Biomecânica Respiratória

Prévia do material em texto

Profa. Me. Francieli Gimenez
francieli.gimenez@uniandrade.edu.br
Biomecânica 
Respiratória
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
COSTELAS
12 pares de costelas classificas em:
• Verdadeiras: são 7 pares de costelas que se
articulam diretamente com o esterno através
das cartilagens costais. Ressaltando que são
as 7 primeiras costelas;
• Falsas: 3 pares, elas se articulam
indiretamente com o esterno;
• Flutuantes: 2 pares, são os dois últimos pares
de costelas. Recebem esse nome porque não
se articulam com o esterno, estão fixadas
somente às vértebras.
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
ANTERIOR
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
ESTERNO
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
Biomecânica Respiratória
Revisão Anatômica
Biomecânica Respiratória
Articulação das Costelas
• As articulações das costelas com
coluna vertebral com se faz em
dois pontos:
Os movimentos dessas articulações produzem durante a inspiração o aumento do 
diâmetro do tórax e sua diminuição durante a expiração.
um que une o corpo das vértebras 
torácicas à cabeça das costelas
outro entre o processo transverso 
das vértebras torácicas e o 
tubérculo das costelas. 
Biomecânica Respiratória
Articulação das Costelas
Articulação Costovertebral
• É uma articulação sinovial plana que se faz entre cabeça de uma costela típica com as fóveas
costais das margens contíguas das vértebras torácicas e seus discos intervertebrais.
• As exceções se encontram na primeira, décima, décima primeira e décima segunda costela. Elas se
articulam, cada uma, com uma única vértebra de mesmo número.
• As exceções se encontram na primeira, décima, décima primeira e décima segunda costela. Elas se
articulam, cada uma, com uma única vértebra de mesmo número.
Ligamento radiado: Envolve a cápsula articular e une a cabeça da costela aos corpos vertebrais e ao 
disco intervertebral.
Ligamento intra-articular: situa-se no interior da articulação e a divide em duas cavidades sinoviais.
Biomecânica Respiratória
Articulação das Costelas
Articulação Costotransversária
• É a articulação entre o tubérculo da costela e a fóvea costal do processo transverso de sua própria
vértebra torácica. Esta articulação está ausente nas costelas flutuantes.
• Ligamento costotranversário superior: é uma faixa que une a crista do colo da costela ao 
processo transverso superior a ela.
• Ligamento costotransversário posterior: insere-se no colo da costela e na base do processo 
transverso e no processo articular inferior da vértebra acima.
• Ligamento do colo da costela: une o colo da costela ao processo transverso da vértebra torácica 
com que se articula.
• Ligamento do tubérculo da costela: é curto e muito resistente. Estende-se do ápice do processo 
transverso de sua vértebra até o seu tubérculo.
Biomecânica Respiratória
Articulação das Costelas
Articulação Costocondrais
• São as articulações entre as costelas e suas cartilagens costais. Mais precisamente entre a
extremidade lateral de cada cartilagem costal e a depressão na extremidade esternal do osso
costal, as duas são mantidas unidas pelo periósteo, caracterizando uma anfiartrose do tipo
sincondrose.
Biomecânica Respiratória
Articulação das Costelas
Articulação Intercondrais
• São as articulações que ocorrem entre as cartilagens costais. Presente entre as margens
adjacentes da sexta cartilagem e sétima, sétima e oitava e oitava e nona.
• São articulações sinovias (diartroses) planas, possuem cavidade sinovial envolvida por cápsula
articular reforçada lateralmente pelos ligamentos intercondrais. A articulação entre a nona costela
e a décima é fibrosa.
Biomecânica Respiratória
Articulação das Esterno
Articulação Manúbrioesternal
• O manúbrio e o corpo do esterno situam-se em planos ligeiramente diferentes, portanto, quando
se articulam formam um ângulo denominado ângulo do esterno ou ângulo de Louis. É uma
anfiartrose do tipo sínfise, pois possui fibrocatilagem unindo os dois ossos.
• Entre o processo xifóide e o corpo do esterno, é uma articulação cartilagínea que está
normalmente ossificada por volta dos cinquenta anos de idade.
Articulação Xifoesternal
Biomecânica Respiratória
Articulação das Costelas
Articulação Esternocostais
• As articulações das cartilagens costais com o esterno são sinoviais (diartroses) planas,
apresentando todas as características de uma articulação sinovial com uma exceção: a cartilagem
da primeira costela está diretamente unida ao esterno e se trata de uma sincondrose.
• Ligamentos esternocostais radiados: se irradiam das faces anteriores e posteriores da
extremidade esternal das cartilagens costais para o esterno.
• Ligamento esternocostal intra-articular: está presente apenas entre a segunda cartilagem costal e
o esterno, unindo-a a fibrocartilagem presente na articulação manúbrioesternal.
• Ligamento costoxifoideo: une a face anterior e posterior da sétima cartilagem costal,
ocasionalmente a sexta também, às respectivas faces do processo xifoide.
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Músculos Inspiratórios
• Principais: Intercostais externos,
supracostais e Diafragma.
• Acessórios: esternocleidomastóideo e
escalenos / peitorais/ serrátil anterior e
grande dorsal/serrátil póstero superior e
sacrolombar superiores.
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Diafragma
• O diafragma é o principal músculo da respiração, separa as cavidades torácica e abdominal;
• Insere-se anteriormente no esterno e nas costelas e posteriormente na coluna;
• É um músculo estriado esquelético, em formato de cúpula. Podemos caracterizá-lo como o assoalho da
cavidade torácica e o teto da cavidade abdominal.
• As funções do diafragma estão relacionadas ao processo de respiração, estabilização da coluna vertebral e
auxílio na expulsão de urina, fezes e vômitos.
• O movimento do diafragma também contribui para espirros e tosses. O soluço é resultado de movimentos
involuntários do diafragma.
• O diafragma apresenta três aberturas que permitem a passagem de estruturas, como vasos sanguíneos,
nervos importantes e de estruturas, como o esôfago.
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Diafragma e a Respiração
• O diafragma é o principal músculo que atua no processo da respiração pulmonar.
• Durante a inspiração, o diafragma se contrai e desce. Com isso, reduz a pressão intratorácica e comprime
as vísceras abdominais. Esse movimento facilita a entrada de ar nos pulmões.
• Durante a expiração, ocorre o movimento inverso. O diafragma relaxa e sobe. Assim, aumenta a pressão
intratorácica e expulsa o ar dos pulmões.
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Diafragma e a Respiração
• O diafragma forma uma cúpula músculoaponeurótica que fecha o orifício inferior do tórax e separa o tórax
do abdome. Uma vista de perfil mostra como esta cúpula vai mais baixo por trás que pela frente e seu
ponto mais elevado está constituído pelo centro frênico (CENTRO DO DIAFRAGMA);
• Neste centro se originam os feixes de fibras musculares que se dirigem radialmente em direção ao
contorno do orifício inferior do tórax e se inserem na face medial das cartilagens costais, nas extremidades
da décima primeira e da décima segunda costelas, nos arcos que unem as extremidades das três últimas
costelas e, por último, na coluna vertebral, no nível dos corpos vertebrais, pilar esquerdo e pilar direito,
nos arcos do psoas e nos arcos do quadrado lombar;
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Diafragma e a Respiração
A biomecânica do diafragma tem início com a contração dos feixes 
musculares digástricos, dessa forma, toda a cúpula diafragmática abaixa-se 
até encontrar resistência das vísceras inferiores e tensionamento da fáscia
endotorácica. Nesse momento o centro tendíneo do diafragma transforma-
se em ponto fixo, e pela contração dos músculos inseridos nasÚltimas 
costelas, faz com que elas se elevem, promovendo a mecânica respiratória.
Biomecânica Respiratória
Músculos da Respiração
Diafragma e a Respiração
Biomecânica Respiratória
MOVIMENTOS DAS COSTELAS AO REDOR DAS ARTICULAÇÕES COSTOVERTEBRAIS
• O Tórax ou caixa torácica apresenta funções muito importantes para os indivíduos, como proteger e
abrigar órgãos que podem alteram seus volumes;
• Os órgãos pulmonares tem a capacidade de se expandir na inspiração, ou seja, permitir a entrada de ar no
seu interior e também a capacidade de voltar ao seu volume inicial durante a expiração. Isto se deve às
forças elásticas do parênquima;
• No entanto o tórax se adapta a variação volumétrica dos órgãos, aumentando o seu diâmetro.
• Este aumento de volume é devido o trabalho em conjunto das articulações e dos músculos que atuam nas
costelas, gerando o movimento de elevação das costelas, ou seja, o movimento de expansão da caixa
torácica.
Biomecânica Respiratória
MOVIMENTOS DAS COSTELAS AO REDOR DAS ARTICULAÇÕES COSTOVERTEBRAIS
• Para compreender melhor o movimento da caixa torácica ou a mecânica respiratória é necessário
entender a obliquidade das costelas;
• A elevação das costelas, devido a sua obliquidade durante a inspiração, aumenta o diâmetro ântero
posterior da caixa torácica por deslocar a cartilagem costal e o osso esterno anterior e superiormente,
gerando um movimento final denominado de “BRAÇO DE BOMBA”.
• Já a elevação das costelas na inspiração, com deslocamento das mesmas superior e lateralmente, causam
um aumento do diâmetro transverso do tórax (látero-lateral), denominado de movimento de “ALÇA DE
BALDE”.
Biomecânica Respiratória
MOVIMENTOS DAS COSTELAS AO REDOR DAS ARTICULAÇÕES COSTOVERTEBRAIS
BRAÇO DE BOMBA e ALÇA DE BALDE
• No movimento de alça de balde ocorre
um aumento do diâmetro transverso do
tórax devido à elevação das costelas
durante a inspiração;
• No movimento de braço de
bomba ocorre um aumento do diâmetro
ântero-posterior do tórax devido à
elevação e à projeção anterior do esterno
durante a inspiração.
Biomecânica Respiratória
MOVIMENTOS DAS COSTELAS AO REDOR DAS ARTICULAÇÕES COSTOVERTEBRAIS
BRAÇO DE BOMBA e ALÇA DE BALDE
Biomecânica Respiratória
MOVIMENTOS DAS COSTELAS AO REDOR DAS ARTICULAÇÕES COSTOVERTEBRAIS
BRAÇO DE BOMBA e ALÇA DE BALDE
• Outro diâmetro que também aumenta
durante a inspiração é o diâmetro
longitudinal do tórax, que ocorre devido
à contração do diafragma em sentido
inferior.
• Na ação da prensa abdominal ocorre a
contração da musculatura da parede do
abdome, o diafragma é empurrado para
cima, diminuindo, assim, todos os
diâmetros do tórax durante a expiração.
Biomecânica Respiratória
Biomecânica Respiratória
Relação de Antagonismo-sinergia entre o Diafragma e os Músculos Abdominais
Durante a Inspiração
• A contração do diafragma faz o centro frênico baixar, o que aumenta o diâmetro
vertical do tórax; porém, em seguida, a resistência ao alongamento dos
elementos verticais do mediastino intervém e, especialmente, a resistência da
massa das vísceras abdominais;
• Esta massa está mantida pela "cinta abdominal" constituída pelos potentes
músculos abdominais: os retos abdominais, mas também os músculos
transversos, oblíquos internos e oblíquos externos;
• Sem eles, o conteúdo abdominal seria empurrado para baixo e para a frente, e
o centro frênico não poderia tomar um ponto fixo sólido que permitisse ao
diafragma levantar as costelas inferiores;
• Deste modo, a ação antagônico-sinérgica dos músculos abdominais é
indispensável para a eficácia do diafragma.
Biomecânica Respiratória
Relação de Antagonismo-sinergia entre o Diafragma e os Músculos Abdominais
Durante a Expiração
• O diafragma se relaxa, e a contração dos abdominais faz baixar o orifício inferior
do tórax, diminuindo simultaneamente os diâmetros transversal e ântero-
posterior do tórax;
• Por outro lado, aumentando a pressão intra-abdominal, os citados músculos
deslocam a massa das vísceras para cima e fazem o centro frênico subir, o que
diminui o diâmetro vertical do tórax, ao mesmo tempo que "fecham" os seios
costodiafragmáticos;
• Os músculos abdominais são, então, os antagonistas perfeitos do diafragma,
visto que diminuem simultaneamente os três diâmetros do tórax;
Biomecânica Respiratória
Relação de Antagonismo-sinergia entre o Diafragma e os Músculos Abdominais
• Cada um destes grupos musculares se contrai de maneira permanente, embora
o seu tônus evolua de maneira inversa;
• Durante a inspiração, a tensão do diafragma aumenta, enquanto o tônus dos
músculos abdominais diminui;
• Pelo contrário, durante a expiração, a tensão dos músculos abdominais
aumenta, enquanto o tônus do diafragma diminui;
Portanto, o papel 
respectivo do 
diafragma e dos 
músculos abdominais 
pode ser visto da 
seguinte maneira:
• Deste modo, entre estes dois grupos musculares existe um equilíbrio móvel que
se desloca perpetuamente num sentido ou no outro e que ilustra com nitidez a
noção de antagonismo-sinergia.
Biomecânica Respiratória
A CIRCULAÇÃO AÉREA NAS VIAS RESPIRATÓRIAS
• Se o fundo de um receptáculo é substituído por uma membrana elástica
hermética (DIAFRÁGMA) e, por outro lado, se um balão de borracha
(PULMÕES) se comunica com o exterior através de um tubo (TRAQUEIA) que
atravesse a tampa, se poderá realizar a insuflação ou a desinsuflação deste
balão somente mobilizando o fundo elástico.
• De fato, se a membrana elástica é puxada, a capacidade total do receptáculo
aumenta num volume suplementar, ao mesmo tempo que a pressão no
interior dele diminui. A pressão atmosférica é, então, superior à pressão
interior e uma quantidade de ar, cujo volume é exatamente igual ao volume,
penetra pelo tubo e infla o balão, o que realiza o mecanismo da inspiração.
• Pelo contrário, se soltamos a membrana elástica, esta volta à sua posição
inicial e a capacidade total do receptáculo diminui no mesmo valor, o que
aumenta a pressão no seu interior. O ar que se encontrava no balão será
expulso através do tubo. Trata-se do mecanismo da expiração.
Biomecânica Respiratória
A CIRCULAÇÃO AÉREA NAS VIAS RESPIRATÓRIAS
• Por um lado, os pulmões ocupam todo o volume interior do tórax, e a união entre as paredes
torácicas e o pulmão, em si, está assegurada pela pleura, cuja cavidade permanece virtual. De fato,
em estado normal, as suas duas folhas permanecem unidas e deslizam-se livremente uma sobre a
outra, o que constitui um elemento importante de eficaz solidez mecânica entre os pulmões e a
parede torácica;
• Durante a inspiração, a pressão intratorácica diminui e se toma negativa, não só com relação ao ar
exterior, mas também com relação à cavidade abdominal. Isto tem duas consequências: por um lado,
a penetração do ar pela traqueia até os alvéolos pulmonares e, por outro, a aceleração da circulação
venosa de retorno para o átrio direito.
• Portanto, a inspiração é um importante e excelente elemento de recheio do coração e, através da
circulação menor, da chegada do sangue venoso até a parede alveolar ao contato do oxigênio que
acaba de penetrar nela. Assim, a inspiração assegura a circulação aérea e a circulação sanguínea
pulmonar ao mesmo tempo.
Biomecânica Respiratória
MECÂNICA DA RESPIRAÇÃO - FORÇAS/PRESSÕES
É necessário compreender 3 diferentes pressões, no que diz respeito à mecânica da respiração:
• PRESSÃO ALVEOLAR: É a pressão encontrada dentro dos alvéolos. Para que o ar entre nos pulmões, a
pressão alveolar deve diminuir, exercendo uma força que impulsiona o ar para dentro (lembre que um
fluido, como o ar, tende a se deslocar do local onde a pressão é maior para o local onde a pressão é menor).
• PRESSÃO INTRAPLEURAL: É a pressão encontrada na cavidade pleural. Essa pressão é negativa; isso causa a
aderência entre as pleuras. Quando essa pressão se torna mais negativa, o pulmão tende a se expandir.
Quando essa pressão se torna menos negativa (mais ainda assim negativa) o pulmão tende a se retrair.
• PRESSÃO TRANSPULMONAR: É a diferença entre asduas pressões acima, ou seja, é a diferença de pressão
entre o interior dos alvéolos e a superfície do pulmão. Portanto, quanto maior a pressão transpulmonar maior a
quantidade de ar que entra nos pulmões.
Biomecânica Respiratória
SEQUÊNCIA DE EVENTOS DURANTE A RESPIRAÇÃO
• Antes da inspiração começar, quando a glote está fechada, a pressão intra-pleural é de -5cm de H2O. Já a pressão alveolar é 0.
• No começo da inspiração, os músculos da inspiração se contraem, aumentando o volume torácico/pulmonar.
• Lembre-se que pressão é força sobre área. Portanto, quando o volume pulmonar aumenta, a área superfície do interior dos
alvéolos aumenta, diminuindo assim a pressão alveolar (-1cm de H2O).
• A pressão alveolar se torna, portanto, menor que a pressão atmosférica. Portanto, o ar tende a entrar no pulmão, pois os
flúidos se movem do local de maior pressão para o local de menor pressão.
• A pressão intrapleural também cai durante a inspiração (-7,5cm de H2O) por que, conforme o pulmão se expande, sua retração
elástica aumenta levando a pressão pleural a diminuir.
• No momento da expiração, os músculos, que estavam contraídos, relaxam, diminuindo novamente o volume pulmonar.
• A pressão alveolar e a pressão intrapleural retornam aos valores iniciais, e o ar sai dos pulmões.
• Por outro lado, durante a expiração a pressão alveolar aumenta e torna-se positiva (+ 1 cmH2O).
Biomecânica Respiratória
VOLUMES RESPIRATÓRIOS
• Denomina-se volumes respiratórios, ou volumes pulmonares, a quantidade de ar que é posta em
movimento durante as diferentes fases da respiração e dos diferentes tipos respiratórios.
• Durante a respiração tranquila, em repouso, os volumes respiratórios se definem da seguinte maneira:
• o ar mobilizado entre uma expiração e uma inspiração normais = meio litro.
• se uma inspiração normal é prolongada por uma inspiração forçada, uma
quantidade adicional de ar penetrará nos pulmões = um litro e meio;
• a soma deste volume inspiratório de reserva e do volume corrente = dois
litros;
VOLUME CORRENTE (VC):
VOLUME INSPIRATÓRIO DE 
RESERVA (VIR):
CAPACIDADE 
INSPIRATÓRIA (CI):
VOLUME EXPIRATÓRIO DE 
RESERVA (VER)
• se após uma expiração normal se realiza uma expiração forçada até o limite
= um litro e meio;
Biomecânica Respiratória
VOLUMES RESPIRATÓRIOS
• Denomina-se volumes respiratórios, ou volumes pulmonares, a quantidade de ar que é posta em
movimento durante as diferentes fases da respiração e dos diferentes tipos respiratórios.
• Durante a respiração tranquila, em repouso, os volumes respiratórios se definem da seguinte maneira:
• a soma do volume inspiratório de reserva, do volume corrente e do volume
expiratório de reserva = três litros e meio;
• no final de uma expiração forçada e completa, ainda subsiste nos pulmões e
nos brônquios certa quantidade de ar = meio litro.
• a soma do volume residual e do volume expiratório de reserva = dois litros;
CAPACIDADE VITAL (CV):
VOLUME RESIDUAL (VR):
CAPACIDADE RESIDUAL 
FUNCIONAL (CRF):
CAPACIDADE PULMONAR 
TOTAL:
• por último, a soma da capacidade vital e do volume residual = quatro litros.
Durante o esforço, os diferentes volumes se distribuem de forma diferente na capacidade pulmonar total:
Biomecânica Respiratória
VOLUMES RESPIRATÓRIOS
• o único que não varia é o volume residual visto que se trata de um ar impossível de expulsar, seja qual for
a força e a intensidade dos movimentos respiratórios;
• contudo, à medida que se acelera a frequência respiratória, produz, em primeiro lugar, um aumento do
volume corrente (VC) até um máximo e, a seguir, como a frequência respiratória continua aumentando, o
volume corrente tem a tendência a baixar levemente. Denomina-se débito ventilatório o produto da
frequência respiratória pelo volume corrente. De tudo isso, deduz-se que o débito ventilatório acaba
alcançando um máximo;
• volume expiratório de reserva aumenta de maneira notável, o que significa que a amplitude da
respiração rápida é mais próxima à dilatação máxima do tórax que durante a respiração em repouso;
• a consequência do aumento do volume corrente e do volume de reserva expiratório é a diminuição do
volume inspiratório de reserva (VIR).
Biomecânica Respiratória
REFERÊNCIAS
• Kapandji, A. I. (Ibrahim Adalbert). Fisiologia articular, volume 3 : esquemas comentados de
mecânica humana / A. I. Kapandji ; com desenhos originais do autor; [tradução da 5.ed. original
de Editorial Médica Panamericana S.A. ; revisão científica e supervisão por Soraya Pacheco da
Costa]. - São Paulo: Panamericana ; Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000