Biofísica
Patrícia de Lima Martins
Biofísica dos Sistemas Fisiológicos
Biofísica da Respiração
 A respiração é um meio de obtenção de
energia usado por numerosos seres vivos.
 É um processo no qual está sempre presente
o oxigênio.
Introdução
 Seres vivos, quanto ao uso do oxigênio:
Aeróbios: dependem do oxigênio. Ex:
vertebrados e invertebrados
Anaeróbios: não utilizam oxigênio (ou usam
apenas ocasionalmente). Ex: bactérias
fungos.
 Os
seres mais desenvolvidos usam
obrigatoriamente o oxigênio para manter a
combustão.
 A Respiração é um mecanismo pelo qual o
ser fixa o oxigênio e libera o gás carbônico.
 Nos seres vivos é possível, quatro tipos de
procedimentos para a sua realização:
1. respiração pulmonar (encontrada nos seres
mais avançados);
Introdução
2. respiração branquial
(efetuada pelos peixes
e girinos);
3. respiração cutânea Os seres
unicelulares usam um
mecanismo parecido com o
cutâneo, pois as trocas são
efetuadas através das suas
membranas celulares.
Introdução
3. respiração traqueal (adotada pelos insetos);
Conceito
 A respiração é um processo fisiológico pelo
qual organismos vivos inalam oxigênio do
meio circulante e liberam dióxido de carbono.
 A respiração (ou troca de substâncias
gasosas - O2 e CO 2), entre o ar e a corrente
sanguínea,
é
feita
pelo
aparelho
respiratório que compreende:
 nariz,cavidade nasal dividida em duas fossas
nasais, faringe, laringe, traquéia, brônquios e
pulmões com bronquíolos e alvéolos
Função
 Fornecer oxigênio à corrente sanguínea,
retirar dela o dióxido de carbono.
 Produzir os sons da fala.
Anatomia do Aparelho Respiratório
 O aparelho pulmonar, sob o aspecto da
biofísica, pode ser dividido em duas partes:
condutos aeríferos e pulmões.
 I – Condutores aeríferos
Fossas Nasais
 Função:
Traquéia
Árvore
Brônquica
conduzir o ar inspirado até os
alvéolos pulmonares e, trazer de volta ao
exterior, o ar expirado.
 Nariz:
É o primeiro segmento por onde, de
preferência, passa o ar durante a inspiração. Ao
passar pelo nariz, o ar é filtrado, umidificado e
aquecido.
 Faringe: Após a passagem pelo nariz, antes de
atingir a laringe, o ar deve passar pela faringe,
segmento que também serve de passagem para os
alimentos.
 Laringe: Normalmente permite apenas a passagem
de ar. Durante a deglutição de algum alimento, uma
pequena membrana (epiglote) obstrui a abertura da
laringe, o que dificulta a passagem de fragmentos
que não sejam ar para as vias respiratórias
inferiores.
Na laringe localizam-se também as pregas vocais,
responsáveis para produção de nossa voz.
 Traquéia:
Pequeno tubo
cartilaginoso que liga as
vias
respiratórias
superiores às inferiores,
logo abaixo.
 Brônquios:
São
numerosos e ramificam-se
também numerosamente,
como galhos de árvore.
Permitem a passagem do
ar
em
direção
aos
alvéolos.
 Bronquíolos:
Mais
delgados, estão entre os
brônquios e os sacos
alveolares, de onde saem
os alvéolos
 A velocidade do ar ao longo das vias
aeríferas é dependente:
 do calibre dos vasos;
 da densidade do ar;
 de sua temperatura;
 viscosidade que possui.
 II – Pulmões
 Órgãos nobres do aparelho respiratório;
 Os pulmões são em número de dois e apresentam
estrutura esponjosa, devido ao grande número de
cavidades cheias de ar neles existentes.
 Estas
cavidades
são
representadas
pelas
ramificações dos brônquios, que são os bronquíolos–
cujas paredes são constituídas de pequenas
cavidades – alvéolos pulmonares.
 As paredes destes alvéolos estão em contato com
uma rede capilar, estrutura de capital importância
para a respiração.
 A pleura é uma fina membrana que recobre a superfície
interna da parede torácica (pleura parietal) e a superfície
externa dos pulmões (pleura visceral).
 O espaço virtual entre as duas pleuras é o espaço ou
cavidade pleural.
 É normal haver uma pequena quantidade de líquido (cerca
de 60 ml) entre as pleuras. Esse líquido ajuda que os
pulmões deslizem suavemente na cavidade torácica
Funcionamento do aparelho
respiratório

O sistema respiratório funciona integrado ao circulatório.
Possui dois hemiciclos:
Inspiração: ar atmosférico é aspirado para uma região
permeável (o pulmão), onde entra em contato com o sangue e
permite absorção de O2.
 Expiração: o ar pulmonar é expelido para o ambiente,
eliminando CO2 e outros componentes para fora.
Inspiração


Promove a entrada de ar nos pulmões;
Contração da musculatura do diafragma e dos músculos
intercostais. O diafragma abaixa e as costelas elevam-se,
promovendo o aumento da caixa torácica, com consequente
redução da pressão interna (intrapeural)
(em relação à
externa), forçando o ar a entrar nos pulmões.

Expiração
 Promove a saída de ar dos pulmões, dá-se pelo
relaxamento da musculatura do diafragma e dos
músculos intercostais. O diafragma eleva-se e as
costelas abaixam, o que diminui o volume da caixa
torácica, com conseqüente aumento da pressão
interna, forçando o ar a sair dos pulmões

Hematose
 A hematose é a uma troca de gases que ocorre
devido à diferença de concentração de oxigênio e
gás carbônico por um processo conhecido
como difusão.
 A difusão é a passagem de substâncias de uma área
onde estão em maior concentração para uma área
em que estão em menor concentração.
 Como nos alvéolos a concentração de oxigênio está
maior, ele se difunde para o sangue.
 E como no sangue que chegou nos pulmões a
concentração de gás carbônico é maior, este se
difunde dos capilares para os alvéolos. Essa
transformação do sangue rico em gás carbônico em
sangue rico em oxigênio é conhecida como
hematose.

Nos alvéolos pulmonares o gás
oxigênio do ar difunde-se para os
capilares sangüíneos e penetra nas
hemácias, onde se combina com a
hemoglobina (proteína presente nas
hemácias) enquanto o gás carbônico
(CO2) é liberado para o ar (processo
chamado hematose).

Tensão superficial dos alvéolos
 A tensão superficial ocorre no interior dos alvéolos
devido a grande quantidade de moléculas de água ali
presente, revestindo toda a parede interna dos
alvéolos.
 Quanto maior a tensão superficial mais difícil é a
entrada do O2.
 A tensão superficial no interior dos alvéolos seria
bem maior do que já é se não fosse a presença, nos
líquidos que revestem os alvéolos, de uma
substância chamada surfactante pulmonar.
O
surfactante
pulmonar
é
formado
basicamente de fosfolipidios (dipalmitoil
lecitina) nas células presentes no epitélio
alveolar.
 A
grande importância do surfactante
pulmonar é sua capacidade de reduzir
significativamente a tensão superficial dos
líquidos que revestem o interior dos alvéolos.
 Síndrome da angústia respiratória do recém-
nascido (SARRN ) é um distúrbio decorrente da
produção insuficiente de surfactante pulmonar, e da
má adaptação a vida extra-uterina.
 Cerca de 50% de incidência entre idade gestacional
de 26 a 28 semanas; e 25 % entre 30 e 31 semanas.
 Continua, portanto, sendo o maior problema
pulmonar no período neonatal.
 Há




uma diminuição significativa da produção
do surfactante e também há uma inativação do
surfactante que é produzido por proteínas e líquidos
presentes na via respiratória.
A principal consequência é o aumento da tensão
superficial na interface ar-líquido, levando, então, ao
aumento
das
forças
de
fechamento
alveolar (colabamento alveolar).
Isto leva a um colapso alveolar, diminuindo a
complacência pulmonar (distensão).
Temos com isto uma diminuição da oxigenação.
A prevenção é realizada através do uso
de corticóides na gestação pra acelerar a maturidade
pulmonar
Volumes e capacidades Pulmonares
 A cada ciclo respiratório que executamos, certo
volume de ar entra e sai de nossas vias
respiratórias durante uma inspiração e uma
expiração, respectivamente.
 Em uma situação de repouso, em um jovem e
saudável adulto, aproximadamente 500 ml de ar
entram e saem a cada ciclo.
 Este volume de ar, que inspiramos e expiramos
normalmente a cada ciclo, corresponde:.
Volume Corrente
 Além do volume corrente, inspirado em uma respiração
normal, numa situação de necessidade podemos inspirar
um volume muitas vezes maior, numa inspiração forçada e
profunda.
Volume de Reserva
Inspiratório
 Corresponde a, aproximadamente, 3.000ml de ar num
jovem e saudável adulto.
 Da mesma forma, se desejarmos, podemos expirar
profundamente, além do volume que normalmente
expiramos em repouso, um maior volume de ar. Volume de
Reserva Expiratório corresponde a, aproximadamente,
1.100 ml.
Volume de Reserva
Expiratório
 Mesmo
após uma expiração profunda, um
considerável volume de ar ainda permanece no
interior de nossas vias aéreas e de nossos alvéolos.
 Trata-se do Volume Residual aproximadamente
1.200 ml.
Volume Residual
 O Volume de Reserva Inspiratório somado ao Volume Corrente:
Capacidade Inspiratória (aprox. 3.500 ml).
 VRI+ VC = 3.500 ml
 O Volume de Reserva Expiratório somado ao Volume Residual
corresponde ao que chamamos:
Capacidade Residual Funcional (aprox. 2.300 ml).
 VRE + VR = 2.300 ml
1.
Calcule a capacidade inspiratória pulmonar de um adulto
sabendo que o VRI corresponde a 3000ml e o volume
corrente 500ml.
2.
Diante da informação que a capacidade residual funcional
corresponde a 2.300ml e o VRE é 1100ml. Calcule o volume
residual.
 O Volume de Reserva Inspiratório somado ao Volume Corrente
mais o Volume de Reserva Expiratório
Capacidade Vital (aprox. 4.600 ml).
VRI + VC + VRI = 4.600 ml
 Calcule a capacidade vital, sabendo que:
 VRI= 3000
 VRE = 1100
 VC = 500
 Volumes Corrente, de Reserva Inspiratório,
de Reserva Expiratório mais o Volume
Residual.
Capacidade Pulmonar Total (aprox. 5.800 ml).
VC + VRI + VRE + VR = 5.800 ml
Parâmetros de interesse biofísico da
respiração
 Determinação da relação pressão/volume ou complacência
pulmonar ( distensão)
 Pneumograma: Medição ou registro gráfico dos movimentos
respiratórios por meio do pneumógrafo;
 Espirometria é um exame do pulmão feito por médicos
pneumologistas e fisioterapeutas, também conhecido como
Prova de Função Pulmonar ou Prova Ventilatória.
 A espirometria permite o registro de vários volumes e dos
fluxos de ar.
 -
Sentado, o paciente deverá respirar através de um
bucal conectado ao espirômetro. Como não se pode
desperdiçar o ar que o paciente está respirando, uma
presilha de borracha tampará o nariz enquanto o
paciente
respira
pela
boca.
-
O
técnico
pode
pedir:
 Respirar tranquilamente por algum tempo.
 Encher o peito completamente.
 Assoprar com o máximo de força e rapidez possível, até
que o técnico peça para repetir o processo.
 O paciente deverá repetir o assopro pelo menos 3
vezes.
 Provavelmente também será necessário assoprar
lentamente algumas vezes.
 Após a finalização desta primeira parte, o técnico pode
pedir que o paciente use um “spray” broncodilatador e o
teste será repetido novamente após 15-20 minutos.