Mecânica da Respiração

A mecânica da respiração descreve as forças físicas que movem o ar para dentro e para fora dos pulmões: as pressões musculares e elásticas que atuam sobre o sistema respiratório, a resistência que o ar encontra ao fluir pelas vias aéreas e a energia que o trabalho custa. Esta área trata o pulmão e a parede torácica como um sistema mecânico cujo comportamento pode ser medido como relações entre pressão, volume e fluxo.

Definition

Mecânica respiratória é o estudo das pressões, volumes e fluxos do sistema respiratório e das propriedades elásticas e resistivas que os relacionam, governando como o ar é movido durante a ventilação.

Scope

A área orienta o leitor sobre os principais determinantes físicos da ventilação — geração de fluxo de ar, as propriedades elásticas (complacência) do pulmão e da parede torácica, as pressões pleurais que os acoplam, as perdas resistivas nas vias aéreas e o trabalho respiratório resultante. É um arcabouço de referência para entender como a respiração é produzida e medida, não um guia para o manejo clínico de qualquer condição.

Sub-topics

• Resistência e Dinâmica das Vias Aéreas
• Complacência e Elasticidade Pulmonar
• Pressão Pleural e Mecânica
• Ventilação e Fluxo de Ar
• Trabalho Respiratório

Core questions

• Que pressões os músculos respiratórios devem gerar para superar as cargas elásticas e resistivas da respiração?
• Como as propriedades elásticas do pulmão e da parede torácica determinam o volume pulmonar de repouso e a mudança de volume para uma dada pressão?
• Como o fluxo de ar está relacionado à pressão motriz e à resistência das vias aéreas?
• Quanto de energia a respiração custa e como esse trabalho é dividido entre os componentes elásticos e resistivos?

Key concepts

• Relação pressão-volume
• Complacência e elastância
• Resistência das vias aéreas
• Pressão transpulmonar e pleural
• Trabalho elástico e resistivo da respiração
• Tensão superficial e surfactante
• Equação do movimento

Key theories

Equação do movimento do sistema respiratório

A pressão aplicada ao sistema respiratório a qualquer instante é igual à soma de um termo elástico (proporcional ao volume acima do volume de repouso), um termo resistivo (proporcional ao fluxo) e um termo inercial, de modo que a respiração pode ser modelada como um sistema de elastância-resistência de compartimento único.

Distribuição estática de estresse no pulmão

O pulmão se comporta como um contínuo elástico cuja pressão de recolhimento depende do volume ao qual é esticado; Mead, Takishima e Leith modelaram como os estresses e volumes locais se distribuem pelo parênquima, explicando as diferenças regionais na expansão.

Mechanisms

Durante a inspiração, os músculos respiratórios diminuem a pressão pleural, elevando a pressão transpulmonar que distende o pulmão e aspira o ar contra a resistência das vias aéreas; durante a expiração tranquila, o recolhimento elástico armazenado do pulmão e da parede torácica expele o ar passivamente. A pressão que o sistema requer a qualquer momento é convencionalmente dividida em uma carga elástica (determinada pela complacência combinada do pulmão e da parede torácica) e uma carga resistiva (determinada pela resistência das vias aéreas e pelo fluxo), conforme capturado pela equação do movimento. O volume pulmonar de repouso (capacidade residual funcional) é o volume no qual o recolhimento elástico interno do pulmão equilibra o recolhimento externo da parede torácica. A energia despendida contra essas cargas elásticas e resistivas constitui o trabalho respiratório.

Clinical relevance

A mecânica respiratória fornece a base conceitual para os testes de função pulmonar e para a compreensão de como a doença altera a respiração — por exemplo, pulmões rígidos (baixa complacência) aumentam a carga elástica, enquanto vias aéreas estreitadas aumentam a carga resistiva. Os mesmos princípios mecânicos fundamentam a lógica da ventilação mecânica e o reconhecimento de que pressões e volumes excessivos podem lesionar o pulmão. Esta entrada descreve mecanismos e medição; não é uma fonte de aconselhamento diagnóstico ou de tratamento individualizado.

Evidence & guidelines

Grande parte do arcabouço quantitativo deriva de estudos fisiológicos de meados do século XX que definiram complacência, resistência e o comportamento pressão-volume do sistema respiratório, resumidos em textos padrão. Os conceitos mecânicos são operacionalizados clinicamente através de medições padronizadas de função pulmonar e de cuidados críticos; seu uso indevido, como na lesão pulmonar induzida por ventilador, tornou-se por si só um foco de evidência.

History

A mecânica respiratória quantitativa amadureceu nas décadas de 1950 e 1960, quando investigadores como DuBois introduziram métodos de pletismografia corporal e oscilação forçada para medir a resistência das vias aéreas e as propriedades pressão-volume do tórax, e Mead e colegas formalizaram o comportamento elástico do pulmão. Esses avanços transformaram a respiração em um sistema mecânico mensurável e sustentaram tanto os testes de função pulmonar quanto a fisiologia posterior da ventilação mecânica.

Key figures

• Jere Mead
• Arthur B. DuBois
• John B. West
• Arthur Slutsky

Seminal works

• dubois-1956
• mead-1970

Frequently asked questions

Qual a diferença entre as cargas elásticas e resistivas da respiração?

A carga elástica é a pressão necessária para esticar o pulmão e a parede torácica a um determinado volume e depende de sua complacência; a carga resistiva é a pressão necessária para impulsionar o ar através das vias aéreas e depende da resistência das vias aéreas e da taxa de fluxo.

Por que o ar sai dos pulmões durante a respiração tranquila sem esforço muscular?

No final da inspiração, o pulmão e a parede torácica estão esticados e armazenam energia de recolhimento elástico; durante a expiração tranquila, esse recolhimento expele o ar passivamente, de modo que a expiração normalmente não requer trabalho muscular ativo.