Mecânica da Ventilação
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Mecânica da Ventilação MSc. Bruna Gazzi de Lima Seolin Para que respirar? Para que respirar? Fotossíntese CO2 N2 + H2 0 Energia armazenada nas biomoléculas + O2 Para que respirar? Energia Fotossíntese CO2 N2 + H2 0 Energia armazenada nas biomoléculas + O2 Nós extraímos energia das biomoléculas pelo processo de respiração celular. Energia N2 + H2 0 Glicogênio Lipídeos O2 Fotossíntese CO2 Sistema digestório Energia armazenada nas biomoléculas + O2 Sistema respiratório ATP Funções do Sistema Respiratório TROCA GASOSA Obtenção do gás oxigênio (O2) Excreção do gás carbônico (CO2) Funções do Sistema Respiratório Manutenção do equilíbrio térmico (Perda de H2O e calor.) Manutenção do equilíbrio ácido-básico (Através da excreção ou retenção de C2O. Regulação do pH.) Filtro circulatório (Pode filtrar eventuais êmbolos que vem dos membros inferiores, evitando que alcancem o SNC.) Funções do Sistema Respiratório Metabolismo (Atua como um órgão endócrino, sintetizando substâncias vasoativas.) Defesa contra partículas e patógenos inalados (Aprisionam e destroem substâncias potencialmente nocivas.) Vocalização (Movimento do ar pelas pregas vocais, criando vibrações.) Processos Respiratórios 1. Ventilação pulmonar (inspiração e expiração) 2. Difusão alvéolo-capilar 3. Transporte de O2 e CO2 4. Difusão no tecido Anatomia do Sistema Respiratório Trato Respiratório Superior e Inferior (porção torácica) Caixa Torácica PROTEÇÃO 12 vértebras torácicas 12 pares de costelas Cartilagens costais Esterno Caixa Torácica Espaço Pleural Cada pulmão é circundado por um saco pleural ( independente e duplo). Membranas recobrem a parte externa dos pulmões e a parte interna de cada hemitórax. Pleura contém muitas camadas de tecido elástico e capilares. Espaço Pleural Camadas opostas são unidas pelo líquido pleural (± 30 mL). Espaço Pleural Funções: Superfície úmida e escorregadia para que membranas deslizem uma sobre a outra enquanto os pulmões se movem dentro do tórax. Manter pulmões aderidos à parede torácica, e os mantém estirados em um estado parcialmente inflado mesmo em repouso. Pulmões Língula Superfície de Troca Gasosa Necessário para suprir os trilhões de células do corpo com quantidade adequada de oxigênio. Superfície de troca gasosa (± 85m2) Trato Respiratório Inferior Vias aéreas condutoras Ácino: Zona respiratória ou Unidade de Trocas Gasosas Fibrinas (fibras de elastina) Permitem ao pulmão uma elasticidade quando estirado. Colágeno Principal componente da estrutura pulmonar que limita a distensibilidade dos pulmões. Área de Secção Transversal Os alvéolos agrupados nas extremidades dos bronquíolos terminais, constituem a maior parte do tecido pulmonar. Fluxo rápido Fluxo lento Velocidade do fluxo e área de secção são inversamente proporcionais. Função Troca gasosa entre eles e o sangue. Composição (células epiteliais) Pneumócitos Tipo I 95% da superfície alveolar Troca gasosa Não se regenera Pneumócitos Tipo II Regenera-se e pode se tornar um Pneumócito Tipo I Síntese e secreção de surfactante 90% lipídios, fosfolipídios, fosfatidilcolina, fosfatidilglicerol; 10% proteínas Alvéolos Secretam muco. Trato Respiratório Superior e Inferior Aquecem o ar (calor do corpo) até a temperatura do corpo (37°C), de modo que os alvéolos não sejam danificados pelo frio. Adicionam vapor de água até atingir a umidade de 100% (água evaporada do revestimento mucoso das vias aéreas) , de modo que o epitélio de troca úmido não seque. Sob condições normais, quando o ar alcança a traqueia ele já foi condicionado a 100% de umidade e está a 37°C. Vias Aéreas Superiores e Inferiores Filtram materiais estranhos, de modo que vírus, bactérias e partículas inorgânicas não alcancem os alvéolos. Nariz, traqueia e brônquios. Vias aéreas revestidas com epitélio ciliado que secreta muco e solução salina diluída. Vias Aéreas Superiores e Inferiores Movimento mucociliar Imunoglobulinas inativam patógenos. Muco expectorado ou deglutido. Ácido estomacal / enzimas destroem microrganismos restantes. Fibrose Cística Cílios presos no muco espesso. Muco não eliminado Colonização de bactérias e infecções pulmonares recorrentes. VENTILAÇÃO Como o ar inspirado chega nos alvéolos? Leis que Regem a Fisiologia Respiratória Lei de Dalton A pressão total exercida por uma mistura de gases é a soma das pressões exercidas pelos gases individuais (mistura de gases na atmosfera). Lei de Boyle A pressão exercida por um gás ou mistura de gases em um recipiente fechado é criada pela colisão das moléculas em movimento com as paredes do recipiente e umas com as outras (no sistema respiratório é o volume que determina a pressão). Leis que Regem a Fisiologia Respiratória Lei de LaPlace Quanto maior o raio de um tubo, maior a tensão da parede (relacionada a distensão dos alvéolos). Lei de Dalton Composição do Ar Patm = PO2 + PCO2 + PN2 Composição do Ar Modifica conforme a altitude que estamos. Não é dependente da altitude. Composição do Ar Pressão parcial: É a pressão exercida isoladamente por cada gás da mistura. Pgás = Patm (Ptotal) x % gás na atm PO2 = 760 x 0,21 = 160 mmHg Pressões Parciais Diferentes porções do sistema respiratório PO2 = (760 – 47) x 0,21 = 149 mmHg Traqueia Ar ambiente Lei de Boyle Quando diminui o volume, aumenta a pressão. Lei de Boyle Gases se movimentam de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Expansão da caixa torácica aumenta o volume e diminui a pressão. Logo, os gases vão se movimentar da atmosfera para dentro do Sistema Respiratório (pressão inferior a atmosférica). Quando o volume do tórax diminui, a pressão alveolar aumenta e o ar flui para a atmosfera. Músculos Respiratórios Diafragma Músculos da caixa torácica e diafragma promovem a expansão e retração da caixa torácica. A contração do diafragma é responsável por 60-75% da mudança no volume inspiratório em repouso. Contraem para que a inspiração ocorra. Músculos Respiratórios (30%) Contraem para que a expiração ocorra. Músculos Inspiratórios Inspiração Entrada de ar nos pulmões. Inspiração Espontânea (12 a 20 rpm) Contração do diafragma e intercostais externos. Inspiração Forçada (ex. exercício – excede 30 a 40 rpm) Contração do diafragma e intercostais externos (sempre contraem) Esternocleidomastóideo e escalenos (acessórios). Ação do Músculos Inspiratórios Músculos Expiratórios Expiração Saída de ar nos pulmões. Expiração Espontânea Processo passivo Relaxamento do diafragma e músculos inspiratórios Retorno dos alvéolos ao seu volume (elastina – retração elástica). Expiração Forçada Intercostais internos e abdominais. Ação do Músculos Expiratórios CICLO RESPIRATÓRIO Pressão Alveolar Pressões negativa Denotam pressões subatmosférica. Pressões positiva Denotam pressões maiores que a atm. -3 mmHg Pressão Intrapleural Subatmosférica Resultado da retração elástica + ação da caixa torácica. Pressão Alveolar Pressões negativa Denotam pressões subatmosférica. Pressões positiva Denotam pressões maiores que a atm. Pneumotórax Ciclo Respiratório Tempo 0s Breve pausa entre as respirações Pressão alveolar é igual a Patm (0mmHg) Pressões iguais (A1), sem fluxo de ar. Ciclo Respiratório Inspiração Tempo 0s a 2s Inspiração Músculos inspiratórios contraem e volume torácico aumenta. Pressão alveolar diminui 1 mmHg da Patm (-1 mmHg A2). Ar flui para dentro dos alvéolos (C1-C2). Volume pulmonar máximo. Como o volume torácico muda mais rápido do que o ar pode fluir, a pressão alveolar alcança seu valor mais baixo na metade da inspiração (A2). Como o ar continua a fluir para dentro dos alvéolos, a pressão aumenta até a caixa torácica parar de se expandir. O movimento do ar continua até a pressão interna dos pulmões se igualar a Patm (A3). Ciclo Respiratório Expiração Tempo 2s a 4s Expiração Impulsos dos neurônios motores para os músculos inspiratórios cessam. Volume dos pulmões e caixa torácica diminuem. Pressão nos pulmões aumenta (1mmHg acima da Patm A4). Ar se move para fora dos pulmões (C2-C3). Ao final da expiração o movimento do ar cessa quando a pressão alveolar é novamente igual a Patm (A5). O volume pulmonar alcança seu valor mínimo (C3). Ciclo Respiratório Pressão Intrapleural Na inspiração, a membrana pleural e os pulmões acompanham o movimento da caixa torácica, mas o tecido pulmonar resiste a ser estirado. Assim, a pressão torna-se ainda mais negativa. Durante o exercício pode chegar a -8 mmHg, retornando ao valor de base durante a expiração. Volumes e Capacidades Pulmonares Volumes e Capacidades Pulmonares Espaço Morto Anatômico INFLUÊNCIA DE FATORES FÍSICOS NA VENTILAÇÃO RESISTÊNCIA DAS VIAS AÉREAS O fluxo aéreo diminui com o aumento da resistência. Ação do Sistema Nervoso Autônomo TENSÃO SUPERFICIAL ALVEOLAR Causada pela maior força de atração entre as moléculas da superfície para o interior de um líquido, na interface ar-líquido. SURFACTANTE ELASTÂNCIA Capacidade de retornar à forma original após ter sido deformado por uma força externa. COMPLACÊNCIA Reflete a distensibilidade do tecido Complacência pulmonar e complacência da caixa torácica Reduzida por: inflamações crônicas, tuberculose... VENTILAÇÃO PERFUSÃO VENTILAÇÃO-PERFUSÃO
