Ventilação troca gasosa mecânica e equilíbrio ac básico
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09/04/2010 RESPIRAÇÃO Volumes e capacidades pulmonares Ventilação Dividida em duas categorias 1.Respiração Interna 2.Respiração Externa RESPIRAÇÃO EXTERNA • Processo mecânico especializado • Respiração extra-celular • 2 passos: Inspiração e Expiração RESPIRAÇÃO INTERNA • Processo bioquímico intracelular Como o ar entra e sai dos pulmões ? • Também chamada respiração tecidual ou celular • Ocorre através da Glicólise, ciclo de Krebs e cadeia de transporte elétrons. Ventilação Pulmonar 1 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Mecanismo Ciclo respiratório Inspiração Expiração Troca gasosa Inspiração 1. diafragma contrai, movendo-se caudalmente contração intercostais externos + internos (porção intercartilaginosa – paraesternais) + escalenos + ECM Expansão volumétrica da parede torácica (tórax + abdômen) Pressão intratorácica ↓ → favorecendo o movimento de ar oxigenado para dentro dos pulmões Mecanismo Mecanismo • Troca gasosa: Expiração: 1. Musculatura inspiratória relaxa – O gás se move P maior à P menor Qaundo ative - compressão da parede torácica, reduzindo seu volume – Troca gasosa de O2 e CO2 ocorre na membrana alvéolo-capilar via processo de difusão. Pressão intratorácica ↑ → o movimento de ar para fora dos pulmões Figure 42.24 Negative pressure breathing Pmus 2 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Ventilação Sinergismo Diafragma/Abdominais Diagfragma Crural – T9 – Diafragma Costal Volume Gasoso 0 4 8 12 14 16 …23 a 27 Geração das vias aéreas Zonas Condutoras e Zonas respiratórias Espaço morto anatômico – Vias aéreas condutoras que não desempenham função de troca gasosa pulmonar. VE = f x VT Espaço morto fisiológico – Regiões que desempenham função de troca gasosa porém possuem fluxo sanguíneo desigual em relação à ventilação + EM anatômico. Fisiologia Respiratória Ventilação VTOTAL= 150 x 15 = 2.250 ml VEM= 30 x 15 = 450 ml VA = VC = 150ml f = 15 VA= (150-30) x 15 = 1.800 ml Ventilação EM = 20 a 30% do VE VCO2 xK PaCO2 Logo, se a produção de CO2 mantiver inalterada e a ventilação alveolar reduzir pela metade a PaCO2 duplicará. 3 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Ventilação e o metabolismo Hiperventilação Hipocapnia Hipoventilação Hipercapnia Volumes e capacidades pulmonares Ventilometria • Parâmetros avaliados: – CV (capacidade vital) Ventilometria – VC (volume corrente) – VE (volume minuto) – CI (capacidade inspiratória) 4 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Indicações Práticas • PO de Cirurgia Cardíaca • PO de Cirurgia Abdominal • Doenças neuromusculares Perfusão Resistências • RVS=(PVEm – PAD)/DC =(100-2)/5 = 19,6 • RVP=(PVDm – PAE)/DC =(18-5)/5 = 2,6 Gravidade e Perfusão 5 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Diferenças regionais de PVP Fisiologia Respiratória Perfusão Fisiologia Respiratória Perfusão Fisiologia Respiratória Perfusão Fisiologia Respiratória Perfusão Vasoconstrição Hipóxica • Ocorre com queda da PAO2. • Desvia o fluxo sanguíneo para regiões bem ventiladas. • “Defesa” ventilatória pulmonar. • Mantém a relação ventilação perfusão. 6 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Lei de Difusão de Fick Difusão V = Ad (P1-P2) T Repouso Exercício 0,75s 0,25s Similar ao tempo necessário para completar a troca gasosa Pico do exercício: o equilíbrio difusivo pode ou não estar completo ⇒ tempo disponível < tempo necessário para a troca gasosa. • V = volume de gás que se difunde através da membrana/tempo • A = área disponível para difusão • T = espessura da membrana + treinado ∆ > DC e < tempo de trânsito da célula vermelha incompleto equilíbrio de difusão (PaO2 < PAO2) • (P1-P2) = ≠ P parcial do gás através da membrana • d = coeficiente de difusão (relacionado à solubilidade do gás dentro da membrana e com a raiz quadrada do peso molecular do gás) Taxa de difusão Será mais rápida quanto: (i) mais ampla a área de contato alvéolo-capilar (ii) menor a espessura da barreira da barreira tissular-plasmática (iii) mais rápida a taxa de reação com a Hb (iv) maior o volume de sangue capilar circulante Difusão de um gás de uma região para outra através de uma barreira. A lei de Fick da difusão descreve os fatores que influenciam o ritmo de difusão do gás de uma região com pressão parcial alta para uma região com pressão mais baixa. Leff & Schumacker – Fisiologia Respiratória: Fundamentos e Aplicações, 1996 Capacidade de difusão pulmonar no exercício DL ↑ por ampliação da área total da membrana alvéolo-capilar – distensão. ↑ perfusão apical + recrutamento de novos leitos capilares Difusão de O2 e CO2 • Possuem alta solubilidade no sangue • Porém, baixa da barreira alvéolo-capilar • O equilíbrio ocorre em 0,25s dos 0,75s de contato com o alvéolo. • Apesar do CO2 ter maior coeficiente de difusão, possui menor solubilidade. • Os dois gases se difundem com a mesma velocidade. 7 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Desequilíbrio V/Q Desequilíbrio V/Q É o termo usado para descrever o grau na qual a ventilação e o fluxo sanguíneo não são similarmente distribuídos para a mesmo unidade funcional pulmonar. Compensação Quando a PaO2 está baixa por desequilíbrio V/Q, os tecidos ainda tentam extrair a quantidade necessária de O2 do sangue hipoxêmico ⇒ ↓ PVO2 (sangue venoso misto mais depletado de oxigênio). SvO2 - ainda contém 75% do O2 presente no sangue arterial, portanto quedas na PVO2 podem ser toleradas. Relação V/Q Fisiologia Respiratória Relação V/Q Fisiologia Respiratória Relação V/Q Fisiologia Respiratória Relação V/Q 8 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Dosagem dos gases do sangue arterial A – indicações 1. Verificar anormalidades nas trocas gasosas em pctes com dispnéia de início súbito Gasometria 2. Para excluir hipoxemia, hipercapnia ou distúrbios do equilíbrio ácidobásico como fatores desencadeantes de mudanças no estado mental e controle ventilatório. 3. Para documentar insuf. resp. em pctes com ↓ da função pulmonar e avaliar sua gravidade. 4. Para monitorizar a mudanças na oxigenação e na ventilação em pacientes em VM, controlar a retirada da assistência ventilatória. 5. Como um procedimento de avaliação pré-operatória em pctes de alto risco. Regulação dos ácidos sangüíneos CO2 + H2O ↔ H2 CO3 ↔ ácidos voláteis HCO3 + H+ ácidos não-voláteis De um lado os pulmões eliminam o CO2, que potencialmente equivale ao H2CO3; de outro, os rins eliminam os ácidos não-voláteis e cumprem a função de conservar e regenerar o HCO3 pH ou [H+] é determinado pela relação BICARBONATO e PaCO2 e não pela [ ] absoluta de qualquer um deles. Terminologia Ácidos - substâncias que tendem a doar íons hidrogênio Base - substâncias que tendem a remover íons hidrogênio Tampões - Uma substância que previne alterações extremas na concentração do íon hidrogênio livre dentro de uma solução. Os tampões impedem alterações bruscas na [H+] (pH), mas a regulação da acidez depende, em última análise, das funções RENAL E PULMONAR. Distúrbio Respiratório Equação de Henderson-Hasselbach Anormalidade 1a pH = 6,1 + log HCO3 PCO2 x 0,03 Resposta 2a hipoventilação / ↑↑↑ PaCO2 ↑↑ HCO3 alcalose hiperventilação /↓↓↓ PaCO2 ↓↓ HCO3 acidose As anormalidades do equilíbrio ácido-básico podem se iniciar por alterações na [HCO3] ou da [PCO2] que iniciam pelo ↑ ou pela ↓ da PCO2 que iniciam pelo ↑ ou pela ↓ do HCO3 Quando as respostas compensadoras não atingirem a previsão, teremos distúrbios mistos ou agudos. 9 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Os aparelhos de gasometria medem, através de eletrodos especiais: pH, PaCO2 e PaO2. Distúrbio Metabólico O HCO3 é fornecido por cálculo, tendo como base a equação de Henderson-Hasselbach. acidose Anormalidade 1a Resposta 2a ↓↓↓ HCO3 ou ↑↑↑ H+ ↓↓ PaCO2 alcalose ↑↑↑ HCO3 ou ↓↓↓ H+ ↑↑ PaCO2 Quando as respostas compensadoras não atingirem a previsão, O CO2 total também é calculado: CO2 livre + CO2 combinado = (0,03 x PaCO2) + HCO3 o excesso de base é calculado por nomograma, sendo número de miliequivalentes de ácido ou base necessários para titular um litro de sangue com pH 7,4 a 37oC com um PaCO2 de 40 mmHg. teremos distúrbios mistos ou agudos A SaO2 é lida em tabelas onde as entradas são o pH e PaO2. Parâmetros pH PaO2 PaCO2 CO2total HCO3 SaO2 BE Valores normais 7,35 - 7,45 80 - 90 mm Hg 35 - 45 mm Hg 23 - 27 mm/L 22 - 28 mEq/L 95 - 98 % 0 ± 4 mEq/L Análise passo a passo: • 1 passo – o pH • 2 passo – Definir o DAB, isto é, avaliar o PaCO2 e o HCO• 3 passo – observar sinais de compensação • 4 passo – valiar a oxigenação a partir da PaO2 e da SpO2 Os resultados do bicarbonato e BE não são dosados. São calculados. Alcalose Metabólica Ex. 1: Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pelo ↑ HCO3 ↑ HCO3 eleva a relação HCO3/ PaCO2 ⇒ ↑ pH pH = 7,50 PaCO2 = 47 mmHg HCO3 = 38 mEq/mL Etiologia: perda de HCl devido ao vômito, aspiração gástrica, diarréia congênita do lactente. Quadro clínico: alcalemia deprime o centro respiratório e a resposta aos quimiorreceptores; ↑ da excitabilidade neuromuscular → tetania, convulsões (se alcalose grave). 10 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Alcalose Metabólica Alcalose Metabólica Resposta: redução da resposta ventilatória com conseqüente retenção de CO2. pH PaCO2 HCO3 BE aguda ↑ N ↑↑↑ ↑↑↑ subaguda ↑ ↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ crônica N ↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑ Resposta: redução da ventilação para reter CO2 O mecanismo compensatório para a alcalose metabólica é uma redução no trabalho ventilatório (hipoventilação alveolar compensatória). Esta compensação pode ser grave o suficiente para causar hipoxemia. Acidose Respiratória Ex. 2: pH = 7,32 PaCO2 = 50 mmHg Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pelo ↑ PaCO2, ou seja, hipercapnia. Esse processo é equivalente à retenção do ácido forte (H2CO3) etiologia: HCO3 = 33 mEq/mL → aguda → crônica Acidose Respiratória → Aguda: causas pulmonares e não pulmonares (1) depressão do SNC (2) fraqueza dos músculos respiratórios Acidose Respiratória Resposta: retenção de CO2 e acidose altera o limiar renal e promove a retenção de HCO3 (nível máximo de compensação 5-7 dias) (3) obstrução das vias aéreas superiores (4) doença pulmonar primária (DPOC, edema pulmonar grave, mal asmático) pH PaCO2 HCO3 BE ↓ ↑↑↑ N N (5) alterações da parede torácica aguda (6) ventilação mecânica subaguda ↓ ↑↑↑ ↑↑ ↑↑ crônica N ↑↑↑ ↑↑ ↑↑ → Crônica: conseqüente à hipoventilação Obs: na hipoventilação aguda, HCO3 eleva-se 1mEq/L para cada 10 mmHg de elevação de CO2 11 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Alcalose Respiratória Ex. 3: Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pela ↓ PaCO2, ou seja, hipocapnia. pH = 7,49 Etiologia: devido à hiperventilação anormal hipóxica → aguda: pneumonia, asma, edema pulmonar PaCO2 = 28 mmHg → crônica: fibrose pulmonar, cardiopatia HCO3 = 20 mEq/mL Exercício físico vigoroso, sepse, gravidez, estímulo ao centro respiratório (ansiedade, febre, d. cerebral - tumor, encefalite, etc), hiperventilação mecânica Alcalose Respiratória Resposta: os rins começam a excretar mais íons bicarbonato. Ex. 4: pH = 7,31 pH PaCO2 HCO3 BE aguda ↑ ↓↓↓ N N subaguda ↑ ↓↓↓ ↓↓ ↓↓ crônica N ↓↓↓ ↓↓ ↓↓ PaCO2 = 32 mmHg HCO3 = 16 mEq/mL Acidose Metabólica Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pela ↓ HCO3 (quando há excesso de íons hidrogênio, como na cetoacidose diabética ⇒ H+ + HCO3 ⇒ H2CO3) Acidose Metabólica Resposta: aumento da ventilação para eliminar CO2 ↓ HCO3 reduz a relação HCO3/ PaCO2 ⇒ ↓ pH Etiologia: acidose diabética, febre alta, convulsões, coma hepático, acidose láctica. Quadro clínico: hiperventilação, esturpor, coma, vasodilatação periférica, ↓ contratilidade cardíaca. Deve-se prestar atenção à capacidade do paciente em compensar pelo aumento do trabalho ventilatório. Uma falta de reserva ventilatória adequada ou fadiga repentina poderá fazer a acidose mais ameaçante à vida Essas alterações podem levar à insuf. Cardíaca, hipotensão e marcada redução da perfusão tecidual 12 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Distúrbios mistos Ex. 6: Ex. 7: pH = 7,16 pH = 7,75 PaCO2 = 56 mmHg PaCO2 = 21 mmHg HCO3 = 16 mEq/mL HCO3 = 35 mEq/mL Mais de um distúrbio do equilíbrio ácido-básico pode estar presente simultaneamente, em particular em pacientes graves. Em geral, em um distúrbio misto, o estado do pH normalmente indica a disfunção dominante. Se o pH for menor do que 7,40 em presença de PaCO2 elevada ⇒ distúrbio primário é mais provavelmente respiratório Distúrbios mistos Distúrbios mistos em presença de PaCO2 elevada em presença de PaCO2 baixa pH < 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmente respiratório pH > 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmente metabólico pH > 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmente respiratório pH < 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmente metabólico • Com exceção dos distúrbios leves, a resposta compensatória raramente é capaz de corrigir totalmente o pH para a faixa normal; ou seja, a resposta compensatória, na maioria das vezes, é capaz apenas de evitar uma grande variação do pH, provavelmente fatal para o paciente. Resposta compensatória esperada • Acidose metabólica: - – PaCO2 esperada = (1,5 x HCO3 ) + 8 • Alcalose metabólica: – PaCO2 esperada = 15 + HCO3 - 13 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Ex. 8: pH = 7,13 PaCO2 = 32 mmHg HCO3 = 12 mEq/mL Fisiologia Respiratória Mecânica Estática Exercícios pH PaCO2 HCO3 BE 1 2 3 4 5 7,26 7,52 7,60 7,44 7,38 56 28 55 24 76 24 22 51 16 42 -4 +1 +26 -6 +14 6 7,20 25 9 -17 7 7,56 44 38 +14 Acid.Alcal. resp Alcal. Normal resp Metab.Normal – AlcMista resp. Acid Acid – resp Acid.mt Meta. – Alc -Alc. Acid Met. Meta mista – Alc mista Fisiologia Respiratória Mecânica Estática Mecanismos das terapias de Expansão pulmonar: Ptp = Palv – Ppl - - - - - - BS – EI - PMR + + + + + + + + + + + + EPAP – CPAP - RPPI 14 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Fisiologia Respiratória Mecânica Estática Terapia Nutricional Fisiologia Respiratória Mecânica Estática Terapias DB Aspiração traqueal Treinamento muscular Broncodilatadores Pmus = Pel + Pres Terapias de reexpansão Recrutamento/Posicionamento Função cardíaca e controle hídrico Fisiologia Respiratória Mecânica Estática Fisiologia Respiratória Mecânica Dinâmica 15 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 Fisiologia Respiratória Mecânica Dinâmica Apesar do diâmetro de cada via aérea ser menor na direção da periferia pulmonar, o número de vias aéreas aumenta. Conseqüentemente, a área total de corte transversal das vias aéreas aumenta acentuadamente em direção aos alvéolos e a velocidade dos gases diminui. Leff & Schumacker – Fisiologia Respiratória: Fundamentos e Aplicações, 1996 Fisiologia Respiratória Mecânica Dinâmica Fisiologia Respiratória Mecânica Dinâmica EPAP e os pontos de igual pressão -820 20-5-7 38 0-2 0 28 +8 2 5+6 -8 0-1 1222 00 20 EPAP 10cmH2O EPAP Términocom da insp. PréExpiração Inspiração - inspiração Expiração 16 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 09/04/2010 [email protected] 17 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
