(51) Borges de Medeiros 293 Novo Hamburgo

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1 APOSTILA DE FISIOLOGIA RESPIRATÓRIA ESTRUTURA E FUNÇÃO Durante a inspiração e durante a expiração, o ar passa por diversos e diferentes segmentos que fazem parte do aparelho respiratório: Nariz: É o primeiro segmento por onde, de preferência, passa o ar durante a inspiração. Ao passar pelo nariz, o ar é filtrado, umidificado e aquecido. Na impossibilidade eventual da passagem do ar pelo nariz, tal passagem pode acontecer por um atalho, a boca. Mas infelizmente, quando isso acontece, o ar não sofre as importantes modificações descritas acima. Faringe: Após a passagem pelo nariz, antes de atingir a laringe, o ar deve passar pela faringe, segmento que também serve de passagem para os alimentos. Laringe: Normalmente permite apenas a passagem de ar. Durante a deglutição de algum alimento, uma pequena membrana (epiglote) obstrui a abertura da laringe, o que dificulta a passagem fragmentos que não sejam ar para as vias respiratórias inferiores. Na laringe localizam-se também as cordas vocais, responsáveis para produção de nossa voz. Traquéia: Pequeno tubo cartilaginoso que liga as vias respiratórias superiores às inferiores, logo abaixo. Brônquios: São numerosos e ramificam-se também numerosamente, como galhos de árvore. Permitem a passagem do ar em direção aos alvéolos. Bronquíolos: Mais delgados, estão entre os brônquios e os sacos alveolares, de onde saem os alvéolos. Sua função primordial é possibilitar que o oxigênio se mova a partir do ar para dentro do sangue venoso e o dióxido de carbono se mova para fora. O pulmão executa também outros trabalhos. Ele metaboliza alguns compostos, filtra materiais tóxicos da circulação, e atua como um reservatório de sangue. Mas a sua função capital é a troca gasosa (WEST, 1996). VENTILAÇÃO PULMONAR Mecânica ventilatória Os pulmões podem ser expandidos e contraídos de 2 formas: Pelo movimento do diafragma (principal músculo respiratório) Durante a inspiração, a contração do diafragma traciona para baixo as superfícies inferiores dos pulmões. Durante a expiração, o diafragma apenas relaxa, e a retração elástica dos pulmões, da parede torácica e das estruturas abdominais comprime os pulmões Pela elevação e depressão das costelas; 1

2 Quando a caixa torácica é elevada, se projetam mais diretamente para frente, com o que o esterno também passa a se mover para diante, afastando-se da coluna vertebral, fazendo com que o diâmetro antero-posterior do tórax fique cerca de 20% maior durante a inspiração máxima do que na expiração. Músculos da Respiração Os músculos que elevam a caixa torácica podem ser classificados como músculos da inspiração, e os que abaixam a caixa torácica como os músculos de expiração. Músculos inspiratórios: Os músculos que elevam a caixa torácica incluem : os músculos esternocleidomastóides, que tracionam o esterno para cima; os ecalenos, que elevam as duas primeiras costelas e os intercostais externos. Intercostais externos Esternocleidomastoideo Escalenos Músculos expiratórios: Os músculos que tracionam a caixa torácica para baixo durante a expiração são: os retos abdominais, que têm um efeito poderoso em baixar as costelas ao mesmo tempo que, juntamente com outros músculos abdominais, também comprimem o conteúdo abdominal para cima contra o diafragma, e os intercostais internos. Retos abdominais Intercostais internos Obliquo interno Obliquo externo Transverso do abdome 2

3 Ventilação: movimento do ar Pulmões são como balões. São estruturas elásticas prontas a colapsar. Estão quase completamente livres dentro da caixa torácica, circundados por fina camada de líquido pleural.estão presos apenas ao mediastino (através dos hilos pulmonares). Pressões respiratórias Pressão intra-alveolar Pressão caracterizada pela entrada de ar nos alvéolos. Trata-se de uma pressão negativa, pois o ar é sugado da atmosfera devido a ação da musculatura. Os músculos respiratórios realizam a ventilação pulmonar alternadamente comprimido e distendendo os pulmões, o que, por sua vez, eleva e baixa a pressão nos alvéolos. Na inspiração, a pressão intra-alveolar torna-se ligeiramente negativa em relação atmosférica, normalmente menor do que -1mmHg, fazendo o ar entrar através das vias respiratórias. Na expiração normal, por outro lado, a pressão intra-alveolar se eleva a quase +1mmHg, fazendo o ar sair através das vias respiratórias. A pressão é necessária para mover o ar para dentro e para fora dos pulmões. Tendência dos pulmões para a retração e a pressão intrapleural Os pulmões exibem tendência elástica permanente ao colapso e portanto, de se afastarem da parede torácica. Dentro dos pulmões existem muitas fibras elásticas que são distendidas pela insuflação pulmonar e, portanto, que tendem a contrair-se. A tensão superficial do líquido que reveste os alvéolos produz tendência elástica constante para o colapso alveolar. Esse efeito é causado pela atração intermolecular entre as moléculas superficiais do líquido alveolar; isto é, cada molécula atrai a próxima, de forma que toda a camada líquida que reveste as superfícies alveolares age como muitos pequenos balões elásticos que tentam continuamente colapsar o pulmão. Complacência dos Pulmões A expansibilidade dos pulmões e do tórax denomina-se complacência. É expressa como o aumento de volume nos pulmões para cada aumento unitário na pressão intra-alveolar. Princípio da Tensão Superficial Quando se forma uma interface entre ar e água as moléculas de água situadas na superfície tem atração especialmente forte umas pelas outras. 3

4 A superfície da água está sempre tentando se contrair.o surfactante diminui acentuadamente a tensão superficial, pois é um fosfolipídio (com a superfície polar voltada para a água [hidrofílica] e a apolar voltada para o ar [hidrofóbica], sendo que os lipídios tem tensão superficial muito inferior a da água). Instabilidade das bolhas de água comparadas com a relativa estabilidade das bolhas de sabão Volumes pulmonares: Existem quatro diferentes volumes pulmonares que, quando juntos, se igualam ao volume máximo em que os pulmões podem se expandir. O significado de cada um desses volumes é: Volume corrente: é o volume de ar inspirado ou expirado em cada incursão respiratória normal, perfazendo cerca de 500 mililitros no homem adulto jovem comum. Volume da reserva inspiratório: é o volume extra de ar que pode ser inspirado, sobre e além do volume corrente normal, e em geral equivalente a cerca de 3.000ml. Volume da reserva expiratório: é a quantidade de ar que ainda pode ser expirada, pela expiração forçada, após o término da expiração normal; equivalente normalmente a cerca de 1.100ml. Volume residual: é o volume de ar que ainda permanece no pulmão após uma expiração forçada. Este volume em média é de 1.200ml. Capacidades pulmonares: Capacidade inspiratória: que equivale ao volume corrente mais volume de reserva inspiratório. Esta é a quantidade de ar que uma pessoa pode inspirar, começando ao nível expiratório normal e distendendo os pulmões ao máximo. Capacidade residual funcional: é igual ao volume de reserva expiratório mais o volume residual. Esta é a quantidade de ar que permanece nos pulmões ao final da expiração normal. Capacidade vital: é igual ao volume de reserva inspiratório mais o volume corrente mais o volume de reserva expiratório. É a quantidade máxima de ar que a pessoa pode expelir dos pulmões após encher inicialmente ao máximo e, em seguida, expirar ao máximo. Capacidade pulmonar total: é o volume máximo que os pulmões podem ser expandidos com o maior esforço inspiratório possível; é igual a capacidade vital mais o volume residual. Todos os volumes e capacidades pulmonares são cerca de 20 a 25% menores na mulher do que no homem, e, evidentemente, apresentam valores maiores em pessoas grandes e atléticas do que nas pessoas astênicas e pequenas. Ventilação Alveolar A importância do sistema ventilatório pulmonar consiste em renovar continuamente o ar nas áreas de troca gasosa dos pulmões, onde o ar fica em íntima proximidade com o sangue pulmonar. Essas áreas incluem os alvéolos, os sacos alveolares, os ductos alveolares e os bronquíolos respiratórios. A intensidade com que o ar novo alcança essas áreas é denominada ventilação alveolar. 4

5 Reflexo da Tosse: Os brônquios e a traquéia são tão sensíveis ao toque leve que quantidades excessivas de qualquer substância estranha ou qualquer outra causa irritação desencadeiam o reflexo da tosse. Cerca de 2,5 l de ar são inspirados, a epiglote fecha as cordas vocais se cerram fortemente para aprisionar o ar dentro dos pulmões, os músculos abdominais se contraem fortemente empurrando o diafragma, após, as cordas vocais e a epiglote abrem-se súbita e amplamente, de forma que o ar explode para o exterior, Podendo chegar a 160km/h Transporte de gases respiratórios O transporte de gás oxigênio está a cargo da hemoglobina, proteína presente nas hemácias. Cada molécula de hemoglobina combina-se com 4 moléculas de gás oxigênio, formando a oxi-hemoglobina. Nos alvéolos pulmonares o gás oxigênio do ar difundese para os capilares sangüíneos e penetra nas hemácias, onde se combina com a hemoglobina, enquanto o gás carbônico (CO2) é liberado para o ar (processo chamado hematose). Vias aéreas somente conduzem o ar, não são responsáveis pela troca gasosa Nos tecidos ocorre um processo inverso: o gás oxigênio dissocia-se da hemoglobina e difunde-se pelo líquido tissular, atingindo as células. A maior parte do gás carbônico (cerca de 70%) liberado pelas células no líquido tissular penetra nas hemácias e reage com a água, formando o ácido carbônico, que logo se dissocia e dá origem a íons H+ e bicarbonato (HCO3-), difundindo-se para o plasma sangüíneo, onde ajudam a manter o grau de acidez do sangue. Cerca de 23% do gás carbônico liberado pelos tecidos associam-se à própria hemoglobina, formando a carboemoglobina. O restante dissolve-se no plasma. Atelectasia: refere-se ao colapso dos alvéolos. Pode ocorrer em área localizada de um pulmão, em todo um lobo ou em todo um pulmão 5

6 A capacidade e os volumes respiratórios O sistema respiratório humano comporta um volume total de aproximadamente 5 litros de ar a capacidade pulmonar total. Desse volume, apenas meio litro é renovado em cada respiração tranqüila, de repouso. Esse volume renovado é o volume corrente. Se no final de uma inspiração forçada, executarmos uma expiração forçada, conseguiremos retirar dos pulmões uma quantidade de aproximadamente 4 litros de ar, o que corresponde à capacidade vital, e é dentro de seus limites que a respiração pode acontecer. Mesmo no final de uma expiração forçada, resta nas vias aéreas cerca de 1 litro de ar, o volume residual. Nunca se consegue encher os pulmões com ar completamente renovado, já que mesmo no final de uma expiração forçada o volume residual permanece no sistema respiratório. A ventilação pulmonar, portanto, dilui esse ar residual no ar renovado, colocado em seu interior O volume de ar renovado por minuto (ou volume-minuto respiratório) é obtido pelo produto da freqüência respiratória (FR) pelo volume corrente (VC): VMR = FR x VC. Em um adulto em repouso, temos: FR = 12 movimentos por minuto VC = 0,5 litros Portanto: volume-minuto respiratório = 12 x 0,5 = 6 litros/minuto Os atletas costumam utilizar o chamado segundo fôlego. No final de cada expiração, contraem os músculos intercostais internos, que abaixam as costelas e eliminam mais ar dos pulmões, aumentando a renovação. TRANSPORTE DE OXIGENIO E DIÓXIDO DE CARBONO NO SANGUE E NOS TECIDOS Bruno Garcia O Oxigênio se difunde dos alvéolos para o sangue pulmonar, sendo transportado para os capilares dos tecidos periféricos quase inteiramente em combinação com a hemoglobina. A presença de hemoglobina nas hemáceas permite que o sangue transporte 30 a 100 vezes mais oxigênio do que seria transportado na forma de oxigênio dissolvido na água do sangue. O dióxido de carbono (CO2) é formado a partir das reações metabólicas das células. Este CO2, assim como o O2, também se liga a substâncias químicas no sangue o que também aumenta o seu transporte em 15 a 20 vezes. Uma molécula de hemoglobina consegue transportar 4 moléculas de oxigênio. Parece pouco, mas em uma simples hemácea, encontram-se aproximadamente 250 milhões de hemoglobinas. 6

7 Da mesma forma que o potássio se move para fora da célula e o sódio para dentro, a favor de seus gradientes de concentração, o O2 se difunde do alvéolo para o capilar sanguíneo, pois a pressão de oxigênio é muito maior dentro do pulmão que no sangue. Inversamente, após as reações metabólicas das células, a pressão de CO2 e a concentração de hidrogênio aumentam substancialmente no sangue, fazendo com isso, que eles fluam dos capilares sanguíneos para os alvéolos, onde suas pressões são menores. Consequentemente, este aumento força o O2 para fora da hemoglobina, liberando assim, maiores quantidades de oxigênio nos tecidos. Nos pulmões, ocorre o oposto, o CO2 e os íons de hidrogênio se difundem para os alvéolos, forçando o O2 a entrar no vaso e se ligar à hemoglobina, aumentando assim, a saturação de oxigênio no sangue. Durante o exercício físico intenso, um indivíduo pode precisar de até 20 vezes mais a quantidade normal de O2, além disso, devido ao maior débito cardíaco, o tempo que o sangue permanece na capilaridade pulmonar pode ser reduzido a menos da metade do normal. Se o fluxo de sangue em um determinado tecido aumentar, maiores quantidades de oxigênio são transportadas para os tecidos, e a PO2 torna-se maior. Da mesma maneira, se o fluxo de sangue em um determinado tecido diminuir, a PO2 também diminui. Contudo, se a célula utilizar mais oxigênio que o normal para o seu metabolismo, haverá uma redução da PO2 no líquido intersticial. Quando o oxigênio é utilizado pelas células, todo ele se transforma em dióxido de carbono, o que aumenta a pressão desse composto no meio intracelular. Em cada ponto da cadeia de transporte gasoso, o CO2 se difunde na direção exatamente oposta ao O2, porém, o dióxido de carbono consegue se difundir 20 vezes mais rápido que o oxigênio. Isso faz com que as diferenças de pressão necessárias para causar a difusão do CO2 sejam bem menores que para o O2.Diferentemente da PO2, a relação Fluxo X Metabolismo afetam a PCO2 de maneiras exatamente opostas: Fluxo: Uma queda no fluxo sanguíneo para ¼ do normal de um tecido,aumenta a PCO2 de 45mmHg para 60mmHg. Por outro lado, um aumento do fluxo sanguíneo em 6x o normal, diminui a PCO2 de 45mmHg para 41mmHG. Metabolismo: Um aumento do metabolismo em 10x do normal, eleva a PCO2 consideravelmente (próximo de 80mmHg), já uma diminuição do metabolismo a ¼ do normal, faz com que a PCO2 neste tecido caia para aproximadamente 41mmHg. O monóxido de carbono (CO), gás liberado, por exemplo, pelo escapamento de automóveis, se liga no mesmo ponto da hemoglobina que a molécula de O2. Ele tem 250 vezes mais afinidade por ela que o oxigênio, ou seja, se liga mais facilmente à hemoglobina, fazendo com que uma exposição por um determinado tempo à uma pressão não muito grande de CO no ambiente, pode ser letal a um indivíduo.o transporte de CO2 pelo sangue não é tão complicado quanto o transporte de O2, pois mesmo nas condições mais anormais, o dióxido de carbono pode ser transportado em quantidades bem maiores que o oxigênio. O CO2 é transportado de três maneiras: sob forma de bicarbonato (70%); Ligado à hemoglobina (23%) e livre no sangue (7%). Nas hemáceas, existe uma enzima (anidrase carbônica), que ajuda a converter o dióxido de carbono que sai das células em ácido carbônico, que posteriormente se transformará em hidrogênio e bicarbonato (principal forma de transporte de CO2 pelo sangue). Essa conversão possibilita que 70% do dióxido de carbono seja transportado pelo plasma sanguíneo até os pulmões. REGULAÇÃO DA RESPIRAÇÃO 7

8 O sistema nervoso normalmente ajusta as taxas de ventilação alveolar de forma quase precisa às exigências corpóreas, de modo que as pressões de oxigênio e a de dióxido de carbono no sangue arterial sofram pouca alteração mesmo durante a atividade física intensa. O centro respiratório compõe-se de diversos grupos de neurônios localizados bilateralmente no tronco cerebral (ponte e bulbo). Este centro é dividido em três regiões: 1- Grupo Respiratório Dorsal (responsável pela inspiração); 2- Grupo Respiratório Ventral (responsável pela expiração); 3- Centro Pneumotáxico (controle da freqüência e da profundidade respiratória); 1- Grupo Respiratório Dorsal: Desempenha o papel mais importante no controle da respiração. Ele estende-se por quase todo o bulbo e recebe sinais sensoriais dos nervos vago e glossofaríngeo a partir de quimiorreceptores periféricos, barorreceptores e vários tipos de receptores nos pulmões. O sinal nervoso transmitido aos músculos inspiratórios, principalmente ao diafragma, é gradual, simulando uma rampa, onde ele exibe um início lento, com elevação constante por cerca de 2 segundos, caracterizando a inspiração. Em seguida, este sinal apresenta uma interrupção, que dura aproximadamente 3 segundos, desativando a excitação do diafragma, produzindo a expiração. A vantagem desta rampa respiratória está no aumento constante e gradual do volume dos pulmões durante a inspiração, evitando golfadas inspiratórias. Esta rampa ainda pode ser passível de controle: controle da velocidade de aumento, de modo que na respiração mais intensa ela cresça com rapidez; e controle do ponto limite de interrupção súbita, controlando assim a freqüência respiratória; ou seja, quanto menor a duração da rampa, menor será a duração da inspiração. 2- Grupo Respiratório Ventral: Este grupo possui neurônios que controlam tanto a inspiração como a expiração. Eles são importantes na produção de sinais expiratórios vigorosos aos músculos abdominais durante a expiração muito intensa, regulando quando há necessidade de altos níveis de ventilação pulmonar, como na atividade física. 3- Centro Pneumotáxico: Localizado na parte superior da ponte, transmite sinais à área respiratória para limitar a inspiração, permitindo controlar o ponto de interrupção da rampa inspiratória, controlando assim, a duração da fase de expansão do ciclo pulmonar (inspiração).o objetivo básico da respiração é manter concentrações apropriadas de oxigênio, dióxido de carbono e íons de hidrogênio nos tecidos. Portanto, a atividade respiratória é dependente das alterações de cada um desses elementos. Na verdade, o O2 não exerce um efeito direto significativo sobre o centro respiratório, e sim, os excessos de hidrogênio e dióxido de carbono vão agir diretamente sobre o centro respiratório, gerando um aumento na intensidade dos sinais motores para os músculos respiratórios. Ao contrário do CO2 e do H, o papel do O2 no controle da respiração é secundário. Ele não atua diretamente no Centro Respiratório como os outros dois, contudo, na parede interna da aorta e das carótidas, possuímos receptores sensíveis às alterações sanguíneas de oxigênio. Ao perceberem essas alterações, eles transmitem sinais neurais através dos nervos Vago e Glossofaríngeo ao Centro Respiratório para ajudar a regular a atividade respiratória. 8

9 PATOLOGIAS MAIS COMUNS DO SISTEMA RESPIRATÓRIO ENFISEMA PULMONAR CRÔNICO Enfisema Pulmonar é uma patologia respiratória classificada como DPOC (Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica). O termo enfisema significa literalmente excesso de ar nos pulmões, e é um processo obstrutivo complexo e destrutivo dos causados por anos de tabagismo, causando as seguintes alterações fisiopatológicas nos pulmões: 1) Infecção Crônica: Causada pela inalação crônica de tabaco e outras substâncias que agridem os brônquios e os bronquíolos 2) Obstrução: A infecção, o muco excessivo e o edema inflamatório causam obstrução crônica de muitas das pequenas vias aéreas. 3) Aprisionamento de Ar: A obstrução dessas vias aéreas torna difícil a expiração, ocasionando o aprisionamento de ar no interior dos alvéolos e hiperdistensão dos mesmos (Air trapping). PNEUMONIA Pneumonia inclui qualquer condição inflamatória pulmonar em que alguns ou todos os alvéolos são preenchidos com líquidos e hemáceas. Esta doença se inicia com uma infecção pulmonar que pode ser causada por vírus, bactérias ou fungos. Devido a infecção, a membrana pulmonar se torna porosa, fazendo com que o extravase líquido e muitas vezes hemáceas e leucócitos do sangue para o interior dos alvéolos. Este edema faz com que a área superfície total disponível diminua, e ocorra uma diminuição da perfusão, fazendo com que a saturação de O2 no pulmão infectado passe de 97% para 60%. BRONQUITE CRÔNICA É uma inflamação dos brônquios que se desenvolve após a exposição das vias aéreas ao tabaco, agentes poluentes do ar, poeiras minerais ou orgânicas durante anos ou pela presença de infecções. Tal qual o enfisema, a bronquite é uma doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), podendo ser classificada como aguda ou crônica, e muitas vezes, o indivíduo pode apresentar as duas doenças ao mesmo tempo. Na bronquite crônica, a hipersecreção de muco e a tosse produtiva duram três meses do ano, ocorrendo durante pelo menos, dois anos seguidos, enquanto na aguda, é causada na maioria das vezes pela presença de microorganismos infecciosos, e dura apenas alguns dias.na bronquite crônica, os irritantes inflamam a árvore traqueobrônquica com o 9

10 passar do tempo, levando à produção aumentada de muco e ao estreitamento ou bloqueio da via aérea. Conforme o processo inflamatório continua, as células epiteliais sofrem hipertrofia, causando um acúmulo de fragmentos no trato respiratório, gerando assim, enrijecimento das paredes dos brônquios, estreitando permanentemente a passagem de ar. ASMA A asma é caracterizada pela contração espástica da musculatura lisa dos bronquíolos, o que ocasiona obstrução parcial dos mesmos, e extrema dificuldade de respirar. A causa mais comum para a asma é a hipersensibilidade alérgica da musculatura bronquiolar em resposta a substâncias estranhas no ar, como pólen ou pó. Esta reação alérgica do organismo produz edema localizado nas paredes dos pequenos bronquíolos, bem como secreção de muco espesso no interior da luz bronquiolar, e também espasmo da musculatura lisa, fazendo com que a via aérea diminua o seu calibre. TUBERCULOSE PULMONAR Na tuberculose, as bactérias (bacilos) causam uma reação tecidual nos pulmões, fazendo com que migrem células de defesa para o local e encarceramento da lesão por tecido fibroso, formando assim o chamado tubérculo. Este encarceramento faz parte do sistema de proteção do organismo, evitando que a infecção se estenda por áreas maiores do pulmão. No entanto, se não houver tratamento adequado, este sistema de proteção falha e os bacilos se disseminam por todo o pulmão, causando destruição do parênquima com formação de grandes cavidades. Questionário de Direcionamento Clínico 1 O que é a tosse e porque ela ocorre? 2 Como as patologias respiratórias prejudicam o paciente nos princípios fisiológicos? Quais os principais sintomas? 3 Porque a massagem é importante nos pacientes com problemas respiratórios? 4 Quais técnicas de massagens podem ser empregadas no paciente com doença pulmonar obstrutiva crônica? Bom estudo para vocês!... und viel spass! 10