Biofísica da Respiração

Transcrição

1 Biofísica da Respiração Estrutura e função do aparelho respiratório Mecânica da respiração Trocas gasosas Biofísica Medicina Veterinária FCAV/UNESP/Jaboticabal

2 Funções do aparelho respiratório Respiração: Troca de gases entre atmosfera, sangue e células Característica de seres aeróbios Uso de O 2 O 2 necessário para a produção de energia. ATP é produzido nas mitocôndrias na presença de O 2. Neste processo, o resíduo produzido, o CO2, deve ser eliminado na mesma proporção em que é produzido (é acido e tóxico). Funções do Sistema pulmonar: 1) Trocas gasosas (O 2 é transportado do meio externo para as membranas pulmonares - sangue; CO 2 é transportado do sangue para meio externo, através das membranas pulmonares). 2) Homeostasia do meio interno controla o ph sanguíneo; 3) Filtra e aquece o ar (muco e pelo nasais); 4) Atua no olfato - receptores olfato; 5) Emite sons (passagem de ar, vibração das cordas vocais)

3 Respiração: 3 processos relacionados: CO 2 1) Ventilação pulmonar (entrada e saída de ar nos pulmões); O 2 2) Respiração pulmonar (entre sangue e pulmões); 3) Respiração tecidual (sangue e células)

4 Sistema respiratório + sistema circulatório (parceria) O 2

5 Anatomia dos pulmões localização no tórax

6 Componentes do aparelho respiratório Narinas Faringe Cavidade nasal Laringe Traqueia Pulmão esquerdo Brônquio principal direito Brônquio principal esquerdo Caixa ósseo-muscular Diafragma

7 Regiões do sistema respiratório Zona de condução Zona respiratória Músculo liso no interior Segmentação Árvore brônquica

8 Epitélio da traqueia, com cílios e células caliciformes

9 Zona de condução Cartilagem Estrutura absortiva Zona respiratória

10 Zona de condução e respiratória do sistema respiratório

11 Unidade respiratória Parede bronquial

12 Relação das vias aéreas e vasos sanguíneos

13 Extensa rede de capilares sanguíneos recobre o alvéolo pulmonar. Local da troca gasosa. Sai gás carbônico e entra oxigênio que vai ser ligado à hemoglobina, nas hemácias. O transporte entre o alvéolo e os capilares acontece por diferença de concentração do gás a ser transportado.

14 Trocas gasosas alveolares

15 Relação alvéolo sangue Parede de 0,4 µm Pneumócito tipo 1 Pneumócito tipo 2 surfactante

16 Relação alvéolo - sangue Alvéolos Alvéolo e bronquíolo Alvéolos

17 Relação alvéolo sangue vaso linfático

18 Caixa ósseo-muscular (tórax) Componentes da mecânica respiratória * * * Músculos acessórios Inspiração forçada * * * Músculos acessórios Expiração forçada * * *

19 Corte da cavidade torácica Folheto seroso duplo Pleura parietal Pleura visceral

20 O ciclo respiratório 2 hemiciclos (Inspiração e expiração) Antes da inspiração Durante a inspiração Pressão Ipulm. é menor que a p. atm. Durante a expiração Pressões Pressão Ipulm. é maior que a p. atm.

21 O ato de respirar O ciclo respiratório Durante a inspiração Durante a expiração

22 O ciclo respiratório Inspiração processo ativo (trabalho) Expiração processo passivo (espontâneo)

23 O ciclo respiratório Ciclo respiratório x pressões atmosférica e pulmonar

24 O ciclo respiratório Relação de pressões atmosférica e pulmonar Ventilação pulmonar

25 Com a contração do diafragma a pressão pleural diminui, tornando-se subatmosférica, o que puxa ar ambiente através das vias aéreas. O preenchimento dos alvéolos com ar eleva a pressão alveolar, de modo que a inspiração só prossegue até o ponto em que as pressões atmosférica e alveolar sejam iguais. Pressão sub-atmosférica ou negativa

26 Relação de pressões atmosférica e pulmonar Ventilação pulmonar

27 Sequência de eventos durante a inspiração

28 Sequência de eventos durante a expiração

29 Alteração na pressão interpleural - pneumotórax Pulmão D Lado D do tórax cheio de ar Espaço entre costelas O tórax se dilata mas o pulmão não acompanha Pressão interpleural se iguala a pressão atmosférica Tensão elástica

30 Causas Perfurações acidentais: Pleura parietal ou visceral (costelas, objetos) Uso terapêutico descansar o pulmão

31 Volumes e capacidades pulmonares Pneumologia corrente Mecânica respiratória

32 Determinação dos volumes e capacidades pulmonares

33 Conceitos dos volumes e capacidades pulmonares

34 Ventilação alveolar (500 ml) Espaço morto Apenas 2/3 é renovado a cada inspiração

35 Ventilação alveolar (VC) 1/3 não é renovado

36 Complacência pulmonar Medida da relação entre a pressão aplicada e a deformação obtida Capacidade que o pulmão tem de se expandir Complacência reduzida - pulmão se expande com mais dificuldade. A diminuição da complacência impõe maior trabalho ao sistema respiratório para abrir os pulmões e fazer o ar entrar. Em uma situação aguda, o paciente pode evoluir rapidamente para a insuficiência respiratória. Em uma condição crônica, a insuficiência acontece gradualmente e, com o tempo, o esforço também torna-se imenso dificultando a expansão pulmonar. Alterações fisiopatológicas Complacência em doenças que tornam o pulmão mais rígido (fibroses pulmonares e edema pulmonar; enfisema pulmonar/danos na estrutura dos alvéolos)

37 Enfisema pulmonar Alvéolo normal Alvéolo doente

38 Tensão superficial nos alvéolos Tensão superficial na água

39 Tensão superficial nos alvéolos 1. Barreira à difusão quanto maior a tensão maior a dificuldade de troca gasosa. Substâncias surfactantes diminuem essa força. Surfactante - fosfolipídeo (dipalmitoil lectina) célula alveolar tipo II. Baixa no surfactante recém-nascido, edema pulmonar, afogamento. 2. Fechamento dos alvéolos ex1. atelectasia pulmonar; ex2. em caso de diminuição da elasticidade pulmonar, a tensão agrava o fechamento alveolar

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41 Lei de Laplace Relação entre tensão das paredes e pressão alveolar A tensão é inversamente proporcional ao raio do alvéolo. No enfisema alvéolos maiores são dilatados e funcionam mal. Em caso de uma obstrução na passagem de ar, os alvéolos normais (menores que os doentes) se fecham por maior tensão e se esvaziam (complicação do enfisema)

42 Lei de Laplace Relação entre tensão das paredes e pressão alveolar Sem surfactante, alvéolos menores colapsam e esvaziam seu conteúdo em alvéolos maiores, que estão comprometidos

43 Trocas gasosas Sangue e pulmões Sangue e tecidos (1) Ventilação troca de ar entre atmosfera e alvéolos (2) Troca de O 2 e CO 2 entre ar alveolar e sangue nos capilares pulmonares por difusão (3) Transporte de O 2 e CO 2 pela circulação pulmonar e sistêmica (4) Troca de O 2 e CO 2 entre sangue nos capilares teciduais e células nos tecidos por difusão (5) Utilização celular de O 2 e produção de CO 2

44 Trocas gasosas (volumes de O 2 e CO 2 )

45 Pressão parcial dos gases (ar inspirado e alveolar)

46 Trocas gasosas (pressões)

47 Trocas gasosas (tecidos) Difusão

48 Movimento do oxigênio dos pulmões para os tecidos

49 Movimento do CO 2 das células para os pulmões

50 Efeito Bohr e Haldane (Ações recíprocas)

51 SANGUE tecidos Eritrócitos (Trocas gasosas) Tecidos Pulmões pulmão

52 Efeito Bohr e Haldane H + e CO 2 Dissocia O 2 Inverso Aumenta afinidade O 2

53 Assim não vale...