Universidade Federal do Ceará
Faculdade de medicina
Departamento de Fisiologia e Farmacologia
Fisiologia das pressões alteradas:
altas altitudes e mergulho
Diego Veras Wilke
Fisiologia das altas altitudes
Objetivos
Conhecer alterações no corpo humano decorrentes da:
Rarefação do O2
Diminuição da
pressão atmosférica
Fisiologia das altas altitudes
Pressão Atmosférica
O que é?
Como medir ?
Quando varia ?
Fisiologia das altas altitudes
Barômetro
Evangelista Torricelli – 1644
- Atribuiu o fenômeno ao “peso do ar”
h = 760mm Hg
P atm
Blaise Pascal - 1648
- Explicação correta: a coluna de Hg é
mantida pela pressão do ar
- Previsão: altitude x pressão atm
Efeitos da baixa PO2 sobre o corpo
Tópicos abordados:
PO2 alveolar a diferentes altitudes
Efeito de se respirar oxigênio puro sobre a PO2
alveolar, em diferentes altitudes
Aclimatação
Efeitos da baixa pressão de oxigênio sobre o corpo
- Efeitos da baixa pressão atmosférica sobre a saturação arterial de O2 ao se
respirar ar
Alttitude (m)
Pressão
barométrica
(mmHg)
PO2 no ar
(mmHg)
PCO2 nos
alvéolos
(mmHg)
PO2 nos
alvéolos
(mmHg)
Saturação
arterial de O2
(mmHg)
0
760
159
40 (40)
104 (104)
97 (97)
3000
523
110
36 (23)
67 (77)
90 (92)
6000
349 1/2
73
24 1/2 (10)
40 (53)
73 (85)
9000
226 1/3
47
24 1/2 (7)
18 1/5 (30)
24 1/5 (38)
12000
141
29
15000
1/4
87
18
• Os números entre parênteses são valores em indivíduos aclimatados
• Os valores em vermelho são a fração relativa ao pressão a altitude 0m
Vitor Negrete, 38 anos, dia 15/05, havia iniciado o ataque ao cume do Monte
Everest, cumpriu um desafio inédito para o montanhismo brasileiro: chegar
ao cume do Monte Everest sem os cilindros de oxigênio suplementar,
escalando sua face mais difícil, a Norte, no Tibet. Mas sofreu complicações na
descida e morreu dia 19/05/06.
Rodrigo Ranieri e Victor Negrete
CO2 e vapor d’água reduzem o O2 alveolar!
Nível do mar (0m)
Monte Everest (8.853m)
Indivíduo aclimatado
Patm = 760mmHg
Patm = 253mmHg
PO2 ar = 159mmHg
PO2 ar = 53mmHg
PCO2 = 40mmHg
PH2O = 47mmHg
PO2 = 104mmHg
97% de saturação
PCO2 = 7mmHg
PH2O = 47mmHg
PO2 = 35mmHg
~50% de saturação
1/3 do Oxigênio presente no nível mar
Saturação arterial de oxigênio (%)
Monte Everest (8. 853m)
100
Respirando oxigênio puro
90
Respirando ar
80
70
60
50
0
3
6
9
Altitude (km)
12
15
Altitude em metros
7000
5400
3600
0
Diminuição da eficiência mental
Efeitos agudos da hipóxia
Coma
Espasmos ou convulsões
Desorientação
Sonolência, fadiga
mental e muscular
Vitor Negrete, 38 anos, dia 15/05, havia iniciado o ataque ao cume do Monte
Everest, cumpriu um desafio inédito para o montanhismo brasileiro: chegar
ao cume do Monte Everest sem os cilindros de oxigênio suplementar,
escalando sua face mais difícil, a Norte, no Tibet. Mas sofreu complicações na
descida e morreu dia 19/05/06.
Edema cerebral
e/ou pulmonar
Rodrigo Ranieri e Victor Negrete
Doenças de Alta Montanha
• Edema pulmonar de grande altitude
• Edema cerebral de grande altitude
• Hipóxia, Fadiga
Cumes do Monte Sarmiento
Foto: Miguel Bonato
• Lentidão de raciocínio, Alucinações, Desorientação
• Necrose, Queimaduras, Hipotermia, Inchações
• Falta de visão
• Diarréia, Desidratação, Dor de Cabeça, Náuseas, vômitos, insônia
http://360graus.terra.com.br/montanhismo/default.asp?did=397&action=reportagem
Aclimatação à baixa PO2
Ocorre aumento da:
Ventilação pulmonar
Número de hemácias (produção de eritropoietina)
Capacidade de difusão dos pulmões
Vascularização dos tecidos
Capacidade das células de utilizar O2 em baixa PO2
Aclimatação em nativos
de altas montanhas
Qual do dois possui maior proporção entre
capacidade ventilatória e massa corpórea?
Nativo de
Terras baixas
Nativo de Altas
altitudes
Lado direito do coração expandido
em nativos de altas montanhas
Alta pressão
pulmonar!
Nativo de Altas
altitudes
Nativo de Terras
baixas
Aclimatação natural dos nativos que vivem em
grandes altitudes
Sempre mais bem aclimatados que os habitantes de
terras baixas em todos os aspectos
Aclimatação desde o período neonatal
Tórax aumentado x corpo reduzido
Lado direito do coração muito expandido
Curiosidade: um grupo nos Andes peruanos vive de fato a 5.200m
e alguns trabalham em uma mina a 6.000m!
Fornecimento de O2 pelo sangue
Quantidade de oxigênio no sangue (vol. %)
(Curva de dissociação hemoglobina-oxigênio)
28
Habitantes de montanhas (4500m)
24
20
16
12
arterial
8
venoso
4
0
0
20
40
60
80
100
PO2 no sangue (mmHg)
120
140
Fisiologia do
Mergulho
Objetivos
Conhecer alterações no corpo humano decorrentes do:
Aumento da pressão ambiental
Difusão de gases atmosféricos sob alterações de pressão
Diminuição súbita da pressão ambiental
Fisiologia do Mergulho
Tópicos abordados:
- Relação entre a profundidade do mar e a pressão
- Efeito da profundidade sobre o volume dos gases- Lei de Boyle
- Efeito de elevadas pressões gasosas parciais sobre o corpo
Barotraumas
Apagamento
Intoxicações
- Descompressão do mergulhador após exposição a altas pressões
Doença descompressiva
Mergulho Livre (Apnéia)
x
Mergulho Autônomo (SCUBA)
Relação entre a profundidade do mar e a pressão
Profundidade em metros
Nível do mar (0m), 1atm
10
36
45
60
75
Pressão ?
Relação entre a profundidade do mar e a pressão
Pressão submarina = (profundidade em metros / 10) + 1
Profundidade em metros
Nível do mar (0m), 1atm
10
36
45
60
75
Pressão ?
Efeito da profundidade sobre o volume dos gases:
Nível do mar
10m
? atm
1L
? mL
Lei de Boyle
“O volume ao qual determinada
quantidade de gás é comprimida é
inversamente proporcional à pressão”
30m
? atm
? mL
Os líquidos são muito pouco
compressíveis enquanto os gases não
70m
? atm
? mL
Efeito da profundidade sobre o volume dos gases:
Nível do mar
10m
2atm
1L
V = 1/2
500mL
Lei de Boyle
“O volume ao qual determinada
quantidade de gás é comprimida é
inversamente proporcional à pressão”
30m
4atm
V = 1/3
250mL
Os líquidos são muito pouco
compressíveis enquanto os gases não
70m
8atm
V = 1/8
125mL
Mergulho livre (Apnéia)
Nível do mar
10m
20m
30m
6L
?
?
?
Efeito sobre o corpo de elevadas pressões
gasosas parciais - Barotraumas
Barotrauma
Causa(s)
Efeitos
Profilaxia
Seios da face
Sinusite
Sangramento nasal e dor
Tratamento antes do
mergulho
Máscara
Impossibilidade da
entrada de ar na máscara
Vermelhidão na face e
hemorragia ocular
Permitir que o ar
entre na máscara pelo
nariz
Dentário
Cáries e restaurações mal
feitas
Dor de dente, graves infecções,
implosão ou esmagamento do
dente cariado
Tratamento dentário
Pulmão
Subidas rápidas ou quando
se prende a respiração na
subida
Hiper-expansibilidade
pulmonar, ruptura pulmonar
Subir devagar e
soltando o “excesso”
de ar dos pulmões
Ouvido
Congestão (infecciosa ou
alérgica)
Dor intensa, vertigem,
zumbidos, perda auditiva e
sangramento
equlizar as pressões
interna/externa
Barotrauma de Ouvido
Pressões ext. e int. em equilíbrio
(20mmHg negativa)
Nível do mar
760mmHg
↑ Pressão
externa
3m
~740mmHg
O mergulhador francês Loïc Leferme,
de 36 anos, recordista mundial de
apnéia sem limites, morreu 11.04.07
depois de sofrer um acidente de
imersão durante um treinamento no
mar de Villefranche-sur-Mer, sudeste
da França. Em 30 de outubro de 2004,
o
mergulhador
bateu
o
recorde
mundial de apnéia sem limites ao
alcançar 171 metros de profundidade,
na mesma cidade.
A apnéia sem limites, é uma imersão onde o mergulhador desce o mais profundo
possível com ajuda de um peso de metal e volta à superfície graças a um balão
inflável. A dificuldade principal está em suportar a pressão extrema das
profundidades.
Apagamento
Mergulho Hiperventilado
Ocorre principalmente com
caçadores os quais normalmente
passam várias horas fazendo
mergulho hiperventilado
PO2 =
PCO2 =
PO2 =
PO2 =
PCO2 =
PCO2 =
PO2 =
PCO2 =
Efeito sobre o corpo de elevadas pressões
gasosas parciais - Intoxicações
- Narcose do Nitrogênio ou êxtase das profundezas
Mecanismo
Profundidade em metros
10
36
Altera a condutância elétrica
da membrana dos neurônios,
reduzindo sua excitabilidade
Jovialidade, perda de cautela
45
Sonolência
60
75
Diminuição da força, grande
perda da coordenação motora
Incosciência
Efeito sobre o corpo de elevadas pressões
gasosas parciais - Intoxicações
- Toxicidade do Oxigênio em pressões elevadas (PO2 > 2280mmHg)
Convulsões e coma após 1h
Aumento das concentrações de radicais livres que lesam o sistema
metabólico das células
-Toxicidade do Gás carbônico em grandes profundidades
Apenas quando o equipamento tem problemas de acúmulo de CO2 no espaço
morto do aparelho e fica sendo rerrespirado continuamente
PCO2 > 80mmHg = depressão do centro respiratório e falha na respiração
Descompressão do mergulhador
- Saturação de Nitrogênio x Tempo de Mergulho
- Metabolização
- Remoção pelo processo inverso
Doença Descompressiva
(contorções, doença do ar comprimido, doença do caixão, paralisia
dos mergulhadores, dibarismo)
- Surgimento de bolhas por todos os tecidos do corpo podendo
causar lesão pequena ou grave em quase qualquer área do corpo