Como o ar entra e sai RESPIRAÇÃO INTERNA dos pulmões · Mecânica Dinâmica Fisiologia...

09/04/2010

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Volumes e capacidades pulmonares

Ventilação

RESPIRAÇÃO

Dividida em duas categorias

1.Respiração Interna2.Respiração Externa

RESPIRAÇÃO EXTERNA

• Processo mecânico especializado

• Respiração extra-celular

• 2 passos: Inspiração e Expiração

• Processo bioquímico intracelular

• Também chamada respiração tecidual oucelular

• Ocorre através da Glicólise, ciclo de Krebse cadeia de transporte elétrons.

RESPIRAÇÃO INTERNAComo o ar entra e sai

dos pulmões ?

Ventilação Pulmonar

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Ciclo respiratório

Inspiração Expiração

Troca gasosa

MecanismoInspiração1. diafragma contrai, movendo-se caudalmente

contração intercostais externos + internos (porção intercartilaginosa – paraesternais) + escalenos + ECM

Expansão volumétrica da parede torácica (tórax + abdômen)

Pressão intratorácica ↓ → favorecendo o movimento de ar oxigenado para dentro dos pulmões

• Troca gasosa:

– O gás se move P maiorà P menor

– Troca gasosa de O2 e CO2 ocorre namembrana alvéolo-capilar via processo dedifusão.

MecanismoExpiração:1.Musculatura inspiratória relaxa

Qaundo ative - compressão da parede torácica,

reduzindo seu volume

Mecanismo

Pressão intratorácica ↑ → o movimento de ar para fora dos pulmões

Figure 42.24 Negative pressure breathing

Pmus




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Sinergismo Diafragma/AbdominaisDiagfragma Crural – T9 – Diafragma Costal

Ventilação

Volume Gasoso

Geração das vias aéreas

0 4 8 12 14 16 …23 a 27

Espaço morto anatômico – Viasaéreas condutoras que não desempenhamfunção de troca gasosa pulmonar.

Espaço morto fisiológico –Regiões que desempenham função detroca gasosa porém possuem fluxosanguíneo desigual em relação à ventilação+ EM anatômico.

Zonas Condutoras e Zonas respiratórias

VE = f x VT

Fisiologia RespiratóriaVentilação

VTOTAL= 150 x 15 = 2.250 ml

VC = 150mlf = 15

VEM= 30 x 15 = 450 ml

VA= (150-30) x 15 = 1.800 mlVentilação EM = 20 a 30% do VE

VA = VCO2

PaCO2

x K

Logo, se a produção de CO2 mantiver inalterada e a ventilação alveolar reduzir pela metade a PaCO2 duplicará.




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Hipocapnia

HipercapniaHipoventilação

Hiperventilação

Ventilação e o metabolismo

Volumes e capacidades pulmonares

Ventilometria

Ventilometria

• Parâmetros avaliados:– CV (capacidade vital)

– VC (volume corrente)

– VE (volume minuto)

– CI (capacidade inspiratória)




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Indicações Práticas

• PO de Cirurgia Cardíaca

• PO de Cirurgia Abdominal

• Doenças neuromusculares

PerfusãoResistências

• RVS=(PVEm – PAD)/DC

=(100-2)/5 = 19,6

• RVP=(PVDm – PAE)/DC

=(18-5)/5 = 2,6

Gravidade e Perfusão




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Diferenças regionais de PVP Fisiologia RespiratóriaPerfusão

Fisiologia RespiratóriaPerfusão

Fisiologia RespiratóriaPerfusão

Fisiologia RespiratóriaPerfusão Vasoconstrição Hipóxica

• Ocorre com queda da PAO2.

• Desvia o fluxo sanguíneo para regiões bem ventiladas.

• “Defesa” ventilatória pulmonar.• Mantém a relação ventilação perfusão.




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DifusãoDifusãoRepouso Exercício

0,75s 0,25sSimilar ao tempo necessáriopara completar a trocagasosa

Pico do exercício: o equilíbrio difusivo pode ou não estarcompleto ⇒ tempo disponível < tempo necessário para atroca gasosa.

+ treinado ∆ > DC e < tempo de trânsito da célula vermelha

incompleto equilíbrio de difusão (PaO2 < PAO2)

Lei de Difusão de FickLei de Difusão de Fick

• V = volume de gás que se difunde através da membrana/tempo

• A = área disponível para difusão

• T = espessura da membrana

• (P1-P2) = ≠ P parcial do gás através da membrana

• d = coeficiente de difusão (relacionado à solubilidade do gás dentroda membrana e com a raiz quadrada do peso molecular do gás)

V = Ad (P1-P2)T

Difusão de um gás de uma região para outra através de uma barreira. A lei de Fick dadifusão descreve os fatores que influenciam o ritmo de difusão do gás de uma regiãocom pressão parcial alta para uma região com pressão mais baixa.

Leff & Schumacker – Fisiologia Respiratória: Fundamentos e Aplicações, 1996

Taxa de difusão

Será mais rápida quanto:

(i) mais ampla a área de contato alvéolo-capilar(ii) menor a espessura da barreira da barreira

tissular-plasmática(iii) mais rápida a taxa de reação com a Hb(iv) maior o volume de sangue capilar circulante

Capacidade de difusão pulmonar no exercício

DL ↑ por ampliação da área totalda membrana alvéolo-capilar –distensão.

↑ perfusão apical + recrutamentode novos leitos capilares

Difusão de O2 e CO2

• 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 CO2 ter maior coeficiente de

difusão, possui menor solubilidade.• Os dois gases se difundem com a mesma

velocidade.




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Desequilíbrio V/QDesequilíbrio V/Q

É o termo usado para descrever o grau

na qual a ventilação e o fluxo sanguíneo não

são similarmente distribuídos para a mesmo

unidade funcional pulmonar.

Desequilíbrio V/QDesequilíbrio V/Q

Compensação

Quando a PaO2 está baixa por desequilíbrio V/Q, ostecidos ainda tentam extrair a quantidade necessária de O2 dosangue hipoxêmico ⇒ ↓ PVO2 (sangue venoso misto maisdepletado de oxigênio).

SvO2 - ainda contém 75% do O2 presente no sanguearterial, portanto quedas na PVO2 podem ser toleradas.

Relação V/Q Fisiologia RespiratóriaRelação V/Q

Fisiologia RespiratóriaRelação V/Q

Fisiologia RespiratóriaRelação V/Q




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Gasometria

Dosagem dos gases do sangue arterial

A – indicações

1. Verificar anormalidades nas trocas gasosas em pctes com dispnéiade início súbito

2. Para excluir hipoxemia, hipercapnia ou distúrbios do equilíbrio ácido-básico como fatores desencadeantes de mudanças no estado mental econtrole ventilatório.

3. Para documentar insuf. resp. em pctes com ↓ da função pulmonar eavaliar sua gravidade.

4. Para monitorizar a mudanças na oxigenação e na ventilação empacientes em VM, controlar a retirada da assistência ventilatória.

5. Como um procedimento de avaliação pré-operatória em pctes de altorisco.

Regulação dos ácidos sangüíneos

CO2 + H2O ↔ H2 CO3 ↔ HCO3 + H+

ácidos voláteis ácidos não-voláteis

De um lado os pulmões eliminam o CO2, quepotencialmente equivale ao H2CO3; de outro, os rinseliminam os ácidos não-voláteis e cumprem a função deconservar e regenerar o HCO3

Ácidos - substâncias que tendem a doar íons hidrogênioBase - substâncias que tendem a remover íons hidrogênio

Tampões - Uma substância que previne alteraçõesextremas na concentração do íon hidrogênio livre dentrode uma solução.

Os tampões impedem alterações bruscas na [H+] (pH), masa regulação da acidez depende, em última análise, dasfunções RENAL E PULMONAR.

Terminologia

pH ou [H+] é determinado pela relação BICARBONATOe PaCO2 e não pela [ ] absoluta de qualquer um deles.

Equação de Henderson-Hasselbach

pH = 6,1 + log HCO3

PCO2 x 0,03

As anormalidades do equilíbrio ácido-básico podem se iniciar por alterações na [HCO3] ou da [PCO2]

que iniciam pelo ↑ ou pela ↓ da PCO2

que iniciam pelo ↑ ou pela ↓ do HCO3

Quando as respostas compensadoras não atingirem a previsão,

teremos distúrbios mistos ou agudos.

Anormalidade 1a Resposta 2a

acidose hipoventilação / ↑↑↑ PaCO2 ↑↑ HCO3

alcalose hiperventilação /↓↓↓ PaCO2 ↓↓ HCO3

Distúrbio Respiratório




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Quando as respostas compensadoras não atingirem a previsão,

teremos distúrbios mistos ou agudos

Anormalidade 1a Resposta 2a

acidose ↓↓↓ HCO3 ou ↑↑↑ H+ ↓↓ PaCO2

alcalose ↑↑↑ HCO3 ou ↓↓↓ H+ ↑↑ PaCO2

Distúrbio MetabólicoOs aparelhos de gasometria medem, através de

eletrodos especiais: pH, PaCO2 e PaO2.

O HCO3 é fornecido por cálculo, tendo como base aequação de Henderson-Hasselbach.

O CO2 total também é calculado:CO2 livre + CO2 combinado = (0,03 x PaCO2) + HCO3

o excesso de base é calculado por nomograma, sendonúmero de miliequivalentes de ácido ou base necessáriospara titular um litro de sangue com pH 7,4 a 37oC com umPaCO2 de 40 mmHg.

A SaO2 é lida em tabelas onde as entradas são o pH ePaO2.

Parâmetros Valores normaispH 7,35 - 7,45

PaO2 80 - 90 mm HgPaCO2 35 - 45 mm Hg

CO2total 23 - 27 mm/LHCO3 22 - 28 mEq/LSaO2 95 - 98 %

BE 0 ± 4 mEq/L

Os resultados do bicarbonato e BE não são dosados. São calculados.

Análise passo a passo:

• 1 passo – o pH

• 2 passo – Definir o DAB, isto é, avaliar o PaCO2 e o HCO-

• 3 passo – observar sinais de compensação

• 4 passo – valiar a oxigenação a partir da PaO2 e da SpO2

Ex. 1:

pH = 7,50

PaCO2 = 47 mmHg

HCO3 = 38 mEq/mL

Distúrbio do metabolismo ácido-base que se iniciapelo ↑ HCO3

↑ HCO3 eleva a relação HCO3/ PaCO2 ⇒ ↑ pH

Etiologia: perda de HCl devido ao vômito, aspiraçãogástrica, diarréia congênita do lactente.

Quadro clínico: alcalemia deprime o centrorespiratório e a resposta aos quimiorreceptores; ↑ daexcitabilidade neuromuscular → tetania, convulsões (sealcalose grave).

Alcalose Metabólica




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Resposta: redução da resposta ventilatória comconseqüente retenção de CO2.


pH PaCO2 HCO3 BE

aguda ↑ N ↑↑↑ ↑↑↑

subaguda ↑ ↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑

crônica N ↑↑ ↑↑↑ ↑↑↑


Resposta: redução da ventilação para reter CO2

O mecanismo compensatório para a alcalosemetabólica é uma redução no trabalho ventilatório(hipoventilação alveolar compensatória). Estacompensação pode ser grave o suficiente paracausar hipoxemia.

Ex. 2:

pH = 7,32

PaCO2 = 50 mmHg

HCO3 = 33 mEq/mL

Distúrbio do metabolismo ácido-base que se iniciapelo ↑ PaCO2, ou seja, hipercapnia.

Esse processo é equivalente à retenção do ácidoforte (H2CO3)

etiologia:

→ aguda

→ crônica

Acidose Respiratória

→ Aguda: causas pulmonares e não pulmonares

(1) depressão do SNC

(2) fraqueza dos músculos respiratórios

(3) obstrução das vias aéreas superiores

(4) doença pulmonar primária (DPOC, edema pulmonargrave, mal asmático)

(5) alterações da parede torácica

(6) ventilação mecânica

→ Crônica: conseqüente à hipoventilação

Acidose RespiratóriaResposta: retenção de CO2 e acidose altera o limiar

renal e promove a retenção de HCO3 (nível máximo decompensação 5-7 dias)

Acidose Respiratória

pH PaCO2 HCO3 BE

aguda ↓ ↑↑↑ N N

subaguda ↓ ↑↑↑ ↑↑ ↑↑

crônica N ↑↑↑ ↑↑ ↑↑

Obs: na hipoventilação aguda, HCO3 eleva-se 1mEq/L para cada 10 mmHg de elevação de CO2




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Ex. 3:

pH = 7,49

PaCO2 = 28 mmHg

HCO3 = 20 mEq/mL

Distúrbio do metabolismo ácido-base que se iniciapela ↓ PaCO2, ou seja, hipocapnia.

Etiologia: devido à hiperventilação anormal hipóxica

→ aguda: pneumonia, asma, edema pulmonar

→ crônica: fibrose pulmonar, cardiopatia

Exercício físico vigoroso, sepse, gravidez, estímulo aocentro respiratório (ansiedade, febre, d. cerebral - tumor,encefalite, etc), hiperventilação mecânica

Alcalose Respiratória

Resposta: os rins começam a excretar mais íonsbicarbonato.

Alcalose Respiratória

pH PaCO2 HCO3 BE

aguda ↑ ↓↓↓ N N

subaguda ↑ ↓↓↓ ↓↓ ↓↓

crônica N ↓↓↓ ↓↓ ↓↓

Ex. 4:

pH = 7,31

PaCO2 = 32 mmHg

HCO3 = 16 mEq/mL

Distúrbio do metabolismo ácido-base que se iniciapela ↓ HCO3 (quando há excesso de íons hidrogênio,como na cetoacidose diabética ⇒ H+ + HCO3 ⇒ H2CO3)

↓ HCO3 reduz a relação HCO3/ PaCO2 ⇒ ↓ pH

Etiologia: acidose diabética, febre alta, convulsões,coma hepático, acidose láctica.

Quadro clínico: hiperventilação, esturpor, coma,vasodilatação periférica, ↓ contratilidade cardíaca.

Essas alterações podem levar à insuf. Cardíaca, hipotensão e marcada reduçãoda perfusão tecidual

Acidose Metabólica Acidose Metabólica

Resposta: aumento da ventilação para eliminar CO2

Deve-se prestar atenção à capacidade dopaciente em compensar pelo aumento do trabalhoventilatório. Uma falta de reserva ventilatóriaadequada ou fadiga repentina poderá fazer aacidose mais ameaçante à vida




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Ex. 6:

pH = 7,16

PaCO2 = 56 mmHg

HCO3 = 16 mEq/mL

Ex. 7:

pH = 7,75

PaCO2 = 21 mmHg

HCO3 = 35 mEq/mL

Distúrbios mistos

Mais de um distúrbio do equilíbrio ácido-básico podeestar presente simultaneamente, em particular empacientes graves.

Em geral, em um distúrbio misto, o estado do pHnormalmente indica a disfunção dominante.

Se o pH for menor do que 7,40 em presença dePaCO2 elevada ⇒ distúrbio primário é mais provavelmenterespiratório

Distúrbios mistos

em presença de PaCO2 elevada

pH < 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmenterespiratório

pH > 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmentemetabólico

Distúrbios mistos

em presença de PaCO2 baixa

pH > 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmenterespiratório

pH < 7,40 ⇒ distúrbio primário é mais provavelmentemetabólico

• Com exceção dos distúrbios leves, aresposta compensatória raramente écapaz de corrigir totalmente o pH para afaixa normal; ou seja, a respostacompensatória, na maioria das vezes, écapaz apenas de evitar uma grandevariação do pH, provavelmente fatalpara o paciente.

Resposta compensatória esperada

• Acidose metabólica:– PaCO2 esperada = (1,5 x HCO3

-) + 8

• Alcalose metabólica:– PaCO2 esperada = 15 + HCO3

-




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Ex. 8:

pH = 7,13

PaCO2 = 32 mmHg

HCO3 = 12 mEq/mL

Exercícios

1 2 3 4 5 6 7pH 7,26 7,52 7,60 7,44 7,38 7,20 7,56PaCO2 56 28 55 24 76 25 44HCO3 24 22 51 16 42 9 38BE -4 +1 +26 -6 +14 -17 +14

Acid. respAlcal. respAlcal. Metab.- MistaNormal – Alc resp. – Acid.mtNormal Acid resp – Alc Met.Acid Meta. - Acid mistaAlc. Meta – Alc mista

Fisiologia RespiratóriaMecânica Estática


Mecanismos das terapias de Expansão pulmonar:

Ptp = Palv – Ppl

---

---

- --

---

++

+

++

++

+

+

++

+

BS – EI - PMR EPAP – CPAP - RPPI




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Pmus = Pel + Pres

Terapias DB

Aspiração traqueal

Broncodilatadores

Terapias de reexpansão

Recrutamento/Posicionamento

Função cardíaca e controle hídrico

Terapia Nutricional

Treinamento muscular


Fisiologia RespiratóriaMecânica Dinâmica




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Apesar do diâmetro de cada viaaérea ser menor na direção da periferiapulmonar, o número de vias aéreas aumenta.Conseqüentemente, a área total de cortetransversal das vias aéreas aumentaacentuadamente em direção aos alvéolos e avelocidade dos gases diminui.

Leff & Schumacker – Fisiologia Respiratória: Fundamentos e Aplicações, 1996



EPAP e os pontos de igual pressão

-5

0 0 0

Pré - inspiração

5

Inspiração

-7

-2 -1

+6

Término da insp.

-8

0 0

+8

Expiração

20

2812

-8

Expiração com EPAP

20

38 22 20

2

EPAP 10cmH2O




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