante o descolamento dos tecidos pulmonares, torácicos e musculares durante a inspiração e a expiração, correspondendo a 20% da resistência total do sistema. 
Resistência das vias aéreas 
Sabemos que a resistência ao fluxo aéreo e o inverso da condutância. Sendo fluxo aéreo o produto entre variação de pressão e o inverso da resistência, temos que, quanto maior a resistência, menor o fluxo aéreo. 
Ainda, resistência varia de forma inversa ao raio das vias aéreas. Portanto, o raio é um fator muito importante no cálculo da resistência. 
Fatores que alteram a resistência das vias aéreas (intra e extrapulmonares) 
        Fluxo aéreo: 
a) Extra-pulmonares 
    · Lamelar (ocorre em vias de menor calibre e promove aumento da resistência em decorrência do baixo raio e velocidade do ar) 
    · Turbilhonar (ocorre em grandes vias aéreas – traquéia e brônquios – sendo que devido ao raio aumentado, aumenta-se a velocidade do ar e, conseqüentemente, diminuiu-se a resistência. 
Transicional (ele é inicialmente lamelar mas quando encontra deformações, estreitamento ou bifurcação, torna-se turbilhonar. Ocorre em indivíduos com obstrução brônquica). 
b) Intra-pulmonares: 
    · volume pulmonar: Quanto maior volume, maior o raio das vias aéreas e menor resistência. 
    · retração elástica: Quanto maior o volume, maior retração elástica, maior raio das vias e menor resistência. 
    · Tônus da musculatura lisa: Quanto menor o tônus, maior raio do brônquio e menor resistência. O tônus é controlado pelo sistema nervoso autônomo sendo que o simpático diminui o tônus e o parassimpático faz o inverso. Na asma brônquica o tônus está aumentado. 
    · Densidade e viscosidade do gás: Quanto menor densidade, maior velocidade e a menor resistência. 
    · Ponto de igual pressão: Entre pleura e brônquio. A pressão vai caindo enquanto o ar percorre o sistema canalicular. Numa expiração normal a Ppl é negativa (Ppl) e a pressão de retração elástica (Pre) é positiva. Assim, a pressão alveolar (Pa) é positiva e equivale a mais ou menos 5 mmHg. Numa expiração forçada, geramos Ppl positiva em relação à Patmosférica. Com isso a força exercida pela Ppl passa a agir de forma contrária ao processo normal, ou seja, da pleura para o alvéolo e, com isso, a PA aumenta muito já que é a somatória de Ppl e Pre e a primeira encontra-se positiva. 
Gerar-se-a um ponto de igual pressão entre pleura e brônquio e, a partir daí, a Ppl será maior que a pressão no brônquio, tendendo ao colabamento do brônquio que, obviamente, terá sua resistência aumentada. 
Respiração 
É a função fisiológica que regula as trocas gasosas no organismo entre o meio externo e interno, contendo três etapas reguladas por mecanismos fisiológicos próprios: 
        · Ventilação 
        · Difusão 
        · Perfusão 
a. Ventilação: 
Fase mecânica de renovação e distribuição de ar intrapulmonar, caracterizada por movimentos fásicos de entrada e saída e regulada pelo sistema nervoso. Além disso, a ventilação depende da permeabilidade do sistema condutor e da integridade do parênquima pulmonar.
A ventilação pode ser estudada através de um registro gráfico (espirometria), pelo qual obtemos os volumes pulmonares a partir de dados de ordem anatômica. Os volumes podem ser medidos pela espirografia. 
Para realização da espirometria, solicita-se ao indivíduo que exerça uma expiração forçada no sentido de conseguir elevar uma campânula. Essa está acoplada a um sistema com agulha a qual registra os volumes. Os cálculos são feitos através de réguas. 
No estudo espirométrico, não só os volumes são medidos, mas também as capacidades pulmonares (conjunto de 2 ou + volumes): CI/CV/CRF/CPT. 
Os volumes e as capacidades pulmonares podem ser medidos pela espirometria uma vez que essa mede os volumes que entram e saem dos pulmões. 
O volume residual (VR) e a CRF e CPT (já que nas suas composições entram o volume residual) não podem ser medidos por espirometria pois têm volumes que não são eliminados pelos pulmões (VR). 
É importante saber quanto de volume que um indivíduo elimina numa manobra num determinado período de tempo. 
A relação entre quantidade, volume e tempo é avaliado através dos débitos pulmonares (volume em função do tempo). 
Os sintomas, exame físico e alterações radiológicas são úteis e importantes mas geralmente inespecíficos para o diagnóstico de problemas respiratórios. 
Testes de função pulmonar servem para acompanhar o desempenho pulmonar de um indivíduo com uma determinada patologia em uma população normal. 
Espirometria 
Medida do ar que entra e sai dos pulmões. Serve para diagnosticar e quantificar os distúrbios ventilatórios, além de calcular alterações dinâmicas do volume pulmonar (dos fluxos respiratórios na inspiração e expiração). 
Importante: na espirometria não são medidas: CPT,CRF,VR. 
Durante a manobra de expiração forçada, podemos também construir uma curva x volume. Esta curva mede a CV (capacidade vital, no caso é forçada já que ordenamos respiração forçada pelo indivíduo). 
A espirometria permite que se meça o pico da onda expiratória (de fluxo expiratório) (PFE). Nesse ponto temos o fluxo experatório máximo na via aérea. Pessoas com problemas respiratórios (brônquico) tem o PFE rebaixado. 
Inspiração e expiração não são apresenta valores positivos ou negativos e, por isso, pode-se inverter a curva para cima ou para baixo na hora que for conveniente. 
 
Quando os volumes pulmonares estiverem alterados, teremos uma restrição à entrada ou saída do ar dos pulmões, caracterizando os distúrbios restritivos. 
Distúrbios obstrutivos 
Nos distúrbios obstrutivos, os fluxos aéreos estão diminuídos. A diminuição da capacidade ventilatória pode ser de 2 tipos:
    · Distúrbio ventilatório restritivo (DVR): diminuição da elasticidade pulmonar ou da caixa torácica. Nela ocorre redução do volume de gás que pode ser mobilizado à cada respiração. 
    · Distúrbio ventilatório obstrutivo (DVO): ocorre em pacientes com obstrução difusa das vias aéreas. Uma resistência maior das vias aéreas leva a uma redução do fluxo expiratório por obstrução difusa. 
A inspiração é um processo ativo e só ocorre alterações nas curvas inspiratórias em patologias cuja obstrução é muito grave.Já a expiração, processo que conta com movimentos passivos, é muito mais acometida por patologias do que a inspiração. Por exemplo: pacientes asmáticos, que apresentam dificuldade para expirar.
Fatores individuais no estudo da espirometria
Altura, idade e sexo são fatores importantes no estudo da função pulmonar individual para determinar parâmetros, enquanto o peso só é importante em casos de obesidade. 
Além dos valores numéricos expressados na espirometria, temos o registro gráfico de no mínimo 3 e no máximo 8 manobras de expiração máximas. Dessas manobras, escolhe-se 3 manobras aceitáveis e dessas a melhor curva (maior soma de CVF de cada curva) – no caso da curva fluxo x volume. O desenho da curva é muito importante na decisão do diagnóstico (pico da curva, deflexão da curva, etc). Desta forma, deve-se sempre fornecer o gráfico e os números obtidos. 
Regulação da respiração 
A função básica da respiração é manter o oxigênio por alterações da caixa torácica que culminam em alterações no volume do pulmão . Isso permite que a inspiração e a expiração ocorram. 
Quem altera a caixa torácica de posição é a atuação da musculatura. Como resultado dessa alteração temos as pressões pulmonares que, por sua vez, permitem a inspiração e a expiração. 
Os músculos são comandado pelo centro respiratório no sistema nervoso central (SNC) (tronco cerebral). Além da ação de neurônios efetores, temos alteraçõeshumorais regulando a ação da musculatura respiratória. 
A gênese da respiração ocorre nos centros bulbares em seu grupo dorsal. Na ponte existem 2 núcleos que regulam a respiração (núcleos pneumotáxico e apnêustico). 
Ritmo respiratório 
Há 2 processos: inspiração e expiração. Eles acontecem de uma maneira rítmica originando uma freqüência respiratória. 
A quantidade de ar que entra e sai do pulmão (VC) está relacionado à amplitude. 
Essa quantidade de ar é regulada por motoneurônios que normalmente agem na musculatura. Estão, em sua maioria, na altura de C3 e C4 (saem da medula). 
Eles atuam basicamente na musculatura do diafragma. O diafragma contraído aumenta o diâmetro do tórax. Dessa forma, há um fluxo de entrada de ar para o interior dos pulmões (inspiração). 
Quando VC está aumentado temos hiperpnéia e quando está diminuído, hipopnéia. 
A freqüência respiratória vai depender também dos motoneurônios, no mesmo padrão de descarga. Este envia informações de maneira rítmica, o que dá ritmo à respiração. 
A frequência respiratória em indivíduos normais varia entre 10 e 15 ciclos respiratórios por minuto. Quando ela está aumentada dizemos que há taquipnéia e quando está diminuída, bradipnéia.