Dinâmica da ventilação pulmonar - FISIOLOGIA

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Leonan José – T5 
 FISIOLOGIA – BBPM III 
Dinâmica da ventilação pulmonar – Marcelo 
CAIXA TORÁCICA 
A figura ao lado 
mostra o gradil costal, o 
esterno e a coluna 
vertebral – são os ossos 
que compõem a caixa 
torácica. Ao falar em 
parede torácica 
referimo-nos em todos 
os tecidos que 
participam da 
ventilação, ou seja, ao 
falar em abdômen, ele 
também participa da 
ventilação, logo, os 
músculos abdominais 
fazem parte da parede 
torácica. Quaisquer 
alterações no 
parênquima pulmonar 
pode haver alterações 
na ventilação. Do mesmo modo, alterações da caixa 
torácica também resultarão em alterações na ventilação 
pulmonar. Por exemplo, uma escoliose vai impedir a 
incursão correta do diafragma ou dos outros músculos 
da ventilação. 
Quando nos referimos à ventilação, fazemos 
referência a um ato motor. Para que esse ato ocorra, os 
músculos de controle somático são de extrema 
importância. Esses músculos vão promover a inspiração 
e, em alguns momentos, a expiração. O principal deles é 
o diafragma, ele é tido como um músculo inspiratório. 
O diafragma é um músculo em forma de cúpula que 
separa toda a cavidade abdominal da caixa torácica. 
Quando contraído, ele promove o relaxamento da sua 
cúpula, fazendo com que o 
pulmão seja tracionado e, dessa 
forma, enchido de ar. Na 
expiração, o diafragma se 
mantem com a cúpula elevada 
(assim como na imagem ao 
lado). Na inspiração, essa 
cúpula se abaixa e traciona 
todo o parênquima pulmonar, 
fazendo com que o ar entre e 
atinja os alvéolos. 
A musculatura inspiratória pode ser chamada de 
acessória. Porém, alguns estudos de eletromiografia 
tem demonstrado ação dessa musculatura inspiratória 
mesmo na respiração calma e tranquila. 
Além do diafragma, existe também, na 
musculatura inspiratória, os escalenos anterior, médio e 
posterior. Eles possuem a função de elevar as primeiras 
costelas. 
Os músculos 
intercostais externos, 
juntamente com os 
escalenos, participam de 
um movimento 
importante chamado de 
alça de balde. A elevação 
do gradil costal feita pela 
musculatura intercostal 
externa e a elevação das primeiras costelas realizado 
pelos escalenos é conhecida como movimento de alça de 
balde. Esse movimento aumenta o diâmetro 
anteroposterior da caixa torácica, assim, aumentando 
nossa capacidade respiratória. 
Além desses, existe também a musculatura 
inspiratória acessória. O primeiro deles é o 
esternocleidomastóideo. Essa musculatura possui como 
principal função a elevação do esterno, que atua em 
conjunto com o movimento de alça de balde. Esse 
movimento de elevação do esterno é conhecido como 
braço de bomba. 
Outro músculo acessório é o serrátil anterior, 
que promove a função de abertura das escápulas, 
permitindo o movimento do gradil costal e aumentar o 
diâmetro anteroposterior da caixa torácica. 
Além deles, temos trapézio, peitoral maior e 
latíssimo do dorso atuando na musculatura acessória 
inspiratória. Na nossa respiração calma e tranquila, eles 
não estarão ativos, apenas em momentos de esforço 
ventilatório, seja ele devido alguma patologia ou durante 
uma atividade física. 
Além da musculatura inspiratória, temos a 
musculatura expiratória. A inspiração é um processo 
ativo de contração muscular, enquanto a expiração é um 
processo passivo devido ao relaxamento dos músculos 
da inspiração. Porém, alguns estudos de eletromiografia 
tem demonstrado a ação de algumas musculaturas na 
expiração, principalmente dos músculos abdominais 
(reto abdominal e obliquo do abdômen). Quando 
contraídos, eles empurram o conteúdo abdominal, que 
comprime o diafragma e eleva sua cúpula, fazendo então 
um movimento expiratório. 
Temos também os intercostais internos. Porém, 
ao contrário dos intercostais externos, os internos 
participam do movimento expiratório, promovendo a 
diminuição do gradil costal – eles fecham a caixa 
torácica, diminuindo o diâmetro anteroposterior. 
 
VENTILAÇÃO 
A ação em conjunto da musculatura inspiratória 
e expiratória damos o nome de ventilação. A entrada e 
saída de ar dos pulmões é o ato de ventilar, não de 
respirar como comumente utilizamos. A ventilação é a 
troca gasosa entre os alvéolos e o ambiente externo, ou 
 
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seja, é o processo pelo qual o oxigênio da atmosfera é 
levado ao interior dos pulmões e o dióxido de carbono é 
expelido do organismo. 
 
 
ESPIRÔMETRO 
 Na imagem abaixo vemos um aparelho chamado 
espirômetro (bem antigo, hoje em dia todo o sistema é 
informatizado). Ele consiste em uma cânula ligada à boca 
do indivíduo, que está usando um clipe nasal, ligado a 
uma campânula preenchida com água no seu interior, 
enquanto outra campânula vem por cima da primeira. O 
interior do equipamento pode ser visto ao lado. 
Acoplado a isso está um sistema de registo. Toda vez que 
o indivíduo ventila, a campanula sobe ou desce. Se ele 
inspira, ela desce (pois ele está removendo parte do ar 
em seu interior). Se ele expira, ela sobre. Ao pensar no 
movimento da pena que faz a marcação, se a campânula 
sobe, o movimento da pena é para baixo, se a campânula 
desce, o movimento da pena é para cima. Dessa forma 
foram feitos diversos registos e descobertos alguns 
volumes e capacidades importantes para algumas 
patologias. 
 
 
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES 
→ Volumes: quantidades de ar envolvidas na 
inspiração ou expiração 
→ Capacidades: quantidade de ar que compreende de 
2 ou mais volumes. 
O gráfico a seguir representa o registro da 
espirometria coletada pelo espirômetro antigo (hoje 
bem mais modernizado). Observamos uma escala de 
volume e também o registro de inspirações e expirações. 
 
 
 
Os primeiros registros (os menores) 
representam o volume corrente (VC), que é aquele que 
ocorre quando estamos calmos e tranquilos. Esse 
volume corrente possui aproximadamente 500ml, mas 
pode variar muito dependendo da condição do indivíduo 
– tabagistas, pessoas com restrições pulmonares, etc. 
Esse volume pode variar até mesmo com o sexo. 
 
 
Ao executarmos uma inspiração a partir da 
expiração máxima, temos o chamado volume de reserva 
inspiratória (VRI), que é o volume máximo de ar que 
consigo inspirar voluntariamente após uma inspiração 
corrente, ou seja, é o volume que ainda consigo inspirar 
após uma inspiração calma e tranquila. Possui em torno 
de 2 litros, mas vale ressaltar que esses valores podem 
se alterar. 
 
 
Existe também o volume de reserva expiratória 
(VRE), que é o volume máximo de ar que pode ser 
expirado voluntariamente após uma expiração 
espontânea (ou seja, calma e tranquila). Possui em torno 
de 1,1 litro. 
 
 
 
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Além disso, temos o volume residual (VR), que é 
o volume de ar que permanece no interior dos pulmões 
mesmo após uma expiração forçada/máxima. Isso é 
dado pela tração da pleura impedindo que os alvéolos se 
colabem. 
 
 
Falando agora sobre as capacidades, a primeira 
delas é a capacidade inspiratória (CI), que é a soma do 
volume corrente + volume de reserva inspiratória, ou 
seja, o volume máximo de ar que consigo colocar nos 
pulmões após uma expiração corrente (calma e 
tranquila). Tem aproximadamente 2,5 litros. 
 
 
Já a capacidade vital (CV) é o volume de ar que 
consigo mobilizar entre uma inspiração e uma expiração 
máxima. Ou seja, é a soma do volume de reserva 
expiratória com o volume corrente e com o volume de 
reserva inspiratória. É essa capacidade vital que é usada 
no exame de espirometria. Em outras palavras, pode-se 
dizer também que é a quantidade máxima de ar que 
pode ser expirada após uma inspiração máxima. Possui 
em torno de 4,8 litros. 
 
 
 
 
Além dessas, temos a capacidade residual 
funcional (CRF) que é quantidade de ar nos pulmões no 
final de uma expiração espontânea. Corresponde 
também à soma dos volumes de reserva expiratória com 
o volume residual e possui em torno de 2,4 litros. 
 
 
Somando todos os volumes, temos a capacidade 
pulmonar total (CPT), que é a quantidadede ar contida 
no pulmão ao final de uma inspiração máxima. Ou seja, 
é a soma dos 4 volumes: volume de reserva inspiratória, 
volume corrente, volume de reserva expiratória e 
volume residual. Possui aproximadamente 6 litros. 
 
 
 Na imagem a seguir, observamos algumas 
alterações de volumes e capacidades em relação a 
indivíduos que tem doenças obstrutivas e restritivas. 
Nos doentes restritivos, as capacidades estão 
diminuídas, devido a diminuição dos volumes VRI, VRE e 
VR, apesar do volume corrente dos indivíduos 
permanecer praticamente o mesmo nos três casos. 
Porém, existe uma diminuição nos outros três volumes, 
pois esse pulmão perdeu sua complacência/capacidade 
elástica normal, então acaba tendo seus outros volumes 
diminuídos e, uma vez que as capacidades são as somas 
dos volumes, elas também estão alteradas. 
 Nos doentes obstrutivos, temos o aumento das 
capacidades (o oposto do caso anterior), apenas o VRE 
pode ser um pouco menor do que os normais. Os 
volumes estão aumentados pois o paciente obstrutivo 
apresenta dificuldade na exalação do ar do pulmão. 
Percebe-se isso ao olhar o VR desses paciente obstrutivo, 
que é praticamente o dobro dos normais. Esse indivíduo 
é considerado hiperinsuflado – ao observar o raio X de 
um indivíduo com DPOC, por exemplo, teremos a 
retificação da cúpula diafragmática, pois esse indivíduo 
 
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aprisiona o ar dos pulmões, não conseguindo exalar todo 
o ar dos pulmões, aprisionando grande parte dele. 
 
 
MANOBRA EXPIRATÓRIA FORÇADA 
Ela utiliza a Capacidade Vital Forçada (CVF), ou 
seja, é utilizada uma expiração máxima, mas de forma 
forçada, para eliminar todo o gás dos pulmões. Por meio 
dessa manobra, é possível observar o Volume 
expiratório forçado no 1º segundo (VEF1). Para isso, o 
indivíduo faz uma expiração máxima e então exala o ar 
com toda a força e rapidez que ele conseguir. 
Após essa manobra, é feita a razão do VEF1 pelo 
CVF, que precisa ser maior que 80% para ser 
considerado normal. Ou seja, em 1 segundo é preciso 
exalar mais de 80% da capacidade vital forçada. 
 
No paciente obstrutivo, o ar está sendo exalado 
com maior lentidão, acarretando na razão VEF1 por CVF 
reduzido (menor que 80%). O ar exalado no primeiro 
segundo sai de forma mais lenta, uma vez que o paciente 
obstrutivo tem a tendência de aprisionar o gás no 
interior dos pulmões. 
 Já no paciente restritivo, o padrão de curva é o 
mesmo do paciente normal. Isso acontece, pois, esses 
pacientes possuem uma capacidade vital e os volumes 
menores que o normal, consequentemente, a razão 
VEF1 e CVF fica próxima do normal. Na verdade, tanto os 
volumes quanto as capacidades estão diminuídas, eles 
ventilam em volumes menores. No entanto, nesses 
indivíduos a CVF está reduzida – enquanto os pacientes 
normais possuem em torno de 5 de CVF, esses indivíduos 
vão possuir quase metade disso. 
ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO 
 O espaço morto fisiológico são regiões 
pulmonares que poderiam fazer trocas gasosas, mas 
não estão fazendo. Pode existir no parênquima 
pulmonar um alvéolo que recebe o ar, mas nele não há 
passagem de sangue (ele não está sendo perfundido). Ou 
seja, nesse local poderia estar acontecendo a troca 
gasosa, mas não está acontecendo porque aquele 
alvéolo não está sendo perfundido. Também pode 
acontecer o contrário – o alvéolo ser perfundido, porém, 
por alguma obstrução de via aérea, o gás não chegar 
nesse alvéolo, consequentemente, ele seria perfundido 
e não ventilado, sendo isso também chamado de espaço 
morto fisiológico. 
 
ESPAÇO MORTO ANATÔMICO 
 É a via de condução para que ocorra a troca 
gasosa. Esse epitélio não é especializado em troca, ele 
apenas conduz todo o gás até chegar ao local de troca 
gasosa. Os espaço morto anatômico tem 
aproximadamente 150ml. 
Ao observar a figura, temos uma via de 
condução (correspondente ao espaço morto anatômico: 
nariz, boca, traqueia, brônquios, bronquíolos), a parte 
maior corresponde aos alvéolos e a parte inferior maior 
representa os capilares pulmonares, oferecendo a 
perfusão a esse tecido para que, dessa forma, o CO2 
possa ser trocado pelo O2. 
 
Por exemplo, num volume corrente de 500ml e 
numa frequência ventilatória de 15 irpm, teremos 7.500 
ml ventilados a cada minuto. Contudo, observa-se na 
figura a ventilação alveolar, que possui em torno de 
5.250ml/min. Para entendermos isso, basta 
multiplicarmos o espaço morto anatômico (de 150ml) 
pela frequência respiratória (de 15 irpm) e, assim, 
teremos a diferença entre a ventilação total e a 
ventilação alveolar. Desse modo, o ar que está faltando 
na ventilação alveolar é aquele que permanece no 
espaço morto anatômico. Dos 7.500 ml/min, apenas 
5.250 atingem a ventilação alveolar, sendo que os outros 
2.250ml são perdidos no espaço morto anatômico. 
Mesmo assim, temos aproximadamente 3.000 ml 
 
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chegando nos alvéolos, sendo isso mais do que 
suficiente para oxigenar os 70 ml que passam pelo 
capilar pulmonar. 
Por isso, é importante sempre lembrarmos que 
o ar do espaço morto não está sofrendo troca. Se, por 
exemplo, aumentarmos o espaço morto anatômico do 
indivíduo com um procedimento, teremos um aumento 
em ml do espaço morto anatômico, devendo oferecer 
mais gás para esse paciente. 
 
Espaço morto e gás alveolar 
 A zona respiratória está representada pelo balão 
e o espaço morto anatômico representado pelo tubo. A 
cada ciclo respiratória, o indivíduo inspira 450ml (os 4 
quadrados). Os primeiros 150ml que vão atingir a zona 
respiratória estão vindo do espaço morto anatômico. E, 
nessa região, tem-se uma composição muito próxima à 
do gás alveolar. Os outros 300ml vão apresentar a 
composição do ar atmosférico (umedecido). Ao fina da 
inspiração, a mistura dos gases já haverá ocorrido, 
transformando tudo em uma composição do gás 
alveolar. 
 
 Desse modo, 450ml entraram nos alvéolos, mas 
150ml de gás ficaram no espaço morto anatômico. 
Assim, durante nossa ventilação subsequente, os 
primeiros 150ml de gás que vão sair dos pulmões 
possuem a composição do espaço morto anatômico, 
enquanto que os demais 300ml vão apresentar a 
composição do gás alveolar. E assim sucessivamente. 
 
ALTERAÇÕES VENTILAÇÃO PULMONAR VS ALVEOLAR 
 O espaço morto anatômico pode aumentar, mas 
agora vamos trabalhar apenas alterando a ventilação. 
Lembrando que a ventilação é volume corrente (ml) 
vezes a frequência ventilatória (min). Nos três casos a 
seguir, temos um 
volume de espaço 
morto anatômico de 
150 ml e o ventilação 
de 8.000 ml/min. 
 
 
Exemplo A 
 Indivíduo ventila num volume corrente baixo 
(250ml), mas numa frequência de 32 irpm, atingindo um 
volume de 8.000 ml/min. Nesse caso, temos um volume 
corrente baixo, porém, uma frequência ventilatória alta. 
Multiplicando o espaço morto de 150 ml pelas 32 irpm, 
teremos aproximadamente 4.800 ml de espaço morto. É 
um espaço muito grande que ocorre devido à alta 
frequência ventilatória. Desses 8 litros ventilados, 
apenas 3.200 ml/min estão atingindo a ventilação 
alveolar (e isso é baixo), o restante está sendo perdido 
no espaço morto anatômico. 
 
 
 
Exemplo B 
 Um volume de 500ml de volume corrente com 
uma frequência de 16 irpm. Assim, a perda será apenas 
de 2.400 ml, já que a ventilação alveolar é bem maior 
que no primeiro exemplo. Nesse caso, 5.600 ml/min 
estão chegando à ventilação alveolar. 
 
 
 
Exemplo C 
 O volume corrente é muito grande: 1 litro de 
volume corrente, enquanto que a frequência é de 
apenas 8 irpm. Desse modo, como a frequência 
respiratória diminuiu, o volume de espaço anatômico 
morto é 1.200 ml/min, estando disponível à ventilação 
alveolar 6.800 ml/min. 
 
 
Devido a um desequilíbrio entre volume 
corrente e frequência ventilatória, podemos atingir uma 
hipoventilação (como ocorreu em A). Já no caso C, como 
temos um volume corrente muito grande, tem-se uma 
hiperventilação pulmonar.