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Fisiologia do Sistema Respiratório

Prof. Raphael E. SzawkaDepto. Fisiologia e Biofísica, ICB, UFMG

Estrutura do sistema respiratório eMecânica da Ventilação

Programa RS18/05 Aula RS-1

GD RS-1Mecânica da ventilação

23/05 Aula RS-2GD RS-2

Transporte de gases

25/05 Aula Prática RS Resolução lista de exercício

27/05 Aula RS-3GD RS-3

Controle da ventilação

30/05horário: 10-12 h

Prova

Professores responsáveis: - Lucíola da Silva Barcelos- Raphael Escorsim Szawka

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Sistema respiratório

2. Equilíbrio ácido-base3. Equilíbrio térmico4. Metabolização de substâncias5. Fonação

Funções

Vias aéreas superiores- Cavidade nasal- Faringe- Laringe

- Traquéia- Brônquios / bronquíolos

Zona de transporte

Zona respiratória- Bronquíolos respiratórios- Alvéolos

1. Suprir O2; remover CO2

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Zonas de transporte e respiratória

1.Transporte do ar2. Acondicionamento do ar:

- Filtração- Umidificação- Ajuste de temperatura

Zona de transporte

- Ocorrem trocas gasosas- área: 70-100 m2

Zona respiratória

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Morfologia do sistema respiratório

- Epitélio colunar ciliado- Glândulas mucosas- Músculo liso

Zona de transporte

Alvéolos- Epitélio pavimentoso- ↑↑ vascularização- Pneumócito I- Pneumócito II (produz surfactante)

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Vascularização dos alvéolos pulmonares

- Sangue venoso- ↓ O2; ↑ CO2

Artéria pulmonar

- Sangue arterial- ↑ O2; ↓CO2

Veia pulmonar

- Separação entre aralveolar e o sangue

- ↓↓↓ Espessura (0,7 μm)

Membrana respiratória

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Inervação do sistema respiratório

- Nervo frênico- Nervos intercostais- Inerva músculos esqueléticos- Controla inspiração/expiração

Sistema nervoso somático motor

Parassimpático (Vago):- Acetilcolina- Receptor muscarínico- ↑ Contração músculo liso (brônquios)- ↑ Secreção mucosa

Sistema nervoso autonômico

Simpático:- Noradrenalina- Receptor β2- ↓ Contração músculo liso (brônquios) - ↓ Secreção mucosa

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Músculos respiratóriosMúsculos da inspiração

1. Diafragma2. Intercostais externos3. Paraesternal4. Escaleno5. Esternocleidomastoideo

1. Abdominais(reto, transverso, oblíquo)

2. Intercostais internos

Músculos da expiração

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Movimentos respiratórios

- Processo ativo- Contração músculos. inspiratórios- ↑ Volume da caixa torácica

Inspiração

- Em repouso: processo passivo- Expiração forçada: contração de

músculos. expiratórios

Expiração

- Padrão automático, rítmico, involuntário- Gerador central no tronco cerebral- Modulação voluntariamente

Ciclo respiratório

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Relação entre pulmões, pleura e parede torácica

- Pleura visceral/parietal- Pressão intrapleural (Pip): negativa

em relação à pressão atmosférica- Mantém pulmões expandidos

Espaço intrapleural

Propriedade elástica dos tecidos1. Pulmão:- Força elástica para contrair (esvaziar)- Pressão elástica (Pep)

2. Parede toráxica:- Força elástica para expandir

- Perfuração pleural - Pulmão contrai- Parede torácica expande

Pneumotórax

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Diferenças de pressão e respiração

- Sem fluxo: Palv = Patm- Inspiração: Palv < Patm- Expiração: Palv > Patm

Pressão alveolar (Palv)- Determina o fluxo de ar- Valor expresso em relação à

pressão atmosférica (Patm)

Fluxo de ar

Pressão transpulmonar (Ptp)

Ptp = Palv – Pip- Determina o volume do pulmão

Ptp = Pep

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Interrelação entre pressão (P) e volume (V)Lei de Boyle P1 x V1 = P2 x V2

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Ciclo respiratório

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Resistência das vias aéreasResistência ao fluxo de ar

Raio das vias aéreas:- Principal fator determinate da resistênciaao fluxo de ar

F = ∆PR

Fluxo de arLei de Poiseuille:

R = 8.η.Lπ.r4

r = resistênciaη = viscosidadeL = comprimentor = raio

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Limitação do fluxo expiratório

- Pip e Palv: positivas- Fluxo: Palv > Pip > Patm- Fluxo máximo: compressão

dinâmica das vias aéreas- Ponto igual pressão: Palv = Pip

Expiração forçada

- Resistência vias aéreas- Pel

Fluxo máximo

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Espirometria: volumes e capacidades pulmonares

Volumes pulmonares

- Vol. corrente (Vc) (~0,5L) - Vol. reserva inspiratório (VRI) (~3L)- Vol. reserva expiratório (VRE) (~1,1L)- Vol. residual (VR) (~1,2L)

Capacidades pulmonares

- Cap. Inspiratória: (VC+VRI) - Cap. residual funcional (VRE+VR)- Cap. vital (VC+VRI+VRE)- Cap. pulmonar total (VC+VRI+VRE+VR)

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Manobras expiratórias forçadas

Capacidade vital forçada(FVC)- Expiração máxima após

inspiração máxima- Manobra em velocidade

máxima- Vol. expiratório forçado no

primeiro minuto (FEV1)

Indivíduo normal- FVC = 5L- FEV1 = 4L- FEV1/FVC = 0.8

Doença obstrutiva- FVC = 3L- FEV1 = 1.2L- FEV1/FVC = 0.4

Doença restritiva- FVC = 3L- FEV1 = 2,8L- FEV1/FVC = 0.9

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Medida da capacidade residual funcionalDiluição de gás hélio - Concentração (C1) e volume (V1) conhecidos

- Diluição (C1.V1 = C2.V2) - Antes de inspirar: capacidad residual funcional

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Papel do surfactanteTensão superficial (T)- ↑ ↑ atração na superfície água/ar- Lei de Laplace: P = 2T

r- ↓ raio - ↑ pressão

- Interligados- Menores tendem a colabar- Maiores tendem a expandir

Álveolos

Surfactante- ↓↓ tensão superficial- Confere estabilidade aos alvéolos

Surfactante

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Efeito do surfactante na tensão superficial

- Produção: pneumócitos II- Composição: fosfolipídeos

(dipalmitoilfosfatidilcolina)- Característica anfipático

Diminui tensão superficial:- ↓ Atelectasia- ↑ Complacência

- Recém-nascido prematuro- Ausência ou ↓↓ surfactante- Enorme esforço respirarório

Síndrome do desconforto respiratório

Surfactante

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Complacência pulmonar

- C = ∆V∆P

- Variação de volume em função davariação de pressão

- Distencibilidade

Complacência

1. Força elástica do tecido pulmonar2. Tensão superficial do alvéolo

Reduzem a complacência

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Complacência: histerese e tensão superficial

Tensão superficial

- ↓ Complacência- Promove histerese

- Complacência nainspiração < expiração

Histerese

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Espaço morto das vias aéreas e pulmões

- Volume vias aéreas de transporte

Espaço morto anatômico

- Volume total das viasaéreas que não participamde troca gasosa

- Situações patológicas

Espaço morto fisiológico

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Ventilação PulmonarVentilação minuto (mL/min)

V = Vc x Fr

Vc: volume correnteFr: frequência respiratória

Ventilação alveolar (mL/min)

VA = (Vc – VM) x Fr

VC = volume correnteVM = volume mortoFr = frequência respiratória

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