Trabalho Respiratório

O trabalho respiratório é a energia que os músculos respiratórios despendem para mover o ar para dentro e para fora dos pulmões contra as cargas elásticas e resistivas do sistema respiratório. Mecanicamente, é a integral da pressão sobre o volume movimentado; fisiologicamente, reflete-se no oxigénio que os músculos respiratórios consomem para sustentar a ventilação.

Definition

O trabalho respiratório é o trabalho mecânico realizado pelos músculos respiratórios no sistema respiratório durante a ventilação, calculado como a integral da pressão aplicada em relação à variação de volume, e dividido no trabalho necessário para superar o recuo elástico e no trabalho necessário para superar a resistência ao fluxo de ar e à deformação dos tecidos.

Scope

Este tópico aborda como o trabalho respiratório é definido e medido, a sua divisão em componentes elásticos e resistivos (e, dentro dos resistivos, das vias aéreas e dos tecidos), a otimização do padrão respiratório para minimizar o trabalho e o custo de oxigénio da respiração. É um relato de referência de uma quantidade mecânica e energética e não oferece conselhos de gestão clínica.

Core questions

• Como o trabalho respiratório é calculado como a área sob um ciclo pressão-volume?
• Como o trabalho total é dividido em componentes elásticos e resistivos?
• Por que o corpo seleciona uma frequência respiratória que minimiza o trabalho total?
• Qual é o custo de oxigénio da respiração e quando se torna significativo?

Key concepts

• Ciclo de trabalho pressão-volume
• Trabalho elástico
• Trabalho resistivo
• Custo de oxigénio da respiração
• Frequência respiratória ótima
• Energética dos músculos respiratórios

Key theories

Otimização do padrão respiratório por trabalho mínimo

Para uma ventilação alveolar necessária, respirações lentas e profundas aumentam o trabalho elástico, enquanto respirações rápidas e superficiais aumentam o trabalho resistivo; o controlador respiratório tende a estabelecer uma frequência e um volume corrente que minimizam a soma, o trabalho mecânico total da respiração.

Mechanisms

O trabalho mecânico é igual à pressão multiplicada pelo volume que move; para a respiração, é encontrado integrando a pressão transpulmonar ou transrespiratória sobre o volume inspirado, o que corresponde à área delimitada pelo ciclo pressão-volume de uma respiração. Este trabalho tem duas partes: trabalho elástico, armazenado no alongamento do pulmão e da parede torácica e largamente recuperado como recuo durante a expiração, e trabalho resistivo, dissipado como calor ao impulsionar o ar através das vias aéreas e deformar os tecidos. Como o trabalho elástico aumenta com volumes correntes maiores, enquanto o trabalho resistivo aumenta com fluxos mais rápidos, existe, para qualquer ventilação necessária, uma frequência respiratória na qual o trabalho total é mínimo, e a respiração tranquila tende a aproximar-se dela. A energia fornecida pelos músculos respiratórios reflete-se no seu consumo de oxigénio — o custo de oxigénio da respiração — que é pequeno em repouso, mas pode aumentar acentuadamente quando as cargas elásticas ou resistivas são elevadas.

Clinical relevance

Um aumento do trabalho respiratório — devido a pulmões rígidos, vias aéreas estreitadas ou elevada demanda ventilatória — aumenta o custo metabólico da respiração e pode contribuir para a fadiga dos músculos respiratórios, e a redução desta carga faz parte da justificação fisiológica para a ventilação assistida. O conceito também enquadra a preocupação de que a própria ventilação mecânica pode impor pressões e volumes lesivos. Esta entrada descreve a fisiologia e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

Evidence & guidelines

A partição mecânica do trabalho respiratório e a otimização do padrão respiratório derivam de estudos fisiológicos clássicos e são resumidas em textos padrão; a importância clínica das cargas mecânicas no pulmão, incluindo lesões iatrogénicas, é tratada na literatura de cuidados intensivos.

History

A energética da respiração foi quantificada em meados do século XX, quando Otis, Fenn e Rahn analisaram o trabalho mecânico da respiração e mostraram que o padrão respiratório tende a minimizá-lo, enquanto DuBois e outros desenvolveram métodos para medir as resistências e complacências subjacentes. O reconhecimento posterior de que a carga mecânica excessiva pode lesionar o pulmão estendeu a relevância desta mecânica para os cuidados intensivos.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Arthur Otis
• Wallace Fenn
• Hermann Rahn

Seminal works

• dubois-1956
• otis-1954

Frequently asked questions

Quais são os dois componentes principais do trabalho respiratório?

Trabalho elástico, realizado para esticar o pulmão e a parede torácica e largamente devolvido como recuo durante a expiração, e trabalho resistivo, dissipado como calor ao impulsionar o ar através das vias aéreas e deformar os tecidos.

Por que existe uma frequência respiratória ótima?

Para uma dada ventilação necessária, respirar lenta e profundamente aumenta o trabalho elástico, enquanto respirar rápida e superficialmente aumenta o trabalho resistivo; uma frequência intermédia minimiza a soma, de modo que a respiração tranquila tende a aproximar-se desse padrão de menor trabalho.