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Biofísica

  • 1. Biofísica da respiração A mecânica da respiração AneliAbe Catarina Rocha Danilo Costa StéphanieDalmassa ThalitaDalboni 1
  • 2. Movimentação dos pulmões Biofísica da respiração 2
  • 3.
  • 4.
  • 6. Equilibra as forças elásticas intrapulmonares
  • 8. Pressão intra-alveolar = pressão atmosférica4 Biofísica da respiração Pressão Pleural
  • 9.
  • 10.
  • 12. Esôfago transmite pressões externas5 Biofísica da respiração Pressão Pleural
  • 13.
  • 15. pressão negativa
  • 17. Entrada de ar6 Biofísica da respiração
  • 18.
  • 19. P. Pleural: até -135 cmH2O7 Biofísica da respiração Inspiração
  • 20.
  • 21. Pressão pleural para valores negativos
  • 22. - 2cmH2O a -4cmH2O
  • 23. Forçada: valores positivo8 Biofísica da respiração
  • 24.
  • 25. Resistência , pode-se respirar sem auxílio da musculatura do abdômen
  • 26. Acumulo de E.P.Elástica9 Biofísica da respiração Expiração
  • 27.
  • 31. Queda da negatividade – Pressão pleural
  • 33. Colaboram para pressão intra-alveolar
  • 34. Saída do ar dos pulmões10 Biofísica da respiração
  • 35. 11 Biofísica da respiração Expiração
  • 36.
  • 38. Frequência dos ciclos respiratórios
  • 39. Idade
  • 41. Alterada em estados patológicos12 Biofísica da respiração
  • 42. Escoamento do ar nas vias aéreas Biofísica da respiração 13
  • 43. Equação de Poiseuille Ф = ΔP. π . r4 8 . Ƞ .1 Ф = É o fluxo em unidade de volume/tempo ΔP =É a diferença de pressão entre as extremidades do tubo r = é o raio do tubo l = é o comprimento do tubo ƞ = é a viscosidade do fluido 14 Biofísica da respiração
  • 44.
  • 45. ( l ) e ( ƞ ) , oferecem grande resistência e dificuldade
  • 46. ( r ) maior influência na determinação do fluxo15 Biofísica da respiração
  • 47.
  • 48. Inspiração = P do meio > P que alveolar
  • 49. Expiração = P alveolar > P que do meio16 Biofísica da respiração
  • 50. Escoamento do ar nas vias aéreas Inspiração Expiração 17 Biofísica da respiração
  • 51.
  • 52. Turbulento ; fluido desenvolve redemoinhos, e não há organização mecânica
  • 53. Misto ; envolve tanto o laminar como o turbulento18 Biofísica da respiração
  • 54. O número de Reynolds, dado pela expressão: N= v . d . µ ƞ N= número de Reynolds v = velocidade média do fluido d = diâmetro do tudo µ = densidade do fluido ƞ = viscosidade cinemática do fluido 19 Biofísica da respiração
  • 55.
  • 56. Resistência ( viscosa do ar, turbulência, alteração de volume e forma dos órgãos)
  • 58. Forças necessárias para vencer a inércia dos sistemas móveis20 Biofísica da respiração
  • 59.
  • 60. Brônquios estreitos, enfisema pulmonar 21 Biofísica da respiração
  • 62.
  • 63. Testequeauxilianaprevenção e permitediagnóstico e qualificação de distúrbiosrespiratórios;23 Biofísica da respiração
  • 64. MedidasEspirográficas Volume corrente: volume de arinspiradodurante um ciclorespiratório; ± 500ml 24 Biofísica da respiração
  • 65. MedidasEspirográficas 2. Volume de reservainspiratória: quantidade de arquepode ser movimentadaalém do volume correnteduranteesforçomáximo ± 3000ml 25 Biofísica da respiração
  • 66. MedidasEspirográficas 3. Volume de reservaexpiratória:é o volume máximo adicional de ar que pode ser eliminado por expiração forçada, após o término da expiração corrente. ± 1100ml 26 Biofísica da respiração
  • 67. MedidasEspirográficas 4. Volume residual: O arquenãopode ser expulso do pulmão. ± 1200ml 27 Biofísica da respiração
  • 68. MedidasEspirográficas 5. Capacidadepulmonar total = volume de reservainspiratória+ volume corrente+ volume de reservaexpiratória+ volume residual ± 5800ml 28 Biofísica da respiração
  • 69. MedidasEspirográficas 6. Capacidade vital = volume de reservainspiratória+ volume corrente+ volume de reservaexpiratória ± 4600ml 29 Biofísica da respiração
  • 70. MedidasEspirográficas 7. Capacidadeinspiratória = volume de reservainspiratória+ volume corrente ± 3500ml 30 Biofísica da respiração
  • 71. MedidasEspirográficas 8. Capacidade residual funcional= volume residual + volume de reservaexpiratória ± 2300ml 31 Biofísica da respiração
  • 72.
  • 73.
  • 74. CapacidadePulmonar Total e Capacidade Vital
  • 75. Capacidade Vital normal oudiminuída
  • 77.
  • 78.
  • 79.
  • 80.
  • 85. Fluxomáximo de arexpirado37 Biofísica da respiração
  • 86. O esforço das pleuras Durante a inspiração, ospulmõesseguem o movimentodacaixatorácicagraçasaolíquidoque se encontra no espaço pleural. Esselíquido é compostobasicamenteporágua e sais. Molhando as pleuras: as forças de adesão > as forças de coesão Força entre molécula de líquido e dasuperfície Força entre moléculas de líquido 38 Biofísica da respiração
  • 87. O comportamento elástico das estruturas envolvidas com a respiração Biofísica da respiração 39
  • 88.
  • 89. Quando + Pulmão expandido > força elástica40 Biofísica da respiração
  • 90. A dependência entre a força elástica e estiramento foi estudada por Hooke, que estabeleceu a clássica expressão: F = - K . Δx K = constante elástica da mola Δx = é a variação de comprimento da mola determinada pelo efeito deformante 41 Biofísica da respiração
  • 91. Os corpos elásticos, submetidos a esforços deformantes muito intensos, sofrem grande alteração de forma. Força deformante limite e tensão de ruptura 42 Biofísica da respiração
  • 92. Elasticidade X Extensibilidade Elasticidade : propriedade que os corpos possuem de retomar a sua forma inicial. Extensibilidade : Propriedade que permite aos corpos serem deformados 43 Biofísica da respiração
  • 93. A constante elástica (k) , depende do esforço e da natureza e geometria do material : K = ρ . S x₀ ρ = coeficiente de elasticidade específica do material S= área da secção transversa do corpo x₀ = comprimento inicial do corpo 44 Biofísica da respiração
  • 94.
  • 98. Cisalhamento 45 Biofísica da respiração
  • 99. A COMPLACÊNCIA PULMONAR 46 Biofísica da respiração
  • 100.
  • 101. Inversamente proporcional à constante elástica K do corpo
  • 102. Medida em litros/ cm H2O47 Biofísica da respiração
  • 103.
  • 104.
  • 105. Já o enfisema pulmonar faz com que a parede dos alvéolos perda o tônus elástico o que pode aumentar a complacência pulmonar49 Biofísica da respiração
  • 106.
  • 107. As moléculas no interior do líquido sofrem atração entre si, onde todas as forças se anulam, porém as que estão na superfície sofrem apenas interações laterais e para baixo, formando uma tensão que forma uma película.50 Biofísica da respiração
  • 108.
  • 109.
  • 111.
  • 112. 2º que não molham a superfície 53
  • 113. Consideremos os dois casos 1º 2º 54 Biofísica da respiração
  • 114.
  • 115. Esta força é tangente à superfície do líquido.55
  • 116.
  • 117. Esta resultante é igual a força peso: R = P 57 Biofísica da respiração
  • 118.
  • 119. Então: 58 Biofísica da respiração
  • 120.
  • 121. Logo: 59 Biofísica da respiração
  • 122. Substituindo a 1ª equação temos: Isolando temos: 60 Biofísica da respiração
  • 123.
  • 124. Adição de detergentes e sais.61 Biofísica da respiração
  • 125. Surfactante Alveolar Biofísica da respiração 62
  • 126. Pressão total de retração pulmonar. é a soma produzida pelos componentes elásticos do parênquima pulmonar adicionada à pressao de retração produzida pela tensão superficial do líquido alveolar Pt= Pe + Pts Pt – pressão total de retração pulmonarPe- componentes elasticosPts-tensão superficial .Os cálculos teóricos mostraram que Pts do líquido intra-alveolar é igual a 20.000d/ cm². Esse valor foi obtido considerando a proposição de Laplace para esferas elásticas e considerando os seguintes dados.. Numero de alveolos – 300 milhões .diametro dos alveolos- 300 um.ts do liquido intra alveolar- 50d / cm 63 Biofísica da respiração
  • 127. Experimento de vonNeegaard e de Clements. A pressão traqueal capaz de equilibrar um pulmão com insuflação máxima vale 20cmH2O.Essa figura mostra dois comportamentos próprios desse órgão. .um mesmo incremento de pressão traqueal produz maior variação do volume pulmonar quando o pulmão esta desinsuflado do que quando esta insuflado. .a pressão de retração pulmonar máxima produzida pelos componentes elásticos do parênquima pulmonar foi aproximadamente metade daquela produzida quando havia tensão superficial alveolar 64 Biofísica da respiração
  • 128. Quando o pulmão esta desinsuflado, a pressão total de retração pulmonar, é de 2 a 5cmH2O. Essa pressão é, 4 a 10 vezes menor que a pressão traqueal que mantém o pulmão cheio. Como a pressão máxima de retração do pulmão insuflado é praticamente igual a pressão de retração de tensão superficial do liquido alveolar, pode-se concluir que no pulmão vazio, a tensão superficial do liquido alveolar é 4 a 10 vezes menor que a do pulmão cheio. Raciocinando com esses fatores Clements concluiu que deveria existir no liquido alveolar uma substância tensoredutora. A função desse surfactante seria fazer variar a tensão superficial do liquido intra-alveolar de acordo com o volume do alvéolo 65 Biofísica da respiração
  • 129. Para testar sua hipótese,Clements &Tierney(1965) contruiram um aparelho para medira tensão superficial de líquidos durante a expansão e compressão da sua superfície livre. C - cubaE –êmbolo móvelP – placa de platinaT – transdutor de força 66 Biofísica da respiração
  • 130. Composição química do surfactante.O surfactante é composto por uma combinação de tensoredutoras, sendo 85% fosfolipídios, 5% de lipídeos neutros, 10% de proteínas. Funções e produçao do surfactante. As proteínas de alto peso molecular exercem sua funçao em cooperação com os fosfolipidios para criar propriedades tensoredutoras. Os peptideos tem papel importante na manutenção do filme surfactante sobre o alveolo Nos pneumócitos tipo II o surfactante é armazenado em organelas chamadas de corpos lamelares 67
  • 131. Função –promover estabilidade dos alvéolos, bactericida A liberação de surfactante é proporcional ao volume-corrente, mas não à freqüência respiratória. Existência de dois “pools” de surfactante: o primeiro contém menor volume da substancia tensoredutora, responde pronta e rapidamente a agonistas edrenérgicos tipo B2, enquanto o segundo tem maior volume e responde mais lentamente.A liberação deste depende, basicamente, ao volume-corrente. Mecanismo tensoredutor do surfactante. Quando o alveolo esta comprimido, o surfactante presente na superficie livre é relativamente altae, pr isso, a tensçao do liquido alveolar é baixa.Todavia, quando o alveolo esta expandido, sua superficie interna é grande e a area de superficie livre do liquido alveolar tambem é grande. O liquido alveolar aumenta sua area livre trazendo moleculas de agua do seu interior para sua superficie.Com isso, a contribuiçao das moleculas do surfactante diminui, e os valores da tensao superficial fica próximo a 50d/cm 68 Biofísica da respiração
  • 132. Experimentos de Laplace Marquês de Laplace estudando o comportamento das bolhas de sabão, observou, que a parede de cada bolha é formada por duas superfícies que determinam esferas de raios diferentes. Estabeleceu que: P= T 1 + 1 R1 R2 69 Biofísica da respiração
  • 133. Comportamento Laplaciano das bolhas de sabão A bolha ao se formar na extremidade do tubo inicialmente decresce de raio. A partir de um determinado raio mínimo,o raio passa a crescer progressivamente a medida que ela vai sendo inflada.A curva do gráfico representa os valores da pressão interna, necessário para manter o volume da bolha. Inicialmente, a pressão cresce rapidamente, mas a partir de B , quanto maior se torna o volume da bolha, menor é a pressão necessária para estabilizá-la 70 Biofísica da respiração
  • 134. Surfactante e ventilação dos alvéolos Os alvéolos pequenos devem exercer uma pressão maior do que os alvéolos grandes , considerando que estes estão interconectados pelos tubos respiratórios,seria, impossível ventilar os alvéolos pequenos caso não existisse o surfactante pulmonar,pois a insuflação de ar expandiria, preferencialmente, os maiores. Esse fenômeno seria alimentado por um feedback positivo, pois quanto mais aumentassem , menor seria a resistência para enche-los e mais ar seria por eles sequestrado. Assim o surfactante ao reduzir a tensão superficial dos alvéolos pequenos e ao elevar a dos grandes, equilibra, e permite que o fluxo de ar seja constante 71 Biofísica da respiração
  • 135.
  • 138. Pulmão de choqueNa síndrome da membrana hialiana , a produção de surfactante é deficiente em relçao a que ocorre no pulmão normal, tornando a força de retração alveolar alta, e dificultando a respiração 72
  • 139.
  • 140.