Fisiologia Respiratória

Transcrição

1 Fisiologia Respiratória Prof. Vinicius Coca Fisioterapeuta Especialista em Pneumofuncional Mestre em Terapia Intensiva - SOBRATI Mestre em Ensino na Saúde - UGF

2 Anatomia Funcional Respiratória Pulmão Anatomia: de Alvéolos 70 m 2 Superfície de contato 6 l Capacidade de ar

3 Anatomia Funcional Respiratória Diafragma Características das fibras musculares 55 % Fibras Ia 25% Fibras IIa 20% Fibras IIb

4

5 Dinâmica frênica

6 Músculos da Respiração Inspiratórios Diafragma Intercostais externos Esternocleido Escalenos Trapézio Peitoral < e > SerraCl anterior Grande dorsal Expiratórios Abdominais Intercostais internos Quadrado lombar

7 Músculos da Respiração Inspiração centro frênico diâmetro verccal do tórax diâmetro transversal elevação das costelas diâmetro ântero- posterior Expiração Passiva ElasCcidade dos elementos osteocarclaginosos ElasCcidade do parênquima pulmonar

8 INSUFLAÇÃO PULMONAR

9 INSUFLAÇÃO PULMONAR

10 - 4 a -14 Pleura

11

12 Fisiologia Básica Circuito de pressão nega<va Gradiente entre a boca e o espaço pleural cons<tui a pressão de condução Necessita de vencer a resistência Manter os alvéolos abertos - CRF ponto no qual a retração entre o alvéolo e a parede torácica é equilibrado

13 Pressão nega<va ou sub atmosférica? P atm = 760 mmhg = mmhg = 758 mmhg

14 Pressões Pulmonares Pressão Alveolar Varia de - 3 a +3 Pressão Intrapleural Varia de - 8 a - 2 Pressão Transpulmonar Diferença entre as duas.

15 Pressão pleural e suas mudanças durante a respiração Pressão existente no estreito espaço entre a pleura visceral e a pleura da parietal Drenagem Linfá<ca ConRnua Varia de - 8 a - 2 CRF

16 Pressão Alveolar e suas mudanças durante a respiração Refere- se à pressão existente no interior dos alvéolos pulmonares. Quando a glote está aberta, e não ocorre fluxo de ar para dentro ou para fora dos pulmões, as pressões em todas as partes da árvore respiratória, ao longo dos alvéolos, são exatamente iguais à pressão atmosférica Inspiração por DDP Cada 1 cmh 2 0 de variação = 0,5 L ar

17 Pressão Transpulmonar e suas mudanças durante a respiração Diferença de pressão entre a pressão alveolar e a pressão pleural. Medida indireta das forças elás<cas dos pulmões que tendem a ocasionar seu colapso a cada ponto da expansão Pressão de retração.

18

19 A Ven<lação e a Hemodinâmica Respiração Espontânea Consequentemente, durante a expiração acontece uma desaceleração do fluxo venoso Queda significativa da pressão intratorácica na fase inspiratória Torna-se negativa Aceleração do retorno venoso Elevação da pressão de enchimento do VD, e consequentemente do seu débito Alteração é transmitida ao AD, reduzindo a sua pressão (PAD) Eleva-se, desta forma, o gradiente de pressão entre as veias sistêmicas e o AD Gradiente de pressão transtorácico

20 A Ven<lação e a Hemodinâmica Respiração Espontânea Consequentemente, durante a expiração acontece uma desaceleração do fluxo venoso Queda significativa da pressão intratorácica na fase inspiratória Torna-se negativa Aceleração do retorno venoso Elevação da pressão de enchimento do VD, e consequentemente do seu débito Alteração é transmitida ao AD, reduzindo a sua pressão (PAD) Eleva-se, desta forma, o gradiente de pressão entre as veias sistêmicas e o AD Gradiente de pressão transtorácico

21 MECÂNICA RESPIRATÓRIA a) Complacência b) Resistência

22 COMPLACÊNCIA O quão facilmente o sistema respiratório é distensível em uma dada pressão

23 COMPLACÊNCIA Complacência Estática Medida na situação de fluxo zero Indica a distensibilidade do tecido pulmonar Cest = VC Ppl - PEEP

24 COMPLACÊNCIA Complacência Dinâmica Soma de alterações resis<vas e elas<cas de todo o sistema respiratório Cdyn = VC Ppi - PEEP

25 COMPLACÊNCIA C = Δ V Δ P Fatores que interferem na complacência 1. Volume pulmonar 2. Retração elástica pulmonar

26 CURVA DE COMPLACÊNCIA PULMONAR PI s Volume pulmonar PI i Pressão

27 ELASTÂNCIA O quão rapidamente o sistema respiratório retorna a sua posição de repouso após cessada a pressão causadora da deformação

28 RAW Forças inerciais que interferem no deslocamento de um fluido do ponto de maior pressão para o de menor pressão.

29 RESISTÊNCIA RESPIRATÓRIA R = P. V

30 RAW???

31 Brônquios e Alvéolos

32 Alvéolo Pneumócito <po 1-7 % Reves<mento Pneumócito <po 2 93 % Sintese e secreção de surfactante Reparação das lesões alveolares

33 Ven<lação Colateral X Pendelud Poros de Konn ~ Canais de Mar<n Canais de Lambert

34 Mecânica Ven<latória

35 Membrana Respiratoria Uma camada de líquido que recobre o alvéolo O epitélio alveolar A membrana basal do epitélio Um estreito espaço inters<cial, situado entre o epitélio alveolar e a membrana capilar A membrana basal do capilar, que em muitos pontos se funde com a membrana basal do epitélio A membrana endotelial do capilar

36 Solubilidade em Plasma A pressão de um gás em solução é determinada, não apenas por sua concentração, mas também por seu coeficiente de solubilidade. Essas relações podem ser expressas pela seguinte fórmula, que cons<tui a lei de Henry: Onde, P = Pressão C = Concentração do gás dissolvido CS = Coeficiente de solubilidade P = C X CS

37 Solubilidade em Plasma Quando a pressão é expressa em atmosferas e a concentração em volume de gás dissolvido por cada volume de água, os coeficientes de solubilidade para os gases respiratórios são: Gas Oxigênio CO 2 CO Nitrogênio Hélio Coef. Solubilidade 0,024 0,570 0,018 0,012 0,008

38 Balanço alveolar Se FO > FA = Colapso Se FA > FO = Hiperinsuflação ~ Se FO = FA, OK!! Surfactante Interdependência Pulmonar Lei de Laplace

39 Tensão Superficial P = 4T r

40 Tensão Superficial e o Surfactante

41 Interdependência Pulmonar A tendência de um alvéolo em chegar ao colapso é contrabalanceada pela tração exercida pelos alvéolos vizinhos.

42 Interdependência Pulmonar

43 Lei de Laplace

44 Volumes e Capacidades Pulmonares Volumes => Quantidades de ar envolvidas num processo de inspiração ou expiração Capacidades => Quantidades de ar que compreendem 2 ou mais volumes

45 Volumes e Capacidades Pulmonares Volume corrente (VC) = Quantidade de ar que entra e sai do pulmão numa respiração normal 500 ml VC

46 Volumes e Capacidades Pulmonares Volume de reserva inspiratório (VRI): Quantidade máxima de ar que pode ser inspirada além de um inspiração normal 3100 ml VC VRI

47 Volumes e Capacidades Pulmonares Volume de reserva expiratório (VRE): Quantidade máxima de ar que pode ser expirada após uma expiração normal 1200 ml VRI VC VRE

48 Volumes e Capacidades Pulmonares Volume residual (VR): Quantidade de ar que PERMANECE nos pulmões após uma expiração forçada 1200 ml VRI VC VRE VR

49 Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Inspiratória (CI): Quantidade máxima de ar que pode ser inspirada após uma expiração normal => VC + VRI = 3500 ml CI VRI VC

50 Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Residual Funcional (CRF): Quantidade de ar que PERMANECE nos pulmões após uma expiração normal=> VRE + VR = 2300 ml CRF VRE VR

51 Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Vital (CV): Quantidade máxima de ar que pode ser inspirada após uma expiração máxima => VC + VRI + VRE = 4600 ml VRI VC CV VRE VR

52 Volumes e Capacidades Pulmonares Capacidade Pulmonar Total (CPT): Quantidade de ar que PERMANECE nos pulmões após uma inspiração máxima => VC + VRI + VRE + VR = 5800 ml VRI VC CPT VRE VR

53 Volumes e Capacidades Pulmonares VRI VC CI CV CPT VRE CRF VR

54 RELAÇÃO VENTILAÇÃO/PERFUSÃO

55

56 Coordenação entre ven<lação e perfusão pulmonar - VA / Q Shunt.. É uma condição em que a perfusão é normal e a ven<lação está abolida... VA / Q = 0

57 .. Coordenação entre ven<lação e perfusão pulmonar - VA / Q Ven<lação Espaço Morto A ven<lação está adequada, mas faltam perfusão nos capilares que cercam certos alvéolos... VA / Q Alta

58 ... V = 0 V = 1 V = 1 Obstrucão... Q = 1 Q = 1 Q = 0 Embolia SHUNT NORMAL E.MORTO

59 .. Coordenação entre ven<lação e perfusão pulmonar - VA / Q Equação do Espaço Morto EM = PaCO 2 PeCO 2 x VC PaCO 2

60 Gradiente Alveolo- Arterial de O 2 Forma indireta de avaliação da relação V/Q a par<r da tensão alveolar de O 2. PAO 2 = [(PB-PH 2 O) x FiO 2 ]-PaCO 2 R G(A-a)O 2 = PAO 2 PaO 2 Normalidade < 15 mmhg Shunt DE Redução Difusão Alterações V/Q

61 Shunt Normal 3 a 5% Insuficiencia pulmonar moderada 15 29% Insuficiencia pulmonar grave - > 30% (PAO2-PaO2) x 5 = % shunt 100

62 Saturação Venosa de Oxigenio Para garan<r o O 2 durante as situações crrcas, acompanhamos a SvO 2 A avaliação da SvO 2 indica o grau de extração de O 2 dos tecidos

63 Importancia dos Marcadores An<gamente Estabilizar Hemodinâmicamente Atualmente Estabilizar Hemodinâmicamente e manter a SvO 2 >70% Vicent J.L. Critical Care Medicine, 2002

64 Alteração das trocas gasosas Hipoxemia devida a: Hipoven<lação Shunt Hipercápnia devida a: Hipoven<lação Desacoplamento V/Q Alteração da difusão Devido às diferenças entre o oxigénio e o CO 2 nas suas respectivas curvas de solubilidade e dissociação, o shunt e as alterações da difusão não resultam em hipercápnia.

65 Trocas gasosas Hipoven<lação e desacoplamento V/Q são as causas mais comuns de alteração das trocas gasosas Pode- se corrigir a hipoven<lação aumentando a volume minuto Pode- se corrigir desacoplamento V/Q aumentando a quan<dade de pulmão que é ven<lado ou melhorando a perfusão das áreas que são ven<ladas

66 Ven6lação mecânica O que pode ser manipulado volume minuto (aumentar a frequência respiratória, volume corrente) gradientes de pressão = A- a equação (aumentar pressão e FiO 2, aumentar ven<lação, alterar RQ) supervcie alveolar = volume pulmonar disponível para ven<lação (PEEP) Perfluorocarbonos?!?!

67 Pressão Parcial e Total dos Gases

68

69

70

71

72 Pressão = Força média Área

73 Gás A

74 Gás B

75 Gás A + Gás B

76 Pressão Total do Gás = Pressão Parcial do Gás A + Pressão Parcial do Gás B

77 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg

78 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar:

79 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar: Oxigênio: 21%

80 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar: Oxigênio: 21% 160 mmhg

81 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar: Oxigênio: 21% 160 mmhg Nitrogênio: 78%

82 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar: Oxigênio: 21% 160 mmhg Nitrogênio: 78% 593 mmhg

83 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar: Oxigênio: 21% 160 mmhg Nitrogênio: 78% 593 mmhg Outros gases: 1%

84 Pressão atmosférica ao nível do mar (1 atm) : 760 mmhg Composição do ar: Oxigênio: 21% 160 mmhg Nitrogênio: 78% 593 mmhg Outros gases: 1% 7 mmhg

85 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2

86

87 Ven<lação Alveolar A ven<lação alveolar por minuto refere- se ao volume total de ar novo que penetra nos alvéolos (e em outras áreas adjacentes de troca gasosa) a cada minuto. VA= F x ( Vt Vd )

88 Pressões dos gases respiratórios Ar Atmosférico Ar Umidificado Ar Alveolar Ar Expirado N (78,62%) 563,4 (74,09%) 569 (74,9%) 566 (74,5%) O (20,84%) 149,3 (19,67%) 104 (13,6%) 120 (15,7%) CO 2 0,3 (0,04%) 0,3 (0,04%) 40 (5,3%) 27 (3,5%) H 2 O 3,7 (0,5%) 47,0 (6,20%) 47 (6,2%) 47 (6,2%) Total 760 (100%) 760 (100%) 760 (100%) 760 (100%)

89 Difusão de gases pela membrana alvéolo - capilar Lei de Fick Espessura da barreira Área de troca Diferença de pressão Peso molecular

90 Regulação da Respiração O "centro respiratório" é cons<tuído por vários grupos de neurônios de localização bilateral no bulbo e na ponte. É dividido em três grandes conjuntos de neurônios: (1) o grupo respiratório dorsal, (2) o grupo respiratório ventral e (3) o centro pneumotáxico

91 Grupo respiratório dorsal de neurônios O grupo respiratório dorsal de neurônios estende- se por quase toda a extensão do bulbo. O ritmo básico da respiração é gerado principalmente no grupo respiratório dorsal de neurônios. Sinal Respiratório em rampa

92 Centro Pneumotáxico Transmite con<nuamente impulsos para a área inspiratória. O efeito primário desses impulsos consiste em controlar o ponto de "interrupção" da rampa inspiratória. Quando os sinais pneumotáxicos são fortes, a inspiração pode durar apenas 0,5 segundo; entretanto, quando fracos, a inspiração pode ter duração de 5 ou mais segundos.

93 Grupo Respiratorio Ventral Esses neurônios contribuem tanto para a inspiração quanto para a expiração. Todavia, são especialmente importantes no sen<do de proporcionar sinais expiratórios poderosos para os músculos abdominais durante a expiração.

94

95 Limitação reflexa da inspiração por sinais da insuflação pulmonar Localizados nas paredes dos brônquios e bronquíolos, em todo o pulmão, existem receptores de es<ramento que transmitem sinais pelos vagos para o centro pneumotáxico quando os pulmões estão excessivamente distendidos. Trata- se do denominado reflexo de insuflação de Hering- Breuer.

96 CONTROLE QUÍMICO DIRETO DA ATIVIDADE DO CENTRO RESPIRATÓRIO PELO DIÓXIDO DE CARBONO E PELOS ÍONS HIDROGÊNIO Existe uma zona quimiossensível muito excitável, de localização bilateral, a menos de 1 mm abaixo da supervcie ventral do bulbo. Essa área é muito sensível a mudanças da PCO 2 ou da concentração de íons hidrogênio no sangue; por sua vez, ela excita as outras partes do centro respiratório.

97

98 PAPEL DO OXIGÊNIO NO CONTROLE RESPIRATÓRIO Mecanismo acessórios Sistema quimiorreceptor periférico Localizam- se principalmente nos corpos aór<cos e carordeos e são especialmente importantes para detectar mudanças nas concentrações de oxigênio no sangue

99

100 PAPEL DO OXIGÊNIO NO CONTROLE RESPIRATÓRIO Sensível a alterações da PO 2 arterial na faixa situada entre 55 e 30 mmhg, que é a faixa em que a saturação da hemoglobina arterial com oxigênio diminui rapidamente

101 PAPEL DO OXIGÊNIO NO CONTROLE RESPIRATÓRIO