Fisiologia respiratória 2013

Fisiologia
respiratória
Ivan Ervilha Paletta

Especialização em Fisioterapia
Hospitalar
www.grupoivanervilha.com.br

Tópicos:

 Ventilação Pulmonar
 Difusão de Oxigênio e Dióxido de Carbono entre os
Alvéolos e o Sangue
 Transporte de Oxigênio e Dióxido de Carbono no Sangue
 Regulação da Ventilação Pulmonar

Ventilação
Como o Gás Chega aos Alvéolos

Ventilação

 As principais funções dos pulmões são o fornecimento de
oxigênio e a remoção de dióxido de carbono do organismo.
 Para que isso seja conseguido, os pulmões devem ser
adequadamente ventilados.

A ventilação é o processo de movimentação do ar para o interior e para fora
dos pulmões.

Ela é diferente da respiração, a qual envolve eventos químicos e fisiológicos
complexos ao nível celular.

Volumes pulmonares

Antes de observamos o movimento de gás no pulmão, é
interessante verificarmos os volumes e as capacidades
pulmonares.

Volume corrente

 É o volume de
ar inspirado ou
expirado em
cada ventilação
normal.
 VC ou VT =
500ml no
homem adulto.

Volume de reserva inspiratório

 É o volume
extra de ar que
pode ser
inspirado acima
do VC quando
uma pessoa
inspira com
força total.
 VRI = 3000ml
no homem
adulto.

Volume de reserva expiratório

 É o máximo do
volume extra de
ar que pode ser
expirado numa
expiração forçada
após o final de
uma expiração
corrente normal.
 VC ou VT = 500ml
no homem adulto.

Volume residual

 É o volume de
ar que fica nos
pulmões após
a expiração
mais forçada.
 VR = 1200ml
no homem
adulto.

Capacidades pulmonares

 Ao descrever os eventos no ciclo pulmonar, algumas vezes é
desejável considerar dois ou mais volumes combinados.
 Tais combinações são chamadas capacidades pulmonares.

Capacidade inspiratória

 CI = VC + VRI
 CI = 3500ml
 É a quantidade de ar
que uma pessoa
pode respirar,
começando num
nível expiratório
normal e
distendendo os
pulmões a uma
quantidade máxima.

Capacidade residual funcional

 CRF = VRE + VR
 CRF = 2300ml
 É a quantidade de
ar que permanece
nos pulmões no
final de uma
expiração normal.

Capacidade vital

 CV = VRI + VC +VRE
 CRF = 4600ml
 É a quantidade
máxima de ar que uma
pessoa pode expelir
dos pulmões após
primeiramente enchê-
los à sua extensão
máxima e então
expirar também à sua
extensão máxima.

Capacidade pulmonar total

 CPT = CV + VR
 CRF = 5800ml
 É o volume máximo
que os pulmões
podem ser
expandidos com o
maior esforço.

 Todos os volumes e capacidades pulmonares na mulheres
são cerca de 20 a 25% menores do que nos homens, e são
maiores em pessoas atléticas e com massa corporais
maiores do que em pessoas menores e astênicas.

Conhecido os volumes e capacidades pulmonares vamos
detalhar o processo de ventilação...

Mecânica da ventilação

Estudo das forças que movem o pulmão e a parede torácica
e as resistências que elas superam.

Visualizemos brevemente os diferentes músculos solicitados
no movimento ventilatório.

Músculos ventilatórios

 De forma didática dividiremos o tórax em quatro partes:
 Orifício superior;
 Parte posterolateral;
 Parte anterolateral;
 Orifício inferior.

Para cada parte teremos os respectivos músculos:
 Músculos do orifício superior do tórax;
 Músculos da parte posterolateral do tórax;
 Músculos da parte anterolateral do tórax;
 Músculos do orifício inferior do tórax.

Músculos do orifício superior do tórax

 São os músculos
situados na altura da
primeira costela:
 Sobre o segmento
posterior da costela:
 Esplênio do pescoço;
 Serrátil
posterossuperior;
 Rombóide;
 Trapézio ascendente.


médio da costela:
 Levantador da escápula
 Escaleno médio


anterior da costela:
 Escaleno anterior;
 Primeira digitação do
serrátil anterior.

 Observamos que esses músculos estão situados na altura
de um importante cruzamento tanto dinâmico como
neurovascular.
 Esses músculos fazem parte das cadeias de flexão, das
cadeias de extensão e das cadeias cruzadas.
 Além disso, constituem ligações importantes para:
 Cabeça;
 Coluna cervical;
 Escápulas.

Músculos da parte posterolateral do tórax

 Plano profundo:
 Músculos supracostais;
 Músculos espinais que são, de dentro para fora:
 Transversoespinhais;
 Semiespinhais;
 Supraespinais;
 Latíssimo do dorso
 Iliocostal;
 Músculo serrátil posterior superior e posterior inferior


 Plano médio:
 Levantador da escápula;
 Rombóide;
 Serrátil anterior;

 Plano superficial:
 Supraespinhais;
 Infraespinhais
 Redondo menor
 Latíssimo do dorso
 Trapézio


 Esses músculos fazem parte das cadeias de extensão e das
cadeias cruzadas de abertura.
 Eles estabelecem ligações com:
 Cabeça;
 Escápulas;
 Membros superiores.

Músculos da parte anterolateral do tórax
 Eles têm dois destinos possíveis:
 Cíngulo do membro superior: fazem parte dos suspensórios das cadeias
cruzadas de fechamento. São eles:
 M. serrátil anterior;
 MM. Subclávios;
 MM. Peitorais menores;
 MM. Peitorais maiores.
 Parede abdominal: fazem parte das cadeias de flexão ou das cadeias cruzadas de
fechamento.
 Os músculos que se destinam à parede abdominal fazem parte da
região abdominal e suas inserções costais os colocam em
continuidade com o tórax. São eles:
 Retos do abdome, oblíquos do abdome e transverso do abdome.

Músculos do orifício inferior do tórax

 O diafragma, que forma:
 A parede do orifício inferior do tórax;
 A parede superior da cavidade abdominal.

“ Portanto, observa-se que todas as cadeias se cruzam na altura do
diafragma. Em consequência, qualquer tensão em uma das cadeias do
tronco pode impedir o bom funcionamento do diafragma.
Entretanto, é indispensável não esquecer sua profundas influências na
cadeia neurovascular e nas cadeias viscerais supra e
infradiafragmáticas. Um paciente que “não sabe respirar” é, na
verdade, uma pessoa cujo diafragma não está livre. É claro que todos
sabemos respirar naturalmente, mas essa disposição natural pode
ser impedida por diferentes tensões que afetam as regiões
solicitadas no movimento da respiração. Portanto, nosso tratamento
não tem a finalidade de ensinar o paciente a respirar, mas sim de
liberar o diafragma de todas as tensões parasitas que afetam o
conjunto das cadeias visceral, neurovascular, articular e muscular.”
Léopold Busquet

Ta! E daí?

 Para compreender bem o funcionamento torácico, é
preciso ter uma compreensão global da coerência do
trabalho em conjunto das cadeias no movimento
ventilatório pela relação contentor-conteúdo.
 Contentor = Tórax
 Conteúdo = Pulmão

Influências do contentor sobre o conteúdo

 Na inspiração, voluntária ou involuntária, o volume da caixa
torácica aumenta. Para isso são aumentados:
 O diâmetro vertical;
 O diâmetro transversal;
 O diâmetro anteroposterior.

Aumento do diâmetro vertical

Contentor
Em cima:
 O crânio garante um ponto fixo alto para:
 Os esternocleidomastóideos, que elevam a clavícula e o esterno.
 A coluna cervical garante ponto fixo alto para:
 Os escalenos que elevam as duas primeiras costelas.
 A mandíbula garante um ponto fixo alto para:
 Os genio-hióideos;
 Os tireo-hióideos;
 Os esternocleido-hióideos;
 Os esternopcleidotireóideos.


 Esses músculos fazem parte das cadeias de flexão e completam a elevação
do cíngulo do membro superior e do esterno.
 O esterno, uma estrutura óssea, realiza a elevação sincrônica das seis
primeiras costelas.
 Embaixo:
 diafragma


Conteúdo

A bolsa pleural tem um
diâmetro vertical
aumentada.
Os brônquios sofrem o
alongamento do diâmetro
vertical;
O pericárdio tem um
diâmetro vertical que
aumenta.

Aumento do diâmetro transversal

Contentor
Metade superior do tórax:
 A cintura escapular garante um ponto fixo lateral para:
 Os peitorais menores
 Os membros superiores garantem um ponto fixo lateral para:
 Os peitorais maiores
 Metade inferior do tórax:
 A coluna dorsal garante um ponto fixo posterior para:
 Os romboides
 Os serráteis anteriores.


As seis primeiras costelas têm um moviemento de alça de
balde.
As 7, 8, 9 e a 10 costelas têm sobretudo um movimento de
afastamento, facilitado por suas ligações cartilaginosas.

Conteúdo
A bolsa pleural tem um diâmetro transversal que aumenta.
Os brônquios passam por um aumento de seu diâmetro.
O pericárdio tem um diâmetro transversal que diminui.


 A diminuição do diâmetro transversal do pericárdio
favorece a expansão média de cada pulmão.
 A modificação dos diâmetros da bolsa pericárdica nas fases
de inspiração e de expiração tem uma ação de
bombeamento que dinamiza a vascularização da parede
cardíaca. O pericárdio é o coração do coração.

Aumento do diâmetro anteroposterior

Contentor

O endireitamento da coluna dorsal provoca a rotação
externa das costelas;
Ao mesmo tempo que o esterno sobe e vai para a frente, a
horizontalização das costelas aumenta o diâmetro
anteroposterior do tórax;


 As cadeias de extensão realizam o endireitamento dorsal,
especialmente graças a unidade funcional composta pelos
músculos serráteis posteriossuperiores, os serráteis
posteroinferiores e a aponeurose dorsal.
 Observaremos que os serráteis posteroinferiores movem a
11 e 12 costelas para baixo e para trás, no sentido
contrário às outras costelas. Isso se torna possível pelas
ligações conjuntivas das arcadas, que permitem o
abaixamento das costelas flutuantes, acompanhando, assim o
resto da caixa torácica.


 Observemos a coerência entre a anatomia e a fisiologia das
costelas:
 As seis primeiras costelas têm uma ligação óssea com o esterno e sobem;
 As quatro seguintes têm uma ligação cartilaginosa e se afastam;
 As duas últimas têm uma ligação fibrosa e descem e recuam.

Importante lembrar que também existe um movimento de recuo nas 6
primeiras costelas, devido a ligação cartilaginosa com o esterno.


Conteúdo
A bolsa pleural tem um diâmetro anteroposterior que
aumenta.
Os brônquios têm um aumento dos seus diâmetros.
O pericárdio tem um alongamento do diâmetro
anteroposterior.

Observações

 Na inspiração, as costelas inferiores descem para aumentar
o diâmetro vertical do tórax;
 Por isso, é incorreto dizer: “os músculos inspiratórios
elevam as costelas, os músculos expiratórios as abaixam.”
 Essa frase não é precisa e deve ser substituída por:
“ Chama-se inspiratório todo músculo que aumenta o volume
da cavidade torácica e expiratório todo aquele que diminui
o volume dessa cavidade.”

ventilação

A ventilação é o processo de movimentação do ar para o
interior e para fora dos pulmões.

Composto por dois períodos:
Inspiração: Processo ativo que depende da ação muscular e da organização do
complexo torácico.
Expiração: Processo passivo na ventilação normal e ativo quando necessário.
Também depende da organização do complexo torácico.

Diferenças de Pressão durante a Ventilação

 A ventilação ocorre em resposta aos gradientes de pressão
criados pela expansão e recolhimento torácico.
 Essas pressões usualmente são mensuradas em cmH20.
 As pressões ventilatórias frequentemente são expressadas
em relação a pressão atmosférica.
 Um pressão ventilatória de 0 é equivalente a 1 atmosfera ( 1034 cmH20 ou
760mmHg).
 Uma pressão positiva é aquela maior do que a pressão
atmosférica. Embora não seja correto, o termo pressão
negativa algumas vezes é utilizado para descrever pressões
subatmosféricas.

pressões
 Pressão Bucal ou Pao (ao = airway opening)
 Vias aéreas superiores
 A não ser que seja aplicada pressão positiva nas vias aéreas a Pao é sempre
igual a zero.
 Igual a zero = igual a pressão atmosférica
 Pressão na Superfície Corporal ou Psc
 Igual a pressão atmosférica, usualmente também é zero.
 Pressão Alveolar (Palv) ou Intrapulmonar
 Varia durante os ciclos ventilátórios
 Pressão Pleural ou Ppl
 Varia durante os ciclos ventilatórios

Gradiente de pressão

 Diferença entre duas pressões;
 Existem 3 gradientes de pressão importantes envolvidos na
ventilação:
 Transrespiratório;
 Transpulmonar;
 Transtorácico.

Gradiente transrespiratório

 Representa a diferença de pressão entre a atmosfera
(superfície corporal) e os alvéolos.

Prs = Palv – Psc

Num individuo respirando espontaneamente, tanto a pressão
da superefície corpórea quanto a da abertura das vias
aéreas (boca) são iguais à pressão atmosférica. Por isso
podemos substituir:
Prs = Palv - Pao

Gradiente transrespiratório

 Este gradiente faz com que o gás flua para dentro e para
fora dos alvéolos durante a ventilação.

Gradiente trasnpulmonar

 O gradiente de pressão trasnpulmonar ou Pp, é igual à
diferença de pressão entre os alvéolos e o espaço pleural.
Pp = Palv – Ppl
 Pp é a diferença de pressão que mantém a
insuflação alveolar.
 Alterações do Pp durante a ventilação acarretam alterações
correspondentes no volume alveolar.

Gradiente trasntorácico

 O gradiente de pressão trasntorácico, ou Pw, representa a
diferença de pressão entre o espaço pleural e a superfície
corpórea.
Pw = Ppl – Psc
 O Pw é a pressão através da parede torácica,
 Ela representa a pressão total necessária para expandir ou
recolher em conjunto os pulmões e parede torácica.

Ciclo ventilatório
 Durante um ciclo ventilatório normal, a glote permanece
aberta.
 Como a Psc e a Pao permanecem no zero, iguais, durante o
ciclo, somente alterações da Palv e Ppl são de interesse!

ANTES DA INSPIRAÇÃO
 Antes da inspiração, a pressão pleural é de aproximadamente
-5cmH2O e a pressão alveolar é de 0 cmH2O (igual a Pao e
Psc).
 Se Pp(transpulmonar) = Palv – Ppl, Pp= -5 -0, Ppl = -5cmH20

Antes da inspiração

 Se Pp(transpulmonar) = Palv – Ppl, Pp= -5 -0, Ppl = -5cmH20
 Lembrando, Pp é a diferença de pressão que mantém a
insuflação alveolar.
 Então o gradiente de pressão transpulmonar de -5cmH20,
antes do início da inspiração, mantém os pulmões em seus
volumes de repouso.
 Neste momento, as Palv e Pao são iguais, igual a zero. Por isso,
nenhum gás se move para dentro ou para for do trato
respiratório.

A inspiração começa

 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 (Pp) alarga, fazendo com que os alvéolos
expandam.
 Lembrando, Pp é a diferença de pressão que mantém a
insuflação alveolar, “por distensão dos alvéolos.”

A inspiração

 Pp(transpulmonar) = Palv – Ppl, Pp= -5 -5, Ppl = -10cmH20
 Como a pressão transpulmonar exerce a “tração” nos alvéolos, neste
momento esta tração aumenta provocando a expansão dos alvéolos.
 Quando os alvéolos expandem, suas pressões caem abaixo da
Pao.
 Vamos ver o efeito no gradiente transrespiratório (Prs). Prs
representa a diferença de pressão entre a atmosfera
(superfície corporal) e os alvéolos.
Prs = Palv – Psc , Prs = -10 – 5, Prs = -15cmH2o

A inspiração

 Prs = Palv – Psc , Prs = -10 – 5, Prs = -15cmH2o
Esse gradiente de pressão transrespiratória (Prs)“negativo” faz
com que o ar flua da abertura das vias aéreas até os alvéolos,
aumentando seu volume.

 Ppl continua a diminuir até o final da ispiração. Consequência
da contração muscular que alarga o gradiente transpulmonar
Pp = Palv – Ppl
Pp é a diferença de pressão que mantém a insuflação alveolar.

Final da inspiração

 A Ppl continua a diminuir até o final da inspiração.
 A pressão alveolar atinge o equilíbrio com a atmosfera.
 O enchimento alveolar alentece e o fluxo inspiratório
diminui a 0.
 Neste ponto, denominado final da inspiração, a pressão
alveolar retornou a 0.
 No final da inspiração, o gradiente de pressão
transpulmonar atinge seu valor máximo de
aproximadamente -10cmH20.

expiração

 Quando a expiração começa, o tórax retrai e a Ppl começa
a aumentar.
 Quando a pressão pleural aumenta, o gradiente de pressão
transpulmonar estreita e os alvéolos começam a diminuir
de tamanho.
 Quando os alvéolos se tornam menores, a pressão alveolar
ultrapassa a da abertura das vias aéreas.
 Esse gradiente de pressão trasrespiratória faz com que o ar
se mova dos alvéolos em direção à abertura das Vias aéreas.

expiração

 Quando a pressão alveolar atinge o nível da pressão
atmosférica, o fluxo cessa e um novo ciclo começa.
 Esses eventos ocorrem durante a excurssões do volume
corrente.
 Alterações similares da pressão acompanham a inspiração e
a expiração mais profundas.

Forças de oposição à insuflação pulmonar

 Para gerar os gradientes de pressão descritos, os pulmões
devem ser distendidos.
 Esta distensão requer que sejam superadas várias forças de
oposição.
 A expiração normal é passiva, utilizando a energia
armazenada durante a inspiração.
 As forças de oposição à insuflação pulmonar podem ser
agrupadas em 2 categorias:
 Forças elásticas
 Forças de atrito.

Forças elásticas

 Envolvem os tecidos pulmonares e torácicos, junto com a
tensão superficial nos alvéolos.
 As fibras elásticas e de colágeno são agrupadas no
parênquima pulmonar.
 Estes tecidos dão aos pulmões a propriedade da
elasticidade.
 A elasticidade é a tendência física de um objeto de resistir à
distensão.
 Quando distendido, um corpo elástico tende a retornar à
sua forma original.

Forças elásticas

 A tensão desenvolvida quando uma estrutura elástica é distendida é
proporcional ao grau de deformação produzido.
 Exemplo: Mola Simples
 Maior tensão, alongamento
Linear
 Capacidade de distensão
Limitada
 Ponto de distensão máxima
Nenhum aumento no comprimento
Quebra da mola

Forças elásticas

 No pulmão, a insuflação é equivalente à distensão.
 A insuflação sofre oposição das forças elásticas.
 Para aumentar o volume pulmonar, uma pressão deve ser
aplicada.
 Durante a inspiração, pressões cada vez mais negativas são
necessárias para distender o pulmão a um volume maior.
 Quando o pulmão é distendido ao seu máximo, a curva de
insuflação se torna achatada.
 Esse achatamento indica aumento da oposição à expansão.

Forças elásticas

 Como com a mola sob tensão, a desinsuflação ocorre
passivamente quando a pressão no recipiente cai em
direção à pressão atmosférica.
 A desinsuflação do pulmão não acompanha exatamente a
curva de insuflação.
 Durante a desinsuflação, o volume pulmonar numa
determinada pressão é discretamente maior do que a
pressão durante a insuflação
Pressões iguais --------- Volumes diferentes

Forças elásticas

 Essa diferença entre a curva de insuflação e a de
desinsuflação é denominada histerese.
 A histerese indica que outros fatores além das forças
elásticas estão presentes.

Forças de Tensão superficial

 As forças elásticas envolvem os tecidos pulmonares e
torácicos, junto com a tensão superficial nos alvéolos.
 Parte da histerese apresentada pelo pulmão é decorrente
da tensão superficial nos alvéolos.

Tensão superficial

Entendendo melhor:
Moléculas iguais apresentam uma força de atração entre elas
chamada coesão.
A tensão superficial é a força exercida por moléculas iguais
numa superfície líquida.
As forças de coesão afetam igualmente as moléculas em
todas as direções.
No entanto, somente forças internas afetam as moléculas na
superfície.

Tensão superficial

 Esse desequilíbrio entre as forças de coesão, internas e
externas, faz com que as moléculas se agrupem de forma a
estabelecer um membrana superficial de menor área
possível.
 Geralmente no formato de uma curva ou de uma esfera.
 Exemplo a formação de uma gota:

Tensão superficial

 A tensão superficial, como um punho comprimindo uma bola,
aumenta a pressão no interior de uma gota ou uma bolha de
líquido.
 Laplace fala que essa pressão varia diretamente com a tensão
superficial do líquido e inversamente ao seu raio.
Para uma bolha de líquido: P = 4TS / r
P é a pressão da bolha, Ts é tensão superficial e r é o raio da bolha.
 Como os alvéolos pulmonares se assemelham a um aglomerado
de bolhas, a tensão superficial possui um papel fundamental na
mecânica ventilatória.

Tensão superficial

 Por isso tudo, um pulmão cheio de ar é mais difícil de ser
insuflado do que um cheio de solução salina por causa da
interface gás-líquido existente nos alvéolos.
 Essa interface gás-líquido produz forças de tensão
superficial de modo que os alvéolos se assemelham a
bolhas.

Tensão superficial

 A retração pulmonar é uma combinação da elasticidade
tecidual e das forças de tensão superficial nos alvéolos.
 Durante a insuflação, é necessária uma pressão adicional
para superar as forças de tensão superficial.
 Durante a desinsuflação, as forças de tensão superficial
diminuem, resultando numa alteração das características
pressão-volume.
 A tensão superficial no pulmão é diminuída por uma
substância chamada surfactante pulmonar.

Surfactante pulmonar

 Produzido pelos Pneumócitos tipo II
 É um fosfolipídio, e um dos constituintes mais importantes é
a dipalmitoil-fosfatidilcolina (DPPC).
 O DPPC é sintetizado no pulmão a partir de ácidos graxos
que, ou são extraídos do sangue, ou são eles próprios
sintetizados no pulmão. Sua síntese é rápida e há um giro
rápido do surfactante.
 Caso o fluxo sanguíneo de uma região pulmonar seja
abolido, como o resultado de um êmbolo, o surfactante ali
pode entrar em depleção.


 O surfactante é formado, relativamente, tarde na vida fetal,
e os bebês nascidos sem as quantidades adequadas
desenvolvem angustia respiratória e podem morrer.

Como o surfactante reduz tanto a tensão superficial?

 As moléculas de DPPC, aparentemente, são hidrofóbicas
num extremo e hidrofílicas no outro e se alinham elas
próprias na superfície.
 Substâncias hidrofóbicas
 Possuem aversão à água. Repelem as moléculas da água.
 Substâncias hidrofílicas
 Conseguem entrar entre as moléculas da água. Podem ser diluídas na água.

 A redução da tensão superficial é maior quando as
moléculas de DPPC estão mais próximas, nesse caso,
quando o alvéolo esta diminuído em seu tamanho (final da
expiração).


 Quais são as vantagens fisiológicas do surfactante?
 Primeiro, uma baixa tensão superficial nos alvéolos aumenta
a complacência pulmonar e reduz o trabalho de expandi-los
a cada respiração.
 Segunda, estabilidade dos alvéolos. Impede que os pequenos
alvéolos colapsem por causa da tensão superficial.
 Terceiro, ajuda a manter os alvéolos secos. A tensão
superficial tende a aspirar o líquido para dentro dos
espaços alveolares, a partir dos capilares. Reduzindo essas
forças o surfactante impede a transudação de líquidos.


 Quais são as consequências de perda de surfactante?
 Pulmões rígidos (baixa complacência);
 Áreas de atelectasia;
 Alvéolos cheios de transudato.

complacÊNCIA PULMONAR

 COLOCAR IMAGEM 9-5 PAG 210 EGAN

COMPLACÊNCIA DA PAREDE TORÁCICA

 A insuflação e desinsuflação pulmonar ocorrem com
alterações nas dimensões da parede torácica.
 Os pulmões e a parede torácica possuem complacências ou
distensibilidade próprias. Nos adultos saudáveis, a
complacência pulmonar e da parede torácica são
aproximadamente iguais a 0,2 L/cmH2O.
 No entanto, como os pulmões estão contidos dentro do
tórax, os dois sistemas atuam como molas que se tracionam
mutuamente. Isso reduz a complacência do sistema a
aproximadamente 0,1 L/cmH2O.

COMPLACÊNCIA DA PAREDE TORÁCICA

 Isso possui muitas implicações práticas, particularmente
para a ventilação mecânica.
 Qualquer doença que altera a complacência pulmonar ou
da parede torácica pode comprometer gravemente a
mecânica normal da ventilação.
 O que poderia reduzir a complacência torácica:
 Cifoescoliose;
 Espodilite anquilosante;
 Alterações das cadeias musculares, viscerais e neurais.

Complacência Total
 A complacência total do sistema respiratório é igual à
complacência pulmonar mais a complacência torácica.
 Os pulmões e a parede torácica trabalham em paralelo.

Em VM, a complacência obtida através das manobras de pausa
inspiratória é a COMPLACÊNCIA TOTAL.
Que possui valor normal de 0,1 L/cmH2O
A complacência total do sistema respiratório pode ser
alterada por distúrbios que afetam a complacência
pulmonar, da parede torácica ou ambas.

Oposição de atrito à ventilação

 Estamos falando das forças de oposição à insuflação. Vimos
até aqui as forças elásticas.
 Agora veremos as foças de atrito (não elástico).
 Não está relacionada com as propriedades elásticas dos
pulmões e do tórax.
 Ela somente ocorre quando o sistema esta em movimento.
 É representada por dois componentes:
 Resistência viscosa tecidual;
 Resistência das vias aéreas.

Resistência viscosa tecidual

 A resistência viscosa tecidual é a impedância do movimento
causada pelo deslocamento dos tecidos durante a
ventilação.

Mas o que é impedância?


 Impedância : genericamente, significa uma medida de
impedimento ou oposição a[o fluxo de] algo, abstrato ou
concreto. Pode significar também, quando cabível ou
definido, a expressão matemática da medida dessa oposição,
acompanhada da referente expressão dimensional.
 A ideia de impedância costuma relacionar-se
fundamentalmente com a transferência de energia e, por isso,
pode encontrar-se em todas as áreas da engenharia. Pode,
contudo, por extensão semântica originária, utilizar-se
noutras áreas.
Wikipédia


 Entre os tecidos deslocados estão incluídos os pulmões, a
caixa torácica, o diafragma e os órgãos abdominais.
 A energia para deslocar essas estruturas é comparável à
impedância causada pelo atrito em qualquer sistema
dinâmico.
 A resistência tecidual é responsável somente por cerca de
20% da resistência total à insuflação pulmonar.
 A obesidade, a fibrose e a ascite podem alterar a resistência
viscosa tecidual, aumentando a impedância total à
ventilação.

Resistência das vias aéreas

 O movimento gasoso através das vias aéreas também causa
resistência por atrito.
 A impedância à ventilação pelo movimento gasoso através
das vias aéreas é denominada resistência das vias aéreas.
 A resistência das vias aéreas é responsável por 80% da
resistência por atrito à ventilação.

Resistência das Vias aéreas
 Para compreender a fundo precisamos antes entender a dinâmica
dos fluidos

DINÂMICA DOS FLUIDOS
 Um fluido é uma substância que se deforma continuamente
quando submetida a uma tensão de cisalhamento, não
importando o quão pequena possa ser essa tensão. Um
subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos,
os gases, os plasmas e, de certa maneira, os sólidos plásticos
 Os fluidos compartilham a propriedade de não resistir a
deformação e apresentam a capacidade de fluir (também descrita
como a habilidade de tomar a forma de seus recipientes).

DINÂMICA DOS FLUIDOS

 Os líquidos e os gases podem ser observados
estaticamente ou fluindo, em movimento.
 O fluxo é o movimento maciço de uma substância através
do espaço.
 O estudo dos fluidos em movimento é conhecido como
hidrodinâmica

Resistência ao fluxo de um fluido

Padrões de fluxo

 A resistência ao fluxo também varia com o padrão de fluxo.
 Existem 3 padrões principais de fluxo através de tubos:
 Laminar
 Turbulento
 Transicional

Fluxo laminar através de um tubo

Fluxo laminar através de um tubo

 Segundo essa fórmula, para os fluidos fluírem num padrão
laminar, a pressão de propulsão aumenta sempre que a
viscosidade do líquido, o comprimento do tubo ou o fluxo
aumentarem.
 Além disso, é necessária uma pressão maior para manter
um determinado fluxo se o raio do tubo diminuir.

Fluxo turbulento através de um tubo

 Sob certas condições, o padrão de fluxo através de um tubo
muda significativamente, com perda da corrente em linhas
paralelas regulares.
 Ao invés disso, as moléculas do fluido formam correntes de
fluxo irregulares num padrão caótico denominado fluxo
turbulento.


 Quando um fluxo se torna turbulento, a Lei de Poiseuille
não é mais aplicada. Aplica-se:

F é o fator de fricção baseado na densidade do fluido

Observaremos um aumento significativo da pressão a
qualquer aumento do fluxo!

 Por isso, para dobrar o fluxo sob condições laminares, você
precisa somente duplicar a pressão de propulsão.
 Para duplicar o fluxo sob condições de turbulência, você
deve quadruplicar a pressão de propulsão.

Fluxo transicional através de um tubo

Fluxo, velocidade e área transversal

 O fluxo é o movimento maciço de um volume de líquido
por unidade de tempo. Clinicamente, as unidades de fluxo
mais comuns são litros por minuto (l/min) ou litros por
segundo (l/seg).
 Em contraste, a velocidade é uma medida de distância linear
percorrida pelo fluido por unidade de tempo. A unidade de
velocidade comumente utilizada na fisiologia pulmonar é o
centímetros por segundo (cm/s)


 Embora o fluxo e a velocidade dos fluidos sejam
mensurações diferentes, os dois conceitos estão
intimamente relacionados.
 O fator fundamental para relacionar a velocidade ao fluxo é
a área transversal do sistema de condução.


Mostra que a velocidade de um fluido que se move através de
um tubo a um fluxo constante varia inversamente com a área
transversal disponível. Lei da Continuidade


 Embora o princípio somente seja verdadeiro para líquidos
não compressíveis, as características qualitativas são
similares para o fluxo gasoso.

 Vamos agora aplicar a dinâmica dos fluidos na fisiologia
respiratória

Resistência das vias aéreas

 A resistência das vias aéreas (Rva) é a proporção da
pressão de propulsão responsável pelo movimento gasoso
em relação ao fluxo de gás, calculada da seguinte maneira:

A pressão de propulsão () é a diferença de pressão entre os
alvéolos e a abertura das vias aéreas (o gradiente de
pressão transrespiratório ou Palv – Pao).

Rva = 0,5 a 2,5 cmH2O, em adultos saudáveis

Fatores que afetam a resistência das vias
aéreas
 Tipos de fluxo e área transversal
 Tipo de fluxo
 Laminar
Para um fluxo laminar a equação que deve ser aplicada nas
condições clínicas que envolvem as vias aéreas é a da Lei de
Poiseuille.
 Esta equação é importante quando aplicada nas seguintes
condições clínicas:

1- Para que o fluxo gasoso permaneça constante, a pressão de
liberação deve variar inversamente com a quarta potência do
raio da via aérea. A redução do raio do tubo pela metade
requer um aumento de dezesseis vezes da pressão para
manter o fluxo constante. Para manter a ventilação na
presença de vias aéreas estreitadas, podem ser necessários
grandes aumentos da pressão de propulsão.

2- Se a pressão de liberação do gás que ventila os pulmões
permanecer constante, o fluxo gasoso variará diretamente
com a quarta potência do raio da via aérea. A redução do raio
da via aérea à metade diminui o fluxo em dezesseis vezes
numa pressão constante. Pequenas alterações do calibre
brônquico podem alterar acentuadamente o fluxo gasoso
através de uma via aérea.

Distribuição da resistência das vias aéreas

 Aproximadamente 80% da resistência ao fluxo gasoso
ocorre no nariz, na boca e nas grandes vias aéreas.
 Somente cerca de 20% da resistência total ao fluxo é
atribuível às vias aéreas com mens de 2mm de diâmetro.
 Isso parece contradizer o fato da resistência estar
relacionada inversamente com o raio do tubo condutor.
 A ramificação da árvore traqueobrônquica aumenta a área
transversa com cada geração de vias aéreas.

Distribuição da resistência das vias aéreas

 À medida que o gás se move em direção aos alvéolos, a área
transversa combinada do sistema de condução aumenta
exponencialmente.
 De acordo com as leis da dinâmica dos fluidos, esse aumento
de área transversa provoca uma diminuição na velocidade do
gás.
 Essa diminuição produz um fluxo de padrão laminar!

Considerações finais a respeito da distribuição
da resistência
 O fluxo turbulento predomina na boca, traqueia e
brônquios principais. A velocidade do gás é elevada
favorecendo o fluxo turbulento.
 Ao nível dos bronquíolos terminais, a área transversa
aumenta mais do que trinta vezes. Velocidade gasosa muito
baixa.
 Nas vias aéreas pequenas normais, o fluxo é laminar. A
pressão de propulsão através dessas vias aéreas é inferior a
1% da pressão de propulsão total do sistema.

da resistência
 O diâmetro das vias aéreas não é constante.
 Durante a inspiração, a distensão do tecido pulmonar
circundante e o alargamento do gradiente de pressão
transpulmonar aumentam o diâmetro das vias aéreas.
 Quanto maior o volume pulmonar, maior a influência desses
fatores sobre o calibre das vias aéreas.
 O aumento de diâmetro das vias aéreas com o aumento do
volume pulmonar diminui a resistência das vias aéreas

da resistência
 À medida em que o volume pulmonar diminui em direção
ao volume residual, os diâmetros das vias aéreas também
diminuem.
 A resistência das vias aéreas aumenta dramaticamente em
volumes pulmonares baixos.

Mecânica da expiração

 O calibre das vias aéreas é determinado por vários fatores,
os quais incluem o suporte anatômico fornecido às vias
aéreas e as diferenças de pressão através de suas paredes.
 O suporte anatômico é oriundo da cartilagem da parede
das vias aéreas e da “tração” produzida pelos tecidos
circundantes.

Cartilagem só
até
Bronquíolos


 As vias aéreas também são suportadas pela diferença de
pressão através de suas paredes.
 Esse gradiente de pressão trasnpulmonar auxilia na
estabilização das vias aéreas, principalmente das pequenas.
 Isso na respiração calma!
 A diferença entre a pressão pleural e a pressão no interior
das vias aéreas é denominada gradiente de pressão
transmural.


 Durante a espiração forçada, a contração dos músculos
expiratórios pode aumentar a pressão pleural acima da
pressão atmosférica.
 Isso reverte o gradiente de pressão transmural, o tornando
positivo.
 Se o gradiente de pressão transmural positivo ultrapassar a
pressão de suporte fornecida produzida pelo parênquima
pulmonar, as pequenas vias aéreas podem colapsar.


 Nas vias aéreas saudáveis, isso somente ocorre na
expiração forçada.
 Nas vias aéreas doentes, isso pode ocorrer na respiração
normal.
 Este evento também é conhecido como Ponto de Igual
Pressão ou PIP

 Colocar imagem 9-9 pag 215 egan

 Num pulmão normal, a pressão pleural aumenta até
aproximadamente +20cmH2O. A pressão alveolar é a soma
da Pressão pleural (+20) e da pressão de retração elástica
pulmonar (+10) totalizando +30. A pressão das vias aéreas
diminuindo ao longo das vias aéreas, dos alvéolos até a
boca. No PIP , a pressão no interior das vias aéreas é igual à
Ppl. Em direção à boca, a pressão das vias aéreas diminui
abaixo da Ppl, resultando numa via aérea estreitada e numa
limitação ao fluxo aéreo. Isso ocorre normalmente em
indivíduos saudáveis somente durante a expiração forçada.
O PIP migra das vias aéreas maiores em direção às menores
à medida em que o pulmão esvazia.

 Nas doenças pulmonares, como no enfisema, as mesmas
forças estão em jogo. A Ppl ainda é de +20, mas a pressão
de retração elástica pulmonar é de somente +5. Como
resultado, a pressão de condução é de somente +25. Isso
faz com que o PIP se localize em vias aéreas menores do
que no pulmão normal. Como resultado, as vias aéreas
estreitam ou colapsam com um volume pulmonar maior do
que nos pulmões normais. Nos pacientes enfisematosos, o
colapso das vias aéreas é ainda complicado pela perda do
suporte das vias aéreas pequenas.

Trabalho respiratório

 O trabalho respiratório é realizado pelos músculos
respiratórios .
 Esse trabalho exige uma energia que sobrepuje as forças
elásticas e de atrito que se opõem à insuflação.
 A avaliação do trabalho mecânico envolve a mensuração de
parâmetros físicos da força e da distância.
 A avaliação do trabalho metabólico envolve a mensuração
do consumo de oxigênio durante a respiração (VO2).

Trabalho respiratório

 Durante a respiração normal, o trabalho da expiração é
recuperado da energia potencial armazenada nos pulmões e
tórax expandidos.
 A expiração forçada exige um trabalho adicional dos
músculos expiratórios .
 O trabalho real da expiração forçada depende das
propriedades mecânicas pulmonares e torácicas.

 Colocar imagem 9-10 pag 216

 O ponto A é o nível de repouso (CRF) e B é o final da inspiração.
A linha reta contínua A-B representa a pressão necessária para
superar as forças elásticas simples (a inclinação desta linha é a
complacência pulmonar) e alinha curva A-C-B representa a
pressão adicional necessária para superar a resistência de atrito
(vias aéreas e tecidos). No ponto B, onde o fluxo aéreo cessa
momentaneamente, a resistência do atrito é inativa. A área 1
representa o trabalho necessário para superar as forças elásticas.
A área 2 representa o trabalho necessário para superar as forças
de atrito. O trabalho respiratório é a soma dessas duas áreas. A
linha pontilhada representa a curva pressão-volume da expiração
passiva, utilizando energia armazenada durante a inspiração.

Trabalho respiratório nas doenças pulmonares

 Colocar figura 9-11

Esforço expiratório

Distribuição da ventilação

 A ventilação não é distribuída equitativamente nos pulmões
saudáveis.
 Fatore tanto regionais quanto locais são responsáveis por
essa heterogeneidade na distribuição da ventilação.

Fatores regionais
 Nos indivíduos em posição ortostática, dois fatores dirigem mais
ventilação para as bases e regiões periféricas dos pulmões do que
para os ápices e zonas centrais. São eles:
 Diferença na Expansão Torácica: A expansão do tórax inferior é aproximadamente
50% maior do que a do tórax superior. A ação do diafragma insufla
preferencialmente os lobos pulmonares inferiores.
 Gradiente de pressão transpulmonar: Por causa do peso do pulmão e da influência
da gravidade, a pressão intrapleural no ápice é mais negativa do que na base. Os
alvéolos apicais são mantidos com um volume maior do que os basais. No entanto,
os alvéolos apicais estão localizados na porção achatada da curva P-V. Por isso, para
uma alteração igual da pressão intrapleural, os alvéolos basais expandem muito mais
durante a insp do que os apicais. Isso faz com que mais ventilção vá a base em
ortostaismo.

Fatores locais

 A complacência e a resistência determinam as taxas locais
de enchimento e de esvaziamento alveolar. Cada unidade
respiratória pode se comportar de forma diferente.
 A relação entre a complacência e a resistência de uma
unidade pulmonar pode ser mensurada.
 Essa propriedade de cada unidade pulmonar é denominada
constante de tempo.
Constante de tempo = C . R

Fatores locais

 Uma unidade pulmonar apresentará uma constante de
tempo longa se a resistência ou a complacência estiverem
aumentadas.
 As unidades com constante de tempo longas levam mais
tempo para encher e esvaziar do que unidades com
complacência e resistência normais.

Fatores locais

 Uma unidade pulmonar apresentará uma constante de
tempo pequena se a resistência ou a complacência
estiverem diminuídas.
 As unidades com constante de tempo pequenas enchem e
esvaziam mais rapidamente do que unidades com
complacência e resistência normais.

Fatores locais
 As constantes de tempo afetam a distribuição local da
ventilação nos pulmões.
 Quando o tempo disponível para a insuflação é fixado, as
unidades com constante de tempo longas enchem menos e
esvaziam mais rapidamente do que as normais.
 As unidades com constante de tempo curtas também
enchem menos do que as normais, como resultante da
baixa complacência.
 A ventilação dirigida às unidades pulmonares com
constantes de tempo longas ou curtas é menor do que a
recebida pelas unidades com complacência e resistência
normais.

Fatores locais
DEPENDÊNCIA DA COMPLACÊNCIA EM RELAÇÃO A
FREQUÊNCIA

Em FR aumentadas, as unidades com constantes de tempo longas
enchem menos e esvaziam mais lentamente do que as unidades
normais. Cada vez mais o ar inspirado vai para as unidades
pulmonares com constantes de tempo normais. Quando um maior
volume de ar vai para uma menor quantidade de unidades
pulmonares, pressões trasnpulmonares mais elevadas devem ser
geradas para manter a ventilação alveolar. Parece que a complacência
pulmonar diminuiu à medida em que a frequência respiratória
aumenta.

Fatores locais

DEPENDÊNCIA DA COMPLACÊNCIA EM RELAÇÃO A
FREQUÊNCIA
O termo complacência dinâmica é utilizado para avaliar a relação P-
V durante a inspiração. Se a complacência dinâmica diminui à medida
em que a FR aumenta, algumas unidades pulmonares devem possuir
constantes de tempo anormais.
A incoordenação entre ventilação e a perfusão pode provocar
hipoxemia, limitando severamente a capacidade do indivíduo de
realizar atividades rotineiras.

Eficácia e efetividade da ventilação

 Para ser efetiva, a ventilação deve responder às
necessidades orgânicas de captação de oxigênio e de
remoção do dióxido de carbono.
 Para ser eficaz, a ventilação deve consumir pouco oxigênio
e deve produzir uma quantidade mínima de dióxido de
carbono.

eficácia

 Ventilação Minuto: A ventilação usualmente é avaliada
calculando-se o VM. Entretanto o Vm mostra o volume
total que se move para dentro e para fora dos pulmões por
minuto sem descartar o volume do espaço morto.
VM = FR . VC
 Ventilação Alveolar: Melhor forma de se medir a eficácia da
ventilação. Já que descarta o volume do espaço morto, desta
forma prediz o volume de ar que efetivamente chegou até
os alvéolos.
VA = FR . (Vc – Vem)

Espaço morto

 Pode ser dividido em 2 subcomponentes:
 Espaço morto Anatômico: Volume das vias aéreas de condução. Varia de
cerca de 1ml por 450g de peso corporal (2,5 ml/Kg)
 Espaço morto alveolar: Alvéolos ventilados mas não perfundidos. Sem a
perfusão, o intercâmbio gasoso não ocorre.
 A soma do espaço morto anatômico e fisiológico é
denominado espaço morto fisiológico.

efetividade

 A efetividade da ventilação é determinada pela pressão
parcial de dióxido de carbono e pelo pH resultante,
especificamente no sangue arterial.
 A ventilação é efetiva quando a PaCO2 é mantida em níveis
que mantêm o Ph dentro dos limites normais.

Vamos recapitular...

 O ciclo ventilatório é composto pela Inspiração e pela
Expiração;
 Inspiração = Insuflação, encontramos forças de oposição:
 Forças Elásticas: Tecidos pulmonares e torácicos
 Histerese = Tecidos pulmonares + tensão superficial (surfactante)


Expiração;
 Forças Elásticas: Tecidos pulmonares e torácicos
 Histerese = Tecidos pulmonares + tensão superficial (surfactante)
 Como mensurar a distensibilidade do pulmão: Complacência Pulmonar
 Como mensurar a propriedade de resistência à deformação: Elastância Pulmonar
 Complacência = 1 / Elastância
 Complacência Pulmonar, Torácica e Total; 0,2 ; 0,2; 0,1 L/cmH2O
Cp = V / Ppl


Expiração;
 Forças Elásticas
 Forças de Atrito: não esta relacionada com as propriedades elásticas dos
pulmões e do tórax
 Somente ocorre quando o sistema esta em movimento
 Resistência Viscosa Tecidual: limitação do movimento causada pelo deslocamento
dos tecidos. 20% da resistência total. Obesidade, Fibrose, Ascite.
 Resistência das vias Aéreas:


 Resistência das Vias Aéreas: (0,5 a 2,5 cmH2O)
 Fluxo: Laminar, Turbulento ou Transicional
 Área Transversal

 80% da resistência ao fluxo gasoso ocorre no nariz, boca e grandes vias
aéreas.
 20% ocorre nas vias aéreas com menos de 2mm de diâmetro.


 Resistência das Vias Aéreas: (0,5 a 2,5 cmH2O)
 Fluxo: Laminar, Turbulento ou Transicional
 Área Transversal

 80% da resistência ao fluxo gasoso ocorre no nariz, boca e grandes vias
aéreas.
 20% ocorre nas vias aéreas com menos de 2mm de diâmetro.
 Quanto maior o volume menor a resistência. Inspiração = aumento do
diâmetro das vias aéreas.

Vamos Recapitular...

Expiração;
 Forças Elásticas
 Forças de Atrito
 Expiração = o calibre das vias aéreas é determinado por
vários fatores que incluem suporte anatômico (cartilagem)
e as diferenças de pressão através de suas paredes(PIP)


 Vimos que para realizar o ciclo ventilatório é necessário
gasto energético, denominado trabalho respiratório.


 Vimos que a distribuição da ventilação é heterogênia e que
depende dos seguintes fatores:
 Fatores regionais:
 Diferença na Expansão torácica (Inferior > 50% do que ápice)
 Diferença das Ppleurais do ápice e basais (Ppl apice < Ppl base)

Esse efeitos é menos pronunciado quando em decúbito dorsal e, ainda menor
quando em decúbito ventral. Este comportamento ocorre porque o diafragma é
empurrado no sentido cefálico quando em decúbito dorsal e afeta o tamanho de
todos os alvéolos.


 Vimos que a distribuição da ventilação é heterogênia e que
depende dos seguintes fatores:
 Fatores regionais:
 Diferença na Expansão torácica (Inferior > 50% do que ápice)
 Diferença das Ppleurais do ápice e basais (Ppl apice < Ppl base)
 Fatores Locais: Constante de Tempo (depende da Complacência e da
resistência) Constante de tempo = C . R
 As unidades com constante de tempo longas (C ou R aumentadas) levam mais tempo
para encher e esvaziar do que unidades com complacência e resistência normais.
 As unidades com constante de tempo pequenas (C ou R reduzidas) enchem e
esvaziam mais rapidamente do que unidades com complacência e resistência normais.


 Vimos como medir se a ventilação esta sendo Eficaz e
Eficiente:
 Eficiente: consumo de O2 baixo, Baixo trabalho respiratório.
 Eficaz: VM = FR . VC --------- VA = FR . (Vc – Vem)

Vem = 2,5ml/KG o que significa
que para uma pessoa com:
 60 Kg ----- 60 x 2,5 = 150 ml
 80 kg ----- 80 x 2,5 = 200ml
 100 kg ------ 100 x 2,5 = 250ml


 Vimos como medir se a ventilação esta sendo Eficaz e
Efetiva:
 Eficiente: consumo de O2 baixo, Baixo trabalho respiratório.
 Eficaz: VM = FR . VC --------- VA = FR . (Vc – Vem)
Se mantermos FR:20 e VC 500,
teríamos:
Vem = 2,5ml/KG o que significa
que para uma pessoa com: VM = 10.000 e VA = 7.000
 60 Kg ----- 60 x 2,5 = 150 ml
VM = 10.000 e VA = 6.000
 80 kg ----- 80 x 2,5 = 200ml
 100 kg ------ 100 x 2,5 = 250ml VM = 10.000 e VA = 5.000

Ventilação, perfusão e
relação V/Q

Ventilação Alveolar
Composição de uma mistura gasosa

Composição do ar ambiente

 O processo de respiraçao traz oxigênio do ar ambiente
para os alvéolos, onde se verifica captação de oxigênio e
excreção de dióxido de carbono.
 O ar ambiente é composto por
 Nitrogênio;
 Oxigênio;
 Dióxido de carbono;
 Argônio;
 E outros gases;


 Vamos entender melhor como um gás é composto!
 O ar ambinete é um gás e por isso obedece às leis dos
gases.
 Lei de Boyle: declara que a pressão (P) e o volume (V) apresentam uma
relação direta no caso de temperatura constante:
P1V1 = P2V2
 Lei de Dalton: afirma que a pressão parcial do gás em uma mistura gasosa
corresponde à pressão que o gás exerceria se ocupasse o volume total da
mistura na ausência de outros componentes.

 Verificamos dois princípios importantes quando estas leis
gasosas são aplicadas ao ar ambiente:
 Primeiro: quando os componentes são vistos em termos de
frações de gás (F), a soma das frações de cada gás seria igual
a um. A soma das % tem que ser igual a 100%.
1,0 = FN + FO2 + Fargônio e outros gases
A soma das pressões parciais (em mmHg) deve igualar a
pressão total quando se aplica a lei de Boyle. Desse modo,
ao nível do mar, onde a pressão é de 760mmHg, a pressão
dos gases no ar atmosférico ou pressão barométrica (Pb)
seria:


Pb = PO2 + PN2 + Pargônio e outros gases

760mmHg = PO2 + PN2 + Pargônio e outros gases

O segundo: a pressão parcial de um gás (Pgas) é igual à fração
do gás na mistura gasosa (Fgas) vezes a pressão (barométrica)
ambiente ou total:

Pgas = Fgas x Pb


 O ar ambiente é composto de aproximadamente 21% de
oxigênio e 79% de Nitrogênio.
 Portanto, a pressão parcial de oxigênio no ar ambiente (PO2)
é:

PO2 = FO2 x Pb
PO2 = 0,21 x 760mmHg
PO2 = 159 mmHg

Esta é a tensão de oxigênio a cavidade oral no início da
inspiração! Sem oxigênio suplementar!


 No início da inspiração, os gases ambientes são trazidos
para dentro da via aérea onde são aquecidos e umidificados.
 Os gases inspirados tornam-se saturados de vapor d’àgua, o
qual exerce uma pressão parcial.
 Como a pressão total permanece constante e igual à
pressão barométrica, o vapor d`água dilui a pressão total
dos outros gases.
 Por isso, a pressão parcial do vapor d`água deve ser
subtraída da pressão barométrica total, para se calcular a
pressão parcial de um gás em uma mistura umidificada.


 Desse modo:
Págua = 47mmHg à temperatura corporal

PO2 traqueal = (Pb – Pagua) x FO2
= (760 – 47) x 0,21
= 150 mmHg
PN2 = (760 – 47) x 0,79
= 563 mmHg

 Note que a pressão total continua 760 (150 + 563 + 47 )
 Contudo, diminui a pressão parcial de oxigênio e nitrogênio.

Boca (gás seco) Traqueia (gás umidificado)
Pb = 760 mmHg Pb = 760 mmHg
PO2 = 159 mmHg PO2 = 150 mmHg
PN2 = 601 mmHg PN2 = 563 mmHg
PCO2 = 0 mmHg PCO2 = 0 mmHg
Pagua = 0 mmHg Pagua = 47 mmHg


 As vias aéreas de
condução não participam
da troca gasosa.
 Desse modo, as pressões
parciais de oxigênio,
nitrogênio, e vapor d`água
permanecem inalteradas
nas vias aéreas até o gás
chegar aos alvéolos.

Composição gasosa alveolar

 O gás alcança os alvéolos e a difusão ocorre.
 No final da inspiração temos a Palv = Pao, desta forma a
pressão parcial dos gases nos alvéolos deve ser igual à
pressão barométrica.
1,0 = FN + FO2 + Fagua + FCO2 + Fargônio e outros gases

O Nitrogênio e o argônio são gases inertes e ,dessa forma, a
fração alveolar desses gases não muda.

Composição gasosa alveolar

 A fração de vapor de água também não se altera, porque o
gás se encontra completamente saturado, e já esta à
temperatura corporal quando o gás alcança a traqueia.
 A fração alveolar de oxigênio diminui e a fração de dióxido
de carbono nos alvéolos aumenta, devido à troca gasosa.
PAO2 = PIO2 – (PACO2 / R)
R= 0,8 nas condições normais
PIO2= pressão parcial de oxigênio inalado (Pb – Pagua) x FiO2
A quantidade de oxigênio captado excede a quantidade de
dióxido de carbono liberado nos alvéolos.

Perfusão e Relação V/Q
Estrutura da circulação pulmonar


Artérias da Circulação Pulmonar Artérias da Circulação Sistêmica
 Paredes finas;  Não complacentes;
 Mínima quantidade de músculo  Maior quantidade de músculo
liso; liso;
 7 vezes mais complacentes;
 Requer muito menos trabalho
(baixa pressão por toda a
circulação pulmonar)
 Encontram-se dilatados e com
diâmetro maior


 Todos essas fatores contribuem para um sistema
circulatório de baixa resistência, muito complacente,
propriedades que facilitam o fluxo sanguíneo através da
circulação pulmonar impulsionado pelo ventrículo direito.

 Os fatores que influenciam o fluxo sanguíneo incluem :
 Resistência Vascular Pulmonar
 Gravidade
 Pressão Alveolar
 Gradiente de Pressão Arteriovenoso

Resistência vascular pulmonar

 A RVP consiste na diferença entre a pressão da artéria
pulmonar (PPA) e a do átrio esquerdo (PAE) dividida pelo fluxo
(QT)
RVP = (PPA – PAE) / QT

Sob circunstâncias normais:
RVP = (14 – 8) / 6 = 1,0 mmHg


Sob circunstâncias normais:
RVP = (14 – 8) / 6 = 1,0 mmHg
Esta resistência é aproximadamente 10 vezes menor que na
circulação sistêmica.
Atenção!!!!!!!
A baixa resistência na circulação pulmonar tem duas
características únicas que permitem o aumento do fluxo
sanguíneo sob demanda:


1. Todos os vasos disponíveis não são utilizados nas
condições normais de repouso.
 Isso permite a compensação e o recrutamento de novos
vasos no caso de maior demanda, tal como durante
esforço ou exercício e com pequeno ou nenhum aumento
na pressão arterial pulmonar.
2. A distensibilidade dos vasos sanguíneos na circulação
pulmonar possibilita aos vasos aumentarem seus
diâmetros com apenas um aumento mínimo na pressão
arterial pulmonar.


 O volume pulmonar interfere na RVP:
 Devida a influencia sobre os vasos alveolares.

 No final da inspiração, os alvéolos cheios de ar distendem-
se comprimindo os capilares alveolares e aumentam a RVP.
 Em contra partida, tem um resultado oposto nos vasos
extra-alveolares, os quais aumentam de diâmetro devido a
tração radial e à retração elástica.
RVP maior com volumes altos.
RVP menor com volumes baixos.

Distribuição do fluxo sanguíneo pulmonar

 Uma vez que a circulação pulmonar é um sistema de baixa
pressão e baixa resistência, ela é influenciada muito mais
drasticamente pela gravidade do que a circulação sistêmica.
 O efeito gravitacional e outros fatores contribuem para
uma distribuição desigual do fluxo sanguíneo pulmonar.

O Fluxo sanguíneo, em indivíduos na posição ortostática e
sob condições normais de repouso, aumenta do ápice do
pulmão (fluxo menor) para sua base, onde é maior.


 Da mesma forma, em um indivíduo em decúbito dorsal, o
fluxo sanguíneo é menor nas regiões mais elevadas
(anterior) e maior nas regiões inferiores (posterior).

 O efeito gravitacional interfere:
 Na Pressão Alveolar
 Na Pressão Arterial
 Na Pressão Venosa


Por isso, O Pulmão, no
que se refere ao fluxo
de sangue, tem sido
classicamente dividido
em três zonas:


 Zona 1 – Representa
o ápice pulmonar,
onde é possível não
existir fluxo de
sangue.
 PA > Pa > Pv
Os capilares colapsam
por causa da maior
PA e impedem o
fluxo sanguíneo. Só
em VM!


 Zona 2 – terço
superior do pulmão.
 Pa > PA > Pv
 Como PA > PV, há
colapso parcial ,
causando efeito de
“represamento”.


 Zona 3 – base do
pulmão.
 Pa > Pv > PA
 Fluxo sanguíneo está
em acordo com o
gradiente de pressão.

Regulação ativa do fluxo sanguíneo

 Vasoconstrição Pulmonar Hipóxica:
 Consiste na contração da musculatura lisa nas paredes das pequenas
arteríolas na região hipóxica.
 A vaso constrição hipóxica possui o efeito de dirigir o fluxo sanguíneo para
longe das regiões hipóxicas do pulmão.
 Essas regiões podem resultar de obstrução brônquica e, pelo desvio do
fluxo sanguíneo, os efeitos deletérios sobre a troca gasosa são reduzidos.
 Baixo PH sanguíneo causa vasoconstrição, principalmente
na presença de hipoxemia alveolar.

Relação V/Q

 É definida como a relação entre a ventilação e fluxo
sanguíneo.
 Esta relação pode ser definida para um único alvéolo, para
um grupo de alvéolos, ou para todo o pulmão.
 Para um único alvéolo: Ventilação aleveolar / fluxo capilar;
 Para o pulmão: ventilação alveolar total / débito cardíaco.

Valv = 4 L/min Fluxo sanguineo pulmonar = 5 l/min
V/Q = 0,8

Relação V/Q

 V / Q > 1, quando a ventilação excede a perfusão.
 V /Q < 1, qunado a perfusão excede a ventilação

O Desequilíbrio entre o fluxo sanguíneo pulmonar e a
ventilação alveolar é a causa mais frequente de hipoxemia
arterial sistêmica em pacientes com doença pulmonar.

Diferenças regionais na relação V/Q

Shunt anatômico

 A ventilação alveolar é normal, mas uma parte do débito
cardíaco desvia-se do pulmão e mistura-se diretamente
com o sangue oxigenado.
 Conhecido como Shunt direita – esquerda. Comum em
doenças cardíacas.
 Característica importante: a hipoxemia não pode ser
abolida quando o indivíduo respira oxigênio a 100%.

Shunt fisiológico

 Ausência de ventilação (por tampão mucoso, edema,
broncoespasmo, corpo estranho ou tumor), mas com
perfusão normal.

Comparação

Espaço Morto Shunt
 Ventila normalmente mas não  Ventilação comprometida mas
tem perfusão. com perfusão normal.
 Exemplo: Embolia pulmonar  Exemplo: atelectasia
 Tto: Aumentar FiO2  Tto: Aumentar PEEP e
desobstruir

Controle ventilatório

 Existem quatro grandes sítios de controle respiratório:
 O centro de controle respiratório;
 Os quimiorreceptores centrais;
 Os quimiorreceptores periféricos;
 Os mecanorreceptores pulmonares

O Centro de Controle respiratório

 Localizado na medula oblonga do tronco cerebral.
 Geram e modificam o ritmo ventilatório básico.
 Consiste de duas partes:
 Gerador de padrão ventilatório: que ajusta o padrão ritmico;
 Integrador: processa as informações oriundas de centros encefálicos
superiores e de quimiorreceptores, que controlam a FR e a amplitude do
padrão ventilatório. O integrador controla o gerador de padrão e
determina o esforço ventilatório apropriado.

Os quimiorreceptores centrais

 Encontram-se no sistema nervoso central.
 Detectam alterações na PCO2 e PH do líquido intersticial
do tronco cerebral, modulando a ventilação.
 Aumento na PCO2 ou de ions H+ --- Aumento da
ventilação.

Os quimiorreceptores periféricos
 Localizam-se em células especializadas do arco aórtico
(corpos aórticos) e na bifurcação das artérias carótidas
interna e externa (corpos carotídeos) no pescoço.
 Detectam PO2, PCO2 e PH do sangue arterial, enviando
estas informações para os núcleos integrativos localizados
na medula oblonga através dos nervos vagos (corpos
aórticos) e nervos dos seios carotídeos, que são ramos dos
nervos glossofaríngeos (corpos carotídeos).
 Queda na PO2 e PH arteriais ---- aumenta Ventilaçao
 Aumento na PCO2 ---- aumenta Ventilação

Mecanorreceptores e receptores irritativos

 Localizados no pulmão;
 Reage em resposta ao grau de insuflação do pulmão ou pela
presença de um fator irritativo nas vias aéreas.
 Aumento do estiramento ---- redução da FR ---- Reflexo de
Hering-Breuer.

 Irritativos: respondem a gases nocivos, fumaça de cigarro,
poeiras inaladas e ar frio. --- provocam broncoconstrição e
hiperpnéia.

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Fisiologia respiratória 2013

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