Seminario Biofísica da respiraçao

7/22/2019 Seminario Biofsica da respiraao

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Movimentao dos pulmes

Biofsica da respirao 2


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Presso negativa

-2cmH2O a -5cmH2O

Equilibra as foras elsticasintrapulmonares

Pausas respiratrias

Presso intra-alveolar = pressoatmosfrica

4Biofsica da respirao

Presso Pleural


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Medio:Punciona-se a parede torcica

Conecta agulha a um manmetro

ouSonda dotada de balonete longo (esfago)

Preso esofgica reflete a pleural

Esfago transmite presses externas


Presso Pleural


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volume da caixa torcida

-4cmH2O a -8cmH2O

presso negativa Reduo presso alveolar

Entrada de ar

Inspirao



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Exerccios fsicos ou doena obstrutiva

P. Pleural: at -135 cmH2O


Inspirao


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Compressoparede torcica e msculosdo abdmen (prensa abdominal)

Presso pleural para valores menos

negativos - 2cmH2O a -4cmH2O

Forada: valores positivo

Expirao



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Campbell:Prensa abdominalno ativada

enquanto a resistncia ao fluxo

respiratrio menor que 10cmH2OResistncia , pode-se respirar sem

auxlio da musculatura do abdmen

Acumulo de E.P. Elstica


Expirao


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Msculos abdominais ativos quando: Resistncia do fluxo Ventilao pulmonar 400ml/min

Tosse, espirro, vmitoQueda da negatividadePresso

pleural

Foras de colapso pulmonar Colaboram para presso intra-alveolar

Sada do ar dos pulmes


Expirao


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Expirao


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Respirao pulmonar Processo rtmico

Frequncia dos ciclos respiratrios Idade Exerccio

Alterada em estados patolgicos

Frequncia respiratria



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Escoamento do ar nas vias

areas



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Equao de Poiseuille

= P. . r4

8 . .1

= o fluxo em unidade de volume/tempoP = a diferena de presso entre asextremidades do tubor = o raio do tubol = o comprimento do tubo= a viscosidade do fluido



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( delta P ) e (r ) , favorecem odesenvolvimento de grandes fluxo

( l ) e ( ) , oferecem granderesistncia e dificuldade

( r ) maior influncia na determinao dofluxo



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A movimentao dos fluidos : regio de >P para a de < P.

Inspirao = P do meio > P que alveolar

Expirao = P alveolar > P que do meio



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Escoamento do ar nas vias areas

Inspirao Expirao 17Biofsica da respirao


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Tipos de escoamento

Laminar ; fluido move-se em camadas

Turbulento ; fluido desenvolveredemoinhos, e no h organizaomecnica

Misto ; envolve tanto o laminar comoo turbulento



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O nmero de Reynolds, dado pelaexpresso:

N= v . d .

N= nmero de Reynoldsv = velocidade mdia do fluidod = dimetro do tudo = densidade do fluido= viscosidade cinemtica do fluido



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Foras envolvidas no escoamento

Foras elsticas ( parede torcica e dospulmes)

Resistncia ( viscosa do ar, turbulncia,alterao de volume e forma dos rgos)

Foras de atrito

Foras necessrias para vencer a inrciados sistemas mveis



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Descoberta de Bernoulli

Relao inversa entre (v) do fluxoareo e (P) que o gs exerce sobre a

parede interna da tubulao

Brnquios estreitos, enfisema

pulmonar



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Medidas Espirogrficas



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Medida do ar que entra e sai dopulmo;

Teste que auxilia na preveno epermite diagnstico e qualificao dedistrbios respiratrios;



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MedidasEspirogrficas

1. Volume corrente: volume

de ar inspirado durante

um ciclo respiratrio;

500ml



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2. Volume de reservainspiratria: quantidade dear que pode ser

movimentada alm dovolume corrente duranteesforo mximo

3000ml



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3. Volume de reserva expiratria: o

volume mximo adicional de ar que

pode ser eliminado por expiraoforada, aps o trmino da expirao

corrente.

1100ml



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4. Volume residual: O arque no pode ser

expulso do pulmo.

1200ml



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5. Capacidade pulmonartotal = volume de reservainspiratria + volume

corrente+ volume dereserva expiratria +volume residual

5800ml



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6. Capacidade vital =volume de reservainspiratria + volumecorrente + volume dereserva expiratria

4600ml



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7. Capacidadeinspiratria = volume

de reserva inspiratria+ volume corrente

3500ml



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8. Capacidade residualfuncional = volume

residual + volume dereserva expiratria

2300ml



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Os volumes e capacidades variam com o sexo,

raa, idade, superfcie corporal, superfcie

cutnea, postura e em algumas doenas.



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Espirometria em doenas

Doena Pulmonar ObstrutivaCrnica (DPOC)

Pneumopatias Restritivas

Volume Residual eCapacidade residualfuncionalCapacidade Vital normal ou

diminuda

Capacidade Pulmonar Total eCapacidade Vital

Perda da extensibilidade e

reduo da complacnciapulmonar

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Espirograma

Registro grfico do volume de ar expirado,

em que o coeficiente angular da curva

determina a cada ponto a velocidade do

fluxo.



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importante conhecer os dados:

1. Volume expiratrio forado no

primeiro segundo (VEF1);

2. Velocidade mxima do fluxo

expiratrio (FEFmx);

3. Velocidade mxima do fluxo

expiratrio forado mdio

(FEF25%-75%), que medido pela

inclinao da reta que liga ospontos correspondentes a 25% e

75% do volume total expirado.



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Ala fluxo-volume

Um registro feitoestudando a funopulmonar, em que ofluxo expirado fica

no eixo dasordenadas e ovolume expirado naabcissa. utilizado

para a deteco dedoenasrespiratrias.



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Exemplo: Paciente com asma brnquicaCapacidade vital

Velocidade mximado fluxo expiratrio

Velocidade mximado fluxo expiratrioforado mdio

Volume expiratrioforado

Volume expiratrio mximo;

Fluxo mximo de ar expirado



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O esforo das pleuras

Durante a inspirao, os pulmesseguem o movimento da caixa torcicagraas ao lquido que se encontra noespao pleural. Esse lquido composto

basicamente por gua e sais.

Molhando as pleuras:

as foras de adeso > as foras de coesoFora entre

molcula de lquidoe da superfcie

Fora entre molculasde lquido



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O comportamento elstico das

estruturas envolvidas com arespirao



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A energia da contrao dos msculos

inspiratrios gasta para acelerar o arno interior das vias areas

Quando + Pulmo expandido > foraelstica



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A dependncia entre a fora elstica e

estiramento foi estudada por Hooke, queestabeleceu a clssica expresso:

F = - K . x

- K = constante elstica da molax = a variao de comprimento da moladeterminada pelo efeito deformante



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Os corpos elsticos, submetidos aesforos deformantes muito intensos,sofrem grande alterao de forma.

Fora deformante limite e tenso deruptura



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Elasticidade X Extensibilidade

Elasticidade : propriedade que oscorpos possuem de retomar a suaforma inicial.

Extensibilidade : Propriedade quepermite aos corpos serem deformados



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A constante elstica (k) , depende doesforo e da natureza e geometria domaterial :

K = . Sx

= coeficiente de elasticidade especfica

do materialS= rea da seco transversa do corpox= comprimento inicial do corpo



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O comportamento elstico dos corpos variacom o tipo de esforo a que ele estsubmetido:

TraoCompressoFlexoToroCisalhamento



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A COMPLACNCIA

PULMONAR



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Propriedade de rgos ocos elsticosaumentarem de volume quandosubmetidos uma determinada

presso.

Inversamente proporcional

constante elstica K do corpo

Medida em litros/ cm H2O



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COMPLACNCIA ESPECFICA

valor da complacncia no volume de pulmodisponvel.

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Em algumas patologias a parede dosalvolos pode ser substituda portecido fibroso reduzindo a capacidade

de absoro de ar

J o enfisema pulmonar faz com que aparede dos alvolos perda o tnuselstico o que pode aumentar acomplacncia pulmonar



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TENSO SUPERFICIAL

Todo lquido posto em contato com umgs, forma uma membrana elstica nainterface gs-lquido.

As molculas no interior do lquidosofrem atrao entre si, onde todas asforas se anulam, porm as que esto na

superfcie sofrem apenas interaeslaterais e para baixo, formando umatenso que forma uma pelcula.


MEDIDA DA TENSO


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MEDIDA DA TENSOSUPERFICIAL

Experimento de Maxwell



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Balana de Lecompte de Nouy

Balanas modernas



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TENSO SUPERFICIAL

2 casos:

1 lquidos que molham superfcies

2 que no molham a superfcie

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C id d i


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Consideremos os dois casos

1 2



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No primeiro caso

O que faz o lquido aderir s paredes a tenso superficial.

Esta fora tangente superfcie do

lquido.

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El d d t 2


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Ela pode ser decomposta em 2foras

A componente horizontal nula

A componete vertical pode serexpressa como:



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Esta resultante igual a forapeso:

R = P



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Como a densidade de um lquido dada por:

Ento:



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Mas o volume de um lquido dadapela rea da base vezes a altura (h),ento temos:

Logo:


Substituindo a 1 equao


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Substituindo a 1 equaotemos:

Isolando temos:


Fatores que alteram a tenso


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Fatores que alteram a tensosuperficial

Temperatura;

Adio de detergentes e sais.



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Surfactante Alveolar



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Presso total de retrao pulmonar. a soma produzida peloscomponentes elsticos do parnquima pulmonar adicionada pressao deretrao produzida pela tenso superficial do lquido alveolar

Pt = Pe+ Pts

Ptpresso total de retrao pulmonarPe- componentes elasticosPts-tenso superficial

.Os clculos tericos mostraram que Ptsdo lquido intra-alveolar igual a20.000d/ cm. Esse valor foi obtido considerando a proposio de Laplacepara esferas elsticas e considerando os seguintes dados.

. Numero de alveolos300 milhes

.diametro dos alveolos- 300 um

.ts do liquido intra alveolar- 50d / cm



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Experimento de von Neegaard e deClements.

A presso traqueal capaz de equilibrar umpulmo com insuflao mxima vale20cmH2O.Essa figura mostra dois comportamentosprprios desse rgo.

.um mesmo incremento de presso traquealproduz maior variao do volume pulmonarquando o pulmo esta desinsuflado do quequando esta insuflado.

.a presso de retrao pulmonar mximaproduzida pelos componentes elsticos doparnquima pulmonar foi aproximadamentemetade daquela produzida quando havia

tenso superficial alveolar 64Biofsica da respirao


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Quando o pulmo esta desinsuflado, a presso total de retraopulmonar, de 2 a 5cmH2O. Essa presso , 4 a 10 vezes menor que apresso traqueal que mantm o pulmo cheio.

Como a presso mxima de retrao do pulmo insuflado

praticamente igual a presso de retrao de tenso superficial doliquido alveolar, pode-se concluir que no pulmo vazio, a tensosuperficial do liquido alveolar 4 a 10 vezes menor que a do pulmocheio.

Raciocinando com esses fatores Clements concluiu que deveria existirno liquido alveolar uma substncia tensoredutora. A funo dessesurfactante seria fazer variar a tenso superficial do liquido intra-alveolar de acordo com o volume do alvolo



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Para testar sua hiptese,Clements

&Tierney(1965) contruiram umaparelho para medira tensosuperficial de lquidos durante aexpanso e compresso da suasuperfcie livre.

C - cuba

Embolo mvelPplaca de platinaTtransdutor defora


C i i d f t t


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Composio qumica do surfactante.O surfactante composto por uma combinao de tensoredutoras,sendo 85% fosfolipdios, 5% de lipdeos neutros, 10% de protenas.

Funes e produao do surfactante.As protenas de alto peso molecular exercem sua funao emcooperao com os fosfolipidios para criar propriedadestensoredutoras. Os peptideos tem papel importante na manutenodo filme surfactante sobre o alveolo

Nos pneumcitos tipo II o surfactante armazenado em organelaschamadas de corpos lamelares

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Funopromover estabilidade dos alvolos, bactericida


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p ,

A liberao de surfactante proporcional ao volume-corrente,mas no freqncia respiratria.

Existncia de dois pools de surfactante: o primeiro contmmenor volume da substancia tensoredutora, responde prontae rapidamente a agonistas edrenrgicos tipo B2, enquanto osegundo tem maior volume e responde mais lentamente.Aliberao deste depende, basicamente, ao volume-corrente.

Mecanismo tensoredutor do surfactante.

Quando o alveolo esta comprimido, o surfactante presente nasuperficie livre relativamente altae, pr isso, a tensao doliquido alveolar baixa.Todavia, quando o alveolo esta

expandido, sua superficie interna grande e a area desuperficie livre do liquido alveolar tambem grande.O liquido alveolar aumenta sua area livre trazendo moleculasde agua do seu interior para sua superficie.Com isso, acontribuiao das moleculas do surfactante diminui, e osvalores da tensao superficial fica prximo a 50d/cm



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Experimentos de Laplace

Marqus de Laplace estudando ocomportamento das bolhas de sabo,observou, que a parede de cada

bolha formada por duas superfciesque determinam esferas de raiosdiferentes.

Estabeleceu que:

P= T 1 + 1R1 R2



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Comportamento Laplaciano das bolhas de sabo

A bolha ao se formar na extremidadedo tubo inicialmente decresce de raio.A partir de um determinado raio

mnimo,o raio passa a crescerprogressivamente a medida que ela vaisendo inflada.A curva do grfico representa osvalores da presso interna, necessriopara manter o volume da bolha.

Inicialmente, a presso crescerapidamente, mas a partir de B ,quanto maior se torna o volume dabolha, menor a presso necessriapara estabiliz-la



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Surfactante e ventilao dos alvolos

Os alvolos pequenos devem exercer uma presso maior do queos alvolos grandes , considerando que estes estointerconectados pelos tubos respiratrios,seria, impossvelventilar os alvolos pequenos caso no existisse o surfactantepulmonar,pois a insuflao de ar expandiria, preferencialmente,os maiores.

Esse fenmeno seria alimentado por um feedback positivo, poisquanto mais aumentassem , menor seria a resistncia para

enche-los e mais ar seria por eles sequestrado.

Assim o surfactante ao reduzir a tenso superficial dos alvolospequenos e ao elevar a dos grandes, equilibra, e permite que ofluxo de ar seja constante


S f t t d t l i


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Surfactante e sndromes patolgicas

Distrbios da produo ou eliminao de surfactante

pulmonar:

Sndrome da membrana hialianaProteinose alveolarEmbolia pulmonarPulmo de choque Na sndrome da membrana hialiana , a produo

de surfactante deficiente em relao a que ocorreno pulmo normal, tornando a fora de retraoalveolar alta, e dificultando a respirao

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A proteinase alveolar tem causad h id t i d i


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desconhecida, esta associada a micosepulmonar.Nesta doena o surfactante encontra-seem excesso, devido a grande produo

ou de uma menor eliminao.Como resultado disso, h uma maiorpassagem de lquido para os alveolos,produzindo-se edema pulmonar



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O pulmo em choque e a Embolia pulmonar,levam a estados de hipxia tissular, einterferem nos mecanismos de produo e

eliminao do surfactante, conduzindo aalteraes mecnicas e imunolgicas da funonormal do pulmo

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