Biofísica da Respiração

Prévia do material em texto

Biofísica da Respiração
Aula 3 - Biofísica da Respiração
Maria Gabriela Cararo Cabral T7
Quais as grandezas que predominam na razão?
Trato respiratório
● é tubular
Desta-se do processo evolutivo ⇒ o gás sai da região
externa e vem para interna, pois há uma diferenças de []
maior [] fora do que dentro do corpo
● Trânsito de moléculas gasosas
Qual comportamento do gás? (quando entra no sistema
respiratório). Muda o volume quando entra no trato
respiratório a uma dada temperatura?
Como o gás se comporta ao entrar no sistema?
● pressão
● volume
● temperatura
Estrutura anatômica
tudo traqueia depois ⇒ tubos de menor calibre ⇒
brônquios ⇒ bronquíolos
menor o calibre ⇒ maior a velocidade de trânsito
Pulmão revestido pela pleura visceral (contato com os
pulmões) ⇒ ao redor tem camada líquida e depois tem
outra pleura a parietal (contato com a camada óssea e
os músculos). Cavidade interpleural ⇒ pressão entre a
pleura visceral e a pleura parietal. Sempre menor que
a pressão externa
O gás entra pelas diferença de pressão
O2 pressão parcial de O2 ⇒ externa 180 mmHg
dentro dos pulmões ⇒ 80mmHg
Diferença significativa [ moléculas gasosas] chocam-se
e entram dentro do corpo
➔ Quantidade de O2 ligado às hemácia é menor
que está ligada dentro do alvéolo
➔ Quantidade de O2 dentro do alvéolo é maior
que nas hemácias --- maior pressão
maior pressão sob a parede do alvéolo
DIFUSÃO ⇒ SIMPLES
Hemiciclo da respiração I (inspiração)
● Trazer os gases essenciais para a circulação
O2
“1º hemiciclo - inspiração - ar atmosférico m é inspirado
para uma estrutura permeável, o pulmão, onde entra em
contato com o sangue. O2 é absorvido”
Heneine
O gás é retirado da atmosfera e dos líquidos que ele
está dissolvido ⇒ cai dentro do alvéolo pulmonar⇒ por
DIFUSÃO ⇒ levado para a circulação
1º hemiciclo GÁS ABSORVIDO ⇒ quando entra em
contato com o sangue
RESPIRAÇÃO EXTERNA ⇒ O2 na circulação ⇒ cai
nos tecidos para serem oxigenados ⇒ O2 dentro da
célula, utilizado para
- processos metabólicos
- mitocôndrias - produção de água endógenas
(nas cristas mitocondriais) - respiração interna
celular
Lembrar para os tecidos, também, é entregue por
difusão
Hemiciclo da respiração II (expiração)
● Entregar o lixo de condução
CO2 - trajeto contrário o do O2
“2º Hemiciclo - Expiração - O ar pulmonar é expelido
para o ambiente, carregando o CO2 e outros
componentes para fora.
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
Com sequência inspiração ⇌ expiração, o aparelho
respiratório realiza a troca rápida O2 x CO2, no pulmão.
A circulação se encarrega de levar O2 aos tecidos e
trazer CO2 ao pulmão.”
HENEINE
A hemácia entrega o lixo de combustão para o alvéolo
pulmonar, gás segue trajeto contrário.
TUDO OCORRE POR DIFUSÃO
O2 sai do alvéolo, maior pressão de O2 contra 40
mmHg no vaso(sangue desoxigenado. Todo [gás do
alvéolo] ⇒ sangue.
O2 toda para a circulação (105 mmHg)
tecido -- parcial de O2 40 mmHg
Difusão de onde o gás está mais concentrado para onde
está menos concentrado.
Sai O2 do alvéolo ⇒ início da circulação. No tecido ele
chega em 105 mmHg enquanto o tecido está com
Pparcial de O2 de 40 mmHg, por isso O entra no tecido.
Entregou para o tecido por difusão
Depois de células realizarem o metabolismo. Maior
[CO2] dentro do tecido. Mesmo sendo 5 mmHg de
diferença, já é a diferença suficiente para que haja a
difusão.
[CO2] NO ALVÉOLO é menor que na circulação.
2ª Lei da Termodinâmica ⇒ sai do meio mais
CONCENTRADO e vai para o meio menos
CONCENTRADO
Gás entra em um trato oco (em forma de gás). Mas
passando pelo trato respiratório, o gás é umidificado
Por que há uma diferença tão grande na pressão do O2,
enquanto a do CO2 é uma diferença menor (no caso
apresentado acima, de 5 mmhg)
Gases possuem coeficiente de solubilidade na água
CO2 tem maior coeficiente de solubilidade no líquido,
todavia não há tanto um aumento de pressão
Fatores que interferem:
- espaço que percorre
- grau de solubilidade
- tempo
- coeficiente de solubilidade
❖ O2⇒ apresenta maior pressão na forma gasosa
do que solubilizado.
O2 sai do alvéolo entra na circulação
❖ CO2⇒ apresenta maior pressão solubilizada
do que na forma gasosa.
Co2 sai da circulação, por que está dissolvido ou
solubilizado, e entra no alvéolo pulmonar
Pulmões
➔ Inspiração e expiração
➔ Movimento voluntário
➔ Sistema nervoso central e autónomo
➔ A fim de realizar a troca entre os gases internos
e externo - respiração externa
➔ Os gases trocados pelos pulmões são
transportados pelo sangue, e nas células, o O2
(entregue para os tecidos) é usado para a
produção da água endógena – processo que
neutraliza H+
Princípios físicos das trocas gasosas -
comportamento dos gases
Qual o estado de um gás?
Lei geral dos gases
PV =NRt
“puta véia não rejeita tarado
PARTIU VER NARUTO
por você nunca rezei tanto”
Processo Respiratório
1ª ETAPA - Ventilação dos alvéolos com ar atmosférico
O gás tem um comportamento ⇒ devido a diferença de
pressão ocorre involuntariamente DIFUSÃO
2º ETAPA ⇒ difusão sai do alvéolo (maior pressão) e
vai para o capilar
Gases movimento aleatório, grande força de repulsão
Gás grande força de repulsão ⇒ moléculas chocam ⇒
força do epile alveolar ⇒ entram na hemácia
Difusão
O2
- Alvéolos Sangue Pulmonar
CO2
- Sangue Pulmonar Alvéolos
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
Movimento aleatório de moléculas em todas as direções,
através da membrana respiratória e dos líquidos
adjacentes
1. FÍSICA DA DIFUSÃO GASOSA E DAS
PRESSÕES PARCIAIS DOS GASES
A) Base Molecular:
Gases respiratórios: moléculas simples, livres, se
movem entre si ( O2,CO2, N). Não estão conectados
fisicamente, tem alta força de repulsão, alta velocidade,
colisão com outras moléculas ⇒ saltam em outras
direções ⇒ movimentação ⇒ energia cinética
Para que haja a DIFUSÃO:
❖ É necessário de um campo energético ⇒
energia cinética ⇒ proveniente das próprias
moléculas. ENERGIA DAS MOLÉCULAS -
agitando, e chocando-se ⇒ velocidade, para
que haja a difusão.
❖ Movimentação dos gases, se chocam - maior
pressão
❖ Menor no capilar, maior no alvéolo
❖ Do mais concentrado para o menos
concentrado
Análise da imagem
Onde o movimento das moléculas é mais rápido?
A ⇒ B
Difusão efetiva
pois quando há uma maior concentração é mais fácil
das moléculas se chocam ⇒ logo, maior pressão, e
movimentação ⇒ maior velocidade de A para B
B) Pressões gasosas em uma mistura de
gases:
O que causa a pressão?
Múltiplos impactos de moléculas em movimento contra
uma superfície
Se os gases não estivessem em um determinado
volume, não estariam se chocando
TODOS os gases vão contribuir com uma pressão nas
superfícies das vias respiratórias e dos alvéolos
A pressão desses gases é proporcional à soma das
forças de impacto de todas as moléculas daquele gás
que atingem a superfície em determinado instante.
A pressão (P=F/A) é diretamente proporcional a
concentração das moléculas de gases
P x [gas]
PRESSÃO PARCIAL (PP) do gás ⇒
A Intensidade de Difusão de cada um desses gases é
diretamente proporcional à Pressão (P) causada por
somente esse gás
Se ele tem uma pressão maior que O2, a intensidade de
O2 é maior para poder promover a pressão sobre a
superfície
> [gás] > P > intensidade de Difusão
Intensidade X P(gás)
Exemplo:
Composição do ar
79% de N + 21% de O2
PT - pressão total (nível do mar) = 760 mmHg
Cada gás contribui para a PT, na proporção direta da
sua []:
✔ N (79% de 760 mmHg) PN= 600 mmHg - pressão
parcial: pressão que certo gás faz em uma dada
superfície
✔ O2 (21% de 760 mmHg) PO2 = 160 mmHg
Nossos pulmões devem estar abaixo de 160 mmHg
Pressão atmosférica x Altitude
Quando aumenta a altitude ⇒ diminui a pressão do O2
Hipóxia tissular – ocorre primariamente nos tecidos, que
em virtude de seu metabolismo, consomem grande
quantidade de O2. Falta de oxigênio nos tecidos
CNTP ⇒ condições normais de pressão e temperatura.
Padrão 16o mmHg
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
PO2 NA ATMOSFERA⇒ Varia com a altitude
Indivíduos submetidos a situações de baixa PO2
Sintomas
- Visuais:diplopia e redução da visão em
ambientes escuro (Hipóxia da retina e centros
nervosos a ela associados - falta de O2 na
retina)
- Miocárdio: Aumento da frequência dos
batimentos e não é raro ocorrer crise de angina
do peito em paciente com coronariopatia
- Neurológicos: Confusão mental, Incoordenação
motora, Distúrbios do comportamento que vão
da euforia à ira
- Respiração ofegante - maior excreção de CO2,
pH sanguíneo é desregulado ⇒ alcalose
respiratória, e o indivíduo apresenta náuseas e
cefaleia
C) Pressão dos gases dissolvidos na água e
nos tecidos:
São as características dos gases que determinam a
pressão.
Quando o gás dissolvido no líquido encontra superfície
(membrana celular), exerce (PP) da mesma maneira
que o gás na forma gasosa
Lei de Henry
Pressão Parcial = [gás] dissolvido/Coeficiente de
Solubilidade
✔ Moléculas de CO2 são física ou quimicamente
atraídas pelas moléculas de água
Muitas moléculas podem ser dissolvidas sem gerar
excesso de PP dentro da solução
Molécula do gás na sua forma gasosa maior pressão
que na dissolvida
CO2 maior afinidade com a água.
Em qual direção ocorre a difusão efetiva do gás ?
diferença de pressão que causa difusão efetiva
❖ Se a PP for maior na Fase Gasosa nos
Alvéolos, no caso do O2 mais moléculas
difundiram para o sangue do que na outra
direção
❖ Se a PP do gás for maior no Estado Dissolvido
no sangue, no caso do CO2 a difusão efetiva
ocorrer para fase gasosa nos alvéolos
QUANTIFICAR A INTENSIDADE EFETIVA DE
DIFUSÃO NOS LÍQUIDOS
Além da diferença de PP, quais outros fatores afetam a
difusão gasosa em líquido?
Fatores que afetam a difusão gasosa em líquido:
1. Solubilidade do gás no líquido: Quanto > a
solubilidade do gás > o número de moléculas
disponíveis para se difundir em determinada diferença
de PP
2. Área de corte transversal do líquido: Quanto > a área
de corte transversal da via de difusão > o número
total de moléculas que se difundem
3. Distância pela qual o gás precisa se difundir: Quanto
> a distância necessária para as moléculas se
difundirem + tempo levará para que elas se difundem
por toda a distância
4. Peso molecular do gás: Quanto > a velocidade do
movimento cinético das moléculas, que é inversamente
proporcional à raiz quadrada do peso molecular > a
difusão do gás
S e PM ⇒ Determinam o coeficiente de difusão do gás,
que é proporcional a S/√PM (As intensidades relativas
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
em que diferentes gases, na mesma PP, se difundiram
são proporcionais a seus coeficientes de difusão)
Assumindo que o coeficiente de difusão do O2 seja 1,
os coeficientes de difusão relativa de diferentes gases,
com importância respiratória, nos líquidos corporais são:
Oxigênio 1,0
Dióxido de Carbono 20,3
Monóxido de Carbono 0,81
Nitrogênio 0,53
Helio 0,95
5. Temperatura do líquido
D) Pressão de vapor da água:
Quando ar não umidificado é inspirado para as vias
aéreas respiratórias
H2O ⇒ Imediatamente se evapora das superfícies
dessas vias e umidifica o ar ⇒ MOLÉCULAS DE H2O
ESCAPAM DA SUPERFÍCIE DA ÁGUA PARA A FASE
GASOSA ⇒ A Pressão Parcial exercida pelas
moléculas de água é denominada Pressão de Vapor da
água
T = 37°C PH2O = 47 mmHg
Pressão de vapor da agua depende da temperatura da
água
★ Quanto > T > atividade cinética das
moléculas > probabilidade das moléculas de
H2O escaparem:
Ex.
- PH2O (0°C) = 5 mmHg
- PH2O (100°C) = 760 mmHg
E) Lei dos gases e aplicação biológicas:
Força de Repulsão ⇒ São mais fortes que a de atração!
(as moléculas se repelem, tendo tendência a se
espalharem até o infinito, se não forem contidas em
Volume determinado)
GÁS EM UM RECIPIENTE! (o choque das moléculas do
gás sobre as paredes é Força/Área ou Pressão) ⇒ Se
for aquecido, ou resfriado(TEMPERATURA), pode
variar: VOLUME, PRESSÃO
Como definir um gás?
É necessário explicitar:
● Volume - [mm3, cm3 (mL), e m3 (SI)]
● Pressão - [mm H2O mHg, cm H2O ou Hg, atm,
Torr, dines.cm-2 e N.m2 que é o Pascal (Pa)
(SI)]
● Temperatura - Centígrado ºC e graus absolutos
ºK, onde:
ºK = 273 + ºC
Equivalência das unidades:
1 torr (Torricelli), é a pressão causada por uma coluna
de 1 mm de altura de Hg, em condições padrão de
densidade do mercúrio e de gravidade terrestre.
Portanto para finalidades biológicas:
1 torr = 1 mmHg
1 atm = 760 mmHg = 760 torr
Unidade coerente – Pa, que vale:
1 Pa = 7,5 x 10-3 torr
1 torr = 1,33 x 102 Pa
1 Pa = 9,9 x 10-6 atm
1 atm = 1,01 x 105 Pa
CONDIÇÕES PADRÃO NTP
Parâmetro de referência indispensável!
As variáveis Volume, Pressão e Temperatura são
tomadas em condições de referencial:
- Temperatura = 0oC ou 273oK
- Pressão = 1 atm ou 760 mmHg (760 torr)
Nessas condições 1 mol de um gás tem volume de 22,4
litros (1 kmol = 22,4 m3 )
Lei de Boyle-Mariotte
Relaciona o Volume e a Pressão de um gás, quando a
temperatura é constante
“O volume de gás é inversamente
proporcional à pressão, mantida
constante a temperatura”
P1V1 = P2V2
Ex. – um litro de gás à pressão de 1 Pa é submetido à
pressão de 4 Pa. Qual sua variação de volume?
1 Pa x 1 L = 4 Pa x X X = 0,25 L
Aplicação biológica
Explica as mudanças de pressão que o ar sofre,
ao sair e entrar nos pulmões, além de outras aplicações
técnicas
Ex. – Na inspiração, há uma diminuição de 5mmHg (695
Pa) na pressão intrapulmonar. Qual a variação do
volume de 0,5 L de ar que entra no pulmão? Se a
pressão externa é 700 Pa.
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
700 x 0,5 = 695 x X X = 0,504 L
Relaciona o Volume de um gás com a Temperatura:
“O volume de gás é diretamente proporcional a
temperatura absoluta, mantida a pressão constante”
V1T2 = V2T1
Ex. 5 – Meio litro de ar a 20oC é aspirado para o
pulmão. A 37oC qual é o seu aumento de volume?
T1 = 273 + 20 = 293 K
T2 = 273 + 37 = 310 K
Ex. – Meio litro de ar a 20oC é aspirado para o pulmão.
A 37ºC qual é o seu aumento de volume
0,5L x 310oK = 293oK x X X = 0,53 L = 534 mL
Aplicação biológica
Permite calcular a variação de volume que um gás sofre
ao entrar e sair do pulmão, além de outras aplicações
Lei de Geral dos Gases
Combinação das duas leis anteriores, obtida através da
teoria cinética da matéria
PV = nRT
● R = 8,3 x 103 J.Kmol-1 oK-1
● R = 8,3 J.mol-1 oK-1
Ex. – Um animal consome 0,27 x 10-3 m3
de O2 por minuto, a 37ºC, à pressão de 1 atm. Quantos
moles de O2 são consumidos?
V = 0,27 x 10^-3 m3
P = 1,01 x 10^5 Pa
T = 273 + 37 = 310ºK
R = 8,3 x 10^3 J.Kmol-1 oK-1
n = PV / RT
n = 1,01 x 10^5 x 0,27 x 10^-3 / 8,3 x 10^3 x 3,1 x 10^2
n = 1,0 x 10^-2 moles
Forms
Aula 4 - Biofísica da respiração parte 2
Ventilação pulmonar: gás deixa a atm e penetra no
nosso trato respiratório (sistema tubular)
- Influxo (inspiração) e efluxo (expiração) de ar
entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares.
Respiração consciente
1ª HEMICICLO ⇒ promove também uma atividade
muscular, levantando os arcos intercostais e rebaixando
o diafragma.
Inspiração
Pressão parcial de O2 maior na ATM e menor nos
pulmões ⇒ esse gradiente de pressão - faz com que
haja a difusão de gases ( que se trombam) e seguem
essa direção - trato respiratório (traqueia ⇒ brônquios
⇒ bronquíolos ⇒ alvéolos)
Movimento inspiratório ⇒ 1] hemiciclo ⇒ levantamento
dos m. intercostais e rebaixamento do diafragma
Volume da caixa torácica na inspiração ==. aumento do
volume. Logo, a pressão diminuiu (são inversamentes
proporcionais)
Pleura parietal (mm. intercostais) ⇒ quando é puxada
junto com os mm. puxa-se a cavidade interpleural e
pleura visceral (reveste os pulmões) ⇒ pulmão
acompanha (complacência)
Pulmão ⇒ órgão oco, parênquima com fibras elásticas
⇒ na entrada de ar aumenta o volume
Pressão intrapulmonar
Pressão entre uma pleura e outra
entrada do gás ⇒ expansão do pulmão
➔ inspiração: contração das mm. intercostais -
contração do diafragma
Maria Gabi C. Cabral T7
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScVu0l_TuecwLmYx9gO9gRmk9OkT3eVsvP6wFWgLDruMlfhIQ/viewscore?viewscore=AE0zAgD2X8Nmw9z2FEovA4NIqjlP9wEDj8xR3-NymGO1TYHJlCckd2Nm7RqXAgzlWA
Biofísica da Respiração
Não tem gasto de energia ? Se for uma respiração
forçada como temuma contração de musculatura ⇒
gosto de ATP, energia.
- Aumenta volume
- Diminui pressão ainda mais ⇒ comparando a
da atm - maior diferença, consequentemente
gera a entrada de moléculas dentro do pulmão
➔ expiração: relaxamento dos mm. e do diafragma
- diminuição do volume dos pulmões e caixa
torácica. Rebaixam os mm. intercostais.
- aumento da pressão (quase iguala ou fica
superior há Patm (pressão intrapulmonar, não a
pressão da cavidade interpleural)
Consequentemente o CO2 sai do nosso corpo e entra
para a atm
Complacência pulmonar (capacidade de “ expansão do
pulmão" acompanhando a parede torácica
Complacência pulmonar ⇒ capacidade expansão dos
pulmões
Propriedade que os corpos ocos elásticos possuem de
aumentar de volume quando submetidos a uma
determinada pressão
❖ Quando gas entra ⇒ aumento do volume ⇒
pela redução de pressão
Complacência ⇒ aumenta o volume, pois tem
moléculas de gases que realizam uma força sobre a
área interna do pulmão - isso empurra e aumenta o
volume - logo, uma diminuição da pressão.
➢ Pressão da cavidade interpleural ⇒ pressão
negativa, também chamada de subatmosférica
Exemplo
Pulmão trocando 600 ml de gás
tinha 300ml + entra 300 ml
V ⇒ 2V
Complacência ⇒ aumento do volume e diminui a
pressão
Quando entra o gás no pulmão⇒ há uma diminuição de
pressão pois o pulmão não é rígido, tem a
complacência, aumento do volume.
➢ Músculo do diafragma
➢ Músculos intercostais externos
Intimamente ligada à complacência do Tórax (parede
torácica), em decorrência das pleuras
Parede torácica
Estrutura elástica ⇒ Que em combinação com os
movimentos do diafragma, promove variações de
volume da cavidade do tórax. AUMENTANDO O
VOLUME INTRATORÁCICO ⇒ Ocorre em virtude do
movimento dos arcos costais e do rebaixamento do
diafragma durante a INSPIRAÇÃO ⇒ FASE QUE
PROCESSA COM GASTO DE ENERGIA ⇒ Expiração
(pode ser considerada passiva) ⇒ diminuição do
volume intratorácico ⇒ passiva e usa energia potencial
elástica acumulada durante a inspiração (não gasta
ATP)
Ep que estava aculumada na parede do pulmão que é
gastada
COMPLACÊNCIA PULMONAR
Capacidade de expansão dos pulmões
Quando a capacidade de expandir está diminuída,
diz-se que o pulmão tem a complacência reduzida
(ALTERAÇÕES NAS PAREDES TORÁCICAS -
ANATÔMICAS)
Complacência normal =
0,20 (1.cm-1 H2O)200mL de ar por cm de P de H2O
- Reduzida: NÃO FACILITA A RESPIRAÇÃO,
PORQUE O ESVAZIAMENTO DO PULMÃO SE
TORNA DIFICULTOSO
Doenças que tornam o pulmão mais rígido:
- Fibroses pulmonares
- Edema agudo do pulmão
Cálculo:
Um balão esofágico causa uma pressão de 4,6 cm H2O,
para uma inspiração de 0,82 litros. Calcular a
complacência
Complacência se dá pela variação do volume dividida
pela variação de pressão
C = ∆V/∆P
Parênquima Pulmonar ⇒ região alveolar - recheado de
fibras elásticas
Mecânica da respiração
Movimentos dos pulmões
● Envolvido pela pleura visceral
● Ocupam cerca de ⅘ do volume da camada
torácica
● No adulto, após uma expiração normal, o
volume de ar contido em cada pulmão é de
2.500 a 3.000 mL
● Os pulmões direito e esquerdo não têm o
mesmo tamanho, pois parte do volume do
hemitórax está ocupada pelo coração
● Toda vez que o pulmão é inflado tem um
acúmulo de Energia Potencial Elástica no
parênquima pulmonar
● 55% da função respiratória se deve ao pulmão
direito e 45% ao esquerdo
● Há uma grande rede de fibras elásticas
formando o parênquima pulmonar (assim toda
vez que o pulmão é inflado há, nessas
estruturas, um acúmulo de energia potencial
elástica)
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
● Pressão cavidade interpleural ⇒ pressão
negativa (pressão abaixo da pressão atm) - tem
líquido
Se a pressão fosse positiva não seria possível ter a
capacidade de complacência do órgão, não poderia
expandir-se. Se aumenta muito a pressão ⇒ iria
começar diminuir o volume
● São mantidos expandidos no interior da
cavidade torácica graças à pressão negativa da
cavidade pleural (preenchida por um líquido que
facilita a movimentação dos pulmões)
Cavidade pleural ⇒ diferença da pressão pleural
sempre negativa. Sempre abaixo da Patm. Se nao tiver
essa diferença promove fechamento do pulmão
Fatores que influenciam:
- altitude
- Aumento de volume inversamente proporcional
a pressão
- Temperatura
Em condições normais de temperatura e pressão:
fatores que influenciam
Idade
Exercício
Estados patológicos
Resumão:
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
Durante a mecânica respiratória
➔ Dilatou tórax ⇒ elevou a caixa óssea ⇒ baixou
diafragma - complacência do pulmão
acompanhou (cav interpleural negativa -2 a -8
torr) - pressão negativa faze com que a difusão
fosse de onde está mais [] para onde está
menos[]- isto é dentro dos pulmões
➔ Expiração ⇒ tórax e diafragma diminuem o
volume torácico interno ⇒ a pressão da
interpleural aumenta um pouco mais continua
negativa ⇒ pressão alveolar se torna positiva,
acima da pressão atm e o ar então é expulso
dos pulmões
Análise da imagem
Ligado a cavidade interpleural - UMA COLUNA DE
MERCÚRIO ⇒ expiração: diminuição de volume e
aumento da pressão intrapulmonar maior que a pressão
atm. As moléculas se movimentam e querem escapar -
logo, vão para a atm ⇒ inspiração: elevação do tórax,
complacência do pulmão e redução da P intrapulmonar
⇒ e a intrapulmonar é menor que a Patm. Logo entra ar
para o pulmão
CNTP
✔ O termo PRESSÃO NEGATIVA deve ser substituído
pelo conceito de PRESSÃO SUBATMOSFÉRICA
Se a pressão ambiente é 730 torr, entre os folhetos da
pleura (pleura visceral e parietal) é 712 a 718 torr na
inspiração, ou de 722 a 725 torr na expiração (sobe um
pouco mas ainda é menor que a Patm)
Alteração na Pressão Interpleural – Pneumotórax
✔ Quando a pressão subatmosférica do espaço
interpleural se torna atmosférico!
O TÓRAX DILATA, MAS O PULMÃO NÃO
ACOMPANHA, porque é a entrada de ar atmosférico
que dilata o pulmão, passivamente. O ar penetra no
folheto interpleural
Por perfuração da pleura:
- Parietal
- Visceral
- Ambas
Causas:
- Traumáticas (Ferimentos transfixantes, costelas
partidas)
- Infecciosas
- Outras
Análise da imagem
Colapso pulmonar ⇒ começa a empurrar o esterno -
coração devido a alta pressão.
Correlação clínica
Complacência ⇒ aumento de pressão
Todos os casos de Pneumotórax devem ser tratados
visando à recomposição da pressão subatmosférica
interpleural (drenagem torácica)
Volumes e capacidades pulmonares
Mecânica respiratória (volumes/capacidades)
Ar alojado dentro dos pulmões ⇒ é constantemente
RENOVADO - e permite o aporte de O2 ⇒ Pulmões
(mantém um ritmo e uma amplitude de movimento
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
adequados) ⇒ manutenção dos pulmões quanto ao
ritmo e movimentos adequados:
✔ Quantidade de ar inspirado e expirado do
aparelho respiratório (Espirometria)
✔ Velocidade de circulação do ar durante
os ciclos da respiração
Pneumologistas descrevem 4 volumes e 4 capacidade
relacionadas a mecânica respiratória:
Volumes pulmonares
1. Volume Corrente (VC)
2. Volume de Reserva Inspiratória (VRI)
3. Volume de Reserva Expiratória (VRE)
4. Volume Residual (VR)
Volume Corrente (VC)
Movimento respiratório normal - movimenta-se um
volume de ar que se conhece com o nome de VC.
Volume de ar inspirado ou expirado em cada respiração
normal, perfazendo cerca de 500 mL no homem adulto
jovem normal (pode variar conforme a atividade física)
VOLUME DE AR TROCADO a cada movimento
respiratório.
- 0,5L (repouso)
- 3,2L (esforço) aumenta pois o pulmão tem uma
capacidade de Ep
Volume de reserva inspiratório (VRI)
Volume extra de ar que pode ser inspirado além do
volume corrente normal, em geral é de 2100 a 3000 mL
● ATIVIDADE FÍSICA - TEM QUE TER ESPAÇO
PARA ARMAZENAR MAIS GÁS
o que nos per
mite praticar esforço físico
Volume de reserva expiratório (VRE)
Quantidade de ar que ainda pode ser expirada, pela
expiração forçada, após o término da expiração corrente
normal, normalmente cerca de 800 a 1100 mL
Volume residual (VR)
Volume de ar que ainda permanece no pulmão após
uma expiração forçada, é em média de 1000 a 1200mL
o que nos permite ficar sem respirar por um certo tempo
sem respirar
Capacidade pulmonar
Capacidade vital ⇒ inspiratória e expiratória máxima.
Vital não é residual (anatômica), aqui busca-se saber
quanto pode
volume corrente + quanto ainda pode inspirar
1. Capacidade Vital (CV)
2. Capacidade Inspiratória (CI)
3. Capacidade Residual Funcional (CRF)
4. Capacidade Total
Capacidade Vital
Volume que é possível expulsar durante uma expiração
forçada consecutiva a inspiração máxima
Gira em torno de 4.500 mL
MAIOR VOLUME DE AR que pode ser movimentado
(TROCADO) num único movimento respiratório e
compreende:
CV = VC + VRI + VRE
Capacidade Inspiratória
VOLUME MÁXIMO QUE PODE SER INSPIRADO
a partir da posição expiratória de
repouso, distendendo os pulmões ao máximo
Em torno de V=3.500mL
CI = VC + VRI
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
Capacidade Residual Funcional
Ao final de uma expiração normal (posição expiratória
de repouso), ficam nos pulmões cerca de 2.300 mL de
ar, este volume é denominado capacidade residual
funcional.
Compreende o ar que pode ser expirado:
CRF=VRE+VR
Capacidade Total
Volume total de ar que pode ser contido no pulmão, isto
é, ao fim de inspiração máxima. Em torno de 5.800mL.
Compreende por:
CT = VC + VRI + VRE + VR
CT = CV + VR
ESPIROGRAFIA
Espirógrafo - aparelho que registra volumes expirados e
inspirados ⇒ Campânula de volume conhecido,
colocada sobre água, cujos os movimentos de ascensão
e descida com a entrada e saída de ar são registrados –
quimógrafo
RELAÇÃO ENTRE PARÂMETROS PULMONARES E
FISIOPATOLOGIA RESPIRATÓRIA
● Os alvéolos e barreira à difusão
ALVÉOLOS ⇒ camada líquida que os recobre, além
das fibras elásticas.
Camada líquida ⇒ tensão superficial ⇒ dificulta a
difusão de O2, pois a camada monomolecular de líquido
é uma barreira.
Tensão superficial - Da água é de 71 x 10-3 N.m-3
Força que une compactamente a camada
monomolecular da superfície de um líquido, tendo dois
efeitos no pulmão:
✔ Barreira à difusão de gás
✔ Fechamento dos alvéolos
Biomoléculas tensoativas (surfactantes – que age na
superfície) diminuem o valor de tensão superficial da
água para 4 a 15 x 10-3 N.m-1
➔ Surfactante mais conhecido é um fosfolípide –
dipalmitoil lecitina, que atua com outros
fosfolípides
Correlação clínica
BAIXA DO SURFACTANTE NO PULMÃO ⇒ estado
patológico ⇒ Como na doença da membrana hialina
(Síndrome da Angústia Respiratória) do recém-nascido.
É necessário administrar surfactante exógeno através
de aerossol!
Administração de surfactante exógeno:
- Compostos isolados (contendo grupos sulfidrila, SH):
✔ N-acetilcisteína
✔ β-mercaptoetilamina
Outras condições que geram baixa do
surfactante:
- Edema pulmonar
- Acidose
- Afogamento
- Atelectasia
Tensão superficial ⇒ pode causar fechamento dos
alvéolos
➔ A força exercida pela tensão superficial pode
ser comparada a um barbante que puxado,
Maria Gabi C. Cabral T7
Biofísica da Respiração
fecha o alvéolo (especialmente nos casos de
atelectasia pulmonar)
➔ Sempre que a elasticidade pulmonar está
diminuída, o aumento da TS agrava os sintomas
ASPECTOS BIOFÍSICOS DE TRANSPORTE DE
GASES
Os gases existem nos líquidos sob duas formas
1. Combinados com solutos
2. Dissolvidos fisicamente
Ex:
- O2 existe no sangue combinado a Hb, como
HbO2(aq) e dissolvidos fisicamente, como
O2(aq);
- N existe como N2(aq), já que é um gás inerte.
Efeitos de grande importância fisiológica no transporte
de H+ e Carbonato como CO2
1. Efeito Bohr: facilita 6% do transporte de O2 (12
mL.L-1)
2. Efeito Haldane: facilita cerca de 4% do
transporte de CO2 (1,2 mL.L-1 de sangue)
Efeito Bohr (efeito simétrico)
➢ Se a Hb é colocada em meio ácido (pH mais
baixo) diminui sua afinidade pelo O2
➢ Se a Hb é colocada em meio básico (pH mais
elevado) aumenta a afinidade pelo O2
Efeito Haldane (efeito simétrico):
➢ Em meio de maior pressão de CO2 a afinidade
pelo O2 diminui
➢ Em meio de menor pressão de CO2 a afinidade
pelo O2 aumenta
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfkIxHn5bG
og3o_sccM4gHqYp_5qsxtOGqnEi0LAQVHmmVWcg/vie
wscore?viewscore=AE0zAgAwL714yvUTe3RIF1SJs4otJ
GUk7git2FiwlTNoTOKSpt5VFiYCiCCHkd9CCg
Maria Gabi C. Cabral T7
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfkIxHn5bGog3o_sccM4gHqYp_5qsxtOGqnEi0LAQVHmmVWcg/viewscore?viewscore=AE0zAgAwL714yvUTe3RIF1SJs4otJGUk7git2FiwlTNoTOKSpt5VFiYCiCCHkd9CCg
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfkIxHn5bGog3o_sccM4gHqYp_5qsxtOGqnEi0LAQVHmmVWcg/viewscore?viewscore=AE0zAgAwL714yvUTe3RIF1SJs4otJGUk7git2FiwlTNoTOKSpt5VFiYCiCCHkd9CCg
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfkIxHn5bGog3o_sccM4gHqYp_5qsxtOGqnEi0LAQVHmmVWcg/viewscore?viewscore=AE0zAgAwL714yvUTe3RIF1SJs4otJGUk7git2FiwlTNoTOKSpt5VFiYCiCCHkd9CCg
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfkIxHn5bGog3o_sccM4gHqYp_5qsxtOGqnEi0LAQVHmmVWcg/viewscore?viewscore=AE0zAgAwL714yvUTe3RIF1SJs4otJGUk7git2FiwlTNoTOKSpt5VFiYCiCCHkd9CCg