Função Respiratória no homem 2019

Prévia do material em texto

Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
Depto. de Fisiologia, SCB - UFPR - 2019 
Aula Prática - “FUNÇÃO RESPIRATÓRIA NO HOMEM” 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
As células do corpo humano obtêm energia a partir de reações oxidativas 
que envolvem oxigênio e devem eliminar o produto final destas reações, o gás 
carbônico. Para isso, os organismos complexos necessitam de sistemas que 
permitam a troca de gases contínua entre o meio interno e o externo - sistema 
respiratório - além do transporte de gases no interior do corpo até as células - 
sistema circulatório. 
O aparelho respiratório compõe-se de: nariz - boca - faringe (garganta; 
comum aos tratos digestivo - esôfago - e respiratório); laringe (com cordas 
vocais) - traqueia - brônquios - bronquíolos - alvéolos. A partir dos brônquios, 
as ramificações das vias aéreas já se localizam no interior dos pulmões. Estes, 
por sua vez, localizam-se no interior da caixa torácica, a qual é um 
compartimento fechado, ligado ao pescoço por músculos e tecido conjuntivo e, 
separado do abdome (cavidade abdominal), por uma lâmina abobada de 
músculo (septo músculo fibroso) esquelético, o diafragma. A parede externa é 
constituída pelo esterno, por doze costelas e pelos músculos intercostais, além 
de grande quantidade de tecido conjuntivo elástico. Firmemente aderida na 
parte interna da caixa torácica há uma fina camada de células, a pleura parietal 
que contém uma camada de líquido intrapleural separando-a da pleura visceral 
que recobre o pulmão. 
Nesta aula, estudaremos principalmente a primeira etapa do processo 
respiratório como um todo, ou seja, a troca de ar entre o meio externo e os 
alvéolos. Este movimento de ar para dentro e para fora dos pulmões associado 
a distribuição do ar entre os alvéolos é denominado ventilação. Além disso, 
estudaremos os movimentos respiratórios básicos e as alterações destes em 
diferentes situações fisiológicas, correlacionando essas alterações com as 
diversas aferências para os centros de controle da respiração. 
 
 
2. MOVIMENTOS RESPIRATÓRIOS, VOLUMES E CAPACIDADES 
 PULMONARES 
 
Devido às forças elásticas dos tecidos da caixa torácica, a pleura é 
puxada para longe dos pulmões o que diminui a pressão intrapleural, 
resultando na distensão dos pulmões. Como estes se comunicam com a 
atmosfera, há entrada de ar devido à diminuição da pressão interna do ar nos 
pulmões distendidos. 
Durante a inspiração, há a contração: (1) dos músculos intercostais 
(aumento nos diâmetros torácicos ântero-posterior e látero-lateral) e do 
diafragma (contrai em direção ao abdome; aumenta o diâmetro céfalo-caudal 
do tórax), o que torna a pressão intrapleural ainda mais subatmosférica e 
promove a entrada de ar nos pulmões por fluxo de volume. 
 
 
 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
 
Já na expiração, há o relaxamento dos intercostais e do diafragma 
causando o retorno do tórax e pulmões ao seu comprimento original. Assim, o 
ar alveolar é comprimido e a pressão alveolar fica maior que a atmosférica, o 
que promove a saída do ar dos alvéolos pelas vias aéreas de volta ao exterior. 
A expiração torna-se ativa apenas durante o exercício, a tosse, o espirro, o 
vômito ou algumas pneumopatias. 
O volume de ar que penetra e abandona os pulmões numa única 
respiração é o volume corrente e determina um ciclo ventilatorio. 
O volume corrente e outros volumes pulmonares podem ser medidos 
através de um espirômetro (veja Mat. e Mét.). Tais medidas fornecem valores 
que variam em função de diferentes fatores, como p. ex., idade, sexo, 
superfície corporal, atividade física, postura, doenças. São, portanto, utilizadas 
na clínica. 
Os principais volumes (4) e capacidades (4) pulmonares são: 
- V1) volume corrente: é a quantidade de ar inspirada ou expirada 
espontaneamente em cada ciclo respiratório. No repouso, oscila entre 350 e 
500 ml (homem). 
- V2) volume de reserva inspiratório (entre 2500-3000 ml): é o volume máximo 
que pode ser inspirado voluntariamente a partir do final de uma inspiração 
espontânea. 
- V3) volume de reserva expiratório (1000 ml): é o volume máximo que pode 
ser expirado voluntariamente a partir do final de uma expiração espontânea. 
- V4) volume residual: é o volume de gás que permanece no interior dos 
pulmões após a expiração máxima. Não pode ser medido pelo espirômetro, 
embora possa ser calculado/estimado. 
- C1) Capacidade vital: é a quantidade de gás mobilizada entre uma inspiração 
e uma expiração máximas. É a soma de três volumes pirimários: corrente, de 
reserva inspiratório e de reserva expiratório. 
- C2) Capacidade inspiratória: é o volume máximo inspirado a partir de uma 
expiração espontânea. É a soma dos volumes corrente e de reserva 
inspiratório. 
- C3) Capacidade residual funcional: é a quantidade de gás contida nos 
pulmões no final de uma expiração espontânea. Corresponde à soma dos 
volumes de reserva expiratório e residual. 
- C4) Capacidade pulmonar total: é a quantidade de gás contida nos pulmões 
ao final de uma inspiração máxima e equivale à adição dos quatro volumes 
primários. 
*Ventilação (pulmonar total) por minuto: produto do volume corrente pela 
frequência respiratória (respirações / min). 
É importante lembrarmos que dos 500 ml de ar que normalmente 
penetram nas vias respiratórias a cada ciclo respiratório, cerca de 150 ml 
nunca alcançam os alvéolos e são meramente movidos para dentro e para fora 
das vias sem realizar trocas gasosas. Isto corresponde ao espaço anatômico 
morto, que somado a outros volumes pulmonares não efetivos na troca de 
gases (p. ex., regiões ventiladas, mas não perfundidas), constitui o espaço 
morto fisiológico. Assim, o volume de ar atmosférico novo que penetra nos 
alvéolos a cada inspiração é a chamada ventilação alveolar, de maior 
significado que a ventilação pulmonar total, pois corresponde, efetivamente, ao 
que pode fornecer oxigênio e retirar gás carbônico dos alvéolos. 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
 
Além dos estudos referentes aos volumes e capacidades pulmonares, 
focalizaremos também as alterações que ocorrem nos movimentos 
respiratórios (do tórax e abdomem) em diferentes situações, através da 
utilização de um pneumógrafo (veja Mat. e Mét.). 
Os movimentos respiratórios são controlados pelo sistema nervoso 
central, mais precisamente por um complexo neural situado no tronco cerebral: 
o centro respiratório. As aferências da periferia ao conjunto dos vários núcleos 
que compõem o centro de controle respiratório são compostas por sistemas: 
quimiorreceptores (sensíveis à variação de pH, pO2, pCO2 no sangue arterial) e 
barorreceptores aórticos e carotidianos; de propriocepção das juntas, músculos 
da caixa torácica e principalmente receptores de estiramento que disparam em 
proporção ao grau de insuflação dos pulmões. 
Assim, a manutenção de níveis adequados de O2 e CO2 no sangue deve-
se aos ajustes contínuos e respostas reflexas discretas que envolvem uma 
retroalimentação (“feed-back”) sensorial fornecido pelos receptores citados. 
Além disso, conexões provenientes de outras regiões do sistema nervoso 
central possibilitam que funções como a fala, a deglutição, a tosse, o controle 
voluntário da respiração etc. se realizem harmônica e eficientemente. 
Qualquer estado fisiológico que implique em um aumento do metabolismo 
provoca um aumento da necessidade de suprimento de O2 para os tecidos e 
as respostas respiratórias se caracterizam por um aumento da frequência e 
amplitude dos movimentos, o que deveremos verificar em nosso procedimentoexperimental. 
 
 
 
3. OBJETIVOS 
 
 3.1) Parte I - Espirometria 
 
3.1.1) Familiarizar os alunos com a técnica da espirometria; 
3.1.2) Demonstrar os diversos volumes e capacidades pulmonares em 
condições padrões. 
 
3.2) Parte II – Efeito da hiperventilação sobre a apneia 
 
3.2.1) Verificar o efeito de alterações no padrão de ventilação sobre o tempo 
de apneia, relacionando com o controle químico da respiração. 
 
 3.3) Parte III - Pneumografia 
 
3.3.1) Familiarizar os alunos com a técnica da pneumografia; 
3.3.2) Estudar as alterações de respiração em circunstâncias funcionais 
diversas. Verificar os efeitos decorrentes de alterações nos gases sanguíneos; 
3.3.3) Conhecer algumas das aferências dos centros respiratórios que auxiliam 
no ajuste do padrão de ventilação a alterações comportamentais. 
 
 
 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
4. MATERIAL E MÉTODOS 
 
4.1) Espirometria 
 
4.1.1) O espirômetro e procedimento experimental 
 
O espirômetro original (Fig. 1) consiste de dois cilindros fechados numa 
das extremidades e abertos na outra. Uma mangueira de ar encontra-se 
conectada a um tubo que percorre em direção ao centro do cilindro externo, 
junto à extremidade inferior, e depois, verticalmente para cima. O cilindro 
externo (corpo do espirômetro) é preenchido com água até aproximadamente 3 
a 4 cm da borda. O cilindro interno (sino) contém ar e encontra-se posicionado 
com a extremidade fechada para cima, flutuando na água. Uma corrente presa 
à face superior do cilindro interno passa por uma roldana calibrada e prende-se 
na outra extremidade a um contrapeso existente dentro de um tubo adjacente 
à face externa do cilindro externo. Quando ar é exalado, o volume de ar 
aumenta empurrando o cilindro interno para cima, ao mesmo tempo que a 
roldana gira no sentido horário. Um sistema de registro (um cilindro com papel 
graduado em litros) pode estar acoplado à corrente, de forma que é possível 
determinar o volume exato de ar exalado (ou inalado) durante o ciclo 
respiratório. Ou então, o próprio cilindro interno do espirômetro apresenta-se 
graduado em ml para permitir a leitura dos volumes acima citados. 
Atualmente, os volumes e capacidades pulmonares podem ser medidos 
e/ou calculados através do sistema de aquisição de dados, “Power Lab”, que 
inclui um hardware e vários softwares para obtenção de diversas medidas 
fisiológicas. Os periféricos do equipamento específicos para a espirometria (p. 
ex., tubos de ar, filtro de ar, bocal e prendedor nasal) serão previamente 
montados e/ou disponibilizados. Antes do início das medidas o aparelho será 
devidamente calibrado. Um aluno voluntário, sentado, com postura ereta e 
usando o prendedor nasal, terá seus volumes primários aferidos e os demais 
calcularão alguns valores a partir destes (Fig. 2). O voluntário não deve ver os 
registros durante a aquisição das medidas e deve acusar imediatamente, em 
qualquer fase da experimentação, a manifestação de sintomas estranhos para 
que deixe de executar os experimentos. Para o bom andamento da aula é 
necessária uma disciplina razoável do restante da turma (observadores). 
 
 
* Determinação dos volumes e capacidades pulmonares 
 
a) volume corrente (VC; Fig. 2): será quantificado o valor basal (em litros) do 
volume de ar inspirado ou expirado. 
 
VC (repouso) (l): 
 
b) volume de reserva inspiratória (VRI, Fig. 2): ao término de uma inspiração 
normal, inspire a maior quantidade de ar possível através do bocal. Anotar os 
valores inicial e final, subtrair o VC e anotar o resultado. Este é o VRI. 
 
VRI (repouso) (l): 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
 
c) volume de reserva expiratória (VRE, Fig. 2): no final de uma expiração 
normal, tampe o nariz e expire através do bocal, esvaziando os pulmões o 
máximo possível. A sensação deve ser de soprar o ar no bocal. Anotar os 
valores inicial e final, subtrair o VC e anotar o resultado. Este é o VRE. 
 
VRE (repouso) (l): 
 
d) capacidade vital (CV, Fig. 2): inspire pelo nariz e, após, expire pelo bocal o 
máximo de ar possível. Teste seus resultados: CV deve ser igual a VC + VRI + 
VRE, medidos nas etapas precedentes! Eventuais discrepâncias podem ser 
devidas ao fato do aparelho usar, para esta estimativa, os maiores valores 
registrados durante todo o experimento. 
 
CV (l): 
VC + VRI + VRE (l) = 
 
e) frequência respiratória (FR): usar 20 segundos de registro do volume 
corrente e estimar o número de ciclos respiratórios (inspiração + expiração) 
efetuados. Multiplicar o total por 3 para obter-se a frequência respiratória ou 
número de ciclos respiratórios por minuto (60 segundos). 
 
FR (repouso): 
 
f) Ventilação-minuto (VE): pode ser calculada multiplicando-se a frequência 
respiratória (ciclos por minuto) pelo volume corrente (l por respiração). 
 
 VE (l/min): VC X FR = 
 
 
 
4.2) Efeito da hiperventilação sobre a apneia 
 
 O voluntário deve estar sentado de forma confortável, respirando 
normalmente antes do teste. Registrar o tempo (em segundos) que o voluntário 
consegue prender a respiração após uma inspiração normal. O voluntário 
deve, após cerca de um minuto de recuperação, inspirar profundamente e 
fazer nova medida. E, finalmente, após cerca de um minuto de recuperação, 
hiperventilar, inspirando e expirando aproximadamente cinco vezes o mais 
 
 
profundamente possível. Imediatamente após, prender novamente a 
respiração e registrar o tempo de apneia (em segundos). 
 
 Normal Após inspiração profunda Após hiperventilar 
Tempo (s): 
 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
 
4.3) Pneumografia 
 
4.3.1) O pneumógrafo e procedimento experimental 
 
O pneumógrafo original constitui-se em um cinto-colete que envolve o 
tórax. O aparelho é conectado a um transdutor e a um computador ou 
fisiógrafo para registro. Uma versão atual desse aparelho pode ser visualizada 
na Figura 3. 
Outros materiais necessários: um texto em português, um copo com água 
mineral e um saco plástico médio. 
Um aluno voluntário deve sentar com os braços lateralizados 
simetricamente. Enquanto ele estiver respirando quietamente, deve se 
observar se os lados da caixa torácica se movem igualmente. A partir daqui 
ajustar o pneumógrafo ao redor da região torácica que tiver exibido os 
movimentos mais pronunciados durante a respiração. O aluno voluntário não 
deverá ver os registros durante a execução dos experimentos! A execução de 
cada item deve sempre ser precedida por um tempo de recuperação e de 
registro controle. 
 
* Registros: 
 
a) padrão: com o sujeito sentado e respirando calmamente, registrar a 
respiração normal. 
 
b) inspiração forçada: seguindo-se a uma expiração normal, inspire 
amplamente. Observar o traçado. 
 
c) expiração forçada: seguindo-se a uma inspiração normal, fazer uma 
expiração forçada máxima. Observar o traçado. 
 
d) leitura em voz alta: respeitando as pausas impostas pela pontuação, ler um 
trecho de um texto em português. Correlacionar o aspecto do traçado com as 
fases da leitura. 
 
e) deglutição: ingerir normalmente um copo de água fria e observar o traçado. 
 
f) tosse e espirro: simular os reflexos da tosse e o espirro, separadamente, e 
observar o que ocorre com o traçado. 
 
g) respiração em ambiente confinado: o sujeito deve respirar dentro de um 
saco plástico, por via nasal, durante cerca de 10 a 20 segundos. Observar as 
alterações de amplitude e frequência. O que ocorre com ambas? 
 
h) exercício físico: o indivíduo deveefetuar uma atividade física que poderá 
constar, p. ex., de cerca de 20 extensões e flexões das pernas, abaixando e 
levantando. Faz-se o registro simultaneamente à atividade física. Explicar as 
possíveis origens das alterações respiratórias durante o exercício. 
 
 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
 
5. FIGURAS 
 
 
 
 
 
Fig. 1 - Espirômetro. 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2 - Volumes e capacidades pulmonares determinados em um espirômetro. 
Quando o indivíduo inspira, o registro sobe, e na expiração, ele desce. 
 Fisiologia Humana – Ed Física - BF 081 
 Depto. Fisiologia, SCB - UFPR 2018 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3 - Aparelhagem para registro dos movimentos respiratórios: pneumógrafo 
e dispositivos de registro.