Anatomia e Fisiologia Humana

Anatomia e Fisiologia Humana
Disciplina: Engenharia Biomédica
Prof. Ernesto F.F. Ramírez
Sumário
1. Introdução
2. Sistemas Orgânicos
2.1. Sistema Circulatório
2.2. Sistema Respiratório
2.3. Sistema Nervoso
2.4. Sistema Muscular
3. Homeostase
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1. Introdução
• Porque estudar anatomia e fisiologia do CH?
Facilita a
comunicação
com o corpo
clínico do
hospital
Refere-se às estruturas
internas e externas do
CH e suas relações
Útil durante o projeto de
um equipamento médico
Estudo do
funcionamento
dessas
estruturas
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (I)
proximal
distal
Vista Anterior
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (II)
Superior
Inferior
Vista Lateral
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (III)
Medial
Lateral
Vista Posterior
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (IV)
Plano
Frontal ou
Coronal
Plano
Sagital
Plano
Transaxial
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Introdução (cont...)
•Posições Anatômicas (V)
Sentido Cranial
Sentido Caudal
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Introdução (cont...)
•Divisão do Corpo Humano
• 02 Regiões Principais:
Cabeça,
pescoço e
tronco
Axial e Apendicular
Membros (extremidades
superiores e inferiores)
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Introdução (cont...)
Água (mais de 60% do peso)
Célula
=
+
Compostos
orgânicos
carboidratos
lipídios
proteínas
ácidos
nucléicos
Elementos químicos
mais comuns
O, C, H, N (99% dos átomos)
Ca, P, K, Na, Cl, Mg, S, Fe, I
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Introdução (cont...)
•Vegetais e Bactérias: células procarióticas (não existe membrana
no núcleo e organelas)
•Corpo Humano: células eucarióticas
Núcleo
Membrana
Plasmática
Citoplasma
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DNA e manifestação dos genes:
Introdução (cont...)
•Cariótipo Humano: 22 pares de cromossomos autossômicos e
01 par de cromossomos sexuais
•Cada cromossomo possui milhares de genes que contém o código
para produção de 01 das formas de RNA (ribossômico, mensageiro
ou de transporte) que é composto por uma sequência de aprox.
1.000.000 de nucleotídeos
•A replicação do DNA ocorre durante a divisão celular.
•Visto que o DNA fica protegido no núcleo, ocorre a transcrição
para o RNA-m que sai do núcleo e vai para o citoplasma. Ali o
RNA-m se junta a um ribossomo para começar a tradução, que
consiste na síntese de cadeias de polipeptídeos através da
combinação de aminoácidos trazidos pelo RNA-t
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Introdução (cont...)
2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
Replicação do DNA ( erro < 1 / 109 )
A
T
G
C
T
A
C
G
A
T
G
C
T
A
C
G
A
T
G
C
T
A
C
G
DNA
polimerase
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Introdução (cont...)
2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
Transcrição do DNA
A
T
G
C
T
A
C
G
Enzima
A
T
G
C
U
A
C
G
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Introdução (cont...)
2.3.DNA e manifestação dos genes (cont...)
Transcrição do DNA (cont...)
A
T
G
C
T
A
C
G
U
A
C
G
RNA-m
O que diferencia a Transcrição da Replicação?
•A ação acontece apenas em um trecho do DNA
•Diferentes enzimas são utilizadas
•Somente é gerado um lado da cadeia (“fita”de RNA-m)
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2. Sistemas Orgânicos
•Definição: conjunto de órgãos que funcionam juntos
Combinação de tecidos para realizar tarefas complexas
Sistemas Orgânicos (11)
1)Tegumentar (pele, cabelo, unhas e algumas glândulas): fornece
proteção;
2)Endócrino (glândulas sem duto, tais como a tireóide e adrenais):
secreção de hormônios;
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Sistemas Orgânicos (cont...)
3) Linfático (glândulas, nódulos linfáticos, linfa e vasos linfáticos):
devolve o excesso de fluido e proteínas para o sangue e ajuda a
defender o organismo contra infecções;
4)Digestivo (estômago, intestinos e outros): ingere comida e água
quebrando moléculas grandes para serem absorvidas nas células e
remove dejetos sólidos;
5)Urinário (rins, ureteres, bexiga e uretra): mantém o volume
fluido do CH, elimina resíduos metabólicos e ajuda a regular a
pressão sanguínea, e os balanços água-sal e ácido-base do CH;
6)Reprodutor (ovários, mamas, células reprodutoras, glândulas e
dutos acessórios): produz óvulos ou esperma e fornece o
mecanismo para a produção e sustentação do embrião;
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Sistemas Orgânicos (cont...)
7)Circulatório (coração, sangue e vasos sanguíneos): distribuição
de substâncias para o CH;
8)Respiratório (vias aéreas e pulmões): fornece oxigênio (O2)e
retira gás carbônico (CO2) do sangue;
9)Nervoso (cérebro, coluna cervical, nervos periféricos e órgãos
sensoriais): regula as atividades do CH através da detecção e
resposta a estímulos internos e externos;
10)Esquelético (ossos e cartilagens): proteção e apoio, produção de
células sanguíneas, depósito de cálcio e fósforo;
11)Muscular (músculos esqueléticos): move o corpo e suas partes
internas, mantém a postura e produz calor.
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório
Vasos Sanguíneos
•Veias = entram no coração
•Artérias = saem do coração
•Sangue arterial = rico em oxigênio
•Sangue venoso = rico em gás carbônico
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2.1) Sistema Circulatório (cont...)
átrio direito
Sistemas Orgânicos (cont...)
Diagrama esquemático da anatomia do coração
átrio esquerdo
válvula
tricúspide
(AV direita)
ventrículo
direito
válvula
pulmonar
válvula mitral
(AV esquerda)
ventrículo
esquerdo
válvula aórtica
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2.1) Sistema Circulatório (cont...)
veias
pulmonares
Sistemas Orgânicos (cont...)
Diagrama esquemático do sistema circulatório
veias
cavas
Sangue
venoso
Sangue
arterial
Pulmão
artérias
pulmonares
Órgãos
artéria
aorta
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Artérias Principais
subclávias
carótidas
aorta ascendente
coração
aorta descendente
ilíacas
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...) – Veias Principais
subclávias
jugulares
cava superior
coração
cava inferior
ilíacas
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Ciclo Cardíaco
•Sístole (contração) X
Diástole (relaxamento)
•Pressão arterial = 120 mmHg (sistólica) e 80 mmHg (diastólica)
•Pressão venosa = 25 mmHg (sistólica) e 10 mmHg (diastólica)
•“Sons de Korotkoff” são utilizados para medir a pressão
•Potencial de Ação: Mudança na permeabilidade da membrana
plasmática ao Na+ Æ aumento da [Na+] intra Æ despolarização
(contração) Æ gasto de ATP para a bomba Na+K+ Æ diminuição
da [Na+] intra Æ repolarização (relaxamento)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Nodo sinoatrial
Nodo atrioventricular
Feixe de His
Fibras de Purkinje
•É criada uma “frente de onda” eletroquímica de 1 m/s
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Eletrocardiograma (ECG)
•Medição / registro da atividade elétrica/ iônica do coração
Complexo QRS
R
T
P
Q S
P = despolarização atrial; Q-S = despolarização ventricular;
T = repolarização ventricular e atrial (mascarada)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Débito Cardíaco
DC = VS x FC
•Débito Cardíaco (DC) = fluxo de sangue bombeado por
ventrículo (litros/min)
•Volume Sistólico (VS) = volume de sangue (em litros)
bombeado em cada ventrículo durante um ciclo cardíaco, onde
VS = Vol. Diastólico Final – Vol. Sistólico Final
•Freqüência Cardíaca (FC) = quantidade de ciclos cardíacos
completados em um minuto (bpm = batimentos por minuto)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Curva pressão-volume do coração
Pressão
(mmHg)
A = válvula AV abre
B = válvula AV fecha
200
120
D
Relaxamento
ventricular
Ejeção
C = válvula aórtica abre
C
Área = Trabalho
D = válvula aórtica fecha
Contração isovolumétrica
B
A Enchimento rápido
0
50
100
Volume (ml)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.1) Sistema Circulatório (cont...)
Curva pressão-volume do coração (cont...)
Pressão
(mmHg)
Curva de um
indivíduo normal
200
120
D
D
Relaxamento
ventricular
A
0
Ejeção
C
Curva de um
indivíduo com
hipertensão
C
Contração isovolumétrica
B
A Enchimento rápido
50
100
Volume (ml)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.2) Sistema Respiratório
Anatomia Básica
cavidade nasal
faringe
cavidade oral
laringe
traquéia
bronquíolos
sacos alveolares
pulmões
brônquios
•Leva e retira ar das superfícies do CH onde ocorre a difusão
entre o ar e o sangue do sistema circulatório
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.2) Sistema Respiratório (cont...)
Propriedades dos Pulmões:
•Complacência: capacidade de expansão (100 x balão de “festa”)
•Elasticidade: Capacidade de retornar ao seu estado original
•Tensão superficial: resistência à distensão nos alvéolos
Força (α
tensão sup erficial ) e (
1
α
raio do alvéolo)
O “surfactante” impede os alvéolos de “colabar” Æ RN prematuros
ainda não produzem “surfactante”Æ necessário uso de respiradores
e “sprays”de surfactante (UTI Neonatal)
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2.2) Sistema Respiratório (cont...)
Sistemas Orgânicos (cont...)
Respiração: processo mecânico (INspiração e EXpiração)
•15 a 20 respiradas por minuto
•Tempo(EX) ~ 2 x Tempo(INS)
•Adulto Æ 350 x 106 alvéolos ~ 60-70 m2
•Respiradores mecânicos Æ pressão positiva (mais usados hoje em
dia) ou negativa (respiradores extra-corpóreos, usados em vítimas
de hipotermia).
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2.2) Sistema Respiratório (cont...)
Volume (litros)
6
Máx. INS
Capacidade
Total
Sistemas Orgânicos (cont...)
Volumes e
Capacidades
Pulmonares
(em litros)
Capacidade
Vital
3
Volume Corrente
2
1
0
Capacidade
Funcional
Residual
Volume de Reserva
Expiratória
Máx. EX
Volume Residual
Tempo
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso: integração e controle das funções do CH
Divisão Anatômica:
•Central (SNC): todos os tecidos nervosos encobertos por ossos
(cérebro e medula espinhal)
•Periférico (SNP): todos os tecidos nervosos que habilitam o corpo
a detectar e responder a estímulos internos e externos
12 pares de nervos craniais
31 pares de nervos espinhais Æ neurônios
aferentes
(sensoriais)
eferentes
(motores)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Cérebro
Medula
Espinhal
Nervos
Periféricos
Superiores
Nervos
Espinhais
Nervos
Periféricos
Inferiores
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Divisão Funcional:
•Somático: neurônios sensoriais e motores
•Autonômico: regulações involuntárias (musc. lisa e cardíaca;
glândulas)
Simpático Æ “Luta ou Fuga” (fight or flight) Æ coração
bate mais rápido, mais sangue no cérebro e músculos e
menos sangue nas vísceras e na pele (vasos sanguíneos
contraídos x dilatados)
Parassimpático Æ retorna o CH ao estado normal
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Esquema de um Neurônio
dendritos
terminais pré-sinápticos
axônio
núcleo
corpo celular
Símbolo:
nós de
Ranvier
axônio
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Composição do Neurônio
Axônio:
•varia de mm (cérebro) a 1m (medula espinhal até o pé)
•possui múltiplas sinapses (pontos de contato que contém
neurotransmissores)
•nós de ranvier são “gaps”que aceleram a condução nervosa
Corpo Celular:
•possui o núcleo e múltiplos dendritos
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Massa Encefálica: Grande massa de tecido nervoso
Divisão em 3 partes: Cérebro, Diencéfalo e Haste Cerebral/Cerebelo
Cérebro:
•02 hemisférios conectados pelo corpo caloso Æ circunvoluções e
sulcos (área total de 2,25 m2)
•Divide-se em massa branca (axônios Æ ligação do tálamo até o
córtex) e massa cinzenta (córtex Æ 50 bilhões de neurônios)
•Contém os lobos (áreas com funções específicas)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Lobos Cerebrais
Frontal
Parietal
Occipital
Temporal
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Lobo Frontal:
•movimentos voluntários dos músculos esqueléticos
•análise de experiências sensoriais
•personalidade, memória, emoções, raciocínio, julgamento,
planejamento e fala
Lobo Parietal: resposta aos estímulos da pele e dos músculos
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.3) Sistema Nervoso (cont...)
Lobo Occipital:
•integra o movimento dos olhos (direção e foco)
•correlaciona imagens com experiências sensoriais
Lobo Temporal:
•interpreta experiências sensoriais, memoriza e registra
estímulos visuais e sonoros (recebe neurônios da cóclea)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.4) Sistema Muscular
•CH possui de 600 a 700 músculos esqueléticos que correspondem a
40% da massa corpórea
•Divisão:
•Musculatura axial:
-proveniente do esqueleto axial
-60% dos músculos esqueléticos do CH
-posiciona a cabeça e a coluna, além de mover as costelas
durante a respiração
•Musculatura apendicular: proveniente do esqueleto apendicular
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.4) Sistema Muscular (cont...)
Tipos de músculos (localização)
a)Lisos: paredes dos vasos sanguíneos
b)Cardíacos: coração
c)Esqueléticos:
•geram calor para manter a temperatura do CH
•mantém a postura (contração contínua)
•geram/direcionam a força que move os ossos e juntas do corpo
e da pele da face
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.4) Sistema Muscular (cont...)
Tecido muscular
Fibra muscular
(secção transversal)
Miofibrila
Músculos da coxa
Corpo Humano
Túbulo transverso
Cisterna terminal
Contração
Muscular
Sarcotúbulo
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.4) Sistema Muscular (cont...)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.4) Sistema Muscular (cont...)
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Sistemas Orgânicos (cont...)
2.4) Sistema Muscular (cont...)
Fibras Musculares Esqueléticas
•rápidas: cor vermelha, grandes e densas com bastantes reservas
de glicogênio e poucas mitocôndrias Æ rapidez (tempo de
propagação < 10 ms) e força, mas fadiga rápida (pouca ATP)
•lentas: brancas e 3 vezes mais lentas, entretanto possuem
períodos de contração maiores com menos fadiga
•Corpo Humano Æ fibras musculares são cor-de-rosa (mistura
de fibras rápidas e lentas)
•para melhorar a resistência à fadiga é necessário fazer
condicionamento físico
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3. Homeostase
•Processo em que as condições físico-químicas do CH são
mantidas em faixas estáveis (temperatura, pressão, frequência
cardíaca, frequência respiratória, níveis de oxigenação,
concentrações iônicas, etc.)
•Mecanismo de “Bio-feedback” mantém a homeostase
Resposta
Receptor
Integrador
Efetor
estímulo
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Homeostase (cont...)
•Exemplo de “Bio-feedback” # 1:
Controle da Glicemia
Baixo nível de
glicose no sangue
libera Glucagon
através das
células alfa
Fígado libera
glicose no sangue
Alto nível de
Glicose no sangue
Pâncreas
Nível normal
de glicose no
sangue
libera Insulina
através das
células beta
Células do CH
(gordura,
hepáticas) retiram
a glicose do
sangue
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•Exemplo de “Bio-feedback” # 2:
Homeostase (cont...)
Natriurese por Pressão
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•Exemplo de “Bio-feedback” # 3:
Homeostase (cont...)
Sistema Renina-Angiotensina-Aldosterona
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