Relação Ventilação/Perfusão e Função Respiratória

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1 A diferença entre ventilação e respiração Normalmente, quando dizemos que um indivíduo está respirando, estamos querendo dizer, na verdade, que está ocorrendo o processo de ventilação. Isto porque, o termo respiração é um processo mais global, mais relacionado aos conceitos ambientais e aos processos bioquímicos celulares. Como ventilação, entende-se o processo de entrada e saída de ar do sistema respiratório. Além da ventilação, outro processo importante é a difusão entre capilares e interstício e o transporte de gases, sendo estes os temas de interesse quando se trata de fisiologia respiratória. A relação ventilação/perfusão Esta relação mede a funcionalidade do sistema respiratório. A função primordial do sistema respiratório é colocar o sangue em contato com o ar atmosférico. Logo, é de fundamental importância a compreensão de como se processa a relação entre a perfusão sanguínea e a ventilação, tanto ao nível alveolar, quanto no pulmão como um todo. Deve haver um equilíbrio entre a capacidade de ventilação e a perfusão sangüínea alveolar, para que as trocas gasosas ocorram de forma adequada. As diferenças na perfusão pulmonar Avaliando a ação da gravidade, é mais difícil a perfusão do ápice do que da base dos pulmões. Desta forma, o ápice é relativamente menos perfundido que a base. Caso haja uma ventilação semelhante tanto na base como no ápice pulmonar, o ápice será relativamente mais ventilado do que perfundido. Na região do pulmão onde houver uma ventilação maior do que a perfusão, pode-se afirmar que estará havendo um certo desperdício, sendo esta região denominada de região de relativo espaço morto. No extremo oposto, estão as embolias pulmonares, que podem promover a diminuição da perfusão em áreas do pulmão. Desta forma, o ar que estiver ventilando os 1

2 alvéolos que não estão recebendo sangue, devido ao impacto do êmbolo com as paredes dos vasos, vai estar ventilando um espaço morto, pois não haverá troca gasosa nestes alvéolos. Um processo obstrutivo nas vias aéreas pode produzir desequilíbrios entre a ventilação e a perfusão, pois os alvéolos afetados pela obstrução estarão sendo inicialmente perfundidos, porém não são ventilados. É o que ocorre na asma, onde há uma bronquioconstrição, que não é homogênea, podendo provocar uma diminuição da ventilação de uma determinada quantidade de alvéolos. A comunicação entre o sangue venoso com o sangue oxigenado é proporcionada por um shunt, logo, na asma, por haver uma bronquioconstrição, pode-se formar uma região de shunt. A razão entre ventilação e perfusão O ideal é que a razão entre a ventilação e a perfusão esteja equilibrada, ou seja, que a razão entre estas duas variáveis seja 1, indicando que a magnitude da ventilação é igual à magnitude da perfusão. Uma relação maior que 1 indica que está havendo desperdício de ventilação, ou seja, uma situação semelhante àquela observada em um espaço morto. Já uma relação próxima de 0, indica que a perfusão está muito maior que a ventilação, ou seja, o sangue que está passando por esta região não está sofrendo hematose por falta de ventilação, como se estivesse ocorrendo um shunt. A diferença entre shunt anatômico e shunt fisiológico Do volume de ar que é inspirado a cada ciclo respiratório, ou seja, o volume corrente, apenas uma parte chega aos alvéolos. A porção final deste volume inspirado vai preencher as vias aéreas. Nas vias aéreas não vai ocorrer hematose, logo o ar que preenche estes espaços onde não há hematose, é dito pertencer a um espaço morto anatômico. Porém, existe um espaço morto associado aos alvéolos, que compreende o ar que chega até aos alvéolos, mas que não sofre hematose. Este processo pode ocorrer em decorrência de um fenômeno patológico ou a partir de um fenômeno fisiológico. 2

3 Como um fenômeno fisiológico, pode ser destacado a relação ventilação/perfusão no ápice pulmonar, onde ocorre uma ventilação maior do que a capacidade de perfusão daquela região. Sendo assim, parte do ar que chega aos alvéolos apicais excede a capacidade de hematose, pois não há uma perfusão correspondente. Desta forma, parte do ar desta região pode ser considerada um ar de espaço morto, sendo esta uma condição fisiológica, e não patológica. Uma situação patológica pode ser observada na embolia, onde um trombo impede a perfusão sanguínea de uma determinada região do pulmão, impedindo a hematose nos alvéolos afetados. Neste exemplo há um espaço morto alveolar patológico. De maneira oposta ao ápice, a base do pulmão que é mais perfundida que ventilada em termos relativos. Sendo assim, parte do sangue que passa pelos alvéolos que compõem a base do pulmão não sofre hematose, proporcionando uma região de shunt, que, neste caso, é considerado um shunt fisiológico. Na interrupção da ventilação de uma determinada região, tem-se uma situação patológica, proporcionada por um tampão mucoso, um tumor ou uma constrição brônquica. O sangue que passar por esta região não sofrerá, portanto, a troca gasosa, num típico shunt, porém, neste caso, um shunt anatômico. É importante salientar que uma embolia pulmonar nunca vai gerar um shunt, mas sim um espaço morto, pois a região afetada pelo êmbolo, será ventilada, porém não perfundida. Um indivíduo com uma obstrução das vias aéreas por um tumor não terá a região distal a este tumor como um espaço morto, pois o conceito de espaço morto está relacionado à ventilação sem troca gasosa. Esta região formará um shunt, pois o sangue que perfundir a região afetada pelo tumor não sofrerá hematose. O processo mecânico da ventilação Para haja fluxo de ar é necessário gradiente, que, no caso da ventilação, trata-se de um gradiente de pressão, que promove a entrada de ar. Para que o ar atmosférico entre nos pulmões, a pressão dentro dos alvéolos deve ser menor que a do ambiente. Considerando-se uma situação fisiológica, a única condição para que haja fluxo de ar para dentro dos pulmões é diminuindo a pressão no interior dos alvéolos. 3

4 O músculo mais importante para a ventilação pulmonar é o diafragma. Uma paralisia muscular no diafragma é totalmente incompatível com a sustentação autonômica da ventilação. O pulmão é recoberto por uma membrana denominada folheto visceral, que, quando rebatida, forma o folheto parietal, em contato com parede interna da caixa torácica. O pequeno espaço entre estes folhetos é preenchido pelo líquido pleural, que responde pela lubrificação entre estas pleuras. Dentro deste espaço pleural há uma pressão negativa, relativa à atmosfera. A pressão barométrica ao nível do mar é de 760 mmhg, e cerca de 78% das moléculas contidas neste ar atmosférico são de moléculas de nitrogênio e cerca 20,97% são moléculas de oxigênio. A atividade destas moléculas gera uma pressão parcial, ou seja, a sua pressão particular dentro da mistura. O somatório destas pressões parciais vai gerar a chamada pressão barométrica. 4

5 Ponto de repouso elástico do sistema respiratório É o volume pulmonar no qual não é necessária nenhuma contração muscular para este volume constante, ou seja, é o volume pulmonar que dispensa contração muscular. O ponto de repouso elástico corresponde ao final de uma expiração no estado de repouso. Isto ocorre porque há um equilíbrio elástico entre a expansão da caixa torácica e o colabamento dos pulmões. Há uma tendência natural para que ocorra uma expansão do tórax, devido à ação das costelas. Paralelamente, o pulmão apresenta a tendência a colabar, contrariando a tendência de expansão da caixa torácica. O pulmão apresenta esta característica em função de duas razões: Devido à disposição das fibras elásticas e colágenas próprias; Devido à tensão superficial alveolar. O volume no equilíbrio é aquele onde estas forças antagônicas se igualam, gerando o ponto de repouso elástico da respiração. Para que haja a entrada de ar é necessário o trabalho muscular. Quando a musculatura respiratória começar a tracionar a caixa torácica, o pulmão vai sendo forçado a expandir-se, diminuindo mais ainda a pressão intrapleural. Como não há comunicação da cavidade intrapleural com o meio externo, a expansão da caixa torácica faz diminuir ainda mais a pressão neste espaço, provocando a entrada de ar nos pulmões. No final de inspiração, a pressão intra-alveolar encontra-se igualada à pressão atmosférica. Para que se processe a expiração, simplesmente é preciso retirar o fator que promoveu a inspiração, ou seja, é promovido um relaxamento da musculatura inspiratória, fazendo com que a pressão intra-alveolar fique maior que a pressão externa. A inspiração é um processo ativo, enquanto que, em repouso e no indivíduo sadio, a expiração é um processo passivo. Durante o exercício a expiração não é passiva, pois a velocidade de expiração deve ser mais rápida, requerendo o trabalho, principalmente, da musculatura abdominal. 5

6 O pneumotórax Quando ocorre uma perfuração do tórax, o indivíduo tem a sua pleura parietal rompida. Logo, há uma comunicação entre o espaço pleural e o meio externo; com isso, o espaço pleural perde a sua característica de apresentar uma pressão negativa: vai haver gradiente, promovendo, então, a entrada de ar na cavidade pleural, caracterizando um quadro de pneumotórax. Com isso, o pulmão do lado em que houve a perfuração vai 6

7 colabar, perdendo, então, a sua função, total ou parcialmente. Caso o pneumotórax seja proporcionado por um ferimento totalmente aberto, não será tão prejudicial como poderia ser caso o pneumotórax fosse do tipo hipertensivo. No pneumotórax hipertensivo, a comunicação da cavidade pleural com o ambiente funciona como uma válvula. Neste quadro, há uma perfuração oblíqua que permite que se forme uma borda capaz de fechar o ferimento. Assim, quando ocorre a inspiração, é gerada uma pressão intra-pleural negativa, promovendo a entrada de ar na cavidade. Porém, quando o indivíduo expira, a borda do ferimento fecha, impedindo a saída do ar da cavidade. Com isso, vai havendo um aumento da pressão no lado da caixa torácica comum ao ferimento, fazendo com que as estruturas contidas em seu interior sejam empurradas e comprimidas, podendo levar o indivíduo à morte. Este quadro é denominado de pneumotórax hipertensivo, que é uma situação extremamente grave. Para que o indivíduo não sofra com este tipo de pneumotórax, é preciso perfurar o tórax de maneira a fazer com que o pneumotórax passe de hipertensivo para um pneumotórax aberto. As alterações mecânicas da função pulmonar A dispnéia de causa pulmonar pode ser conseqüência de defeitos restritivos ou obstrutivos. Na dispnéia restritiva, o trabalho respiratório aumenta por causa do um comprometimento da expansão torácica devido à perda de elasticidade dos pulmões, a uma deformidade da parede torácica ou a um espessamento pleural. O volume de ar que 7

8 chega aos pulmões é inferior ao normal, como mostram as provas de função pulmonar. Os indivíduos com dispnéia restritiva comumente sentem-se confortáveis em repouso, mas apresentam dificuldade respiratória quando estão em atividade, porque seus pulmões não conseguem expandir-se o suficiente para obter o volume de ar necessário. A dispnéia obstrutiva envolve o aumento da resistência ao fluxo de ar devido ao estreitamento das vias aéreas. Em geral, o ar pode ser inspirado, mas não pode ser expirado da forma normal, pois as vias aéreas se estreitam durante a expiração. A respiração é difícil, especialmente durante a expiração. As provas de função pulmonar mensuram o grau de obstrução. Um problema respiratório pode incluir tanto defeitos restritivos como obstrutivos. Como o coração impulsiona o sangue através dos pulmões, é fundamental que a função cardíaca esteja normal para que o rendimento pulmonar seja adequado. Se a função de bomba do coração for inadequada, pode ocorrer acúmulo de líquido nos pulmões, dando origem ao chamado edema pulmonar. 8