Universidade Federal do CearáFaculdade de medicinaDepartamento de Fisiologia e Farmacologia

Fisiologia das pressões alteradas:

altas altitudes e mergulho

Diego Veras Wilke

Fisiologia das altas altitudes

ObjetivosConhecer alterações no corpo humano decorrentes da:

� Rarefação do O2

� Diminuição da pressão atmosférica

Fisiologia das altas altitudes

Pressão Atmosférica

� O que é?

� Como medir ?

� Quando varia ?

h = 760mm Hg

P atm

Barômetro

Fisiologia das altas altitudes

Evangelista Torricelli – 1644

- Atribuiu o fenômeno ao “peso do ar”

Blaise Pascal - 1648

- Explicação correta: a coluna de Hg émantida pela pressão do ar

- Previsão: altitude x pressão atm

Efeitos da baixa PO2 sobre o corpo

Tópicos abordados:

� PO2 alveolar a diferentes altitudes

� Efeito de se respirar oxigênio puro sobre a PO2

alveolar, em diferentes altitudes

� Aclimatação

188715000

29141 1/412000

24 1/5 (38)18 1/5 (30)24 1/2 (7)47226 1/39000

73 (85)40 (53)24 1/2 (10)73349 1/26000

90 (92)67 (77)36 (23)1105233000

97 (97)104 (104)40 (40)1597600

Saturação

arterial de O2

(mmHg)

PO2 nos

alvéolos

(mmHg)

PCO2 nos

alvéolos

(mmHg)

PO2 no ar

(mmHg)

Pressão

barométrica

(mmHg)

Alttitude (m)

- Efeitos da baixa pressão atmosférica sobre a saturação arterial de O2 ao se respirar ar

• Os números entre parênteses são valores em indivíduos aclimatados

• Os valores em vermelho são a fração relativa ao pressão a altitude 0m

Efeitos da baixa pressão de oxigênio sobre o corpo

Vitor Negrete, 38 anos, dia 15/05, havia iniciado o ataque ao cume do Monte

Everest, cumpriu um desafio inédito para o montanhismo brasileiro: chegar

ao cume do Monte Everest sem os cilindros de oxigênio suplementar,

escalando sua face mais difícil, a Norte, no Tibet. Mas sofreu complicações na

descida e morreu dia 19/05/06.

Rodrigo Ranieri e Victor Negrete

Nível do mar (0m) Monte Everest (8.853m)

Indivíduo aclimatado

Patm = 760mmHg

PO2 ar = 159mmHg

PCO2 = 40mmHg

PH2O = 47mmHg

PO2 = 104mmHg

97% de saturação

Patm = 253mmHg

PO2 ar = 53mmHg

PCO2 = 7mmHg

PH2O = 47mmHg

PO2 = 35mmHg

~50% de saturação

CO2 e vapor d’água reduzem o O2 alveolar!

Monte Everest (8. 853m)

1/3 do Oxigênio presente no nível mar

Saturaç

ão arter

ial de ox

igên

io (%)

0 3 6 9 12 15

50

60

70

80

90

100

Altitude (km)

Respirando oxigênio puro

Respirando ar

Efeitos agudos da hipóxia

0

3600

5400

7000

Altitud

e em

met

ros

Sonolência, fadiga mental e muscular

Espasmos ou convulsões

Coma

Desorientação

Dim

inu

ição

da e

ficiê

ncia

men

tal

Vitor Negrete, 38 anos, dia 15/05, havia iniciado o ataque ao cume do Monte

Everest, cumpriu um desafio inédito para o montanhismo brasileiro: chegar

ao cume do Monte Everest sem os cilindros de oxigênio suplementar,

escalando sua face mais difícil, a Norte, no Tibet. Mas sofreu complicações na

descida e morreu dia 19/05/06.

Rodrigo Ranieri e Victor Negrete

Edema cerebral

e/ou pulmonar

http://360graus.terra.com.br/montanhismo/default.asp?did=397&action=reportagem

Doenças de Alta Montanha

• Edema pulmonar de grande altitude

• Edema cerebral de grande altitude

• Hipóxia, Fadiga

• Lentidão de raciocínio, Alucinações, Desorientação

• Necrose, Queimaduras, Hipotermia, Inchações

• Falta de visão

• Diarréia, Desidratação, Dor de Cabeça, Náuseas, vômitos, insônia

Cumes do Monte Sarmiento

Foto: Miguel Bonato

Aclimatação à baixa PO2

Ocorre aumento da:

� Ventilação pulmonar

� Número de hemácias (produção de eritropoietina)

� Capacidade de difusão dos pulmões

� Vascularização dos tecidos

� Capacidade das células de utilizar O2 em baixa PO2

Aclimatação em nativos

de altas montanhas

Nativo de Altas altitudes

Nativo de Terras baixas

Qual do dois possui maior proporção entre

capacidade ventilatória e massa corpórea?

Nativo de Altas altitudes

Nativo de Terras baixas

Lado direito do coração expandido

em nativos de altas montanhas

Alta pressão pulmonar!

Aclimatação natural dos nativos que vivem em grandes altitudes

� Sempre mais bem aclimatados que os habitantes de

terras baixas em todos os aspectos

� Aclimatação desde o período neonatal

� Tórax aumentado x corpo reduzido

� Lado direito do coração muito expandido

Curiosidade: um grupo nos Andes peruanos vive de fato a 5.200m

e alguns trabalham em uma mina a 6.000m!

Fornecimento de O2 pelo sangue

(Curva de dissociação hemoglobina-oxigênio)

0 20 40 60 80 100 120 140

0

4

8

12

16

20

28

PO2 no sangue (mmHg)

Quantidade de oxigênio no sangue (vol. %)

Habitantes de montanhas (4500m)24

arterial

venoso

Fisiologia do

Mergulho

Objetivos

Conhecer alterações no corpo humano decorrentes do:

� Aumento da pressão ambiental

� Difusão de gases atmosféricos sob alterações de pressão

� Diminuição súbita da pressão ambiental

Tópicos abordados:

- Relação entre a profundidade do mar e a pressão

- Efeito da profundidade sobre o volume dos gases- Lei de Boyle

- Efeito de elevadas pressões gasosas parciais sobre o corpo

� Barotraumas

� Apagamento

� Intoxicações

- Descompressão do mergulhador após exposição a altas pressões

� Doença descompressiva

Fisiologia do Mergulho

Mergulho Livre (Apnéia)

x

Mergulho Autônomo (SCUBA)

Relação entre a profundidade do mar e a pressão

Nível do mar (0m), 1atm

10

36

60

Prof

undidad

e em

met

ros

75

Pressão ?45

Relação entre a profundidade do mar e a pressão

� Pressão submarina = (profundidade em metros / 10) + 1

Nível do mar (0m), 1atm

10

36

60

Prof

undidad

e em

met

ros

75

Pressão ?45

Efeito da profundidade sobre o volume dos gases:

Nível do mar

10m

30m

70m

Lei de Boyle

“O volume ao qual determinada quantidade de gás é comprimida éinversamente proporcional à pressão”

Os líquidos são muito pouco compressíveis enquanto os gases não

1L

? mL

? mL

? mL

? atm

? atm

? atm

Efeito da profundidade sobre o volume dos gases:

Nível do mar

10m

30m

70m

Lei de Boyle

“O volume ao qual determinada quantidade de gás é comprimida éinversamente proporcional à pressão”

Os líquidos são muito pouco compressíveis enquanto os gases não

1L

500mL

250mL

125mL

2atm

8atm

V = 1/2

4atm V = 1/3

V = 1/8

Nível do mar

10m

30m

20m

6L

?

?

?

Mergulho livre (Apnéia)

Efeito sobre o corpo de elevadas pressões gasosas parciais - Barotraumas

Subir devagar e soltando o “excesso”de ar dos pulmões

Hiper-expansibilidade pulmonar, ruptura pulmonar

Subidas rápidas ou quando se prende a respiração na

subidaPulmão

equlizar as pressões interna/externa

Dor intensa, vertigem, zumbidos, perda auditiva e

sangramento

Congestão (infecciosa ou alérgica)

Ouvido

Tratamento dentárioDor de dente, graves infecções, implosão ou esmagamento do

dente cariado

Cáries e restaurações mal feitas

Dentário

Permitir que o ar entre na máscara pelo

nariz

Vermelhidão na face e hemorragia ocular

Impossibilidade da entrada de ar na máscara

Máscara

Tratamento antes do mergulho

Sangramento nasal e dorSinusiteSeios da face

ProfilaxiaEfeitosCausa(s)Barotrauma

Nível do mar

3m

↑ Pressão externa

Pressões ext. e int. em equilíbrio (20mmHg negativa)

760mmHg~740mmHg

Barotrauma de Ouvido

O mergulhador francês Loïc Leferme,

de 36 anos, recordista mundial de

apnéia sem limites, morreu 11.04.07

depois de sofrer um acidente de

imersão durante um treinamento no

mar de Villefranche-sur-Mer, sudeste

da França. Em 30 de outubro de 2004,

o mergulhador bateu o recorde

mundial de apnéia sem limites ao

alcançar 171 metros de profundidade,

na mesma cidade.

A apnéia sem limites, é uma imersão onde o mergulhador desce o mais profundo

possível com ajuda de um peso de metal e volta à superfície graças a um balão

inflável. A dificuldade principal está em suportar a pressão extrema das

profundidades.

ApagamentoMergulho Hiperventilado

PO2 =

PCO2 =

PO2 =

PCO2 =PO2 =

PCO2 =

PO2 =

PCO2 =

Ocorre principalmente com

caçadores os quais normalmente

passam várias horas fazendo

mergulho hiperventilado

Efeito sobre o corpo de elevadas pressões gasosas parciais - Intoxicações

- Narcose do Nitrogênio ou êxtase das profundezas

10

36

60

Prof

undidad

e em

met

ros

75

Jovialidade, perda de cautelaJovialidade, perda de cautela

SonolênciaSonolência

45

DiminuiDiminuiçção da forão da forçça, grande a, grande perda da coordenaperda da coordenaçção motoraão motora

IncosciênciaIncosciência

Mecanismo

Altera a condutância elétrica da membrana dos neurônios, reduzindo sua excitabilidade

Efeito sobre o corpo de elevadas pressões gasosas parciais - Intoxicações

- Toxicidade do Oxigênio em pressões elevadas (PO2 > 2280mmHg)

Convulsões e coma após 1h

Aumento das concentrações de radicais livres que lesam o sistema metabólico das células

-Toxicidade do Gás carbônico em grandes profundidades

Apenas quando o equipamento tem problemas de acúmulo de CO2 no espaço morto do aparelho e fica sendo rerrespirado continuamente

PCO2 > 80mmHg = depressão do centro respiratório e falha na respiração

Descompressão do mergulhador

- Saturação de Nitrogênio x Tempo de Mergulho

- Metabolização

- Remoção pelo processo inverso

Doença Descompressiva(contorções, doença do ar comprimido, doença do caixão, paralisia

dos mergulhadores, dibarismo)

- Surgimento de bolhas por todos os tecidos do corpo podendo causar lesão pequena ou grave em quase qualquer área do corpo