Respiração - mecânica

Prévia do material em texto

Respiração 
S I S T E M A R E S P I R A T Ó R I O 
 
As funções principais da respiração são prover 
oxigênio aos tecidos e remover o dióxido de carbono. 
Para alcançar tais objetivos, a respiração pode ser 
dividida em 4 componentes: 
- Ventilação pulmonar; 
- Difusão de O2 e CO2 entre os alvéolos e o sangue; 
- Transporte de oxigênio e dióxido de carbono no 
sangue e nos líquidos corporais e suas trocas com as 
células de todos os tecidos do corpo; 
- Regulação da ventilação e outros aspectos da 
respiração. 
 
V E N T I L A Ç Ã O P U L M O N A R 
Significa o influxo e o efluxo de ar entre a atmosfera e 
os alvéolos pulmonares. 
Os pulmões podem ser expandidos e contraídos por 
“duas maneiras” – se completam: 
- Por movimentos de subida e descida do diafragma 
para aumentar ou diminuir a cavidade torácica; 
- Por elevação e depressão das costelas para elevar 
e reduzir o diâmetro anteroposterior da cavidade 
torácica. 
Geralmente, na respiração tranquila normal é mais 
comum os movimentos do diafragma -> na 
INSPIRAÇÃO, a contração diafragmática “puxa” as 
superfícies inferiores dos pulmões para baixo -> na 
EXPIRAÇÃO, o diafragma relaxa, os pulmões 
diminuem de volume e a retração elástica da parede 
torácica e das estruturas abdominais comprime os 
pulmões e expele o ar. 
Durante a respiração vigorosa, no entanto, as forças 
elásticas não são poderosas o suficiente para 
produzir a rápida expiração necessária; assim, força 
extra é obtida, principalmente, pela contração da 
musculatura abdominal, que empurra o conteúdo 
abdominal para cima, contra a parte inferior do 
diafragma, comprimindo, dessa maneira, os pulmões. 
 
No movimento de elevação da caixa torácica -> quando 
a caixa torácica é elevada expande os pulmões -> 
posição de repouso natural, as costelas se inclinam 
para baixo possibilitando, dessa forma, que o esterno 
se aproxime da coluna vertebral -> quando a caixa 
torácica é elevada, no entanto, as costelas se 
projetam quase diretamente para frente, fazendo 
com que o esterno também se mova anteriormente 
para longe da coluna, aumentando o diâmetro 
anteroposterior do tórax por cerca de 20% durante a 
inspiração máxima. 
Durante a inspiração quando ocorre a expansão da 
caixa torácica, quem promove esse movimento, são as 
costelas flutuantes (últimas) – que não estão “coladas” 
na coluna. 
NÃO EXISTE EXPANSÃO DA CAIXA TORÁCICA SEM 
OS MOVIMENTOS DO DIAFRAGMA. 
 
 
Os músculos envolvidos na elevação da caixa torácica, 
são, intercostais externos (principais – músculos 
inspiratórios) – a medida que se contraem, puxam as 
costelas superiores pra frente em relação as inferiores 
(eleva a caixa), mas também, músculos 
esternocleidomastóideos, (elevam o esterno), 
serráteis anteriores (elevam muitas costelas) e 
escalenos (elevam as 2 primeiras costelas). 
Os músculos que puxam a caixa torácica pra baixo 
são, o reto abdominal – puxa as costelas inferiores 
pra baixo ao mesmo tempo que as estruturas 
abdominais estão realizando o processo de 
compressão na expiração e os intercostais internos – 
realizam trabalho oposto aos intercostais externos 
(músculo expiratórios). 
 
 
 
O músculo mais importante da inspiração é o 
diafragma, um músculo esquelético em formato de 
cúpula que forma o assoalho da cavidade torácica. 
Para o processo de inspiração requer um trabalho 
muscular maior, porém para o processo de 
relaxamento, é quase inteiramente processo 
passivo. 
O trabalho da inspiração pode ser dividido em três 
frações: (1) a necessária para expandir os pulmões 
contra as forças elásticas do pulmão e do tórax, 
chamada trabalho de complacência ou trabalho 
elástico; (2) a necessária para sobrepujar a 
viscosidade pulmonar e das estruturas da parede 
torácica, chamada trabalho de resistência tecidual; e 
(3) a necessária para sobrepujar a resistência aérea, 
ao movimento de ar para dentro dos pulmões, 
chamada trabalho de resistência das vias aéreas. 
Durante a respiração normal e tranquila, apenas 3% a 
5% da energia consumida pelo corpo são 
requeridas pela ventilação pulmonar. 
 
P R E S S Õ E S N E C E S S Á R I A S 
Os pulmões são estruturas elásticas que colapsam, 
como um balão, e expelem todo o ar pela traqueia, 
toda vez que não existe força para mantê-lo inflado. 
Os pulmões flutuam na cavidade torácica (exceto na 
região do hilo do pulmão – no mediastino) e são 
cercados por uma fina camada de líquido pleural 
(lubrifica - evita o atrito entre as membranas e facilita o 
deslizamento). Portanto, os pulmões são presos à 
parede torácica, como se estivessem colados; no 
entanto, eles estão bem lubrificados e podem deslizar 
livremente quando o tórax se expande e contrai. 
 
P R E S S Ã O P L E U R A L: 
É a pressão que ocorre no fino espaço entre a 
PLEURA PARIETAL e a PLEURA VISCERAL. 
Quando acontece a sucção (ato de sugar) dos folhetos 
pleurais significa uma LEVE PRESSÃO NEGATIVA; 
A pressão pleural normal no início da inspiração é 
cerca de -5 centímetros de água -> diz respeito a 
quantidade de sucção necessária para manter os 
pulmões abertos no seu nível de repouso -> durante a 
INSPIRAÇÃO NORMAL a expansão da caixa torácica 
traciona os pulmões -> deixa a pressão AINDA MAIS 
NEGATIVA, cerca de -7,5 centímetros de água. 
Na expiração, os eventos são revertidos -> retorna os 
valores da pressão pleural pra mais próximo do -5 (até 
normalizar). 
 
P R E S S Ã O A L V E O L A R: 
É a pressão do ar dentro dos alvéolos pulmonares. 
Quando a glote está aberta e não existe fluxo de ar 
para dentro ou para fora dos pulmões as pressões 
em TODAS as partes da ÁRVORE RESPIRATÓRIA até 
os ALVÉOLOS, são IGUAIS a pressão atmosférica que 
é considerada a pressão de referência 0 nas vias 
aéreas, ou seja, 0 cm de pressão de água. 
GLOTE ABERTA -> NÃO TEM FLUXO DE AR PRA 
FORA OU PRA DENTRO DOS PULMÕES -> 
PRESSÃO ALVEOLAR = PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
= 0CM DE PRESSÃO DE ÁGUA. 
Durante a inspiração normal, para causar o influxo de 
ar para os alvéolos a pressão deve cair pra um 
POUCO ABAIXO DE 0 -> essa pressão de cerca de 
-1cm de água é suficiente para puxar 0,50litros de ar 
para o interior dos pulmões nos 2 segundos 
necessários para uma inspiração normal e tranquila. 
 
Pode ser explicado pela Lei de Boyle – a pressão de 
um gás em um recipiente fechado é inversamente 
proporcional ao volume do recipiente. 
Durante a EXPIRAÇÃO, a pressão alveolar chega a 
+1cm de água e “obriga” os pulmões a liberar o 
0,50litros de ar para fora durante os 2 a 3 segundos de 
expiração. 
 
P R E S S Ã O T R A N S P U L M O N A R 
É a diferença entre a pressão alveolar e a pressão 
pleural – é a diferença de pressão entre os alvéolos e 
as superfícies externas dos pulmões. 
PT = PA – (- PP) 
A pressão transpulmonar é medida das forças elásticas 
nos pulmões que tendem a colapsá-los a cada instante 
da respiração – pressão de retração. 
 
 
C O M P L A C Ê N C I A P U L M O N A R 
É o grau de expansão pulmonar por cada unidade de 
aumento da pressão transpulmonar. 
A complacência total de ambos os pulmões no adulto 
normal é, em média, de 200 mililitros de ar por 
centímetro de pressão de água transpulmonar. Isto 
é, sempre que a pressão transpulmonar aumentar 1 
centímetro de água, o volume pulmonar, após 10 a 20 
segundos, se expandirá 200 mililitros. 
 
O diagrama que relaciona as alterações do volume 
pulmonar com as mudanças da pressão pleural que, 
por sua vez, modifica a pressão transpulmonar. A 
relação é diferente para a inspiração e a expiração. 
As duas curvas são denominadas, respectivamente, 
curva de complacência inspiratória e curva de 
complacência expiratória, e todo o diagrama é 
chamado diagrama da complacência pulmonar. 
 
As características do diagrama de complacência são 
determinadas pelas forças elásticas dos pulmões, que 
podem ser divididasem duas partes: 
- Força elástica do tecido pulmonar propriamente dito; 
- Forças elásticas causadas pela tensão superficial do 
líquido que reveste as paredes internas dos alvéolos e 
outros espaços aéreos pulmonares. 
Essas forças elásticas do tecido pulmonar são 
compostas por elastina e colágeno e estão entrelaçadas 
no parênquima pulmonar. 
PULMÃO VAZIO -> FIBRAS CONTRAÍDAS E 
DOBRADAS -> PULMÃO SE EXPANDE -> FIBRAS 
ESTIRADAS E DESDOBRADAS. 
As forças elásticas teciduais que tendem a provocar 
colapso do pulmão cheio com ar representa um terço 
da elasticidade total pulmonar. 
Quando os pulmões estão cheios de ar existe uma 
interface entre o líquido alveolar e o ar no interior 
dos alvéolos, o que não acontece quando os pulmões 
estão cheios de solução salina. 
A tensão superficial é também responsável por dois 
terços da elasticidade total pulmonar, o que diminui o 
tamanho dos alvéolos durante a expiração. 
 
 
Princípios da Tensão Superficial - Quando a água 
forma uma superfície de contato com o ar, as moléculas 
da água na superfície têm atração especialmente forte 
umas pelas outras. Como resultado, a superfície da 
água está sempre tentando se contrair. Isto é o que 
mantém as gotas de chuva unidas — isto é, existe firme 
membrana contrátil, constituída por moléculas de água, 
por toda a superfície da gota. Agora, vamos reverter 
esses princípios e ver o que acontece nas superfícies 
internas do alvéolo. Aí, a superfície da água também 
está tentando se contrair, o que tende a forçar o ar 
para fora do alvéolo, pelo brônquio, e, ao fazer isso, 
induz o colapso do alvéolo. O efeito global é o de 
causar força contrátil elástica de todo o pulmão que é 
referida como força elástica da tensão superficial. 
O surfactante é um agente ativo da superfície da água, 
significando que ele reduz bastante a tensão superficial 
da água. É secretado por células epiteliais especiais 
secretoras de surfactante chamadas células epiteliais 
alveolares tipo II - essas células são granulares, 
contêm inclusões lipídicas que são secretadas no 
surfactante dentro dos alvéolos. 
O surfactante é mistura complexa de vários 
fosfolipídeos, proteínas e íons. Os componentes mais 
importantes são o fosfolipídeo dipalmitoilfosfatidilcolina, 
as apoproteínas surfactantes e os íons cálcio. 
Esses fosfolipídeos desempenham essa função 
(diminuir a tensaõ), porque não se dissolvem totalmente 
no líquido presente na superfície alveolar. 
 
Caso as vias aéreas que levam aos alvéolos pulmonares 
estejam bloqueadas, a tensão superficial, no alvéolo, 
tende a colapsá-lo. Esse colapso cria pressão positiva 
alveolar, tentando empurrar o ar para fora. A quantidade 
de pressão, gerada dessa maneira, no alvéolo, pode ser 
calculada a partir da seguinte fórmula: 
 
Observe, a partir da fórmula precedente, que a pressão, 
gerada como resultado da tensão superficial alveolar, é 
inversamente afetada pelo raio do alvéolo, o que 
significa que quanto menor o alvéolo, maior a pressão 
alveolar ocasionada pela tensão superficial. 
 
A caixa torácica tem suas próprias características 
elásticas e viscosas, semelhantes às dos pulmões; até 
mesmo se os pulmões não estivessem presentes no 
tórax, esforço muscular seria necessário para expandir 
a caixa torácica. 
Complacência torácica e pulmonar combinadas: A 
complacência de todo o sistema pulmonar (dos pulmões 
e da caixa torácica juntos) é medida durante a 
expansão dos pulmões de pessoa totalmente 
relaxada ou paralisada. Para medir a complacência, o 
ar é forçado para o interior dos pulmões durante curto 
intervalo de tempo, enquanto se registram as pressões 
e volumes pulmonares. 
Para insuflar esse sistema pulmonar total, é requerida 
quase duas vezes a mesma quantidade de pressão 
necessária para insuflar os mesmos pulmões após sua 
remoção da caixa torácica. Portanto, a complacência do 
sistema combinado pulmão-tórax é quase a metade da 
do pulmão isolado — 110 mililitros de volume por 
centímetro de pressão de água para o sistema 
combinado comparados a 200 mL/cm para os pulmões 
isolados. Além disso, quando os pulmões estão 
expandidos até grandes volumes ou comprimidos até 
pequenos volumes, as limitações do tórax se tornam 
extremas. Quando próxima desses limites, a 
complacência do sistema pulmão-tórax pode ser menos 
de um quinto que a dos pulmões isolados. 
 
V O L U M E S P U L M O N A R E S 
Quantidades máximas que os pulmões podem expelir: 
- Volume corrente: volume de ar inspirado ou expirado 
em cada respiração normal -> 500ml em adultos 
normais; 
 
- Volume de reserva inspiratório: volume extra que 
ainda pode ser inspirado (respirações fortes) -> +/- 
3000ml 
- Volume de reserva expiratório: volume máximo de ar 
extra que pode ser expirado (nas expirações forçadas, 
após a expiração corrente normal) -> +/- 1100ml. 
- Volume residual: volume de ar que fica nos pulmões 
após a expiração mais forçada -> +/- 1200ml. 
 
 
Capacidades pulmonares: leva em consideração 2 ou 
mais volumes pulmonares: 
- Capacidade inspiratória: VOLUME CORRENTE + 
VOLUME DE RESERVA INSPIRATÓRIO – quantidade 
de ar que a pessoa pode respirar, começando do nível 
expiratório normal até a distensão máxima dos pulmões 
(+/- 3500ml). 
- Capacidade residual funcional: VOLUME DE 
RESERVA EXPIRATÓRIO + VOLUME RESIDUAL – 
quantidade de ar que fica nos pulmões após a expiração 
normal (+/- 2300ml). 
- Capacidade vital: VOLUME DE RESERVA 
INSPIRATÓRIO + VOLUME CORRENTE + VOLUME 
DE RESERVA EXPIRATÓRIO – quantidade máxima de 
ar que a pessoa pode expelir dos pulmões, após 
primeiro enchê-lo na extensão máxima e depois expirar 
na extensão máxima (+/- 4600ml). 
- Capacidade pulmonar total: VOLUME RESIDUAL + 
CAPACIDADE VITAL – volume máximo que os pulmões 
podem ser expandidos com o maior esforço (+/- 
5800ml). 
 
Em geral, todos os volumes e capacidades pulmonares, 
nas mulheres, são cerca de 20% a 25% menores do 
que nos homens, e são maiores em pessoas atléticas e 
com massas corporais maiores do que em pessoas 
menores e astênicas. 
 
Abreviações e símbolos, são utilizados para calcular 
dados da função pulmonar, como: 
CV = VRI + VC + VRE 
CV = CI + VRE 
CPT = CV + VR 
CPT = CI + CRF 
CRF = VRE + VR 
 
 
 A CRF, varia acentuadamente em alguns tipos de 
doença pulmonar, é geralmente desejável medir essa 
capacidade. O espirômetro não pode ser usado de modo 
direto para medir a CRF, pois o ar no volume residual 
dos pulmões não pode ser expirado para o interior do 
espirômetro, e esse volume constitui cerca da metade 
da CRF. Para medir a CRF, o espirômetro deve ser 
usado de maneira indireta, geralmente por meio do 
método da diluição do hélio, como se segue. 
Espirômetro de volume conhecido é cheio com ar 
misturado com hélio, em concentração conhecida. 
Antes de respirar no espirômetro, a pessoa expira 
normalmente. No final dessa expiração, o volume 
remanescente nos pulmões é igual à CRF. Nesse ponto, 
a pessoa começa imediatamente a respirar no 
espirômetro e os gases do espirômetro se misturam 
com os gases pulmonares. Como resultado, o hélio é 
diluído pelos gases da CRF, e o volume da CRF pode 
ser calculado, pelo grau de diluição do hélio, usando-se 
a seguinte fórmula: 
 
 
em que CRF é a capacidade residual funcional, CiHe é 
a concentração inicial de hélio no espirômetro, CfHe 
é a concentração final de hélio no espirômetro e 
Viespir é o volume inicial do espirômetro. 
 
Ventilação minuto = volume corrente (500ml) X 
frequência respiratória (12 respirações p/ min) -> em 
média 6L/min. 
Valores muito abaixo ou muito altos levam a sérios 
problemas, que a maioria das pessoas não conseguem 
sustentar. 
 
A importância fundamental da ventilação pulmonar é a 
de renovar continuamente o ar nas áreas de trocas 
gasosas dos pulmões, onde o ar está próximo à 
circulação sanguínea pulmonar.Essas áreas incluem 
os alvéolos, sacos alveolares, ductos alveolares e 
bronquíolos respiratórios. A velocidade/intensidade 
com que o ar novo alcança essas áreas é chamada 
ventilação alveolar. 
Parte do ar que a pessoa respira nunca alcança as 
áreas de trocas gasosas, por simplesmente preencher 
as vias respiratórias onde essas trocas nunca ocorrem, 
tais como o nariz, a faringe e a traqueia. Esse ar é 
chamado ar do espaço morto, por não ser útil para 
as trocas gasosas. 
O espaço morto é muito desvantajoso para remover os 
gases expiratórios dos pulmões -> porque ele sempre é 
expirado primeiro. O volume do espaço morto em 
média é de 150ml. 
Espaço morto anatômico: mede o volume de todos os 
espaços, excetuando-se os alvéolos e outras áreas de 
trocas gasosas intimamente relacionadas. 
Espaço morto fisiológico: quando alguns alvéolos não 
funcionais são incluídos nas medidas de espaço morto. 
A ventilação alveolar por minuto é o volume total de 
novo ar que entra nos alvéolos e áreas adjacentes 
de trocas gasosas a cada minuto. É igual à frequência 
respiratória vezes a quantidade de ar novo que entra 
nessas áreas a cada respiração. 
VA = Freq × (VC − VM) 
em que VA é o volume de ventilação alveolar por minuto, 
Freq é a frequência da respiração por minuto, VC é o 
volume corrente e VM é o volume de espaço morto 
fisiológico. Assim, com volume corrente normal de 500 
mililitros, o espaço morto normal de 150 mililitros e na 
frequência respiratória de 12 respirações por minuto, a 
ventilação alveolar é igual a 12 × (500 − 150) ou 4.200 
mL/min. A ventilação alveolar é um dos principais 
fatores determinantes das concentrações de 
oxigênio e dióxido de carbono nos alvéolos -> 
importante nos processos de trocas gasosas.