Como o ar entra e sai dos pulmões? RESPIRAÇÃO. Volumes e capacidades pulmonares RESPIRAÇÃO EXTERNA RESPIRAÇÃO INTERNA 09/04/2010. Ventilação Pulmonar

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1 RESPIRAÇÃO Volumes e capacidades pulmonares Dividida em duas categorias Ventilação 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 ecadeia de transporte elétrons. Ventilação Pulmonar 1

2 Ciclo respiratório Mecanismo Inspiração 1. diafragma contrai, movendo-se caudalmente contração intercostais externos + internos (porção intercartilaginosa paraesternais) + escalenos + ECM Inspiração Expiração Expansão volumétrica da parede torácica (tórax + abdômen) Troca gasosa Pressão intratorácica favorecendo o movimento de ar oxigenado para dentro dos pulmões Troca gasosa: Mecanismo Mecanismo Expiração: 1.Musculatura inspiratória relaxa Ogás se move Pmaior Pmenor Troca gasosa de O 2 e CO 2 ocorre na membrana alvéolo-capilar via processo de difusão. Qaundo ative - compressão da parede torácica, reduzindo seu volume Pressão intratorácica o movimento de ar para fora dos pulmões Figure Negative pressure breathing P mus 2

3 Sinergismo Diafragma/Abdominais Ventilação Diagfragma Crural T 9 Diafragma Costal Volume Gasoso a 27 Geração das vias aéreas Zonas Condutoras e Zonas respiratórias Espaço morto anatômico Vias aéreas condutoras que não desempenham funçãode trocagasosapulmonar. V E = f x V T Espaço morto fisiológico Regiões que desempenham função de troca gasosa porém possuem fluxo sanguíneo desigual em relação àventilação +EM anatômico. Ventilação VC = 150ml f = 15 V TOTAL = 150 x 15 = ml V EM = 30 x 15 = 450 ml V A = V CO2 Pa CO2 x K V A = (150-30) x 15 = ml Ventilação EM = 20 a 30% do V E Logo, se a produção de C O2 mantiver inalterada e a ventilação alveolar reduzir pela metade a Pa CO2 duplicará. 3

4 Ventilação e o metabolismo Hiperventilação Hipocapnia Hipoventilação Hipercapnia Volumes e capacidades pulmonares Ventilometria Ventilometria Parâmetros avaliados: CV (capacidade vital) VC (volume corrente) VE (volume minuto) CI (capacidade inspiratória) 4

5 Indicações Práticas PO de Cirurgia Cardíaca PO de Cirurgia Abdominal Doenças neuromusculares Perfusão Resistências RVS=(P VEm P AD )/DC =(100-2)/5 = 19,6 RVP=(P VDm P AE )/DC =(18-5)/5 = 2,6 Gravidade e Perfusão 5

6 Diferenças regionais de PVP Perfusão Perfusão Perfusão Perfusão Vasoconstrição Hipóxica Ocorre com queda da P A O 2. Desvia o fluxo sanguíneo para regiões bem ventiladas. Defesa ventilatória pulmonar. Mantém a relação ventilação perfusão. 6

7 Repouso Difusão Exercício 0,75s 0,25s Similar ao tempo necessário para completar a troca gasosa Lei de Difusão de Fick V=Ad (P1-P2) T Pico do exercício: oequilíbrio difusivo pode ou não estar completo tempo disponível < tempo necessário para a trocagasosa. V=volume de gásque se difundeatravésda membrana/tempo A=áreadisponívelparadifusão T=espessurada membrana + treinado > DC e < tempo de trânsito da célula vermelha incompleto equilíbrio de difusão (PaO 2 < PAO 2 ) (P1-P2)= Pparcialdo gás atravésda membrana d=coeficiente de difusão (relacionado àsolubilidade do gás dentro damembrana ecom araizquadradado pesomoleculardo gás) Taxa de difusão Será maisrápida quanto: (i) maisamplaaárea de contato alvéolo-capilar (ii) menor a espessura da barreira da barreira tissular-plasmática (iii) maisrápida ataxa de reação com ahb (iv) maiorovolumede sangue capilar circulante Difusão de um gás de uma região para outra através de uma barreira. Alei de Fick da difusão descreve os fatores que influenciam oritmo de difusão do gás de uma região compressãoparcialaltapara uma regiãocom pressãomais baixa. Leff&Schumacker : Fundamentos eaplicações, 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 O 2 e CO 2 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 CO 2 ter maior coeficiente de difusão, possui menor solubilidade. Os dois gases se difundem com a mesma velocidade. 7

8 Desequilíbrio V/Q Éotermo usado para descrever ograu na qual aventilação eofluxo sanguíneo não são similarmente distribuídos para amesmo unidade funcional pulmonar. Compensação Desequilíbrio V/Q Quando a PaO 2 está baixa por desequilíbrio V/Q, os tecidos ainda tentam extrair aquantidade necessária de O 2 do sangue hipoxêmico PVO 2 (sangue venoso misto mais depletado de oxigênio). S v O 2 - ainda contém 75% do O 2 presente no sangue arterial, portanto quedas na PVO 2 podem ser toleradas. Relação V/Q Relação V/Q Relação V/Q Relação V/Q 8

9 Dosagem dos gases do sangue arterial A indicações Gasometria 1. Verificar anormalidades nas trocas gasosas em pctes com dispnéia deiníciosúbito 2. Para excluir hipoxemia, hipercapnia ou distúrbios do equilíbrio ácidobásico como fatores desencadeantes de mudanças no estado mental e controleventilatório. 3. Para documentar insuf. resp. em pctes com da função pulmonar e avaliarsua gravidade. 4. Para monitorizar a mudanças na oxigenação e na ventilação em pacientesemvm, controlararetiradada assistênciaventilatória. 5. Como umprocedimento de avaliação pré-operatória empctes de alto risco. Regulação dos ácidos sangüíneos Terminologia CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 + H + ácidos voláteis ácidos não-voláteis De um lado os pulmões eliminam o CO 2, que potencialmente equivale ao H 2 CO 3 ; de outro, os rins eliminam os ácidos não-voláteis ecumprem afunção de conservar eregenerar ohco 3 Ácidos -substâncias que tendem adoar íons hidrogênio Base -substâncias que tendem aremover 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 aregulação da acidez depende, em última análise, das funções RENAL E PULMONAR. ph ou [H + ]édeterminado pela relação BICARBONATO epaco 2 enão pela [ ]absoluta de qualquer um deles. Distúrbio Respiratório Equação de Henderson-Hasselbach ph = 6,1 + log HCO 3 Anormalidade1 a Resposta2 a PCO 2 x 0,03 acidose hipoventilação/ PaCO 2 HCO 3 As anormalidades do equilíbrio ácido-básico podem se iniciar por alterações na [HCO 3 ] ou da [PCO 2 ] que iniciam pelo ou pela da PCO 2 que iniciam pelo ou pela do HCO 3 alcalose hiperventilação/ PaCO 2 HCO 3 Quandoas respostascompensadorasnão atingiremaprevisão, teremosdistúrbiosmistos ou agudos. 9

10 Distúrbio Metabólico Anormalidade1 a Resposta2 a acidose HCO 3 ou H + PaCO 2 Os aparelhos de gasometria medem, através de eletrodos especiais: ph, PaCO 2 epao 2. O HCO 3 éfornecido por cálculo, tendo como base a equação de Henderson-Hasselbach. O CO 2 total também écalculado: CO 2 livre +CO 2 combinado =(0,03 xpaco 2 )+HCO 3 alcalose HCO 3 ou H + PaCO 2 Quandoas respostascompensadorasnão atingiremaprevisão, teremosdistúrbiosmistos ou agudos 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 a37 o Ccom um PaCO 2 de40 mmhg. A SaO 2 élida em tabelas onde as entradas são oph e PaO 2. Parâmetros Valores normais ph 7,35-7,45 PaO mm Hg PaCO mm Hg CO 2 total mm/l HCO meq/l SaO % BE 0±4mEq/L Análise passo a passo: 1 passo o ph 2 passo Definir o DAB, isto é, avaliar o PaCO 2 e o HCO - 3 passo observar sinais de compensação 4 passo valiar a oxigenação a partir da PaO 2 e da SpO 2 Osresultadosdo bicarbonatoebe não são dosados.são calculados. Ex. 1: ph = 7,50 PaCO2 = 47 mmhg HCO3 = 38 meq/ml Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pelo HCO 3 Alcalose Metabólica HCO 3 eleva arelação HCO 3 /PaCO 2 ph 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

11 Alcalose Metabólica Resposta: redução da resposta ventilatória com conseqüente retenção de CO 2. Alcalose Metabólica Resposta: redução da ventilação para reter CO 2 ph PaCO 2 HCO 3 BE aguda N subaguda crônica N Omecanismo compensatório para aalcalose metabólica éuma redução no trabalho ventilatório (hipoventilação alveolar compensatória). Esta compensação pode ser grave o suficiente para causar hipoxemia. Ex. 2: ph = 7,32 PaCO2 = 50 mmhg HCO3 = 33 meq/ml Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pelo PaCO 2,ou seja, hipercapnia. Esse processo éequivalente àretenção do ácido forte(h 2 CO 3 ) aguda crônica etiologia: Acidose Respiratória Aguda: causas pulmonares enão pulmonares (1) depressão do SNC (2) fraqueza dos músculos respiratórios (3) obstrução das vias aéreas superiores (4) doença pulmonar primária (DPOC, edema pulmonar grave,mal asmático) (5) alterações da parede torácica (6) ventilação mecânica Acidose Respiratória Crônica: conseqüente àhipoventilação Acidose Respiratória Resposta: retenção de CO 2 eacidose altera olimiar renal epromove aretenção de HCO 3 (nível máximo de compensação 5-7 dias) ph PaCO 2 HCO 3 BE aguda N N subaguda crônica N Obs: na hipoventilação aguda, HCO 3 eleva-se 1mEq/L para cada 10 mmhg de elevação de CO 2 11

12 Ex. 3: ph = 7,49 PaCO2 = 28 mmhg HCO3 = 20 meq/ml Alcalose Respiratória Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pela PaCO 2,ou seja, hipocapnia. Etiologia: devido àhiperventilação anormal hipóxica aguda: pneumonia, asma, edema pulmonar crônica: fibrose pulmonar, cardiopatia 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. ph PaCO 2 HCO 3 BE aguda N N subaguda crônica N Ex. 4: ph = 7,31 PaCO2 = 32 mmhg HCO3 = 16 meq/ml Acidose Metabólica Distúrbio do metabolismo ácido-base que se inicia pela HCO 3 (quando há excesso de íons hidrogênio, como na cetoacidose diabética H + +HCO 3 H 2 CO 3 ) HCO 3 reduz arelação HCO 3 /PaCO 2 ph Etiologia: acidose diabética, febre alta, convulsões, coma hepático, acidose láctica. Quadro clínico: hiperventilação, esturpor, coma, vasodilatação periférica, contratilidade cardíaca. Acidose Metabólica Resposta: aumento da ventilação para eliminar CO 2 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 àvida Essas alterações podem levar àinsuf. Cardíaca, hipotensão emarcada redução daperfusãotecidual 12

13 Distúrbios mistos Ex. 6: ph = 7,16 PaCO2 = 56 mmhg HCO3 = 16 meq/ml Ex. 7: ph = 7,75 PaCO2 = 21 mmhg 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 adisfunção dominante. Se o ph for menor do que 7,40 em presença de PaCO 2 elevada distúrbio primário émais provavelmente respiratório Distúrbios mistos Distúrbios mistos em presença de PaCO 2 elevada ph < 7,40 distúrbio primário é mais provavelmente respiratório ph > 7,40 distúrbio primário é mais provavelmente metabólico em presença de PaCO 2 baixa 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 oph 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 opaciente. Resposta compensatória esperada Acidose metabólica: P a CO 2 esperada = (1,5 x HCO 3 - ) + 8 Alcalose metabólica: P a CO 2 esperada = 15 + HCO 3-13

14 Ex. 8: ph = 7,13 PaCO2 = 32 mmhg HCO3 = 12 meq/ml Exercícios Mecânica Estática ph 7,26 7,52 7,60 7,44 7,38 7,20 7,56 PaCO HCO BE Acid. Alcal. resp Alcal. Normal resp Metab.-Mista Normal Alc resp. Acid Acid.mt resp Meta. Alc -Acid Alc. Met. Meta mista Alc mista Mecânica Estática Mecanismos das terapias de Expansão pulmonar: P tp = P alv P pl BS EI - PMR EPAP CPAP - RPPI 14

15 Mecânica Estática Mecânica Estática Terapia Nutricional Treinamento muscular Terapias DB Aspiração traqueal Broncodilatadores P mus = P el + P res Terapias de reexpansão Recrutamento/Posicionamento Função cardíaca e controle hídrico Mecânica Estática Mecânica Dinâmica 15

16 Mecânica Dinâmica Apesar do diâmetro de cada via aérea ser menor na direção da periferia pulmonar,onúmero de vias aéreas aumenta. Conseqüentemente, a área total de corte transversal das vias aéreas aumenta acentuadamente em direção aos alvéolos ea velocidadedos gasesdiminui. Leff&Schumacker : Fundamentos eaplicações, 1996 Mecânica Dinâmica Mecânica Dinâmica EPAP e os pontos de igual pressão EPAP 10cmH2O Pré Expiração Inspiração -inspiração Término com da insp. EPAP Expiração 16

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