O documento discute a biofísica da respiração, incluindo a mecânica da respiração, a pressão pleural, a espirometria e o comportamento elástico dos pulmões. Aborda tópicos como a pressão negativa na pleura, a medição da pressão pleural, os volumes pulmonares e capacidades, e como doenças podem afetar os resultados espirométricos. Também explica a tensão superficial do surfactante alveolar e sua importância na mecânica respiratória.

1. Biofísica da respiração A mecânica da respiração AneliAbe Catarina Rocha Danilo Costa StéphanieDalmassa ThalitaDalboni 1

2. Movimentação dos pulmões Biofísica da respiração 2

5. -2cmH2O a -5cmH2O

6. Equilibra as forças elásticas intrapulmonares

7. Pausas respiratórias

8. Pressão intra-alveolar = pressão atmosférica4 Biofísica da respiração Pressão Pleural

11. Presão esofágica reflete a pleural

12. Esôfago transmite pressões externas5 Biofísica da respiração Pressão Pleural

14. -4cmH2O a -8cmH2O

15. pressão negativa

16. Redução pressão alveolar

17. Entrada de ar6 Biofísica da respiração

19. P. Pleural: até -135 cmH2O7 Biofísica da respiração Inspiração

21. Pressão pleural para valores negativos

22. - 2cmH2O a -4cmH2O

23. Forçada: valores positivo8 Biofísica da respiração

25. Resistência , pode-se respirar sem auxílio da musculatura do abdômen

26. Acumulo de E.P.Elástica9 Biofísica da respiração Expiração

28. Resistência do fluxo

29. Ventilação pulmonar 400ml/min

30. Tosse, espirro, vômito

31. Queda da negatividade – Pressão pleural

32. Forças de colapso pulmonar

33. Colaboram para pressão intra-alveolar

34. Saída do ar dos pulmões10 Biofísica da respiração

35. 11 Biofísica da respiração Expiração

37. Processo rítmico

38. Frequência dos ciclos respiratórios

39. Idade

40. Exercício

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

45. ( l ) e ( ƞ ) , oferecem grande resistência e dificuldade

46. ( r ) maior influência na determinação do fluxo15 Biofísica da respiração

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

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

56. Resistência ( viscosa do ar, turbulência, alteração de volume e forma dos órgãos)

57. Forças de atrito

58. Forças necessárias para vencer a inércia dos sistemas móveis20 Biofísica da respiração

60. Brônquios estreitos, enfisema pulmonar 21 Biofísica da respiração

61. MedidasEspirográficas Biofísica da respiração 22

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

74. CapacidadePulmonar Total e Capacidade Vital

75. Capacidade Vital normal oudiminuída

76. Perdadaextensibilidade e reduçãodacomplacênciapulmonar33

81. Velocidademáxima do fluxoexpiratório

82. Velocidademáxima do fluxoexpiratórioforçadomédio

83. Volume expiratórioforçado

84. Volume expiratóriomáximo;

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

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

95. Compressão

96. Flexão

97. Torção

98. Cisalhamento 45 Biofísica da respiração

99. A COMPLACÊNCIA PULMONAR 46 Biofísica da respiração

101. Inversamente proporcional à constante elástica K do corpo

102. Medida em litros/ cm H2O47 Biofísica da respiração

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

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

110. Balanças modernas52 Biofísica da respiração

112. 2º que não molham a superfície 53

113. Consideremos os dois casos 1º 2º 54 Biofísica da respiração

115. Esta força é tangente à superfície do líquido.55

117. Esta resultante é igual a força peso: R = P 57 Biofísica da respiração

119. Então: 58 Biofísica da respiração

121. Logo: 59 Biofísica da respiração

122. Substituindo a 1ª equação temos: Isolando temos: 60 Biofísica da respiração

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

136. Proteinose alveolar

137. Embolia pulmonar

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