Biofísica Patrícia de Lima Martins. Biofísica dos Sistemas Fisiológicos.

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Biofísica Patrícia de Lima Martins

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Biofísica

Patrícia de Lima Martins

Biofísica dos Sistemas Fisiológicos

Biofísica da Respiração

A respiração é um meio de obtenção de energia usado por numerosos seres vivos.

É um processo no qual está sempre presente o oxigênio.

Introdução

Seres vivos, quanto ao uso do oxigênio: Aeróbios: dependem do oxigênio. Ex:

vertebrados e invertebrados Anaeróbios: não utilizam oxigênio (ou usam

apenas ocasionalmente). Ex: bactérias fungos.

Os seres mais desenvolvidos usam obrigatoriamente o oxigênio para manter a combustão.

A Respiração é um mecanismo pelo qual o ser fixa o oxigênio e libera o gás carbônico.

Nos seres vivos é possível, quatro tipos de procedimentos para a sua realização:

1. respiração pulmonar (encontrada nos seres mais avançados);

Introdução

2. respiração branquial (efetuada pelos peixes e girinos);

3. respiração cutânea Os seres unicelulares usam um mecanismo parecido com o cutâneo, pois as trocas são efetuadas através das suas membranas celulares.

Introdução

3. respiração traqueal (adotada pelos insetos);

Conceito A respiração é um processo fisiológico pelo

qual organismos vivos inalam oxigênio do meio circulante e liberam dióxido de carbono.

A respiração (ou troca de substâncias gasosas - O2 e CO 2), entre o ar e a corrente sanguínea, é feita pelo aparelho respiratório que compreende:

nariz,cavidade nasal dividida em duas fossas nasais, faringe, laringe, traquéia, brônquios e pulmões com bronquíolos e alvéolos

Função

Fornecer oxigênio à corrente sanguínea, retirar dela o dióxido de carbono.

Produzir os sons da fala.

Anatomia do Aparelho Respiratório

O aparelho pulmonar, sob o aspecto da biofísica, pode ser dividido em duas partes: condutos aeríferos e pulmões.

I – Condutores aeríferos

Função: conduzir o ar inspirado até os alvéolos pulmonares e, trazer de volta ao exterior, o ar expirado.

Fossas Nasais Traquéia Árvore Brônquica

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.

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 de fragmentos que não sejam ar para as vias respiratórias inferiores.

Na laringe localizam-se também as pregas 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

A velocidade do ar ao longo das vias aeríferas é dependente:

do calibre dos vasos; da densidade do ar; de sua temperatura; viscosidade que possui.

II – Pulmões

Órgãos nobres do aparelho respiratório; Os pulmões são em número de dois e apresentam estrutura

esponjosa, devido ao grande número de cavidades cheias de ar neles existentes.

Estas cavidades são representadas pelas ramificações dos brônquios, que são os bronquíolos– cujas paredes são constituídas de pequenas cavidades – alvéolos pulmonares.

As paredes destes alvéolos estão em contato com uma rede capilar, estrutura de capital importância para a respiração.

A pleura é uma fina membrana que recobre a superfície interna da parede torácica (pleura parietal) e a superfície externa dos pulmões (pleura visceral).

O espaço virtual entre as duas pleuras é o espaço ou cavidade pleural.

É normal haver uma pequena quantidade de líquido (cerca de 60 ml) entre as pleuras. Esse líquido ajuda que os pulmões deslizem suavemente na cavidade torácica

Funcionamento do aparelho respiratório

O sistema respiratório funciona integrado ao circulatório. Possui dois hemiciclos:

Inspiração: ar atmosférico é aspirado para uma região permeável (o pulmão), onde entra em contato com o sangue e permite absorção de O2. Pressão pulmão( 758mmHg)< Pressão atm (760mmHg)

Expiração: o ar pulmonar é expelido para o ambiente, eliminando CO2 e outros componentes para fora.

Pressão pulmão >Pressão atm

Inspiração

Promove a entrada de ar nos pulmões; Contração da musculatura do diafragma e dos músculos

intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se, promovendo o aumento da caixa torácica, com consequente redução da pressão interna (intrapeural) (em relação à externa), forçando o ar a entrar nos pulmões.

Expiração Promove a saída de ar dos pulmões, dá-se pelo

relaxamento da musculatura do diafragma e dos músculos intercostais. O diafragma eleva-se e as costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa torácica, com conseqüente aumento da pressão interna, forçando o ar a sair dos pulmões

Hematose A hematose é a uma troca de gases que ocorre

devido à diferença de concentração de oxigênio e gás carbônico por um processo conhecido como difusão.

A difusão é a passagem de substâncias de uma área onde estão em maior concentração para uma área em que estão em menor concentração.

Como nos alvéolos a concentração de oxigênio está maior, ele se difunde para o sangue.

E como no sangue que chegou nos pulmões a concentração de gás carbônico é maior, este se difunde dos capilares para os alvéolos. Essa transformação do sangue rico em gás carbônico em sangue rico em oxigênio é conhecida como hematose.

Nos alvéolos pulmonares o gás oxigênio do ar difunde-se para os capilares sangüíneos e penetra nas hemácias, onde se combina com a hemoglobina (proteína presente nas hemácias) enquanto o gás carbônico (CO2) é liberado para o ar (processo chamado hematose).

Tensão superficial dos alvéolos A tensão superficial ocorre no interior dos alvéolos devido a

grande quantidade de moléculas de água ali presente, revestindo toda a parede interna dos alvéolos.

Quanto maior a tensão superficial mais difícil é a entrada do O2.

A tensão superficial no interior dos alvéolos seria bem maior do que já é se não fosse a presença, nos líquidos que revestem os alvéolos, de uma substância chamada surfactante pulmonar.

O surfactante pulmonar é formado basicamente de fosfolipidios (dipalmitoil lecitina) nas células presentes no epitélio alveolar.

A grande importância do surfactante pulmonar é sua capacidade de reduzir significativamente a tensão superficial dos líquidos que revestem o interior dos alvéolos.

Volumes e capacidades Pulmonares

A cada ciclo respiratório que executamos, certo volume de ar entra e sai de nossas vias respiratórias durante uma inspiração e uma expiração, respectivamente.

Em uma situação de repouso, em um jovem e saudável adulto, aproximadamente 500 ml de ar entram e saem a cada ciclo.

Este volume de ar, que inspiramos e expiramos normalmente a cada ciclo, corresponde:.

Volume Corrente

Além do volume corrente, inspirado em uma respiração normal, numa situação de necessidade podemos inspirar um volume muitas vezes maior, numa inspiração forçada e profunda.

Corresponde a, aproximadamente, 3.000ml de ar num jovem e saudável adulto.

Da mesma forma, se desejarmos, podemos expirar profundamente, além do volume que normalmente expiramos em repouso, um maior volume de ar. Volume de Reserva Expiratório corresponde a, aproximadamente, 1.100 ml.

Volume de ReservaInspiratório

Volume de ReservaExpiratório

Mesmo após uma expiração profunda, um considerável volume de ar ainda permanece no interior de nossas vias aéreas e de nossos alvéolos. Trata-se do Volume Residual aproximadamente 1.200 ml.

Volume Residual

O Volume de Reserva Inspiratório somado ao Volume Corrente:

VRI+ VC = 3.500 ml

O Volume de Reserva Expiratório somado ao Volume Residual corresponde ao que chamamos:

VRE + VR = 2.300 ml

Capacidade Inspiratória (aprox. 3.500 ml).

Capacidade Residual Funcional (aprox. 2.300 ml).

1. Calcule a capacidade inspiratória pulmonar de um adulto sabendo que o VRI corresponde a 3000ml e o volume corrente 500ml.

2. Diante da informação que a capacidade residual funcional corresponde a 2.300ml e o VRE é 1100ml. Calcule o volume residual.

O Volume de Reserva Inspiratório somado ao Volume Corrente mais o Volume de Reserva Expiratório

VRI + VC + VRI = 4.600 ml

Volumes Corrente, de Reserva Inspiratório, de Reserva Expiratório mais o Volume Residual.

VC + VRI + VRE + VR = 5.800 ml

Capacidade Vital (aprox. 4.600 ml).

Capacidade Pulmonar Total (aprox. 5.800 ml).

- Sentado, o paciente deverá respirar através de um bucal conectado ao espirômetro. Como não se pode desperdiçar o ar que o paciente está respirando, uma presilha de borracha tapará o nariz enquanto o paciente respira pela boca.

- O técnico pode pedir:

Respirar tranquilamente por algum tempo. Encher o peito completamente. Assoprar com o máximo de força e rapidez possível, até que o técnico

peça para você repetir o processo. O paciente deverá repetir o assopro pelo menos 3 vezes. Provavelmente também será necessário assoprar lentamente algumas

vezes. Após a finalização desta primeira parte, o técnico pode pedir que o

paciente use um “spray” broncodilatador e o teste será repetido novamente após 15-20 minutos.