Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecnica respiratria

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Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória Doença pulmonar: obstrutiva – relaciona-se com

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória Doença pulmonar: obstrutiva – relaciona-se com aspectos dinâmicos da mecânica pulmonar; está associada a taxas de variação de volume ou fluxos de gás anormais. restritiva – relaciona-se com situações anormais nos aspectos estáticos da mecânica pulmonar; uma situação restritiva ocorre quando o volume atingido pelo sistema ventilatório é inapropriado para a diferença de pressão aplicada ou quando as diferenças de pressão que os músculos respiratórios conseguem produzir são anomalamente baixas. A presença de uma condição restritiva ou obstrutiva é determinada realizando medições em duas condições distintas: estáticas (todos os fluxos e taxas de variação de variáveis são nulas) dinâmicas 380

Volumes e Capacidades Pulmonares Volumes pulmonares: • TV • IRV • ERV • RV

Volumes e Capacidades Pulmonares Volumes pulmonares: • TV • IRV • ERV • RV Capacidades pulmonares: • VC • FRC t • IC • TLC 381

Volumes e Capacidades Pulmonares TV – Volume corrente (Tidal Volume) Volume de ar inspirado

Volumes e Capacidades Pulmonares TV – Volume corrente (Tidal Volume) Volume de ar inspirado e expirado durante a respiração normal, em repouso t 382

Volumes e Capacidades Pulmonares IRV – Volume de reserva inspiratória (Inspiratory Reserve Volume) Quantidade

Volumes e Capacidades Pulmonares IRV – Volume de reserva inspiratória (Inspiratory Reserve Volume) Quantidade máxima de ar que pode ser inalada após uma inspiração normal de volume corrente t 383

Volumes e Capacidades Pulmonares ERV – Volume de reserva expiratória (Expiratory Reserve Volume) Quantidade

Volumes e Capacidades Pulmonares ERV – Volume de reserva expiratória (Expiratory Reserve Volume) Quantidade máxima de ar que pode ser exalada a partir do nível expiratório de repouso t 384

Volumes e Capacidades Pulmonares RV – Volume residual (Residual Volume) Volume de ar que

Volumes e Capacidades Pulmonares RV – Volume residual (Residual Volume) Volume de ar que permanece nos pulmões após o final da expiração máxima t 385

Volumes e Capacidades Pulmonares VC – Capacidade Vital (Vital Capacity) Volume de ar que

Volumes e Capacidades Pulmonares VC – Capacidade Vital (Vital Capacity) Volume de ar que pode ser exalado dos pulmões após uma inspiração máxima. FVC – Capacidade Vital Forçada: quando a VC é exalada de forma forçada SVC – Capacidade Vital Lenta: quando a VC é exalada lentamente t VC = IRV + TV + ERV 386

Volumes e Capacidades Pulmonares IC – Capacidade Inspiratória (Inspiratory Capacity) Quantidade máxima de ar

Volumes e Capacidades Pulmonares IC – Capacidade Inspiratória (Inspiratory Capacity) Quantidade máxima de ar que pode ser inalada a partir do final do volume corrente IC = IRV + TV t 387

Volumes e Capacidades Pulmonares FRC – Capacidade Residual Funcional (Functional Residual Capacity) Volume de

Volumes e Capacidades Pulmonares FRC – Capacidade Residual Funcional (Functional Residual Capacity) Volume de ar que permanece nos pulmões no final de uma expiração TV Nesta situação a força elástica da parede do tórax é compensada pela força elástica dos pulmões FRC = ERV + RV t 388

Volumes e Capacidades Pulmonares TLC – Capacidade Pulmonar Total (Total Lung Capacity) Volume de

Volumes e Capacidades Pulmonares TLC – Capacidade Pulmonar Total (Total Lung Capacity) Volume de ar nos pulmões após uma inspiração máxima TLC = IRV + TV + ERV + RV t 389

Volumes e Capacidades Pulmonares 390

Volumes e Capacidades Pulmonares 390

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Uma das aproximações ao problema

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Uma das aproximações ao problema da medição de volumes pulmonares envolve a medição da quantidade de gás que passa por uma abertura. Esta aproximação designa-se por espirometria. Se desprezarmos a taxa resultante de difusão de gás para o sangue capilar pulmonar (constituída por 2 fluxos opostos, O 2 e CO 2), o fluxo de moles de gás na abertura é dado por − NA refere-se ao nº de moles de gás na abertura − r. A é a densidade molar (nº de moles por unidade de volume) do gás na abertura − QA o caudal de gás medido na abertura − r. P a densidade de gás nos pulmões − VP o volume pulmonar 391

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Logo Considerando constantes as densidades

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Logo Considerando constantes as densidades e integrando em ordem ao tempo a partir de um tempo t 0, tem-se com v. P a variação de volume pulmonar relativamente ao volume de referência VP(t 0) 392

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria A medida de variação de

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria A medida de variação de volume pode ser obtida: caudalímetro colocado junto á integrando electronicamente a saída de um boca do paciente (que terá o nariz bloqueado) recolhendo continuamente o gás que passa pela abertura e calculando o volume que ocupava dentro dos pulmões. Neste caso temos uma integração física. Este tipo de dispositivo designa-se por espirómetro Nota: A generalização e a utilização histórica dos espirómetros (desde o século XIX) levaram a que o termo espirometria seja actualmente utilizado para designar a medição das variações nos volumes pulmonares independentemente de se utilizar um espirómetro, um caudalímetro com 393 integrador ou uma técnica de pletismografia.

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria O espirómetro consiste, basicamente, num

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria O espirómetro consiste, basicamente, num compartimento expansível constituído por uma câmara rígida móvel, contrabalançada estaticamente, uma base estacionária e um vedante dinâmico entre a câmara e a base. Normalmente o vedante é realizado com água. As variações no volume interno do espirómetro são proporcionais ao deslocamento da câmara. Este movimento é registado por um cilindro registrador. Pode ser utilizado qualquer sensor de deslocamento 394

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Espirómetro de Hutchinson, 1852 395

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Espirómetro de Hutchinson, 1852 395

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria 396

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria 396

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Rotational displacement sensor Other signal

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Rotational displacement sensor Other signal processing Strip-chart recorder Coloca-se o bocal do espirómetro na boca do paciente. Bloqueia-se o nariz do paciente com uma mola. Counterweight Kymograph Bell Water seal One-way valves PS TS FS x VS Uabs Mouthpiece Soda-lime canister Thermometer for spirometer gas temperature TL PA QAWO Spirometer system Blood flow VL Ubs FA x Pulmonary system À medida que o gás se desloca para dentro e fora do espirómetro, a pressão Ps do gás no espirómetro varia, o que faz com que a câmara (também designada por sino) se movimente 397

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Rotational displacement sensor Other signal

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Rotational displacement sensor Other signal processing Strip-chart recorder Counterweight Kymograph Bell Water seal One-way valves PS TS FS x VS Uabs Soda-lime canister Thermometer for spirometer gas temperature Mouthpiece QAWO Spirometer system TL PA Blood flow V Ubs L O sistema pulmões - espirómetro pode ser modelado por 2 compartimentos ligados. O número de moles de gás perdidas pelos pulmões, através da abertura, é simétrico do número de moles ganho pelo espirómetro. FA x Pulmonary system 398

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Se desprezarmos a compressão do

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Se desprezarmos a compressão do gás nos pulmões e no espirómetro, o balanço de massa no sistema implica: nº de moles de gás perdidas pelos pulmões através da abertura por unidade de tempo + nº de moles de gás perdidas pelos pulmões para o sangue por unidade de tempo = nº de moles de gás ganhas pelo espirómetro por unidade de tempo + nº de moles de gás captadas pelo absorvente por unidade de tempo U representa a captação molar (uptake) de gás do sistema pelo sangue capilar pulmonar (Ub) e pelo absorvedor (Uabs) (nº de moles/s) abs refere-se ao absorvente de soda caústica (usado juntamente com as válvulas para impedir a acumulação de CO 2 em experiências de respiração repetida). 399

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Para respiração estacionária, podemos assumir

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Para respiração estacionária, podemos assumir que as taxas de captação são constantes. Integrando em ordem ao tempo a equação obtemos O efeito combinado das duas captações corresponde a uma variação de volume proporcional ao tempo. 400

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Esta variação de volume proporcional

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Esta variação de volume proporcional ao tempo pode ser vista como uma deriva linear da linha de base, deriva essa que é facilmente separável do padrão respiratório Define-se Conclui-se que a variação no volume pulmonar é proporcional à variação no volume do espirómetro corrigida da deriva (v’S). Há o problema de determinar a constante de proporcionalidade 401

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria A constante de proporcionalidade pode

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria A constante de proporcionalidade pode ser expressa em termos de quantidades mensuráveis (pressão e temperatura). Exceptuando o vapor de água numa mistura saturada, todos os gases presentes em experiências normais de mecânica respiratória obedecem à equação dos gases perfeitos com r a densidade de moles (razão entre o nº de moles, n, e o volume V do compartimento) Esta relação é válida quer para a totalidade da mistura gasosa quer para cada um dos seus componentes (utilizando-se a pressão parcial Px e o respectivo número de moles Nx e densidade rx) 402

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria No entanto, devido à pressão

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria No entanto, devido à pressão do vapor de água no sistema, substituir em não é imediato. O gás nos pulmões está saturado com vapor de água à temperatura interna do corpo. Após algumas exalações o gás no espirómetro também está saturado. O vapor de água numa mistura saturada não obedece à equação dos gases ideais pois a sua pressão parcial só depende da da temperatura. Os processos pulmonares são aproximadamente isotérmicos. Na maioria dos testes pulmonares, as variações de temperatura no espirómetro são desprezáveis. Logo podemos calcular a pressão parcial de gases secos ideais (toda a mistura gasosa excepto o vapor de água) como sendo igual à pressão média total (que é igual à pressão atmosférica quer para o espirómetro quer para os pulmões) menos a pressão parcial do vapor de água saturado 403

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Assim: PH 2 O é

Volumes e Capacidades Pulmonares Variações nos volumes pulmonares: Espirometria Assim: PH 2 O é a pressão parcial saturada de vapor de água nos pulmões (47 mm Hg; 6. 27 k. Pa @ TP = 37 ºC) e no espirómetro (à temperatura TS do espirómetro) Logo, podemos determinar variações no volume pulmonar através da medição das variações no volume do espirómetro, após correcção da deriva 404

Volumes e Capacidades Pulmonares Indicações da Espirometria 405

Volumes e Capacidades Pulmonares Indicações da Espirometria 405

Volumes e Capacidades Pulmonares Débito limite Para volumes pulmonares abaixo de 80% da TLC,

Volumes e Capacidades Pulmonares Débito limite Para volumes pulmonares abaixo de 80% da TLC, o caudal expiratório atinge um valor limite que nunca é ultrapassado, mesmo que a diferença de pressão PAWO-PA se torne mais negativa. Esta condição é designada por débito limite. O caudal é independente do esforço expiratório exercido O comportamento do pulmão em condições de débito limite reflecte a condição das zonas mais periféricas do pulmão: (Expiração) -QAWO VL TLC (Inspiração) VL < 0. 8 TLC − as vias aéreas mais pequenas onde se pensa que ocorrem as lesões iniciais das doenças obstrutivas (PAWO –PA) − o parênquima alveolar responsável pelas tensões que tendem a manter essas vias abertas. 406

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada A limitação de débito expiratório pode ser

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada A limitação de débito expiratório pode ser explorada de duas formas com utilidade clínica. Ambas baseiam-se na medição do caudal volumétrico (débito expiratório) de gás na abertura das vias aéreas, durante uma expiração forçada desde a TLC até ao RV. O volume de gás expirado nesta manobra respiratória corresponde à capacidade vital forçada (FVC) 407

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada Os métodos envolvem: -QAWO 1 – representar

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada Os métodos envolvem: -QAWO 1 – representar o débito expiratório na abertura das vias aéreas (QAWO) em função da diferença entre a FVC e o integral de QAWO (ou variação de volume num espirómetro). Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves or m al 2 – representar a diferença entre a FVC e o integral do débito expiratório na abertura das vias aéreas (QAWO) em função do tempo. N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s 408

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada O primeiro método produz a curva de

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada O primeiro método produz a curva de débito expiratório máximo ( MEFV curve – Maximum Expiratory Flow Volume curve) -QAWO Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves O 2º método corresponde ao espirograma da capacidade vital temporizada (TVC). Trata-se de um teste de rotina incluído nos testes padrão de espirometria al m or N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s 409

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada -QAWO As curvas MEFV normais atingem o

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada -QAWO As curvas MEFV normais atingem o débito máximo para um volume ligeiramente inferior à TLC. Durante a expiração forçada até valores inferiores a (TLC - 25% FVC), observase um comportamento linear. Esta região linear corresponde à região de fluxo independente do esforço Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves or m al A parte final do espirograma (desde TLC – 25% FVC até RV) é aproximadamente exponencial. Corresponde à região de fluxo independente do esforço da curva MEFV e é reprodutível e característica de cada indivíduo. N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s 410

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada -QAWO Quer na curva MEFV quer no

Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital Forçada -QAWO Quer na curva MEFV quer no espirograma a região entre TLC e (TLC – 25%FVC) é dependente do esforço. Esta região fornece informação sobre as grandes vias respiratórias e os componentes extra-pulmonares do sistema respiratório. Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves or m al A região independente do esforço reflecte a mecânica das pequenas vias aéreas e do parênquima pulmonar N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s 411

Volumes e Capacidades Pulmonares Débitos e volumes expiratórios forçados Para descrever a curva MEFV

Volumes e Capacidades Pulmonares Débitos e volumes expiratórios forçados Para descrever a curva MEFV empregam-se parâmetros que correspondem a débitos máximos para determinados volumes pulmonares. -QAWO FEFx% - débito expiratório forçada após expiração de x % da capacidade vital forçada (FVC) Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves Mais utilizados: FEF 50% e FEF 75%. al m or N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s Quando se estudam crianças é importante normalizar estes parâmetros a uma medida do volume pulmonar, de forma a compensar variações no tamanho dos indivíduos. A normalização é feita relativamente à FVC FEF 50%/FVC FEF 75%/FVC 412

Volumes e Capacidades Pulmonares Débitos e volumes expiratórios forçados -QAWO São vários os parâmetros

Volumes e Capacidades Pulmonares Débitos e volumes expiratórios forçados -QAWO São vários os parâmetros propostos para descrever o espirograma. Os mais generalizados são, para além da própria FVC, o volume expiratório forçado durante o primeiro segundo (FEV 1) e o débito expiratório forçado médio na região de 25 a 75% da FVC (FEF 25 -75%). Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves or m al Os índices FEV 1/FVC e FEV 1/VC são independentes do tamanho corporal. Um valor reduzido de FEV 1/FVC pode sugerir obstrução. Num processo obstrutivo, FEV 1/VC pode ser ainda mais reduzido do que FEV 1/FVC. N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s 413

Volumes e Capacidades Pulmonares Débitos e volumes expiratórios forçados O índice FEF 25 -75%

Volumes e Capacidades Pulmonares Débitos e volumes expiratórios forçados O índice FEF 25 -75% é calculado da seguinte forma: -QAWO Maximal expiratory Flow-volume (MEFV) curves or m al Trata-se de um bom estimador de FEF 50% (obtido das curvas MEFV), logo um bom indicador de doenças das pequenas vias aéreas. N (FVC TLC (Expiration) Effort independent QAWOdt) TLC Reduced FVC Normal FVC Effort independent 0 1 2 3 4 Time vital capacity (TVC) spirograms Time, s 414

Volumes e Capacidades Pulmonares Débito expiratório máximo e Ventilação máxima voluntária O débito expiratório

Volumes e Capacidades Pulmonares Débito expiratório máximo e Ventilação máxima voluntária O débito expiratório máximo (PEF – Peak Expiratory Flow) é outro parâmetro que fornece informação sobre condições obstrutivas nas grandes vias aéreas O PEF corresponde ao caudal instantâneo máximo na abertura das vias aéreas que um indivíduo consegue produzir durante uma expiração forçada a partir da TLC. 415

Volumes e Capacidades Pulmonares “The Asthma Monitor® AM 1 measures and saves all relevant

Volumes e Capacidades Pulmonares “The Asthma Monitor® AM 1 measures and saves all relevant expiratory flow-volume parameters, such as PEF, FEV 1, FVC and FEF. “ 416

Volumes e Capacidades Pulmonares Espirometria na definição e classificação da gravidade da DPOC 417

Volumes e Capacidades Pulmonares Espirometria na definição e classificação da gravidade da DPOC 417

Volumes e Capacidades Pulmonares Padrões espirométricos 418

Volumes e Capacidades Pulmonares Padrões espirométricos 418

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global O pletismógrafo corporal global aparece como uma

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global O pletismógrafo corporal global aparece como uma caixa rígida de volume constante onde o paciente é totalmente enclausurado. Permite avaliar o volume absoluto dos pulmões e fornece uma medida contínua da pressão alveolar que permite calcular a resistência das vias aéreas Três configurações definidas pela variável que é medida: − pletismógrafos de pressão − pletismógrafos de volume - deslocamento − pletismógrafos de fluxo - deslocamento 419

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global A configuração mais generalizada é a do

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global A configuração mais generalizada é a do pletismógrafo de pressão Pulmão A pressão PA corresponde à pressão dentro do alvéolo (pressão alveolar). As vias aéreas oferecem resistência à passagem do gás. Logo, durante a respiração a pressão PA é diferente da pressão PAWO na abertura das vias aéreas. O espaço interior do pletismógrafo (à volta do paciente) pode ser visto como um compartimento único que contém uma mistura não saturada de gás com as suas variáveis PB, VB, NB e TB (pressão, volume, nº de moles e temperatura) 420

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Pulmão O volume do pletismógrafo, VPT é

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Pulmão O volume do pletismógrafo, VPT é ocupado pelos tecidos corporais, VTIS, pelo volume de gás nos pulmões, VL e pelo volume de gás no espaço em torno do paciente, VB: VPT = VTIS + VL + VB Os tecidos corporais podem ser considerados incompressíveis. Durante a respiração os tecidos mudam de forma mas não de volume. O volume do pletismógrafo também é constante. Logo: 421

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Verifica-se que uma variação de volume pulmonar

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Verifica-se que uma variação de volume pulmonar produz uma variação simétrica no volume à volta do corpo do paciente dentro do pletismógrafo. Estas variações simétricas de volume produzem variações da pressão pulmonar e no espaço em torno do paciente. Quer o pulmão, quer a caixa do pletismógrafo são modelados como compartimentos com gases misturados. Logo verifica-se NOTA: a corresponde a metade do nº de graus de liberdade do sistema. para processos isotérmicos (como os que ocorrem nos pulmões) g = 1 para processos adiabáticos: gás monoatómico: a = 3/2; g = 5/3 422 gás diatómico (ar): a = 5/2; g = 7/5 =1. 4

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Diferenciando a equação obtém-se: Logo 423

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Diferenciando a equação obtém-se: Logo 423

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Temos então Pulmão Nota: O coeficiente de

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Temos então Pulmão Nota: O coeficiente de d. P é a chamada complacência acústica, Cp, que corresponde a uma medida da compressibilidade absoluta do gás no contentor 424

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Já sabemos que: Pulmão Para o gás

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Já sabemos que: Pulmão Para o gás no pletismógrafo, que assumimos como não saturado (i. e. comportando-se como uma mistura de gases ideais), temos: para o gás seco nos pulmões (sujeito a processos isotérmicos) vem 425

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Como tem-se Pulmão A caixa do pletismógrafo

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Como tem-se Pulmão A caixa do pletismógrafo está selada. Por outro lado assumimos que a captura resultante de gás pelo sangue capilar é desprezável. Os balanços de massa para os pulmões e para o pletismógrafo são: i. e. só se consideram trocas pulmão pletismógrafo 426

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Substituindo os resultados balanços de massa obtém-se:

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Substituindo os resultados balanços de massa obtém-se: Pode-se utilizar a equação dos gases ideais para exprimir as densidades em termos de temperaturas e pressões. As pressões médias hidrostáticas da mistura de gás na abertura das vias aéreas, nos pulmões e na caixa do pletismógrafo são todas iguais à pressão atmosférica: PAWO = PA = PB = Patm Como a pressão parcial de vapor de água na mistura saturada existente nos pulmões é apenas função da temperatura e porque os processos no interior dos pulmões podem ser considerados como isotérmicos, as variações na pressão alveolar total são iguais às 427 variações na pressão parcial dos gases secos nos pulmões: d. P A = d. PADRY

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Logo a equação pode ser escrita Esta

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Logo a equação pode ser escrita Esta é a equação que explica o funcionamento da pletismografia corporal global em que o paciente respira dentro da caixa do pletismógrafo. Pode ser usada em experiências separadas – uma com a via aérea tapada outra com ela aberta – para estimar, respectivamente, o volume pulmonar absoluto e a pressão 428 alveolar

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global 429

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global 429

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Vejamos então como se registam de forma

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Vejamos então como se registam de forma contínua as variações de pressão alveolar através de pletismografia corporal global O paciente executa uma manobra respiratória que consiste num arfar rápido de baixa amplitude. Esta manobra resulta na diminuição do termo que envolve Q AWO. Isto porque, por um lado, a produção de volumes de pequena amplitude resulta, mesmo a altas frequências, em valores baixos de QAWO. Por outro lado, para manobras de pequena amplitude, o coeficiente de Q AWO consiste numa diferença entre duas razões, ambas aproximadamente iguais à unidade. Assim, durante esta manobra respiratória, o termo que envolve Q AWO é normalmente 430 desprezado.

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Podemos então simplificar a equação acima Esta

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Podemos então simplificar a equação acima Esta equação diz-nos que para uma manobra respiratória de pequena amplitude e alta frequência, a variação na pressão alveolar é proporcional às variações na pressão da caixa do pletismógrafo. Esta afirmação é verdadeira se o coeficiente de d. PB for constante. 431

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Será que o coeficiente de d. PB

Volumes e Capacidades Pulmonares Pletismógrafo corporal global Será que o coeficiente de d. PB é constante? A resposta é SIM: A pressão parcial da parte seca da mistura nos pulmões (Patm – PAH 2 O), a pressão na caixa (PB) e o volume de gás na caixa (VB) variam muito pouco com os movimentos respiratórios de um individuo. g. B depende da frequência da manobra. Aproxima-se assimptoticamente do limite adiabático à medida que a frequência aumenta. O volume pulmonar (VL) pode variar consideravelmente de RV até TLC. Isto faz com que seja obrigatória a adopção de uma manobra respiratória de pequena amplitude 432

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Vamos

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Vamos agora ver como é que se pode utilizar a pletismografia corporal global para medir a resistência das vias aéreas respiratórias Prova-se que PAWO – pressão hidrostática na abertura das vias respiratórias aéreas RAW – resistência das vias respiratórias aéreas Cst. L – complacência pulmonar estática PPL – pressão interpleural (força por unidade de área que actua nas superfícies pleurais) VL – Volume ocupável por gás no sistema respiratório (vias aéreas e pulmões) Esta equação mostra que, para respiração normal em repouso, as variações na pressão trans-pulmonar podem ser expressas em função das variações no volume pulmonar e no fluxo de gás. 433

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Contudo,

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Contudo, a dedução da equação assume um comportamento elástico puro para os alvéolos pulmonares. Esta hipótese não é totalmente verdadeira. Os alvéolos exibem também um comportamento viscoso, o que obriga a alterar a equação para: RLT é a resistência do tecido pulmonar RAW é a resistência das vias respiratórias aéreas definida por: 434

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Resistência

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Resistência das vias aéreas A presença do termo viscoelástico na equação acima leva a que a resistência das vias respiratórias aéreas não possa ser determinada a partir da equação acima. Tem que ser determinada a partir da equação que define este parâmetro: Vimos que é possível determinar PA por pletismografia corporal global com um manobra respiratória de pequena amplitude e alta frequência 435

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Resistência

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes de mecânica respiratória – testes dinâmicos: pequenas variações Resistência das vias aéreas O paciente respira (com o nariz tapado) através de um bocal acoplado a um caudalímetro. Este possui um obturador (shutter) que pode ser fechado, bloqueando o caudal para a boca. Quando o obturador está aberto a pressão na abertura das vias aéreas é igual à pressão do pletismógrafo. Neste arranjo temos de considerar a resistência do conjunto bocal-caudalímetro (RMP): 436

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas Na execução da manobra de arfar verifica-se slide 435 Lembramos que as pressões médias hidrostáticas da mistura de gás na abertura das vias aéreas, nos pulmões e na caixa do pletismógrafo são todas iguais à pressão atmosférica: PAWO = PA = PB = Patm. Então: 437

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas Este termo é muito maior que 1 uma vez que VB é tipicamente 100 vezes superior a VL, enquanto o primeiro factor é aproximadamente igual a 1 Logo: 438

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas Podemos obter uma aproximação de ∂PB/∂QAWO mostrando estas 2 variáveis (medidas com o obturador aberto) num osciloscópio (modo XY). Para pequenas variações de volume (condição imposta pelo tipo de manobra) a relação PB =f(QAWO) é linear. A derivada obtém-se do declive desta relação 439

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas Vejamos agora o que acontece se fecharmos o obturador. Não há fluxo de gás. QAWO = 0. Logo, partindo da equação do pletismógrafo corporal total tem-se 440

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas

Volumes e Capacidades Pulmonares Testes dinâmicos de mecânica respiratória : resistência das vias aéreas A medição com o obturador fechado permite obter o factor entre parêntesis recto: Logo 441