8. MECÂNICA RESPIRATÓRIA Flavia

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SISTEMA RESPIRATÓRIO
MECÂNICA RESPIRATÓRIA/
O estudo da Fisiologia da Respiração pode ser dividido em quatro grandes eventos funcionais:
1- A ventilação pulmonar, que é a renovação cíclica do gás alveolar pelo ar atmosférico;
2- A difusão do oxigênio (O2) e do dióxido de carbono (CO2) entre os alvéolos e o sangue;
3- O transporte, no sangue e nos líquidos corporais, do O2 (dos pulmões para as células) e do CO2 (das células para os pulmões);
4- A regulação química e neuronal da ventilação
SISTEMA RESPIRATÓRIO
Vias Aéreas Superiores
Seio frontal
Seio esfenoidal
Seio maxilar
Concha nasal superior
Seio esfenoidal
Concha nasal média
Concha nasal inferior
Nasofaringe
Seio frontal
Nasofaringe
Orofaringe
Laringofaringe
Palato mole
Vias Aéreas Inferiores
PODE SER DIVIDIDO EM 2 PARTES:
Zona Condutora: órgãos tubulares cuja função é a de levar o ar inspirado até a porção respiratória – traquéia, brônquios e bronquíolos
Zona Respiratória: bronquíolo respiratório, dutos e sacos alveolares
SISTEMA RESPIRATÓRIO
Músculos Inspiratórios e Expiratórios
1. Movimento para cima e para baixo do diafragma (caixa torácica se encurta ou se alonga)
2. Elevação e abaixamento das costelas (aumenta ou diminui o diâmetro antero-posterior da caixa torácida)
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbio/inhalexhale.JPG
A caixa torácica contraem juntamente com os músculos intercostais 
A caixa torácica diminui juntamente com o relaxamento dos músculos intercostais 
INALAÇÃO
Diafragma contrai 
(move para baixo)
EXALAÇÃO
Diafragma relaxa 
(move para cima)
Mecânica respiratória: inspiração
1). Vácuo da cavidade torácica; 2). Diafragma move-se inferiormente; 3). Contração dos m. intercostais; 4). Aumento do volume ; 5).Os pulmões esticam e aumentam seu volume; 6). A pressão intrapulmonar diminui em relação a pressão atmosférica e7). O ar entra.
Mecânica respiratória: expiração
1). O diafragma e o m. intercostal relaxam; 2). Diminuição do volume torácico; 3). Fibras elásticas permitem o recolhimento dos pulmões; 4). Diminuição do vol dos pulmões e 5). O ar é colocado para fora. 
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
PRESSÃO PLEURAL DURANTE A VENTILAÇÃO PULMONAR
	 Pressão Pleural: pressão entre a pleura visceral e a pleura parietal
	 Pressão levemente negativa causada pela contínua sucção do líquido pleural pelos linfáticos.
	 Permite a aderência dos pulmões a parede torácica, porém permitindo o deslizar livremente (lubrificação) quando a caixa torácica se expande ou se retrai.
	 Início da inspiração: -5 cm H2O
	 Inspiração: -7,5 cm H2O (expansão da caixa torácica traciona a superfície dos pulmões)
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
PRESSÃO ALVEOLAR DURANTE A VENTILAÇÃO PULMONAR
	 Pressão Alveolar: pressão no interior dos alvéolos
	 Inspiração: pressão alveolar inferior a pressão atmosférica= -1 cm H2O (permite um fluxo de 0,5l de ar para dentro dos pulmões em 2 s)
	 Expiração: pressão alveolar superior a atmosférica = 1 cm H2O (permite um fluxo de 0,5l de ar para fora dos pulmões em 2-3 s)
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
-5
-7,5
-1
+1
O CICLO RESPIRATÓRIO
O CICLO RESPIRATÓRIO
O CICLO RESPIRATÓRIO
O CICLO RESPIRATÓRIO
O CICLO RESPIRATÓRIO
ALVÉOLOS PULMONARES
	 Células do tipo I 
	96 a 98 % da superfície do alvéolo)
	Sítio primário para trocas gasosas
	 Células do tipo II
	Sintetizam o surfactante pulmonar
SISTEMA RESPIRATÓRIO
COMPONENTE MUSCULAR DOS BRONQUIOS E BRONQUÍOLOS
	 Os bronquíolos respiratórios não tem paredes rígidas que o impeçam de entrar em colapso – músculo liso. São expandidos pelas mesmas pressões que expandem os alvéolos
	 Ação simpática sobre a musculatura bronquiolar: norepinefrina e epinefrina circulantes – dilatação da árvore brônquica
	 Ação parassimpática na musculatura bronquiolar: constricção - asma – atropina (anticolinérgico)
	 Histamina e eicosanóides – liberados por mastócitos em resposta a substâncias ou partículas inaladas.
SISTEMA RESPIRATÓRIO
Tensão Superficial dos alvéolos
PRINCÍPIO DA TENSÃO SUPERFICIAL
	 Interface ar e água = forte atração das moléculas de água umas pelas outras. 
	 Superfície dos pulmões = a superfície líquida também está tentando se contrair e promover o colapso dos alvéolos
	 Força elástica causada pela tensão superficial.
	 Surfactante: substância tensoativa superficial = reduz tensão superficial.
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
SURFACTANTE
	 Secretado por células epiteliais especializadas que constituem 10% da área dos alvéolos = células epiteliais alveolares do tipo II 
	 Composição: fosfolipídios (dipalmitoilfosfatidilcolina), proteínas (apoproteínas) e íons (cálcio)
	 Apoproteínas e cálcio = espalham a dipalmitoilfosfatidilcolina com maior eficácia
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
Com SURFACTANTE
Sem SURFACTANTE
SURFACTANTE
	 Síndrome da angústia respiratória do lactente
	 Área de alvéolos colabados: atelectasia
	 Glicocorticóides aceleram a maturação pulmonar (produção de surfactante)
	 Pulmões ricos em receptores de glicocorticóides
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
MECÂNICA RESPIRATÓRIA
ESPIRÔMETRO
Mudanças no registro do volume pulmonar
VOLUMES PULMONARES
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
VT: “Tidal Volume”
Volume corrente
(VT):
volume de ar inspirado e expirado em cada ciclo ventilatório normal.
(~500ml)
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
Volume de reserva inspiratória (VRI):
volume de ar que ainda pode ser inspirado ao final da inspiração do volume corrente normal (~3.000ml)
Volume corrente
(VT):
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
Volume de reserva expiratória (VRE):
volume de ar que, por meio de uma expiração forçada, ainda pode ser exalado ao final da expiração do volume correte normal
(~1.100ml)
Volume corrente
(VT):
Volume de reserva inspiratória (VRI):
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Volume de reserva inspiratória (VRI):
Volume corrente
(VT):
Volume residual (VR): 
volume de ar que permanece nos pulmões mesmo ao final da mais vigorosa das expirações (~1.200ml). Não pode ser medido por espirometria
Volume de reserva expiratória (VRE):
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CAPACIDADES PULMONARES
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
http://www.abacon.com/plowman/respit.html 
Capacidade inspiratória (CI): VT + VRI
Essa quantidade de ar é aquela que uma pessoa pode inspirar, partindo do nível expiratório basal e enchendo ao máximo os pulmões (~3.500ml).
Capacidade inspiratória (CI): VT + VRI
Capacidade Residual Funcional (CRF):
VRE + VR
Essa quantidade de ar (~2.300ml) é a que permanece nos pulmões ao final da expiração normal. 
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Capacidade inspiratória (CI): VT + VRI
Capacidade Vital (CV):
VRI + VT + VRE
É a maior quantidade de ar que uma pessoa pode expelir dos pulmões após tê-los enchido ao máximo e, em seguida, expirado completamente (~4.600ml)
Capacidade Residual Funcional (CRF):
VRE + VR
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Capacidade inspiratória (CI): VT + VRI
Capacidade Pulmonar Total (CPT):
VRI + VT + VRE + RV
É o maior volume que os pulmões podem alcançar (~5.800ml) ao final do maior esforço inspiratório possível.
Capacidade Vital (CV ou CVF) :
VRI + VT + VRE
Capacidade Residual Funcional (CRF):
VRE + VR
VOLUMES PULMONARES
Nem todo o ar mobilizado na ventilação pulmonar será eficáz para a troca gasosa = espaço morto
Ventilação pulmonar = volume corrente x frequência respiratória
VP = 500 ml/incursão resp. x 12 ciclos/minuto = 6,0 litros/minuto
Ventilação alveolar = (volume corrente – Espaço morto) x frequência respiratória
Vd (espaço morto) = Vc x PaCO2 – PeCO2
 Pa CO2
PaCO2= Pressão do sangue arterial
PeCO2= Pressão do ar expirado
Indivíduo com volume corrente de 0,5l, tem frequencia respiratória de 15 incursões por minuto. A PCO2 do sangue arterial é de 40mmHg, e a PCO2 do ar expirado é de 36mmHg. Qual a frequenciade ventilação alveolar?
Va = Vc – Vd x Fr
Vd = Vc x PaCO2 – PaeCO2
 PaCO2
 
Va = Vc – Vd x Fr
Va = Vc – Vc x PaCO2 – PaeCO2 x Fr
 PaCO2
Va = 500 – 500 x 40 – 36 x 15
 40
Va = 500 – 500 x 4 x 15
 40
Va = 500 – 50 x 15 
Va = 450 x 15 
Va = 6.750 mL/min
TROCAS GASOSAS
TROCAS GASOSAS
PRÍNCIPIOS FÍSICOS DA DIFUSÃO
	 Difusão efetiva de um gás em uma direção – efeito de uma diferença de pressões
TROCAS GASOSAS
PRESSÕES GASOSAS EM MISTURA DE GASES – PRESSÃO PARCIAL DE CADA GÁS
	 Pressão total: diretamente proporcional a concentração das moléculas de gás
	 Pressão Parcial: pressão exercida pelo gás sozinho em uma mistura de gases. A velocidade de difusão é diretamente proporcional a pressão parcial do gás. 
Ex.: gás atmosférico (ar) – 760 mmHg (ao nível do mar)
pO2 = 20,84 % de 760 mmHg ou 159 mmHg
pCO2 = 0.04 % de 760 mmHg ou 0,3 mmHg
pN2 = 78,62 % de 760 mmHg ou 597 mmHg
Pressão parcial = pressão total x concentração fracional do gás
TROCAS GASOSAS
PRESSÃO DE VAPOR DA ÁGUA
	 Umidificação do ar nas vias aéreas – moléculas de água escapando da superfície líquida para a gasosa.
	 PH2O = 47 mmHg (temperatura corporal)
	 No ar seco inspirado
PO2 = 760 mmHg x 0,21 = 160mmHg
	 No ar traqueal umidificado 
P total = 760 mmHg -47 mmHg = 713 mmHg
PO2 = 713 mmHg x 0,21 = 150 mmHg
TROCAS GASOSAS
COMPOSIÇÃO DO AR ALVEOLAR E SUA RELAÇÃO COM O AR ATMOSFÉRICO
	 CONCENTRAÇÕES GASOSAS DIFERENTES:
	 Cada ciclo respiratório, ar alveolar parcialmente substituído pelo ar atmosférico
	 Oxigênio constantemente sendo absorvido do ar alveolar
	 Dióxido de carbono sendo constantemente difundido dos capilares para os alvéolos;
	 Umidificação do ar atmosférico
* Dilui todos os gases existentes no ar inspirado
* Pressões parciais no ar alveolar são menores que no ar atmosférico.
TROCAS GASOSAS
TROCAS GASOSAS
MEMBRANA RESPIRATÓRIA ( 0,6m)
1° - Uma camada de líquido que recobre o alvéolo e contém surfactante;
2° - O epitélio alveolar
3° - A membrana basal do epitélio
4° - Estreito espaço intersticial, entre o epitélio alveolar e a membrana capilar;
5° - Membrana basal do capilar 
6° - Membrana endotelial do capilar
OBS: diâmetro médio do capilar = 5m
TROCAS GASOSAS
FATORES QUE AFETAM A VELOCIDADE DE DIFUSÃO ATRAVÉS DA MEMBRANA RESPIRATÓRIA
1° - Espessura da membrana (acúmulo de líquido)
2° - Área da membrana (enfisema – redução da área)
3° - Coeficiente de difusão do gás na membrana (dióxido de carbono 20 vezes mais solúvel que o oxigênio)
4° - Diferenças de pressão entre os dois lados da membrana (tendência dominante entre o ar alveolar e sangue)
TROCAS GASOSAS
EFEITO DA RELAÇÃO VENTILAÇÃO-PERFUSÃO SOBRE AS CONCENTRAÇÕES DOS GASES ALVEOLARES
VA = ventilação alveolar
Q = fluxo sanguíneo
Se normais: relação VA/Q = 1 (normal)
Se VA nula: relação VA/Q = zero
Se Q nula: relação VA/Q = infinito (ventilação s/ perfusão)
Não há trocas gasosas
http://fisioterapiaemterapiaintensiva.blogspot.com.br/2008/04/relaoes-de-ventilaao-perfusao.html
TROCAS GASOSAS
CONCEITO DE SHUNT FISIOLÓGICO
Relação VA/Q menor que o normal
Não há ventilação suficiente para oxigenação = fração de sangue venoso não oxigenada = sangue “shuntado”
Sangue que flui pelos vasos brônquicos = sangue “shuntado”
Quantidade de sangue “shuntado” por minuto = shunt fisiológico
TROCAS GASOSAS
RELAÇÕES ANORMAIS VA/Q NOS ÁPICES E BASES PULMONARES
	 Indivíduo em pé:
	Ventilação e perfusão (ainda menor que a ventilação) menores nos ápices
	Ventilação (ainda menor que a perfusão) e perfusão maiores nas bases
	 Resultado:
 - Nos ápices: VA/Q = 2,5 vezes maior que o ideal (espaço morto fisiológico)
 - Na base: VA/Q = 0,6 do valor ideal (shunt fisiológico)
	 No exercício: perfusão aumenta no ápice = redução do espaço morto fisiológico e melhora da eficácia das trocas gasosas.
Os gases sanguíneos alcançam, no pulmão, um equilíbrio aproximado com os gases do ar alveolar, porque a membrana que os separa é extremamente delgada, permitindo livre difusão dos gases. 
	 Em repouso, o sangue arterial que abandona os pulmões apresenta uma pO2 de cerca de 102 mmHg e uma pCO2 em torno de 40 mmHg
	 Nos tecidos onde o O2 está sendo utilizado, sua pO2 é relativamente baixa (menor que 30 mmHg) e como nestes locais está se produzindo CO2, a sua pCO2 é alta (50 a 70 mmHg)
TROCAS GASOSAS
Sangue arterial
Células dos tecidos
O2
CO2
Um gás flui sempre do ambiente de maior pressão para o de menor pressão.
	 O sangue venoso sai dos tecidos com uma pO2 de aproximadamente 40 mmHg e a pCO2 sobe para mais ou menos 46 mmHg e retorna aos pulmões, onde se arterializa, atraindo O2 do ar alveolar e liberando CO2.
TROCAS GASOSAS
EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO
	Quais são os eventos funcionais da Respiração?
	 Quais são os órgãos pertencentes as vias aéreas superiores e inferiores, defina quais fazem parte da zona condutora da zona respiratória.
	 Diferencie a mecânica respiratória da inspiração e expiração.
	 Descreva as pressões pleurais e alveolares.
	 Qual é o princípio da tensão superficial? O que são surfactantes? Qual é o seu papel?
	Descreva os tipos de volumes e capacidades respiratórias identificadas através da espirometria.
	O que é espaço morto?o que é pressão parcial?
	 Qual é a relação do alveolar com o ar atmosférico?
	Quais são os fatores que afetam a velocidade de difusão através da membrana respiratória?
	 O que é shunt fisiológico? Explique a relação ventilação-perfusão sobre as concentrações dos gases alveolares.
Roteiro-Atividade Fisiologia
	Explique o que significa DPOC e quais são as características desta doença bem como as doenças envolvidas?
	Quais são os sintomas típicos? Qual é o principal causador da DPOC? O quadro é reversível? 
	Como é detectada (diagnóstico)?
	Qual é o órgão mais afetado? Afeta outros órgãos também?
	Quanto à prevalência, existe alguma predominância em relação à faixa etária, idade, raça ou sexo? Qual?
	Quando foi detectada ou estudada pela primeira vez?
	Existe tratamento? Qual é o mais utilizado ou eficiente?
	Existe algum tipo de prevenção? Qual (is) é (são)?
	O que significa DPA?