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1 2 Sumário: INTRODUÇÃO ................................................................................................... 5 1. SISTEMA RESPIRATÓRIO ..................................................................... 5 1.1. Principal Função .................................................................................... 5 1.2 .Outras Funções ...................................................................................... 6 1.2.1. Armazenamento de Sangue: ............................................................ 6 1.2.2. Fonação: ........................................................................................... 6 1.2.3. Função Imunológica: ......................................................................... 6 1.2.4. Metabolizar Moléculas: ...................................................................... 6 1.2.5. Filtração de Material Tóxico da Circulação: ....................................... 6 2. CAIXA TORÁCICA ........................................................................................ 8 3. PULMÕES .................................................................................................... 10 3.1 Pleuras: .................................................................................................. 10 4. ZONA DE CONDUÇÃO ............................................................................... 12 4.1. Estruturas da zona de condução ........................................................ 12 4.1.1. Cavidade Nasal: .............................................................................. 12 4.1.2. Faringe: ........................................................................................... 12 4.1.3. Laringe: ............................................................................................ 13 4.1.4. Traquéia: ......................................................................................... 13 4.1.5. Brônquio principal ............................................................................ 13 5. SISTEMA MUCOCILIAR .............................................................................. 14 7. ESPAÇO MORTO ALVEOLAR ................................................................... 17 8. ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO ............................................................... 18 9. VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES ........................................... 19 10. ZONA DE TRANSIÇÃO E RESPIRATÓRIA .............................................. 21 10.1. Alvéolos: ............................................................................................. 22 10.2. Área de Secção Transversa: ............................................................. 22 11. MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS ................................................................ 23 11.1. Diafragma: .......................................................................................... 23 3 11.2. Intercostais externos: ........................................................................ 24 11.3. Esternocleidomastóideo: .................................................................. 24 11.4. Escalenos: .......................................................................................... 24 11.5. Intercostais internos: ......................................................................... 24 11.6. Abdominais: ....................................................................................... 25 12. CAPACIDADE DE DIFUSÃO .................................................................... 25 13. MECÂNICA VENTILATÓRIA ..................................................................... 26 13.1. Complacência pulmonar: .................................................................. 27 13.2. Gradiente de pressão: ....................................................................... 28 13.3. Ciclo respiratório: .............................................................................. 29 13.4. Pressão transpulmonar: .................................................................... 30 14. VENTILAÇÃO E PERFUSÃO .................................................................... 30 14.1. Ventilação: .......................................................................................... 30 14.2. Perfusão:............................................................................................. 32 14.3. Zonas de West: ................................................................................... 33 14.4. Relação ventilação e perfusão (V∕Q): ............................................... 34 14.5. Desequilíbrio V∕Q: .............................................................................. 34 15. HIPOXEMIA ............................................................................................... 35 15.1. Desequilíbrio V∕Q: .............................................................................. 35 15.2. Shunt: .................................................................................................. 35 15.3. Hipoventilação: .................................................................................. 36 15.4. Limitação da difusão: ........................................................................ 37 16. CORAÇÃO ................................................................................................. 38 17. VÁLVULAS CARDÍACAS .......................................................................... 42 18. CIRCULAÇÃO CORONARIANA ............................................................... 44 18.1. Artéria coronária esquerda: .............................................................. 45 18.2. Artéria coronária direita: ................................................................... 46 18.3. Drenagem venosa: ............................................................................. 47 19. PROPRIEDADES DO MIOCÁRDIO .......................................................... 48 19.1. Automatismo: ..................................................................................... 48 19.2. Excitabilidade: .................................................................................... 48 19.3. Condutividade: ................................................................................... 48 19.4. Contratilidade: .................................................................................... 48 4 19.5. Ritmicidade: ....................................................................................... 49 19.6. Distensibilidade: ................................................................................ 49 19.7. Nodo sino atrial: ................................................................................. 49 19.8. Nodo atrioventricular: ........................................................................ 49 19.9. Feixe de His: ....................................................................................... 50 19.10. Fibras de purkinje: ........................................................................... 50 19.11. Eletrocardiograma: .......................................................................... 50 20. CICLO CARDÍACO .................................................................................... 51 21. DÉBITO CARDÍACO.................................................................................. 52 21.1. Pré carga:............................................................................................ 53 21.3. Contratilidade: .................................................................................... 54 21.4. Frequência cardíaca: ......................................................................... 54 22. VASOS SANGUÍNEOS .............................................................................. 54 22.1. Artérias:.............................................................................................. 55 22.2. Arteríolas: ........................................................................................... 56 22.3. Capilares: ............................................................................................ 56 22.4. Vênulas: .............................................................................................. 57 22.5. Veias: .................................................................................................. 57 23. RESISTÊNCIA VASCULAR SISTÊMICA .................................................. 58 24. CIRCULAÇÃO PULMONAR ...................................................................... 59 24.1 Circulação brônquica : ....................................................................... 60 24.2. Circulação sistêmica: ........................................................................ 60 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 61 5 INTRODUÇÃO Função do Sistema Cardiorrespiratório A principal função do sistema cardiorrespiratório é levar sangue para os tecidos, fornecendo nutrientes e oxigênio (O2) necessário para realização da respiração celular e conduzindo os resíduos metabólicos e o dióxido de carbono (CO2) para os órgãos responsáveis pela eliminação. Dessa forma, o sistema cardiorrespiratório garante a sobrevivência e homeostase do nosso organismo. O sistema cardiorrespiratório é composto pelo sistema respiratório e cardiovascular, para melhor compreensão vamos estudá-lo separadamente. 1. SISTEMA RESPIRATÓRIO 1.1. Principal Função O sistema respiratório faz com que o gás inspirado entre em contato com o fluxo sanguíneo do capilar pulmonar, assegurando um intercâmbio gasoso rápido e eficiente suprindo o organismo com O2 e removendo o CO2 proveniente do metabolismo celular. Além disso, o sistema respiratório auxilia na manutenção do pH plasmático dentro da faixa fisiológica, regula a eliminação do ácido carbônico (sob a forma de CO2 ). O centro respiratório regula a remoção de CO2 e possui atuação rápida. Os quimiorreceptores periféricos são estimulados com a elevação da pressão parcial de dióxido de carbono (PCO2), por queda do pH ou por queda do pressão parcial de oxigênio (PO2) no sangue. A elevação na concentração de íon de H estimula os quimiorreceptores e como resposta Sticky Note Sticky Note 6 ocorre a hiperventilação e queda da PCO2. Já a redução de íons de H inibe estes quimiorreceptores com consequente hipoventilação e aumento da PCO2. 1.2 .Outras Funções 1.2.1. Armazenamento de Sangue: A circulação pulmonar apresenta baixa resistência vascular, acumulando uma grande quantidade de sangue servindo como um reservatório. Isso permite a manutenção do débito cardíaco. 1.2.2. Fonação: O som é produzido através da passagem de ar pelas cordas vocais (pregas vocais) que se localizam na laringe. Quando elas são vibradas pelo ar ocorre à produção dos fonemas sonoros. 1.2.3. Função Imunológica: Atua ao longo das vias aéreas dificultando a chegada de germes e/ou partículas nocivas as porções mais distais do pulmão, além de retardar a instalação de alguma reação inflamatória que possam ser potencialmente lesiva as estruturas mais nobres do sistema respiratório. 1.2.4. Metabolizar Moléculas: O sistema respiratório são responsáveis pela síntese, ativação e inativação de algumas substâncias bioativa. A heparina, histamina, bradicinina, serotonina e certas prostaglandinas são armazenadas ou sintetizadas nos pulmões. Essas substâncias são liberadas em resposta fisiológica ou imunológica. 1.2.5. Filtração de Material Tóxico da Circulação: Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note 7 A circulação pulmonar também atua como filtro para a circulação sistêmica. Partículas são bloqueadas por essa filtração de modo a impedir sua passagem para a circulação sistêmica. As partículas lesivas filtradas são: coágulos de fibrina e de sangue, células gordurosas, agregados de plaquetas e resíduos encontrados no sangue armazenado. O sistema respiratório é divido em trato respiratório superior e trato respiratório inferior (figura 1). O Trato respiratório superior é composto pela cavidade nasal, faringe e laringe. Já o trato respiratório inferior apresenta traqueia, brônquio principal (direito e esquerdo) e os pulmões. Figura 1 – Divisão esquemática do Sistema Respiratório O sistema respiratório é composto pela caixa torácica e pulmões. Sticky Note Sticky Note 8 2. CAIXA TORÁCICA As vértebras torácicas, o esterno e as costelas formam a caixa torácica e essas estruturas fornecem sustentação e proteção para os órgãos e estruturas encontrados no seu interior: esôfago, traquéia, pulmões, coração e os grandes vasos. As vértebras torácicas são doze e apresentam nos seus corpos e nos processos transversos, facetas que servem como pontos de articulação para a cabeça de cada costela. Os posicionamentos dessas facetas permitem os movimentos das costelas (rotação e elevação). O esterno é uma estrutura óssea localizada na linha média na região anterior do tórax, serve como ponto de fixação para as cartilagens costais e vários músculos. É divido em três partes: manúbrio, corpo e processo xifóide. O manúbrio se articula com o corpo do esterno e as 2ª cartilagens costais (2ª costelas) formam o ângulo de Louis, este é um ponto de referência importante que indica o local onde a traquéia de divide em brônquio principal direito e esquerdo. São doze pares de costelas que correspondem às doze vértebras torácicas. Os primeiros sete pares se conectam diretamente com o esterno, da oitava ao décimo par se conectam indiretamente com o esterno através da cartilagem costal. O décimo primeiro e o décimo segundo par não possuem Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note 9 conexão com o esterno, conhecidas como costelas flutuantes. As costelas se movimentam em situações de maior demanda ventilatória, o primeiro par de costelas eleva e projeta anteriormente o esterno, aumentando o diâmetro ântero-posterior do tórax. Esse movimento é conhecido como “braço de bomba” (Figura 2). As elevações das costelas ocorrem da segunda até o sétimo par, aumentando o diâmetro látero-lateral da caixa torácica. Esse movimento é conhecido como “alça de balde” (Figura 2). Figura 1- Representação esquemática do movimento das costelas Sticky Note Sticky Note Sticky Note 10 3. PULMÕES Os pulmões adultos pesam cerca de 800 gramas e 90% do seu volume são compostos por ar e apenas 10% por tecido. O pulmão esquerdo é um pouco mais estreito que o direito, devido à projeção do coração. Já o direito é menor devido à presença do fígado que o eleva superiormente. Em sua superfície mediastinal é encontrado o hilo que compreendem dos vasos linfáticos e sanguíneos, vias aéreas, nervos e ligamento pulmonar. Estendem- se do diafragma até um a dois centímetros acima da clavícula. Suas porções superiores são denominadas de ápices as porções inferiores de bases. Cada pulmão é dividido em lobos que são separados por uma ou mais fissura. O pulmão direito possui três lobos: superior, médio e inferior. Já o esquerdo possui dois lobos: superior e inferior. Ambos os pulmões possuem uma fissura oblíqua que se estendem lateralmente e para cima. O direito possui a fissura horizontal que separa o lobo superior do médio. 3.1 Pleuras: Os pulmões são revestidos por uma membrana denominada pleura visceral. Outra membrana também reveste a caixa torácica, denominada pleura parietal (Figura 2). Sticky Note Sticky Note StickyNote Sticky Note Sticky Note 11 Figura 2- Representação esquemática da pleura visceral e parietal São unidas pelo líquido pleural, responsável pela lubrificação e facilitação dos movimentos dos pulmões durante a mecânica da ventilação pulmonar. A união entre as pleuras leva a uma pressão negativa intrapleural, que é importante para o equilíbrio das forças entre o pulmão e a caixa torácica. A presença de ar entre essas pleuras compromete a integração, de modo, que não haverá mais pressão negativa que uni as duas pleuras. Então, a pleura parietal acompanha a caixa torácica e a visceral acompanha o pulmão, que tenderá ao colapso. Essa alteração é conhecida como pneumotórax (Figura 3). Figura 3- Representação esquemática do pneumotórax Sticky Note Sticky Note 12 4. ZONA DE CONDUÇÃO Para que O2 chegue ao local onde ocorre a hematose, primeiramente ele passa por algumas estruturas responsáveis apenas em conduzi-lo, ou seja, não há troca gasosa. Essas estruturas são: a cavidade nasal, faringe, laringe, traquéia, brônquios e bronquíolos terminais. Essa região é denominada zona de condução. 4.1. Estruturas da zona de condução 4.1.1. Cavidade Nasal: Responsável por filtrar, umidificar e aquecer o ar inspirado. 4.1.2. Faringe: Sticky Note Sticky Note Sticky Note 13 Dividida em três porções: nasofaringe, orofaringe e hipofaringe. A nasofaringe está localizada atrás da cavidade nasal. No fundo da cavidade oral se encontra a orofaringe que se estende da úvula até a epiglote e a base da língua. A hipofaringe é a porção mais inferior da faringe, entre a epiglote e a laringe. A epiglote funciona como uma espécie de válvula que se fecha durante a deglutição e se abre para permitir o fluxo de ar durante a respiração. Desse modo, impede a passagem de ar durante a deglutição e que alimentos entrem na via respiratória durante a respiração. 4.1.3. Laringe: Localizada abaixo da faringe, onde encontramos as cordas vocais que durante a inspiração elas são separadas pela contração muscular ativa e relaxa em direção a linha média na expiração. A borda inferior da laringe forma uma cartilagem conhecida como cricóide, é a única estrutura rígida que circunda as vias aéreas. 4.1.4. Traquéia: Estrutura tubular que inicia a partir da cartilagem cricóide segue através do pescoço até o mediastino. Possui diâmetro de 2 a 2,5 cm com comprimento de 10 a 12 cm. Possui de 16 a 20 anéis cartilaginosos em forma de C, permitindo o suporte dessa estrutura. Na parte inferior da traquéia encontramos uma cartilagem denominada carina onde encontramos a bifurcação, formando os brônquios principais direito e esquerdo. 4.1.5. Brônquio principal Dividido em direito e esquerdo. O direito forma um ângulo de 20 a 30º com a linha média, tornando-o mais verticalizado que o esquerdo, de modo que, broncoaspiração em posição ereta apresenta maior tendência a seguir o trajeto do brônquio direito. O brônquio principal esquerdo inclina-se mais agudamente a 45 – 55º, tornando-o mais longo que o direito. Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note 14 5. SISTEMA MUCOCILIAR Na zona condutora há um sistema de defesa contra partículas e microrganismos potencialmente nocivos aos pulmões, denominado mucociliar. O muco é formado pelas glândulas submucosas das células caliciformes, mais frequentes na traqueia e nas vias aéreas de maior diâmetro. Possui função na hidratação, captação e transporte das partículas inaladas presentes no ar. Esse sistema de defesa possui cílios que estão dispostos paralelamente nas vias aéreas, e são responsáveis pelo transporte do muco, apresentando batimento ciliar de movimento pendular em uma sequência coordenada e unidirecional, propelindo essa secreção (Figura 4). 15 Figura 4- Representação esquemática do sistema mucociliar Os brônquios principais se ramificam e suprem os lobos pulmonares. O brônquio principal direito dá origem aos brônquios lobares superior, médio e inferior. Já o esquerdo se divide em superior e inferior. Os brônquios continuam a se dividir progressivamente de forma dicotômica de diâmetro e comprimento menores que o ramo anterior. Esse processo continua até os bronquíolos terminais, que são as menores vias aéreas sem alvéolos. Toda esta ramificação a partir dos brônquios principais até os bronquíolos terminais, são apenas via de condução com 16 gerações e não realizam hematose. O fluxo de ar percorre a zona de condução de forma turbulenta e com grande velocidade (Figura 5). Sticky Note 16 Figura 5 – Zona condutora, de transição e respiratória 6. ESPAÇO MORTO ANATÔMICO Volume de gás contido nas vias aéreas de condução que não realiza hematose. Em cada inspiração, cerca de 2∕3 do volume corrente alcançam os alvéolos e participam da troca gasosa, o restante fica retido no espaço morto. Sticky Note 17 Portanto, a composição do gás no espaço morto é semelhante à do ar ambiente, então na inspiração seguinte o primeiro gás que chegará aos alvéolos corresponde àquele deixado pela expiração anterior. O volume do espaço morto é de aproximadamente 150 ml (Figura 6). 7. ESPAÇO MORTO ALVEOLAR Corresponde ao gás contido no interior dos alvéolos que não participam das trocas gasosas, por disfunções de ventilação-perfusão ou por outros motivos. Sticky Note Sticky Note 18 8. ESPAÇO MORTO FISIOLÓGICO Compreende o somatório do espaço morto anatômico com o espaço morto fisiológico. Este sempre será maior que o espaço morto anatômico. Sticky Note Sticky Note 19 Figura 6 - Representação esquemática do espaço morto anatômico 9. VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES O sistema respiratório constitui de quatro volumes e quatro capacidades (Figura 7). Sticky Note 20 Volume corrente (VC)→ É o volume mobilizado em cada ciclo respiratório normal em repouso (500 ml). Volume de reserva inspiratório (VRI) → Volume inspirado em uma inspiração profunda, a partir do volume corrente (3000 ml). Corresponde a aproximadamente 45 a 50% da Capacidade Pulmonar Total (CPT). Volume de reserva expiratório (VRE) → Volume expirado em uma expiração forçada, a partir do volume corrente (1100 ml). Corresponde a aproximadamente 15-20% da CPT. Volume residual (VR) → Volume que permanece nos pulmões após uma expiração forçada (1200 ml). Corresponde a aproximadamente 25 a 30 % da CPT. Capacidade inspiratória (CI) → VC + VRI (3500 ml) Capacidade vital (CV) → VC + VRI + VRE (4600 ml) Capacidade residual funcional (CRF) → VRE + VR (2300 ml) Capacidade pulmonar total (CPT) → CV + VR (5800 ml) Figura 7- Volumes de Capacidades Pulmonares Sticky Note Sticky Note 21 10. ZONA DE TRANSIÇÃO E RESPIRATÓRIA Os bronquíolos terminais (16º geração) dividem-se em bronquíolos respiratórios (17º geração), que possuem dupla função, a de condução do gás e de troca gasosa, pois possuem alvéolos em suas paredes. A partir dos Sticky Note Sticky Note Sticky Note 22 bronquíolos respiratórios são encontrados os ductos (20º geração) e sacos alveolares que se encontram espalhados pela rede de capilar pulmonar. A zona transição e respiratória constituem uma unidade anatômica funcional denominada de ácino. A zona respiratória constitui a maior parte do pulmão. 10.1. Alvéolos: Unidade anatômica final do sistema respiratório, responsável pelo intercâmbio gasoso. Os adultos possuem aproximadamente 500 milhões de alvéolos com área de troca gasosa de 50 a 100 m2, sua arquitetura é em forma de bolsade ar circundada por uma membrana extremamente fina de aproximadamente 0,3 ᶣm, contendo uma rede de capilar extensa. As principais células encontradas nos alvéolos são os pneumócitos do tipo I e II. Os do tipo I são células muito fina e achatas que revestem os alvéolos, entre estas células são encontradas aberturas que permitem a comunicação entre alvéolos, denominado poros de Kohn. Os canais de Lambert permitem comunicação entre os ductos alvéolos, essas comunicações permitem a ventilação colateral. Os pneumócitos do tipo II produzem o surfactante que diminui a tensão superficial, mantendo a estabilização alveolar. 10.2. Área de Secção Transversa: Somatório de todas as áreas entre os bronquíolos terminais até os alvéolos, que é muito maior que a área da zona de condução. A área está diretamente ligada ao fluxo aéreo, por tanto, quanto maior a área menor será a resistência ao fluxo para passagem do ar. Deve-se destacar que o fluxo de gás ocorre até os bronquíolos terminais. Após este ponto a área é tão grande em função do vasto numero de ramificações que a velocidade do ar diminui consideravelmente, uma vez que, o somatório de toda a área de secção transversal (Figura 8) dos bronquíolos respiratório se eleva de forma impressionante, diminuindo a resistência ao fluxo aéreo próximo à zero. Dessa forma, a hematose ocorre por difusão. Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note 23 Figura 8 – Área de secção transversa alveolar 11. MÚSCULOS RESPIRATÓRIOS A ventilação pulmonar consiste da inspiração e expiração, permitindo a entra e saída do ar do sistema respiratório, a partir de movimentos respiratórios. Esses movimentos dependem diretamente dos músculos inspiratórios e expiratórios. Em condições de repouso, a inspiração ocorre com a contração dos músculos inspiratórios que são o diafragma e os intercostais externos, já nas inspirações forçadas, além destes são ativados os músculos acessórios (esternocleidomastóideo e escalenos). A expiração em condições de repouso ocorre de forma passiva, ou seja, com o relaxamento do diafragma e dos intercostais externos. Nas expirações forçadas é necessário a contração dos músculos intercostais internos e os abdominais. 11.1. Diafragma: Sticky Note Sticky Note 24 É o principal músculo da inspiração, possui a forma de cúpula e divide-se em dois componentes funcionalmente distintos: a porção costal e a porção crural. Responsável por aumentar o diâmetro cefalocaudal do tórax, é composto de 55% de fibras tipo I, as quais têm alta capacidade oxidativa e baixa glicolítica e são altamente resistentes à fadiga; e aproximadamente 20% de fibras tipo IIa e 25% de fibras IIb. É inervado pelos nervos frênicos direito e esquerdo. 11.2. Intercostais externos: Elevam a parte anterior da caixa torácica, alterando o ângulo das costelas e aumentando o diâmetro ântero-posterior da caixa torácica. O padrão de ativação desses músculos está relacionado com o volume pulmonar, em baixos volumes pulmonares ocorre à elevação das costelas. Já em altos volumes pulmonares, os intercostais internos e externos promovem a descida das costelas. 11.3. Esternocleidomastóideo: Possui origem no processo mastóideo e se insere no manúbrio e na porção medial da clavícula. Responsável por elevar a clavícula e o osso esterno aumentando a cavidade torácica superiormente. É ativado a altos volumes pulmonares ou quando existe demanda ventilatória aumentada. Inervado pelo 11° par craniano, em lesão medular (C1-C2), quando há comprometimento dos demais músculos respiratórios atua como primário. 11.4. Escalenos: Estendem-se dos processos transversos das cinco últimas vértebras cervicais à superfície superior da primeira (escaleno anterior e medial) e segunda costelas (escaleno posterior). Eleva o esterno e as duas primeiras costelas. Sua inervação é feita pelos nervos C4 a C8. 11.5. Intercostais internos: Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note 25 Tracionam as costelas para baixo, diminuindo assim o diâmetro do tórax. O comprimento ótimo desses músculos ocorre mais próximo à CPT, o que permite a esses músculos trabalhar em uma ampla faixa de volume pulmonar. São inervados pelos nervos intercostais de T1 a T12. 11.6. Abdominais: Durante sua contração ocorrem o aumento da pressão abdominal causando deslocamento cranial do diafragma. Esse deslocamento resulta em aumento na pressão pleural e redução do volume pulmonar. São inervados pelos nervos torácicos T7 a T12 e pelo primeiro nervo lombar. 12. CAPACIDADE DE DIFUSÃO A hematose ocorre por meio de difusão (movimento passivo de moléculas de uma área de maior pressão para o de menor pressão). A difusão através dos tecidos é regida pela lei de Fick (Figura 9). Esta afirma que a velocidade de transferência de um gás através de um tecido é proporcional a área de tecido e ao gradiente de pressão parcial do gás entre os dois lados, e inversamente proporcional à espessura do tecido. A área de troca pulmonar equivale a 50 a 100 m2, e espessura da membrana alveolocapilar corresponde a 0,3 ᶣm, estas dimensões são extremamente favoráveis á difusão dos gases. Além desses fatores a taxa de transferência é proporcional à solubilidade de um determinado gás e inversamente proporcional a raiz quadrada do peso molecular. De modo que, o CO2 se difunde cerca de 20 vezes mais rapidamente através dos tecidos do que o O2, então o CO2 é mais solúvel que o O2, isso permite que atravesse a membrana alveolocapilar mais rapidamente. Após a difusão do O2, é necessário que o mesmo chegue até a molécula de Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note Sticky Note 26 hemoglobina no interior das hemácias, para que possam ser conduzidos até os tecidos para a respiração celular. Figura 9 – Representação esquemática da difusão do O2e CO2 13. MECÂNICA VENTILATÓRIA Os tecidos dos pulmões e da caixa torácica são constituídos por fibras elásticas e de colágeno que lhe conferem propriedades elásticas. Então o sistema respiratório segue o conceito da elastância (“propriedade da matéria que permite ao corpo retornar á sua forma original após ter sido deformado por uma força sobre ele aplicada”). Os pulmões possuem forças de retração elásticas, ou seja, tendem sempre ao colapso. Já a caixa torácica tende a expansão (Figura 10). O equilíbrio entre essas forças se deve a pressão negativa intrapleural. Além das forças de retração os pulmões ainda apresentam a tensão superficial que contribui para as características elásticas. Os alvéolos são revestidos por uma fina camada de líquido, quando essas moléculas de líquido possuem contato com o gás forma uma força de coesão entre essas moléculas formando uma barreira na camada da superfície alveolar, denominada tensão superficial. O surfactante pulmonar é produzido Sticky Note 27 pelos pneumócitos do tipo II, responsável por reduzir a tensão superficial líquida que reveste os alvéolos e os mantém estabilizados. Figura 10 – Forças elásticas dos pulmões e da caixa torácica 13.1. Complacência pulmonar: A complacência é defina como a capacidade de um órgão adaptar seu volume a uma pressão, correspondendo às suas capacidades de flexibilidade e distensão, ou seja, é inversamente proporcional a elastância. Então quanto maior a complacência maior será a distensão do tecido pulmonar, quanto menor mais rígido será. A complacência pulmonar está relacionada com a tensão superficial, de modo que quanto maior a tensão superficial mais difícil será a capacidade de distensão dos tecidos pulmonares resultando em menor complacência e menor volume (Figura 11). A produção adequada do surfactante reduz a tensão superficial e permite que os pulmões sejam insuflados por ar, formando o ramoinspiratório da curva volume-pressão e quando desinsuflados forma o ramo expiratório (Figura 11). A diferença entre as curvas de insuflação e desinsuflação pulmonar é denominado histerese. Histerese é um fenômeno físico determinado pela resistência do tecido pulmonar que provoca uma diferença entre a curva de insuflação e deflação pulmonar, determinada pela força elástica dos pulmões e da tensão superficial. 28 Figura 11- Curva volume-pressão A ventilação pulmonar corresponde a uma atividade cíclica constituída de duas fases: a inspiração e a expiração. Para que ocorra fluxo de ar no sistema respiratório é necessário gerar diferença de pressão. 13.2. Gradiente de pressão: A diferença de pressão pode ser descrita de acordo com a lei de Boyle (“Em um sistema fechado em que a temperatura é mantida constante, verifica-se que determinada massa de gás ocupa um volume inversamente proporcional a sua pressão”) (Figura 12), ou seja, é necessário reduzir a pressão para aumentar o volume. Então, para que o a ar entre no sistema respiratório é imprescindível que ocorra diferença de pressão entre ar atmosférico e a pressão alveolar. Para isso, primeiramente é indispensável à contração dos músculos inspiratórios, que aumenta o volume da caixa torácica e diminui a pressão alveolar, levando a expansão pulmonar. Isto gera diferença de pressão alveolar em relação à pressão atmosférica e permite a entrada do ar (inspiração). 29 Figura 12- Representação esquemática da Lei de Boyle 13.3. Ciclo respiratório: Antes da inspiração, a pressão pleural é de aproximadamente - 3 a - 5 cmH2O e a pressão alveolar é de 0 cmH2O. O gradiente de pressão transpulmonar é de aproximadamente - 5 cmH2O no repouso. Esse gradiente de pressão mantém os pulmões em seus volumes de repouso. A pressão alveolar e de abertura das vias aéreas (pressão bucal) são iguais a zero, nenhum gás se move para dentro ou para fora do trato respiratório. A inspiração começa quando o esforço muscular expande o tórax. A expansão torácica provoca uma diminuição na pressão pleural. Quando a pressão pleural cai, o gradiente de pressão transpulmonar aumenta, fazendo com que os alvéolos se expandam. Quando os alvéolos expandem, suas pressões caem abaixo da pressão de abertura das vias aéreas. Esse gradiente de pressão faz com que o ar flua da abertura das vias aéreas até os alvéolos, aumentando seu volume. A pressão pleural (Ppl) continua a diminuir até o final da inspiração. A pressão alveolar atinge o equilíbrio com a atmosfera, diminuindo o fluxo inspiratório a zero. Ao final da inspiração a pressão alveolar retorna a zero. No final da inspiração o gradiente de pressão transpulmonar atinge seu valor máximo de aproximadamente -10 cmH2O (Figura 13). Quando a expiração começa, o tórax retrai e a Ppl começa a aumentar. Quando a pressão pleural aumenta, o gradiente de pressão transpulmonar diminui e os alvéolos começam a desinsuflar. Quando os alvéolos se tornam menores, a pressão alveolar ultrapassa a da abertura das vias aéreas. Esse 30 gradiente de pressão transrespiratório faz com que o ar se mova dos alvéolos em direção à abertura das vias aéreas. Quando a pressão alveolar atinge o nível da pressão atmosférica, o fluxo cessa e um novo ciclo começa (Figura 13). 13.4. Pressão transpulmonar: Diferença de pressão entre os alvéolos e o espaço pleural (P trans= Palv - Ppl) Figura 13– Representação esquemática do ciclo respiratório 14. VENTILAÇÃO E PERFUSÃO O pulmão não é um órgão perfeitamente homogêneo, tanto a ventilação quanto a perfusão e consequentemente a relação ventilação-perfusão não são uniformes ao longo do pulmão. 14.1. Ventilação: 31 Em posição ortostática ou sentado de forma ereta, os alvéolos da região inferior dos pulmões recebem mais ventilação por unidade de volume do que os das regiões superiores. Essas diferenças estão relacionadas aos efeitos da gravidade (regiões dependentes e não dependentes) e as diferenças regionais da pressão intrapleural ao longo dos pulmões. A pressão intrapleural é mais negativa nas regiões superiores do que as inferiores do pulmão. A pressão transpulmonar é maior nas regiões superiores do que nas inferiores, devido ao fato dos alvéolos nas regiões superiores estarem sujeitos a maiores pressões de distensão, com maior volume e menor complacência do que os alvéolos nas regiões mais dependentes. É essa diferença no volume que leva a distribuição distinta da ventilação entre os alvéolos localizados nas regiões dependentes e não dependentes. Os alvéolos da parte superior estão em uma porção menos ingreme da curva volume – pressão alveolar (menos complacente) do que os alvéolos mais complacentes da região inferior. Portanto, qualquer mudança na pressão transpulmonar durante um ciclo respiratório normal causará uma maior mudança no volume alveolar na região mais inferior como mostra a seta (Figura 14). Devido ao fato de os alvéolos inferiores alterarem mais seu volume durante a inspiração e expiração, eles são mais bem ventilados do que os alvéolos da região não dependente A maior parte da CRF encontra-se em regiões superiores, pois esses alvéolos têm maiores volumes e a maior parte do VRE também se encontram em regiões superiores. Por outro lado, a maior parte do VRI e da CI estão nas regiões inferiores dos pulmões. Mesmo em baixos volumes os alvéolos superiores são maiores em volume do que os alvéolos inferiores, portanto possuem maior VR (Figura 14). 32 Figura 14 – Representação esquemática das diferenças de pressão intrapleural 14.2. Perfusão: A perfusão corresponde ao fluxo sanguíneo pulmonar e os vasos sanguíneos circundam os alvéolos, portanto, sofrem influência da variação de pressão e volumes dos alvéolos resultantes dos movimentos respiratórios. Os alvéolos da região do ápice pulmonar apresentam maior volume comprimindo o fluxo de sangue desses vasos, consequentemente a perfusão não é uniforme em todo o pulmão. A perfusão é maior em base e decai em direção ao ápice, então a base dos pulmões são mais perfundidos que o ápice (Figura 15). 33 Figura15- Representação esquemática da perfusão nos pulmões 14.3. Zonas de West: Referem-se à distribuição regional da perfusão e sofre influência do efeito da gravidade (regiões dependentes e não dependentes). Apresentam zonas de interação entre três pressões: PA – pressão alveolar; Pa – pressão arterial e Pv – pressão venosa. Em posição ortostática ou sentado de forma ereta, a zona 1 de West (Figura16) apresenta menor perfusão, pois a pressão alveolar é maior em ápice e os vasos sanguíneos que circundam esses alvéolos são comprimidos, de modo que a PA é maior que a Pa e Pv. Na zona 2 de West (Figura16) a perfusão é maior que a zona 1, pois a pressão arterial pulmonar (Pa) é maior que a PA , entretanto a Pv ainda não consegue vencer a PA e encontram-se comprimidas. O fluxo sanguíneo nessa região é determinada pela diferença de pressão entre a artéria e o alvéolo. Já na zona 3 (Figura16) a Pv excede a PA e a perfusão é determinada pela diferença de pressão entre Pa e Pv. Nessa região os alvéolos não comprimem os vasos sanguíneos e a perfusão é satisfatória e maior do que nas demais regiões. Figura 16- Representação esquemática da distribuição da difusão (Zona de West) 34 14.4. Relação ventilação e perfusão (V∕Q): É a razão existente entre a quantidade de ventilação e a quantidade de sangue que chega aos pulmões, ou seja, para que ocorra uma troca gasosa ideal é necessário que o volume de ar que chega aos alvéolos de aproximadamente de 4 a 5 L∕ min, representado pela ventilação (V) seja próximo ao volume de sangue pulmonar que é igual ao débito cardíaco (5 L∕mim.) representado pela perfusão (Q). Então a V∕Q ideal é 1 a 0,8 (Figura 17). Tanto a ventilação quantoa perfusão é maior em bases e decresce em direção ao ápice pulmonar, porém a ventilação varia mais que a perfusão, consequentemente a relação ventilação-perfusão será inferior a 1 na base até aproximadamente o nível da 3 º costela e superior a 1 deste ponto para cima em direção ao ápice (Figura 17). Figura 17- Representação esquemática da distribuição da ventilação, da difusão e da relação ventilação-perfusão 14.5. Desequilíbrio V∕Q: Em uma unidade alveolar normal, a relação V∕Q é em torno de 1 e a pressão parcial de O2 (PO2)e CO2 (PCO2) é 100 e 40 mmHg, respectivamente. Em situações onde ocorre alteração da ventilação com o fluxo sanguíneo normal, ou seja, alvéolos perfundidos e pouco ou não ventilados, consequentemente ocorre à redução da pressão parcial de O2 e aumento de CO2. Quando a 35 ventilação é abolida completamente (V∕Q= 0) a PO2 e a PCO2 passam a ter os mesmos valores do sangue venoso, levando a hipoxemia. Essa alteração é denominada shunt (Figura 18). Desequilíbrio na perfusão o alvéolo é ventilado, mas pouco ou não perfundido (espaço morto alveolar), a relação ventilação- perfusão tende ao infinito. Nessa situação a PO2 e a PCO2 atingirá a mesma composição do gás inspirado, levando a hipoxemia (Figura 18). Figura 18- Representação esquemática do desequilíbrio da ventilação-perfusão na PO2 e PCO2 15. HIPOXEMIA A hipoxemia é caracterizada pela baixa concentração de O2 no sangue arterial causada por quatro alterações: desequilíbrio V∕Q, shunt, hipoventilação e limitação da difusão. 15.1. Desequilíbrio V∕Q: V∕Q alto – ventilação normal ou elevada com perfusão baixa leva ao aumento do espaço morto, produzindo hipoxemia e hipercapnia. V∕Q baixo – ventilação reduzida e a perfusão normal ou elevada, leva ao shunt intrapulmonar, resultando em hipoxemia com ou sem hipercapnia. 15.2. Shunt: 36 Igual a desvio, ou seja, o sangue que entra no sistema arterial sem passar pelas áreas ventiladas do pulmão. O efeito shunt ocorre em virtude de áreas de menor ventilação em relação à perfusão, ou seja, o sangue venoso proveniente da artéria pulmonar irriga áreas pulmonares mal ventiladas. Um pequeno grau de shunt é normal e ocorre devido ao desequilíbrio V∕Q em até 4 a 5%, denominado shunt fisiológico. Em situações patológicas como em pneumonias, edema pulmonar, atelectasia e na síndrome do desconforto respiratória agudo (SDRA) onde os alvéolos encontram-se com dificuldade de manter uma boa ventilação ocorre o shunt pulmonar e corresponde a causa mais comum de shunt , resultando em hipoxemia. Outro tipo de shunt é o vascular pulmonar e ocorre em duas situações. No pulmão normal, após a perfusão brônquica parte desse sangue é coletada pelas veias pulmonares e chegam até o átrio esquerdo, ou seja, leva sangue com pouca quantidade de O2. Outra situação que também ocorrem em condição fisiológica, é uma pequena quantidade de sangue venoso coronariano drenado diretamente para o ventrículo esquerdo. Em condição patológica como em casos de fístula arteriovenosa pulmonar ocorre uma comunicação anormal vascular entre a artéria e veia pulmonar, de modo que o sangue das artérias pulmonares alcança as veias do pulmão sem passar pelos alvéolos. 15.3. Hipoventilação: Ocorre por redução da ventilação alveolar com consequente redução da quantidade de O2 que chega até os alvéolos, ao mesmo tempo a extração de CO2 também é comprometida devido à queda do volume minuto (VM), levando a hipercapnia. Essas alterações levam a hipoxemia e pode ser revertida adicionando O2 no ar inspirado (Figura 19). 37 Figura 19- Representação esquemática de hipoventilação 15.4. Limitação da difusão: A difusão do sistema respiratório, ou seja, a velocidade de transferência de um gás é diretamente proporcional a área e inversamente proporcional a espessura da membrana alvéolo capilar. As principais limitações da difusão é o espessamento dessa membrana, que leva a dificuldade da passem desses gases, resultando em hipoxemia. Sistema Cardiovascular A principal função do sistema cardiovascular é transportar sangue aos tecidos, fornecendo assim oxigênio e nutrientes essenciais para o metabolismo das células, ao mesmo tempo, conduz os resíduos metabólicos até os órgãos responsáveis para que possam ser eliminados. Além disso, o sistema cardiovascular também participa no transporte de calor e manutenção da temperatura corporal, por meio da alteração do diâmetro dos vasos sanguíneos (vasoconstrição e vasodilatação), e na distribuição das células de defesa. Para garantir o suprimento necessário aos tecidos é imprescindível um órgão propulsor responsável por bombear de forma pulsátil e contrátil todo o 38 sangue circulante, e os vasos sanguíneos para transportar esse sangue. Ou seja, o sistema cardiovascular é constituído pelo coração e os vasos sanguíneos. 16. CORAÇÃO Órgão muscular posicionado obliquamente no compartimento médio do mediastino no interior da caixa torácica, logo atrás do esterno e entre os pulmões. O ápice do coração é formado pela ponta do ventrículo esquerdo e está localizado acima do diafragma ao nível do quinto espaço intercostal. Já a base é formada pelos átrios, projeta-se para a direita e está localizada logo abaixo da segunda costela. É limitado superiormente pelos grandes vasos sanguíneos, inferiormente pelo diafragma, lateralmente pelos pulmões e posteriormente pela artéria aorta descendente e traquéia (Figura 20). 39 Figura 20- Posicionamento do coração O coração é constituído por quatro câmaras (dois átrios e ventrículos direito e esquerdo), quatro válvulas (tricúspide, mitral, aórtica e pulmonar) e principais vasos sanguíneos (artéria aorta e pulmonar, veias pulmonares e cava superior e inferior) (Figura 21). Figura 21 – Anatomia cardíaca A parede cardíaca é dividida por três camadas (Figura 22): Epicárdio → Camada mais externa; 40 Miocárdio→ Camada média, composta por músculo estriado cardíaco; Endocárdio→ Camada interna apresenta fina camada de tecido que apresenta continuidade com a camada interna dos vasos sanguíneos. Figura 22- Representação esquemática das camadas cardíaca O coração é revestido por um saco membranoso e frouxo denominado pericárdio (Figura 23), é divido em: Pericárdio fibroso → Reveste externamente o coração, composto por tecido conjuntivo irregular, denso, resistente e inelástico. Assemelha-se a um saco, que repousa sobre o diafragma e se prende a ele. Responsável por promover a estabilização e sustentação do coração. Pericárdio seroso → Membrana mais profunda, fina e delicada que forma uma dupla camada (parietal e visceral). A camada parietal, mais externa, do pericárdio seroso está fundida ao pericárdio fibroso. Já a camada visceral, mais interna, do pericárdio seroso adere fortemente à superfície do coração, também chamada de epicárdio. Entre a camada parietal e visceral do pericárdio seroso, encontra-se o líquido pericárdio, este possui função de lubrificar e reduzir o atrito durante as sístoles. 41 Figura 23 – Representação esquemática do pericárdio O músculo cardíaco apresenta fibras estriadas com filamentos de actina e miosina que se dispõem lado a lado e deslizam juntos durante a contração. Os discos intercalados cruzam as fibras miocárdicas são na verdade membranas celulares que separam células miocárdicas uma das outras. Essas membranas se fundem entre si de modo a formar junções comunicantes. Dessa forma o miocárdio forma um sincício de muitas células musculares cardíaca. Quando uma delas é excitada o potencial de ação se espalha por todas. O coração é composto por dois sincícios: o atrial e o ventricular. Essa divisão permite que os átrios se contraiam pouco antes da contração ventricular, importante para a eficiênciado bombeamento cardíaco (Figura 24). Figura 24 – Fibras musculares cardíaca 42 17. VÁLVULAS CARDÍACAS As válvulas cardíacas são estruturas de tecido conjuntivo divididas em atrioventriculares localizadas entre o átrio e ventrículo direito e esquerdo e as semilunares são encontrada na entrada da artéria aorta e pulmonar (Figura 25). As válvulas atrioventriculares impedem o refluxo dos ventrículos para os átrios durante a sístole ventricular já as semilunares impedem o retorno sanguíneo das artérias aorta e pulmonar para os ventrículos durante a diástole. Nas válvulas atrioventriculares a abertura e fechamento são reguladas por pressões presente no interior das câmaras cardíacas e ocorrem de forma passiva e suave. Nas atrioventriculares são encontrados os músculos papilares que se fixam as cúspides das válvulas pelas cordoalhas tendíneas. Esses músculos se contraem na sístole ventricular, porém não auxilia no fechamento dessas válvulas, apenas puxam as cúspides das válvulas na direção dos ventrículos para impedir sua projeção para o interior dos átrios. Se uma cordoalha se rompe ou o músculo papilar fica paralisado, as válvulas não se fecham de forma eficaz levando ao refluxo, que resulta em insuficiência cardíaca. Existem duas válvulas atrioventriculares: 43 Mitral ou bicúspide → Apresenta dois folhetos, está localizada entre o átrio e o ventrículo esquerdo e impede o refluxo de sangue do ventrículo para o átrio. Tricúspide → Apresenta três folhetos, está localizada entre o átrio e o ventrículo direito e impede o refluxo de sangue do ventrículo para o átrio. As válvulas semilunares funcionam de maneira diferente das atrioventriculares, o fechamento ocorre de forma repentina formando um estalido. Isto ocorre devido a elevadas pressões nas artérias ao final da sístole. As semilunares apresentam menor orifício, de modo que a velocidade da passagem do fluxo sanguíneo é maior, consequentemente são submetidas a uma abrasão mecânica superior que as válvulas atrioventriculares. As semilunares não são sustentadas por cordoalhas, porém apresentam tecido fibroso forte e flexível e estrutura anatômica capaz de suportar altas pressões. Existem duas válvulas semilunares: Aórtica → Está localizada na saída do ventrículo esquerdo para a aorta, possibilitando o fluxo sanguíneo entre a luz dessas duas estruturas. Pulmonar → Localizada na saída do ventrículo direito para a artéria pulmonar, possibilitando o fluxo sanguíneo entre a luz dessas duas estruturas. Os fechamentos das válvulas atrioventricular e semilunares promovem sons que se propaga por todo o tórax, causado por vibração do sangue pelos folhetos valvares. Durante a sístole ventricular, ouvem-se o som causado pelo fechamento as atrioventriculares, essa vibração apresenta timbre baixo com duração longa. Esse fenômeno é conhecido com primeira bulha cardíaca. A segunda bulha cardíaca ocorre pelo fechamento das semilunares ao final sístole. Ouve-se um estalido devido ao rápido fechamento e os tecidos circundantes vibram por um longo período. 44 Figura 25- Representação esquemática das válvulas atrioventricular e semilunar 18. CIRCULAÇÃO CORONARIANA Assim como outros tecidos, o coração também precisa receber nutriente e oxigênio para que possa manter suas funções. O coração possui o seu próprio sistema circulatório, denominado circulação coronariana. O coração possui taxa metabólica elevada e requer alto fluxo sanguíneo por grama de tecido e para suprir essa demanda a circulação coronariana fornece ampla rede de ramos arteriais que contornam o coração como uma coroa (Figura 26). 45 Figura 26 – Circulação coronariana O coração recebe sangue durante a diástole ventricular por meio de duas artérias coronárias principais, uma esquerda e direita que se originam da raiz da aorta (Figura 27). 18.1. Artéria coronária esquerda: Se inicia como um tronco (recebe o nome: tronco de coronária esquerda) que se bifurca em ramo descendente anterior e ramo circunflexo. O ramo descendente anterior apresenta um trajeto para baixo no sulco anterior até o ápice do coração, emite ramos denominados de diagonais que percorrem a parede lateral do ventrículo esquerdo, a partir de suas subdivisões em artérias menores promove a irrigação da parede antero septal e do ventrículo esquerdo. Já o ramo circunflexo percorre o sulco coronário em direção ao dorso e em torno do átrio esquerdo, as artérias menores proveniente desse ramo, alimentam o lado dorsal do ventrículo esquerdo. Por tanto, os ramos da artéria coronária esquerda suprem a maior parte do ventrículo esquerdo, do átrio esquerdo, dos 2\3 anteriores do septo interatrial e parte do átrio direito (Figura 27). 46 Figura 27- Representação esquemática das artérias coronárias 18.2. Artéria coronária direita: Percorre um trajeto diagonal à direita através do sulco coronário, e dá origem ao ramo descendente posterior que desce no interior do sulco interventricular posterior. Os ramos da artéria coronária direita suprem a porção anterior e posterior do ventrículo direito, do átrio direito, do nódulo sinoatrial, do terço posterior do septo interventricular e uma parte da base do ventrículo direito (Figura 28). 47 Figura 28- Representação esquemática da artéria coronária direita 18.3. Drenagem venosa: As veias coronárias acompanham as artérias, de modo que a veia cardíaca magna ou grande veia cardíaca acompanha a artéria descendente anterior que juntas percorrem o sulco interventricular anterior. A veia cardíaca média acompanha a artéria descendente posterior, a veia de parva ou pequena veia cardíaca segue próxima a artéria coronária direita no sulco coronário. Já a veia coronária posterior esquerda percorre junto à artéria circunflexa. Todas essas veias se reúnem em um grande vaso denominado seio coronário (Figura 29), que leva o sangue para o átrio direito entre a abertura da cava inferior e a válvula tricúspide. Figura 29 – Representação esquemática das veias coronárias 48 19. PROPRIEDADES DO MIOCÁRDIO O desempenho do coração como bomba depende da capacidade de iniciar e propagar impulsos elétricos, como também realizar a contração das fibras cardíacas de forma sincrônica, rápida e eficaz. Dessa forma, o coração possui propriedades peculiares e fundamentais para garantir o desempenho cardíaco. 19.1. Automatismo: O coração é um órgão auto excitável, ou seja, possui a capacidade de gerar seus próprios estímulos elétricos e independe de qualquer influência externa. 19.2. Excitabilidade: Capacidade do miocárdio possui em reagir a determinados estímulos, e de gerar potencial de ação. As miofibrilas cardíacas possuem características próprias no que diz respeito ao acoplamento excitação-contração. O coração pode ser excitado por estímulos elétricos, térmicos, químicos e mecânicos. 19.3. Condutividade: Capacidade do tecido miocárdico em disseminar ou irradiar um estímulo gerado em uma parte do coração para o restante do miocárdio. A velocidade que os impulsos elétricos se disseminam através do miocárdio é variável, essa diferença é necessária para assegurar a contração sincrônica das câmaras cardíacas. 19.4. Contratilidade: Resposta a um estímulo elétrico, uma vez estimulado toda a musculatura do miocárdio, possui capacidade de contração ativa de forma total. 49 19.5. Ritmicidade: Capacidade de repetir o ciclo com regularidade. 19.6. Distensibilidade: Capacidade de distensão do miocárdio, cessado o estímulo elétrico e após a contração (sístole), ou seja, é o período de relaxamento (diástole). 19.7. Nodo sino atrial: Também conhecido como nodo sinusal, é uma pequena região achatada localizado na parede ântero superior do átrio direito baixo e lateral à aberturada veia cava superior. Possui fibras contínuas com as fibras atriais, de tal forma que qualquer potencial de ação iniciado no nodo sinusal se propaga imediatamente para os átrios. É conhecido como marcapasso fisiológico, pois controla a frequência dos batimentos do coração. 19.8. Nodo atrioventricular: Localizado na parede septal do átrio direito, posterior a válvula tricúspide, recebe o impulso elétrico proveniente do nodo sinusal para que possa ser propagado para os ventrículos. O sistema de condução do impulso elétrico está organizado de forma que esse impulso não se propaga rapidamente dos átrios para os ventrículos. O nodo atrioventricular que controla esse retardo que é muito importante, pois fornece tempo necessário para que os átrios esvaziem o sangue para os ventrículos. Após passar pelas vias internodais o impulso elétrico atinge o nodo atrioventricular aproximadamente 0,03 segundos após sua origem no nodo sinusal. Em seguida há um retardo de adiciona de 0,09 segundos no próprio nodo atrioventricular, antes do impulso propagar para os ventrículos (no feixe atrioventricular). Neste feixe há um retardo final de mais 0,04 segundos. Portanto, o retardo total é de 0,13 segundos, além do retardo inicial de condução de 0,03 segundos do nodo sinoatrial para o atrioventricular. 50 19.9. Feixe de His: Após o impulso elétrico passar pelo nodo atrioventricular, o mesmo é conduzido para os feixes de His, localizados no septo intraventricular e se divide em dois ramos direito e esquerdo, propagando impulso elétrico para os ventrículos. 19.10. Fibras de purkinje: Ramificações a partir dos feixes de His, que penetram nos ventrículos e permite a contração ventricular. Conhecido como sistema His-Purkinje apresentam fibras grandes e transmitem potencial de ação de 1,5 a 4,0 m∕s; uma velocidade condução muito superior a do nodo atrioventricular. Essa rapidez na condução permite a transmissão quase imediata do impulso cardíaco por todo o coração. 19.11. Eletrocardiograma: Registro do impulso elétrico propagado pelo coração. É composto por uma onda P, um complexo QRS e uma onda T (Figura 30). Onda P → Potencias gerados à medida que os átrios são despolarizados (sístole atrial). Complexo QRS → Potencias gerados à medida que os ventrículos são despolarizados (sístole ventricular). Onda T → Potencias gerados durante a recuperação dos ventrículos do estado de despolarização (diástole ventricular). 51 Figura 30 - Eletrocardiograma 20. CICLO CARDÍACO O ciclo cardíaco inicia-se pela geração espontânea de um potencial de ação pelo nodo sinoatrial e refere-se ao período compreendido entre o início de um batimento cardíaco e o início do seguinte. O ciclo cardíaco consiste em um período de relaxamento, momento que ocorre o enchimento de sangue, denominado diástole e a contração do coração é denominada sístole. O ciclo cardíaco inicia-se com a excitação e propagação da despolarização atrial que corresponde à onda P do eletrocardiograma. Quando a despolarização alcança o ventrículo esquerdo, observa-se a elevação da pressão intraventricular, levando o fechamento da válvula mitral. Como o ventrículo ainda não atingiu nível pressórico suficiente para vencer a pressão da artéria aorta que se encontra fechada, nesse momento a contração ventricular ocorre sem alteração do volume de sangue. Esta fase é denominada contração isovolumétrica. O aumento progressivo da pressão intraventricular ultrapassa a pressão na artéria aorta levando à abertura da válvula aórtica, dando início à ejeção de sangue do ventrículo para o interior da aorta e corresponde ao complexo QRS do eletrocardiograma. 52 A ejeção ventricular inicia-se coma abertura das válvulas semilunares, imediatamente o sangue sai do ventrículo de forma abrupta com esvaziamento de 70%, esse momento é denominado ejeção rápida. À medida que o sangue é ejetado as pressões na artéria aórtica e pulmonar aumenta diminuindo a velocidade de fluxo de ejeção e corresponde a 30 % do esvaziamento ventricular. Ao término da sístole, o relaxamento ventricular inicia-se subitamente, fazendo com que as pressões intraventriculares caiam rapidamente. A pressão elevada no interior das grandes artérias (aorta e pulmonar) empurra o sangue de volta para os ventrículos forçando o fechamento das válvulas aórtica e pulmonar. Os ventrículos permanecem em relaxamento sem alteração do seu volume. Esta fase é denominada relaxamento isovolumétrico. Com a redução progressiva das pressões ventriculares e o aumento das pressões atriais as válvulas atrioventriculares se abrem, e os ventrículos recebem sangue rapidamente proveniente dos átrios, esse momento é conhecido como enchimento ventricular rápido. Como a válvula tricúspide e mitral ainda se encontra aberta, o sangue das veias (cavas e pulmonar) que continuam a chegar aos átrios, passa diretamente para os ventrículos com velocidade menor, denominado enchimento ventricular lento. 21. DÉBITO CARDÍACO O débito cardíaco (DC) representa a quantidade de sangue que cada ventrículo lança na circulação (pulmonar ou sistêmica) em determinada 53 unidade de tempo. A quantidade de sangue ejetada pelo ventrículo em cada contração é denominada volume sistólico (VS), no indivíduo em repouso esse volume é de aproximadamente 70 a 80 ml de sangue. Desta forma, o débito cardíaco pode ser calculado através do produto do volume sistólico x frequência cardíaca (DC= VS X FC). Se considerarmos, por exemplo, um indivíduo em repouso apresenta 70 batimentos cardíacos por minuto, com volume sistólico de 70 ml, teríamos então um DC de 4.900 ml ∕ min, ou aproximadamente 5 litros ∕ min. Então, a frequência cardíaca e o volume sistólico são determinantes do débito cardíaco. O aumento da FC determinará em aumento do DC, entretanto do VS não se mantém constante quando ocorrem grandes variações da FC. Já o VS é determinado por três variáveis: pré carga, pós carga e contratilidade. 21.1. Pré carga: Definida como pressão que o sangue exerce nas paredes dos ventrículos e pode ser medida como o volume diastólico final, ou seja, sofre influência do retorno venoso. De acordo com a lei de Frank-Starling, “a força desenvolvida por uma câmara cardíaca durante a contração é diretamente proporcional ao grau de estiramento a que as fibras cardíacas são submetidas no período imediatamente anterior ao início da contração”. Ou seja, o volume adicional de sangue que chega aos ventrículos promove o estiramento das fibras musculares que por sua vez leva a contração muscular com força aumentada, bombeando mais sangue para as artérias. 21.2. Pós carga: É proporcional a carga mecânica que se opõe à ejeção ventricular, correspondendo, portanto, à força contra a qual o coração deve bombear. Sofre influência da resistência vascular periférica (RVP), porém como é mais complexo medir a RVP, utiliza-se como parâmetro para avaliar a resistência oferecida a pós carga, a pressão arterial (PA) . Então, quanto maior a PA maior 54 será a pós carga, ou seja, mais difícil é a ejeção e menor será o volume sistólico. 21.3. Contratilidade: Propriedade do músculo cardíaco modulados por fatores inotrópicos positivos e negativos. Inotropismo positivo indica contratilidade aumentada com volume sistólico maior para uma determinada pré carga. Já o inotropismo negativo reflete uma contratilidade diminuída com redução do volume sistólico para uma determinada pré carga. O sistema nervoso simpático atua na regulação da contratilidade. 21.4. Frequência cardíaca: Número de contrações cardíacas por minuto, são influenciados pelos fatores cronotrópicos positivos que elevam a FC e os cronotrópicos negativos que reduzem a FC. O sistema nervoso autônomo atua sobres os fatores cronotrópicos. 22.VASOS SANGUÍNEOS 55 O sistema cardiovascular é composto por dois circuitos completamente separados de sangue (oxigenado e pouco oxigenado) e serve pata transportar e distribuir substâncias essências para os tecidos, assim como remover produtos provenientes do metabolismo. Além do coração, o sistema cardiovascular é constituído por uma série de vasos sanguíneos: artérias, arteríolas, veias, vênulas e capilares. A parede dos vasos sanguíneos com exceção do capilar é dividida em três camadas: túnica íntima, média e externa (Figura 31). A interna é responsável pelo revestimento epitelial interno, denominado endotélio. A túnica média é a camada intermediária composta por tecido muscular liso, responsável na regulação do diâmetro (vasoconstrição e vasodilatação) do vaso sanguíneo. Já a túnica externa é revestida por tecido conjuntivo e apresenta camadas de fibras elásticas e de colágeno, permitindo maior flexibilidade aos vasos sanguíneos. Figura 31- Representação esquemática das estruturas dos vasos sanguíneos 22.1. Artérias: São vasos que transportam sangue do coração para os pulmões e para os tecidos, após suas ramificações. 56 Condutoras (elásticas) → Saem do coração a artéria pulmonar que se divide em artéria pulmonar direita e esquerda e a artéria aorta que conduz sangue para todo o sistema através de suas ramificações. Essas artérias são classificadas como condutoras e elásticas. Apresentam paredes espessas e distensíveis (rica em elastina) que permitem se expandirem e receber o volume de ejeção durante a sístole ventricular e retornarem ao seu estado de original pelo recolhimento elástico durante a diástole. Auxiliam na propulsão do sangue no sentido anterógrado, enquanto os ventrículos estão relaxados. A energia mecânica armazenada da distensão de suas paredes é convertida em energia cinética para o movimento do sangue dentro do vaso, mesmo no relaxamento ventricular. Distributivas (musculares) → São as artérias de médio a pequeno porte. Apresentam túnica média com maior presença de músculo liso, ao invés de fibras elásticas. Suas paredes são mais espessas e agem com ductos de baixa resistência e suas paredes espessas ajudam a prevenir o colapso e modificam o diâmetro do vaso de acordo com a necessidade do fluxo sanguíneo. 22.2. Arteríolas: São os menores ramos das artérias, possuem espessura que equivale à metade do diâmetro total do vaso. Fornecem maior resistência e regulam o fluxo sanguíneo para os tecidos. Possuem paredes muscular forte, capaz de se fechar completamente ou de permitir dilatação por várias vezes o seu diâmetro, tendo assim a capacidade de alterar, de forma muito ampla, o fluxo sanguíneo para os capilares em resposta às necessidades dos tecidos. 22.3. Capilares: Menores dos vasos sanguíneos e está interposto entre as arteríolas e as vênulas, sua principal função é a troca de substâncias entre o sangue e o 57 líquido interticial proveniente dos tecidos. Encontra-se em maior quantidade no corpo e os órgãos de alta atividade metabólica apresentam maior rede de capilares. 22.4. Vênulas: Transportam sangue pobre em oxigênio e com grandes concentrações de gás carbônico proveniente dos capilares para as veias, dando início ao retorno venoso. Possuem paredes finas, distensíveis e instáveis, que favorece a distensão, porém suscetível ao rompimento. 22.5. Veias: São responsáveis em conduzir o sangue de volta ao coração. São consideradas vasos de capacitância, ou seja, apresentam 2/3 de sangue circulante, são facilmente distendidas ou colapsadas agindo como reservatório de sangue. Possuem fibras nervosas vasoconstritoras de modo que o volume de sangue no reservatório pode ser ativamente controlado. As veias apresentam como características baixas pressões e a presença de válvulas, exceto nas veias centrais, do pescoço e da cabeça. Essas válvulas auxiliam no controle retrógrado do sangue que flui em direção ao coração (Figura 32). 58 Figura 32- Representação esquemática das válvulas venosas 23. RESISTÊNCIA VASCULAR SISTÊMICA Conhecida também como resistência vascular periférica, é a soma de todas as forças de atrito que se opõem ao fluxo sanguíneo através da circulação sistêmica. Os vasos sanguíneos que apresentam menor resistência são as artérias e veias de maior diâmetro maior. A maior resistência ao fluxo sanguíneo ocorre nas arteríolas e isso pode ser observado com a queda da pressão quando o sangue atravessa esses vasos. Semelhantemente, a queda moderada da pressão que existe nos capilares é o reflexo do fato que o leito capilar apresenta moderada resistência ao fluxo sanguíneo quando comparado as arteríolas. Alguns fatores estão relacionados à resistência vascular periférica: o diâmetro dos vasos e viscosidade do sangue. O diâmetro dos 59 vasos segue a lei de Poiseuille, onde o aumento do fluxo é proporcional à quarta potência do diâmetro, ou seja, o vaso maior possui pouca resistência, enquanto o vaso menor tem 256 vezes mais resistência. A importância desta relação da quarta potência entre a resistência e o diâmetro do vaso é que a resistência das arteríolas é enorme quando comparado as artérias de maior diâmetro. A viscosidade do sangue também é um fator importante da resistência vascular, quanto maior essa viscosidade menor o fluxo sanguíneo. A concentração do hematócrito é responsável pela viscosidade sanguínea. 24. CIRCULAÇÃO PULMONAR A circulação pulmonar também é conhecida como pequena circulação, o sangue sai do coração em direção aos pulmões apresenta pouca quantidade de O2 e grande de CO2, este sangue precisa sofrer a hematose nos pulmões, mais especificamente nos alvéolos para que possa ser conduzido para o coração e posteriormente para os tecidos. A circulação pulmonar tem início no ventrículo direito com a passagem do sangue para a artéria pulmonar e chega até os pulmões pela artéria pulmonar direita e esquerda. O sangue é conduzido pelas arteríolas pulmonares em seguida para os capilares e sofrerá o processo da hematose. Após a troca gasosa, o sangue agora rico em O2 é conduzido para as vênulas pulmonares em seguida para as veias pulmonares e retornam ao coração no átrio esquerdo. A circulação pulmonar apresenta fluxo 60 exatamente igual ao débito cardíaco e possui baixa pressão. A pressão pulmonar arterial normal é de aproximadamente 10 a 22 mmHg e o valor médio de 15 mmH, seis a oito vezes mais baixa que a pressão arterial sistêmica. A elevação da pressão capilar pulmonar acima de 25 mmHg, com consequente expansão do volume interticial pulmonar conduz a edema pulmonar e a restrição de trocas gasosas. A pequena circulação apresenta diferenças na distribuição do fluxo sanguíneo ao longo dos pulmões, ou seja, a perfusão não é uniforme. 24.1 Circulação brônquica : A circulação brônquica é responsável em nutrir as estruturas pulmonares, com exceção dos ductos alveolares e alvéolos que são banhados pela circulação pulmonar. Após a perfusão brônquica, uma pequena parte desse sangue é coletada pelas veias pulmonares que desembocam no átrio esquerdo, levando ao shunt fisiológico. 24.2. Circulação sistêmica: A circulação sistêmica também é denominada como grande circulação (Figura 33). Inicia-se no ventrículo esquerdo, onde o sangue é ejetado no interior da artéria aorta. Esta se subdivide em várias ramificações dando origem as artérias de diâmetros cada vez menores e garante a chegada do sangue rico em O2 e nutrientes para os tecidos. Após a nutrição dos tecidos o sangue apresenta grande quantidade de CO2 e resíduos metabólicos que precisam ser eliminados, então esse sangue é conduzido de volta para o coração pelas veias cava superior e inferior para o átrio direito, completando o ciclo cardíaco. 61Figura 33 – Representação esquemática da circulação sistêmica REFERÊNCIAS AIRES, Margarida de Mello. Fisiologia. 2ª. Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999. AIRES, Margarida de Mello. Fisiologia. 4ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012. 62 CRANG L.; Scanlan Robert L.; Wilkins James K. Stoller. Fundamentos da Terapia Respiratória de Egan. 7ª Ed. Manole, 2000. DAVID, E. Mohrman; LOIS, J. Heller. Fisiologia Cardiovascular. 6ª ed. São Paulo: Mc Graw Hill, 2007. GUYTON, Arthur C.; HALL, John E. Fisiologia humana e mecanismos das doenças. 6ª. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998. GUYTON, Arthur C.; HALL, John E. Tratado de fisiologia médica. 11ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006. WEST, Jonh B. Fisiologia Respiratória Princípios Básicos. 8ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2010. WEST, Jonh B. Fisiologia Respiratória Princípios Básicos. 9ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. WILKINS, Robert L; Stoller, James K.; Kacmarek, Robert M. Egan - Fundamentos de Terapia Respiratória. 9ª ed. Elsevier Brasil, 2009.
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