Mecânica da Respiração (Ventilação)

Anatomia do Sistema Respiratório Envolvido na Ventilação

A ventilação, ou respiração, envolve a ação e os movimentos das estruturas encontradas no pescoço e na cavidade torácica pertencentes aos sistemas pulmonar, musculoesquelético e cardíaco.

• Zona de condução:
  • Função:
    • Fornece um canal para o fluxo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation para os pulmões
    • Humidifica e aquece o ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que entra
  • Estruturas:
    • Faringe
    • Laringe
    • Traqueia
    • Brônquios principais direito e esquerdo
    • Bronquíolos
• Zona respiratória:
  • Função: local onde ocorrem as trocas gasosas
  • Estruturas:
    • Bronquíolos respiratórios
    • Alvéolos
• Componentes musculoesqueléticos:
  • Função:
    • Fornecer uma estrutura robusta para os pulmões
    • Gerar forças mecânicas necessárias para a respiração
  • Estruturas:
    • Caixa torácica
    • Músculos respiratórios: diafragma, intercostais externos, porções dos intercostais internos
    • Membranas pleurais
    • Cavidade pleural: espaço entre a pleura Pleura The pleura is a serous membrane that lines the walls of the thoracic cavity and the surface of the lungs. This structure of mesodermal origin covers both lungs, the mediastinum, the thoracic surface of the diaphragm, and the inner part of the thoracic cage. The pleura is divided into a visceral pleura and parietal pleura. Pleura: Anatomy pulmonar e torácica

Relações de Pressão na Cavidade Torácica

• Pressão atmosférica (Patm):
  • Pressão exercida pelo ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation ao redor do corpo
  • Ao nível do mar, a Patm é 760 mm Hg.
• Pressão respiratória:
  • Relativa à Patm
  • A pressão respiratória negativa é < Patm.
  • A pressão respiratória positiva é > Patm.
  • Pressão respiratória zero = Patm.
• Pressão intrapulmonar (intra-alveolar) ( Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing):
  • Pressão nos alvéolos
  • Flutua com a respiração
  • Equaliza-se sempre com a Patm
• Pressão intrapleural (Pip):
  • Pressão na cavidade pleural
  • Flutua com a respiração
  • É sempre uma pressão negativa
  • Pip é gerada por forças opostas:
    • 2 forças internas que promovem o colapso pulmonar (retração elástica dos pulmões e tensão superficial nos alvéolos)
    • 1 força externa (elasticidade da parede torácica a puxar o tórax para fora)
• Pressão transpulmonar ( Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing – Pip):
  • Mantém as vias aéreas abertas; os pulmões expandem-se assim que a pressão transpulmonar ↑
  • Se Pip ≥ Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing, os pulmões entrarão em colapso.

Inspiração e Expiração

A respiração consiste em 2 fases:

• Inspiração: fluxo de gases para os pulmões
• Expiração: fluxo de gases para fora dos pulmões

Inspiração e expiração:

• Processos mecânicos causados pela contração dos músculos respiratórios
• Causam alterações de volume na cavidade torácica
• As mudanças de volume levam ao movimento do gás de acordo com a lei de Boyle (a pressão varia inversamente com o volume):
  • Mudanças de volume causam mudanças de pressão.
  • As mudanças de pressão fazem com que o fluxo de gases equalize a pressão.

Inspiração

A inspiração é um processo ativo:

• Os músculos inspiratórios contraem-se, puxando a caixa torácica para fora, diminuindo a Pip e aumentando o volume torácico.
• As forças adesivas puxam a membrana pleural, que por sua vez puxa o parênquima pulmonar.
• Os pulmões alongam-se e o volume intrapulmonar ↑.
• Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing cai, tornando-se menor que a Patm.
• O ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation flui para os pulmões a favor do gradiente de pressão até que Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing = Patm.

Expiração

A expiração (em repouso) é um processo passivo:

• Os músculos inspiratórios relaxam.
• Volume da cavidade torácica ↓ devido ao recolhimento elástico.
• Volume intrapulmonar ↓
• Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing sobe acima da Patm.
• O ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation flui para fora dos pulmões a favor do gradiente de pressão até que Ppul Ppul Ventilation: Mechanics of Breathing = Patm.
• Expiração forçada:
  • Processo ativo
  • Músculos expiratórios usados para ↓ volumes torácicos
  • ↑ Velocidade do fluxo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation para fora dos pulmões

Volumes e capacidades pulmonares

Volumes pulmonares

Os volumes pulmonares são volumes específicos de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation contidos por diferentes porções dos pulmões em pontos específicos do ciclo respiratório.

• Volume tidal/corrente ( VT VT Ventricular tachycardia is any heart rhythm faster than 100 beats/min, with 3 or more irregular beats in a row, arising distal to the bundle of his. Ventricular tachycardia is the most common form of wide-complex tachycardia, and it is associated with a high mortality rate. Ventricular Tachycardia): volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation inspirado ou expirado a cada respiração em condições de repouso
• Volume residual (VR): volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation deixado nos pulmões após a expiração forçada
• Volume de reserva expiratório (VRE): volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que pode ser expirado de forma forçada após a expiração normal do volume corrente
• Volume de reserva inspiratório (VRI): volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que pode ser inalado de forma forçada após a inalação do volume corrente normal

Capacidades pulmonares

As capacidades pulmonares são uma combinação de 2 ou mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome volumes.

• Capacidade pulmonar total (CPT):
  • Volume máximo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation contido nos pulmões após um esforço inspiratório máximo
  • CPT= VT VT Ventricular tachycardia is any heart rhythm faster than 100 beats/min, with 3 or more irregular beats in a row, arising distal to the bundle of his. Ventricular tachycardia is the most common form of wide-complex tachycardia, and it is associated with a high mortality rate. Ventricular Tachycardia + VR + VRE + VRI
• Capacidade vital ( CV CV Vasculitides):
  • Volume máximo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que uma pessoa pode mover para dentro ou para fora dos pulmões
  • CV CV Vasculitides = VT VT Ventricular tachycardia is any heart rhythm faster than 100 beats/min, with 3 or more irregular beats in a row, arising distal to the bundle of his. Ventricular tachycardia is the most common form of wide-complex tachycardia, and it is associated with a high mortality rate. Ventricular Tachycardia + VRI + VRE
• Capacidade residual funcional (CRF):
  • Volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation remanescente nos pulmões após a expiração corrente
  • CRF = VRE + VR
• Capacidade inspiratória ( CI CI The percentage of the chest diameter occupied by the heart. Imaging of the Heart and Great Vessels):
  • Volume máximo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que pode ser inspirado após uma expiração normal
  • IC IC Inhaled Anesthetics = TV + IRV

Espaço morto

O espaço morto é o ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que entra e sai dos pulmões, mas não chega a áreas onde as trocas gasosas podem ocorrer.

• Espaço morto anatómico: ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation nas vias aéreas que não atinge os alvéolos ou bronquíolos respiratórios
• Espaço morto alveolar: ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation nos alvéolos que não pode ser absorvido pela corrente sanguínea devido a doenças pulmonares ou limitações do fluxo sanguíneo
• Espaço morto total = espaço morto alveolar + espaço morto anatómico

Ventilação e Trabalho Respiratório

Ventilação

A ventilação é o processo de entrada e saída de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation.

• Ventilação por minuto (V_E):
  • Volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que entra e sai dos pulmões por minuto
  • V_E = frequência respiratória expressa em respirações/minuto (B_f ) × volume corrente ( VT VT Ventricular tachycardia is any heart rhythm faster than 100 beats/min, with 3 or more irregular beats in a row, arising distal to the bundle of his. Ventricular tachycardia is the most common form of wide-complex tachycardia, and it is associated with a high mortality rate. Ventricular Tachycardia)
• Ventilação alveolar (V_A):
  • Volume de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation que atinge os alvéolos por minuto e está disponível para as trocas gasosas
  • V_A = B_f × (TV – espaço morto total)

“Trabalho de respiração”

O trabalho respiratório é a quantidade de energia que uma pessoa precisa para respirar.

• Trabalho elástico: feito para superar a retração elástica da parede torácica e do parênquima pulmonar e a tensão superficial dos alvéolos
• Trabalho de resistência: feito para superar a resistência das vias aéreas e tecidos

Fatores que Influenciam a Ventilação Pulmonar

Além das pressões que a musculatura torácica é capaz de criar, a ventilação é limitada pelas propriedades físicas das estruturas dos pulmões. As propriedades físicas mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome importantes a serem levadas em consideração são:

• A resistência das vias aéreas
• A complacência do tecido pulmonar
• A tensão superficial dos alvéolos

Resistência

• Definição:
  • Resistência: força que se opõe ao fluxo (neste caso do ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation)
  • Lei de Poiseuille: O fluxo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation é inversamente proporcional à resistência.
• Efeito no sistema pulmonar:
  • A resistência impede o fluxo de ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation para os pulmões.
  • ↑ Resistência = ↑ energia necessária para inspirar.
  • As vias aéreas geram 80% de resistência.
  • O diâmetro da via aérea é inversamente proporcional à resistência que ela produz.
• Implicações fisiológicas:
  • Em pacientes saudáveis, a resistência é insignificante, pois o diâmetro total das vias aéreas é grande:
    • Grandes diâmetros das vias aéreas no início da zona de condução
    • As vias aéreas menores mantêm uma área transversal total alta porque são muitas.
    • A resistência desaparece no bronquíolo terminal → a difusão impulsiona as trocas gasosas
  • Em certas doenças, ↓ diâmetro total das vias aéreas, ↑ resistência a superar para respirar:
    • Músculo liso das vias aéreas contrai-se (e.g., asma ASMA Autoimmune Hepatitis)
    • Obstrução mucosa das vias aéreas (e.g., doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC), bronquite, fibrose quística)
    • Obstrução de bronquíolos e alvéolos por material infecioso (e.g. pneumonia Pneumonia Pneumonia or pulmonary inflammation is an acute or chronic inflammation of lung tissue. Causes include infection with bacteria, viruses, or fungi. In more rare cases, pneumonia can also be caused through toxic triggers through inhalation of toxic substances, immunological processes, or in the course of radiotherapy. Pneumonia)

Tensão superficial alveolar

• Definição:
  • Propriedade derivada da adesão de moléculas de água
  • As moléculas de água aderem a outras moléculas de água.
  • Resiste a qualquer força que tende a ↑ a área de superfície do líquido
• Efeito no sistema pulmonar:
  • Ocorre nos alvéolos devido às moléculas de água dentro deles
  • Se não for controlado, impede que os alvéolos se estiquem durante a inspiração
• Implicações fisiológicas:
  • Surfactante ↓ a tensão superficial alveolar separando as moléculas de água umas das outras.
    • Os pneumócitos tipo II sintetizam surfactante pulmonar.
    • O surfactante pulmonar é composto por 85%–90% de fosfolípidos e moléculas anfipáticas
    • As extremidades polares ficam em contacto com a água e ↓ a tensão superficial.
  • Permite uma expansão mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome fácil durante a inspiração e evita o colapso dos alvéolos durante a expiração
  • Qualquer coisa que destrua o surfactante pode causar doença pulmonar:
    • A falta de surfactante em prematuros leva à síndrome do desconforto respiratório infantil.
    • Fumadores crónicos produzem menos surfactante, levando aos problemas observados na DPOC.

Complacência

• Definição:
  • Medida da mudança de volume com determinada mudança na pressão transpulmonar
  • Determinado pelas propriedades de tração do tecido pulmonar
  • Simplesmente: quão rígidos são os pulmões
• Efeito no sistema pulmonar:
  • ↑ da rigidez dos pulmões, ↑ da energia para alongá-los durante a inspiração:
    • A ventilação é mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome eficiente em áreas do pulmão com complacência ↑.
    • As áreas com ↓ da complacência expandem-se menos.
  • A complacência dos pulmões também é influenciada pela gravidade:
    • No ápice pulmonar há ↓ da complacência.
    • Na base pulmonar há ↑ da complacência.
• Implicações fisiológicas:
  • Em pulmões saudáveis, ↑ da complacência devido a:
    • Distensibilidade do tecido pulmonar
    • ↓ da tensão superficial alveolar
  • ↓ da complacência pulmonar surge no caso de:
    • Fibrose (por exemplo, síndrome do desconforto respiratório agudo do surfactante, cicatrizes após quimioterapia)
    • ↓ da produção de surfactante (por exemplo, pulmões prematuros, DPOC)
    • ↓ da flexibilidade da caixa torácica (por exemplo, escoliose, paralisia cerebral)

Relevância Clínica

• Doença pulmonar obstrutiva: grupo de condições que aumentam a resistência das vias aéreas, pequenas ou grandes: A doença pulmonar obstrutiva causa um estreitamento das vias aéreas. O aumento da resistência cria mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome trabalho que precisa de ser superado, de modo que os pacientes apresentam geralmente um aumento da frequência respiratória e do trabalho respiratório. Os pacientes muitas vezes são incapazes de expelir completamente o ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation durante a expiração. A menos que a obstrução seja generalizada, esses pacientes podem continuar a ter uma saturação de oxigénio normal ou quase normal. Os achados do exame pulmonar dependem de onde a obstrução está ao longo da via aérea. Exemplos incluem asma ASMA Autoimmune Hepatitis, bronquite crónica, enfisema, apneia obstrutiva do sono e corpos estranhos nas vias aéreas
• Doença pulmonar restritiva: grupo de condições que causa diminuição da complacência dos pulmões, aumentando a quantidade de trabalho necessária para expandir e contrair os pulmões: os pacientes são incapazes de esticar completamente os pulmões para respirar ar AR Aortic regurgitation (AR) is a cardiac condition characterized by the backflow of blood from the aorta to the left ventricle during diastole. Aortic regurgitation is associated with an abnormal aortic valve and/or aortic root stemming from multiple causes, commonly rheumatic heart disease as well as congenital and degenerative valvular disorders. Aortic Regurgitation suficiente. A doença pulmonar restritiva geralmente afeta todo o parênquima pulmonar e apresenta-se com um aumento da frequência respiratória e do trabalho respiratório, bem como diminuição da saturação de oxigénio. Exemplos incluem síndrome do desconforto respiratório neonatal, fibrose pulmonar e sarcoidose.
• Doença pulmonar mista: as doenças pulmonares geralmente têm elementos de patologias restritivas e obstrutivas. O exemplo mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome comum de doença pulmonar mista é a fibrose quística, em que as vias aéreas estão estreitadas e o parênquima pulmonar mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome endurecido.