Universidade de So Paulo Escola de Enfermagem de

Universidade de São Paulo Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto Laboratório de Fisiologia

Mecânica da Ventilação Pulmonar Evelin Capellari Cárnio

OBJETIVOS Compreender as relações entre a anatomia dos pulmões e da caixa torácica, as funções da musculatura respiratória e a mecânica ventilatória

SISTEMA RESPIRATÓRIO Realizar a troca gasosa entre o ambiente e os fluidos corporais Supre o organismo com O 2 Remove o CO 2 produzido pelo metabolismo celular.

SISTEMA RESPIRATÓRIO Zona de condução Zona de respiração http: //helenagabrielabioifes. wordpress. com/2011/02/26/sistema-respiratorio/

SISTEMA RESPIRATÓRIO Zona de condução Espaço morto ~150 ml Vias aéreas superiores - Filtração - Umidificação - Aquecimento Árvore traqueobrônquica Traqueia Brônquio primário direito Brônquio primário esquerdo

SISTEMA RESPIRATÓRIO Zona de respiração http: //www. google. com. br/imgres? biw=1280&bih=675&tbm=isch&tbnid=Hl 7 V

Ventilação Definição: movimentos fásicos de entrada e saída de gás dos pulmões V A= (VT - VD) f VA= ventilação alveolar VT= ventilação total VD = ventilação espaço morto f = frequência respiratória VA: Volume da zona respiratória que atinge o alvéolo

Ventilação Total (VT) VC f VT= ventilação total VC= volume corrente f = frequência respiratória 0, 5 L 15 resp/min VT = V C x f VT = 0, 5 L x 15 = 7, 5 L

Espaço morto e ventilação alveolar VD = ventilação zona de condução (espaço “morto” ~150 ml) Ventilação Alveolar Traqueia Brônquio primário direito Brônquio primário esquerdo = (VT -VD) x f =(0. 5 L - 0. 15 L) x 15 = 5. 25 L/min

Capacidades e Volumes Pulmonares

VC= volume corrente VRI= vol. reserva inspiratório VRE= vol. reserva expiratório. VR= vol. residual. CRF= capacidade residual funcional CI= cap. inspiratória CVF=cap. vital funcional CV = cap. vital CPT= cap. Pulmonar total.

Volumes pulmonares Volume pulmonar (L) Espirógrafo Sigla Volume (L) TV Volume corrente (tidal) 0, 4 – 0, 5 IRV Volume de reserva inspiratória 1, 9 – 2, 5 Capacidade inspiratória 2, 3 – 3, 0 Volume de reserva expiratória 1, 1 – 1, 5 Volume residual 1, 5 – 1, 9 Volume residual funcional 2, 6 – 3, 4 VC Capacidade vital 3, 4 – 4, 5 TLC Capacidade pulmonar total 4, 9 – 6, 4 IC ERV RV FRC Setembro, 2008 Definição Sistema Respiratório: Ventilação pulmonar A. C. Cassola 13

Como gerar fluxos de ar no sistema respiratório?

Pressões durante o ciclo respiratório Para que ocorra movimento de gás no pulmão (fluxo aéreo), deve existir diferença de pressão entre o interior do pulmão (alvéolos) e o ambiente! Patm = 0 cm H 2 O Final da expiração Patm = Palv Normalmente, não há alterações Não há fluxo de ar Alterações da Palv viabilizam o fluxo Lei de Boyle-Mariotte

LEI DE BOYLE-MARIOTTE Mudança no volume Mudança na pressão Espaço fechado volume = pressão

portaldoprofessor. mec. gov. br

Pressões durante o ciclo respiratório Patm = 0 cm H 2 O Durante a inspiração Palv < Patm = influxo de ar Expansão do pulmão ( volume pulmonar) Palv = - 2 Volume alveolar

Pressões durante o ciclo respiratório Patm = 0 cm H 2 O Não há fluxo de ar Final da inspiração P = P Durante a expiração atm alv Volume alveolar diminui Diafragma relaxa

Pressões durante o ciclo respiratório Patm = 0 cm H 2 O Não há fluxo de ar Retração do pulmão ( volume pulmonar) Durante a expiração Palv > Patm = efluxo de ar Palv = 2 Volume alveolar

Portanto, o fluxo aéreo depende de um gradiente de pressão que é gerado por alterações do volume pulmonar. Mas, como alterar o volume pulmonar? ? ?

Revestimento dos pulmões - 4 cm H 20 A pressão pleural negativa conecta funcionalmente os pulmões à caixa torácica. Portanto, alterações do volume da caixa torácica alteram o volume pulmonar

Força Motriz do Sistema Respiratório Inspiração basal (repouso) M. Intercostais externos Diafragma

Força Motriz do Sistema Respiratório Inspiração basal (repouso) M. Intercostais externos Diafragma

Força Motriz do Sistema Respiratório Inspiração forçada (exercício físico) M. Escaleno médio M. Escaleno anterior M. Escaleno posterior M. Paraesternais intercartilaginosos M. Intercostais externos Diafragma Músculos acessórios M. Esternocleidomastoideos

Volume torácico Vértebras Esterno Aumento lateral do volume torácico Esterno Aumento anterior do volume

Expiração Forçada (exercício físico) M. Intercostais internos Oblíquo externo Oblíquo interno Transverso do abdome

“Simplesmente respirando. . . ” Em repouso: Inspiração processo ativo Expiração processo passivo Em exercício: Inspiração processo ativo Expiração processo ativo ESFORÇO INCONSCIENTE ESFORÇO CONSCIENTE CONTRAÇÃO Pressão motriz do Sistema respiratório Encher o pulmão Forças resistivas Forças elásticas

Propriedades elásticas e resistivas do sistema respiratório Pulmão Caixa torácica

Propriedades elásticas do pulmão • Elasticidade - tendência do tecido voltar ao seu tamanho original; - Altos conteúdos de elastina e colágeno; - Tensão elástica aumenta durante a inspiração e reduz durante a expiração. • Tensão superficial

Tensão Superficial

O que é tensão superficial? ar água Modificado de Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 2005

Surfactante Inglês Português Basal lamina Lâmina basal Surfactante Alvelous Alvéolo Macrophage Macrófago Type II alveolar cell Célula alveolar do tipo II Capillary endothelium Capilar endotelial Type I alveolar cell Célula alveolar do tipo I

Principal Componente do surfactante pulmonar Dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) Modificado de Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 2005

Tensão superficial

Papel do surfactante no alvéolo: • redução da tensão superficial • estabilização alveolar • aumento da complacência pulmonar • diminuição do trabalho respiratório Dipalmitoilfosfatidilcolina

Síndrome da angústia respiratória do neonato Maior trabalho pulmonar cyanosis hipoxemia Colabamento dos alvéolos menores = atelectasia

Papel do surfactante no alvéolo • redução da tensão superficial • estabilização alveolar • diminuição do trabalho respiratório • evita o edema intersticial pulmonar • aumento da complacência pulmonar

Complacência – Facilidade com que o pulmão se expande – A complacência é inversamente proporcional a resistência elástica. É a mudança de volume por unidade de alteração de pressão DV/DP

Curva de Pressão-Volume deflação Inflação Histerese pulmonar em volumes altos a complacência da parede torácica diminui

Propriedades elásticas da parede torácica em volumes baixos a complacência da parede torácica diminui (o contrário dos pulmões). - 4 cm H 20

Ausência da Pressão Pleural Pneumotórax

Distribuição da Ventilação ÁPICE HILO BASE HILO ÁPICE Modificada de Milic-Emili, J. et al, 1966

Diferenças regionais na ventilação Ventilação Pulmonar Pressão baixa - 10 cm H 2 O - 3 cm H 2 O Pressão alta

Propriedades resistivas do sistema respiratório Resistência tecidual ou pulmonar Resistência das vias aéreas

Resistência tecidual 20% Forças viscosas que precisam ser vencidas quando o pulmão e a parede torácica são movimentados. ATRITO

Resistência das via aéreas P 1 > P 2 P 1 Fluxo P 2 Resistência do sistema pulmonar ΔP depende: • Valor do fluxo • Característica aerodinâmica do fluxo Fluxo laminar Fluxo turbulento Fluxo transacional

Fluxo Laminar < viscosidade e Fluxo Velocidade no centro ∆P = 8. ƞ. L. V. p. r 4 V – fluxo de ar ∆P – diferença de pressão ƞ – viscosidade do ar L – comprimento do tubo r – raio do tubo R – resistência R = 8ƞL p. r 4 R = ∆P V Modificado de Boron & Boulpaep, Medical Physiology, 2005

Fluxo Turbulento Fluxo Densidade do gás

Fluxo Somente nas pequenas vias respiratórias Fluxo Na traqueia durante o exercício Na maior parte da árvore brônquica