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Ventilação pulmonar

O movimento de líquidos e fluídos é governado pela lei de Poiseuille. Portanto, para que exista um fluxo da atmosfera até os alvéolos é necessário que ocorra uma diferença de pressão entre a atmosfera e o alvéolo na fase inspiratória, na fase expiratória ocorre o inverso.








Na posição de repouso do complexo toracopulmonar observa-se pressão interpleural negativa. Isto se deve ao gradeado costal que exerce uma força de expansão e ao pulmão que, ao contrário, imprime uma força para se retrair.

Forças elásticas opostas do gradeado costal e pulmão durante o repouso no volume da capacidade residual funcional.

Como se pode deduzir a pressão interpleural é, em condição normais sempre será negativa. Durante a fase inspiratória existe um aumento dos diâmetros da cavidade torácica como os: latero-lateral, crânio-caudal e ântero-posterior.

Aumento dos diâmetros torácicos

Estes aumentos nos diâmetros ocorrem à custa de contração muscular como: diafragma, intercostais externos e intercartilaginosos paraesternais.. Nesta fase a pressão interpleural torna-se ainda mais negativa.
A fase expiratória é realizada pelo relaxamento muscular e recolhimento elástico passivo pulmonar. Nesta etapa a pressão interpleural torna-se menos negativa. A pressão interpleural é parcialmente transmitida aos alvéolos.
A pressão atmosférica é convencionada como ZERO. Na fase inspiratória a pressão alveolar torna-se negativa (abaixo de zero).
Na etapa expiratória, ao contrário, a pressão alveolar fica acima de zero (positiva). Esta mudança nas pressões alveolares gera o fluxo inspiratório e expiratório do pulmão em conformidade com a lei de Poiseuille.
A pressão transmural é definida como a diferença entre a pressão interpleural e a alveolar e dela depende a distensão dos alvéolos durante a inspiração.


Analogia com o complexo toracopulmonar com uma bexiga inserida em um frasco e sua curva de complacência.

Curvas da pressão interpleural, fluxo, volume e pressão alveolar.

A distensão dos alvéolos depende da pressão transmural. Os alvéolos centrais, distantes da cavidade pleural, são igualmente distendidos devido à arquitetura entre os alvéolos que favorece a transmissão das forças até aquelas regiões.

Interdependência alveolar.

Musculatura respiratória


A compreensão da relação entre as mudanças de pressão transpulmonar e o volume pulmonar, que resulta na curva de complacência pulmonar, é de importância capital, pois estabelece algumas características da inflação pulmonar.

Curva de complacência.

A complacência toracopulmonar é definida como a relação entre variação de volume e a pressão necessária para promover aquela mudança.
Como se observa, a curva de complacência toracopulmonar durante a inflação pulmonar não é a mesma que a durante a fase de deflação. Este fenômeno é conhecido como histerese pulmonar.
Deve-se entender que a complacência toracopulmonar é a somatória da curva de complacência pulmonar e a curva de complacência do gradeado costal.

Curva de complacência torácica e pulmonar.

A complacência pulmonar torna-se reduzida quando o pulmão apresenta-se edemaciado, com fibrose ou nas doenças de depósito alveolar. Nestas situações para uma mesma variação de volume é necessária uma grande variação de pressão.
Cabe ressaltar a diferença existente entre os conceitos de complacência estática e dinâmica.
A complacência estática envolve a relação entre o volume e a pressão em um determinado ponto estático da curva. Não leva em consideração a resistência ao fluxo de gases. Na complacência dinâmica, como é obtida de forma progressiva durante a fase de insuflação pulmonar, a resistência ao fluxo inspiratório eleva a pressão obtida.

Avaliação da complacência estática e dinâmica.

Os asmáticos apresentam complacência dinâmica reduzida, entretanto sua complacência estática é próxima ao normal uma vez que, a elevada pressão traqueal é secundária à resistência ao fluxo de gases inspiratório.
Outro fator de importância e que influência a curva volume e pressão é o fenômeno da tensão superficial.
Sempre que existir a interface entre um líquido e um gás existirá uma tendência das moléculas superficiais se manterem mais coesas uma vez que, não há moléculas na fase gasosa para atraí-las.
Esta força de atração entre as moléculas superficiais de uma interface líquido-gás é conhecida como tensão superficial. A tensão superficial induz as moléculas a manterem a menor área possível de contato com a região gasosa. Quando este conceito é aplicado, por exemplo, a uma bolha de sabão, observa-se que rapidamente ela adquire a forma de uma esfera. A esfera é a figura geométrica de menor área por unidade de volume, portanto é a menor área de contato entre o ar interior e o seu revestimento líquido.
A pressão necessária para manter esta bolha insuflada, opondo-se à tensão superficial, é subordinada pela lei de Laplace.

Relação da tensão superficial com o raio da esfera (Lei de Laplace).

Devido à lei de Laplace é de se esperar que pequenas bolhas descarreguem todo o seu conteúdo nas bolhas maiores uma vez que, o raio da esfera menor imprime uma grande pressão interna, muito maior que a da bolha de maior raio.
Esta analogia aplicada aos alvéolos pulmonares permite o raciocínio de que isto também poderia ocorrer nos pulmões. Os alvéolos menores evacuariam seu conteúdo aéreo nos alvéolos maiores. Contrariamente, os alvéolos menores são extremamente estáveis.
A estabilidade destes alvéolos repousa na presença do surfactante pulmonar, substância secretada pelos pneumócitos tipo-2 que permite esta convivência estável entre alvéolos de raios diferentes. O surfactante pulmonar diminuiu acentuadamente a tensão superficial dos alvéolos com raios menores em comparação com os alvéolos de raios maiores.
A natureza exata do surfactante pulmonar é ainda desconhecida. Contudo, a dipalmitoil-lecitina é um dos seus principais componentes. Os efeitos deste material sobre a tensão superficial são impressionantes. Ao se estudar o comportamento desta substância em relação à área da superfície observa-se um fenômeno muito interessante.
Induzindo-se a variação da área de superfície e observando a tensão superficial, verifica-se que a tensão superficial da água é constante. Quando se adiciona detergente existe diminuição da tensão superficial, mas mantém-se constante. Contrariamente, a surfactante pulmonar apresenta um comportamento diferente.
Quando a superfície é grande a tensão superficial é elevada e quando a superfície é pequena a tensão superficial é menor. Portanto, nos alvéolos maiores, com maior superfície, a surfactante seria menos efetiva na diminuição da tensão superficial. Nos alvéolos menores, com menor superfície, a surfactante seria mais efetiva. O fenômeno serviria para promover a estabilização dos alvéolos menores sobre os maiores.

O gráfico demonstra a relação da tensão superficial em relação à área. Para superfícies pequenas a tensão superficial é mínima, demonstrando uma elevada eficiência do surfactante pulmonar em diminuir a tensão superficial. Nas áreas maiores a tensão superficial se eleva denotando uma menor eficiência do surfactante.

A própria arquitetura pulmonar também pode ser responsabilizada, em parte, pela manutenção da estabilidade alveolar, pois sempre que um alvéolo tende a entrar em colapso, é contraposto pelos alvéolos vicinais. Contrariamente, na insuflação em excesso de um alvéolo, seus semelhantes vizinhos se opõem a esta distensão.

A arquitetura pulmonar contribuí para a estabilização dos alvéolos.

As bases pulmonares recebem a maior parte do gás inspirado na posição ereta. Existe uma maior captação deste elemento nas bases, diminuindo à medida que nos aproximamos do ápice pulmonar.

A ventilação pulmonar se faz principalmente para a base pulmonar.

Este achado repousa no fato da base pulmonar apresentar pressão interpleural menos negativa do que no ápice pulmonar. Isto é secundário principalmente pelo peso pulmonar. Qualquer objeto na posição supina requer maior pressão nas bases.
Outro ponto que reflete o fenômeno das bases pulmonares serem mais ventiladas que os ápices e a curva de complacência alveolar. Como já foi exposta, a curva referida é de forma sigmóide. Como a pressão interpleural é menos negativa nas bases, pois sofre grande influência do peso pulmonar, faz com que os alvéolos aí situados durante o repouso tenham um volume pequeno. Contudo, durante a inspiração, pequena variação de pressão interpleural ocasiona grandes variações de volume alveolar, pois se encontram na região ótima da curva de complacência.
Como a pressão interpleural é muito mais negativa nos ápices pulmonares os alvéolos aí situados, durante o repouso, têm um volume elevado. Entretanto, como se encontra na faixa ruim da curva de complacência, grande variação de pressão provoca pequena variação de volume, a ventilação desta região é pobre quando comparada com as bases.

Curva de complacência pulmonar e sua relação com as regiões pulmonares. A base pulmonar encontra-se na faixa ideal da curva. O ápice pulmonar encontra-se na região ruim da curva.

Nas pequenas vias aéreas, provavelmente próximas ao bronquíolo terminal, onde se perde o arcabouço de cartilagem, a diminuição da pressão negativa intratorácica na fase expiratória, associada ao peso pulmonar, provoca seqüestro de parte do volume de gás expiratório. Portanto, as regiões basais são intensamente comprimidas e não tem todo o seu gás eliminado durante a expiração. Este volume seqüestrado é conhecido como volume de fechamento das vias aéreas.
Como já discutido, o movimento de gases através da árvore traqueal é subordinado à lei de Poiseuille, entretanto, esta lei só se aplica aos fluxos laminares. Nas baixas velocidades de fluxo aéreo, este se apresenta com um padrão laminar. Contrariamente, nos fluxo elevados obtém-se certa instabilidade do padrão laminar,
principalmente nas regiões de bifurcações. Na presença de fluxo muito elevado ocorre completa desorganização do padrão laminar levando à turbulência.
O fluxo turbulento apresenta propriedades diferentes do laminar, portanto não é regido mais pela lei de Poiseuille. Para um mesmo volume conduzido através de um conduto, o fluxo turbulento necessita de uma pressão muito mais elevada que o laminar.

Aspecto morfológico do fluxo turbulento e laminar.

Relação entre pressão de “driving” e fluxo (turbilhonar e laminar).

Autor: Dr. David Ferez - UNIFESP

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