Trabalho de respiração e seus componentes

Este capítulo é mais relevante para a Secção F3(ii) do Plano de Estudos Primário do CICM de 2017, que espera que os candidatos ao exame sejam capazes de “descrever o trabalho de respiração e seus componentes”. Isto não apareceu nos trabalhos escritos, mas a importância deste tópico é tal que podemos estar bastante confiantes de que um dia ele irá fazer um SAQ ou viva.

Em resumo:

Dos recursos revistos por pares para este tópico, Cabello & Mancebo (2006) é provavelmente a melhor visão geral breve, e está disponível gratuitamente na ResearchGate. É possível aprender este tópico com base no que foi publicado e passar um SAQ no exame primário. Banner et al (1994) também é bom, na verdade melhor, mas infelizmente não é gratuito. Afastar-se-ia deste artigo com uma compreensão detalhada deste tópico. Adicionalmente, um artigo antigo de R.M. Peters (1969) também está disponível gratuitamente, e provavelmente ainda é relevante, na medida em que a comunidade científica não mudou recentemente suas definições de “trabalho” ou “respiração”.

Definições de trabalho e poder de respiração

O trabalho é o produto da força e do deslocamento, medido em joules, onde 1J é o gasto de um joule através de um deslocamento de um metro. A equação para o trabalho em sua forma mais básica é:

Trabalho = Força × Distância

Mas, no mundo biológico esponjoso da fisiologia respiratória não estamos acostumados a descrever a função respiratória em termos de força ou distância. Felizmente, podemos facilmente converter estes parâmetros em pressão e volume. A melhor derivação para isto pode ser encontrada na Parte Um, que requer mudanças mínimas:

Trabalho = Força × Distância

Onde

Força = Pressão × Área

Porque

Pressão = Força / Área

Então

Trabalho = Pressão × Área × Distância

Mas

Área × Distância = Volume

Então

Trabalho = Pressão × Volume

Tada.

Em uma pessoa normal, em repouso o trabalho de respiração é cerca de 0,35 J/L, e a potência da respiração é cerca de 2,4 J/min. Estes valores provêm de algum trabalho de Mancebo et al (1995), que ligaram alguns voluntários saudáveis a algum equipamento de medição de fluxo e pressão e depois mediram a pressão e o volume que geraram durante a respiração calma normal. De acordo com alguns dados antigos de Liljestrand (1913) e algumas revisões modernas de Zakynthinos & Roussos (1991), este tipo de respiração calma e calma tem um custo de oxigénio de cerca de 0,25-,5 ml de O2 por 1000ml de ventilação, ou algo como 1-2% do consumo total de oxigénio metabólico basal. Isto sugere que a eficiência de uma respiração normal com marés é bastante elevada. Pensa-se que isto se deve ao facto de grande parte da energia utilizada para a respiração normal das marés ser um trabalho feito contra elementos elásticos do sistema respiratório, isto é, que a energia cinética é armazenada nos tecidos de estiramento aquando da inspiração, e é devolvida aquando da expiração.

O diagrama Campbell do trabalho de respiração

Este diagrama é confusamente apenas um dos diagramas Campbell, sendo o outro um diagrama que descreve a rotordinâmica. O diagrama de Cambell referido em relação à fisiologia respiratória foi desenvolvido por Edward J. M Campbell, que publicou um livro em 1958 no qual descreveu esta relação. Esse livro está, naturalmente, esgotado e não parece haver nenhuma forma legal ou ilegal de adquiri-lo dentro do orçamento de um blogueiro hobbista, o que é bom porque, a julgar pelas críticas, era extremamente difícil de ler. A melhor explicação para este diagrama, na verdade, vem de Banner et al (1994). Para compreendê-lo, é preciso desembalar os vários componentes do trabalho de respiração, e depois combiná-los em uma única relação. A julgar pelo texto, este grupo de gráficos é oferecido como uma representação esquemática das relações de pressão e volume reais, e embora possa conter números de aspecto realista, não se baseia em nenhum dado experimental específico.

Dado que o trabalho é pressão multiplicada por volume, deve-se ser capaz de apresentá-lo como a área em um gráfico de pressão vs. volume. Tal gráfico pode ser definido para o trabalho necessário para inflar os tecidos pulmonares elásticos do FRC até algum hipotético volume corrente normal :

O trabalho também deve ser feito para deformar a parede torácica. Neste caso, a parede torácica quer saltar e ocupar um volume maior do que a FFRC, e assim o trabalho é realmente feito para reduzir o volume da parede torácica para FRC:

Então, se juntarmos estes gráficos, podemos ver que eles se sobrepõem. A implicação mais significativa disto é que parte do trabalho feito para inflar o pulmão é feito pela parede torácica, ou seja, o recuo elástico da caixa torácica serve para inflar o pulmão sem qualquer assistência muscular:

Este, o pequeno triângulo azul aqui, é portanto o único trabalho feito para inflar os pulmões; esta área é muito menor do que no primeiro gráfico, porque a caixa torácica está a fazer a maior parte do trabalho.

Forços adicionais devem ser considerados aqui, para além das propriedades elásticas dos tecidos. Também está sendo feito um trabalho para vencer a resistência das vias aéreas e para superar a resistência de qualquer equipamento de cuidados críticos interferentes (por exemplo, um tubo endotraqueal e um circuito de ventilação). O diagrama pode ser expandido para incluir estes elementos:

A área em forma de lente adicionada cobre o trabalho feito para superar a resistência do fluxo de ar inspiratório e expiratório. Na expiração, nenhum trabalho adicional precisa ser feito porque o recuo elástico dos pulmões devolve alguma energia armazenada. Na inspiração, algum trabalho adicional precisa ser feito para superar a resistência das vias respiratórias, bem como a resistência de quaisquer vias respiratórias artificiais adicionadas.

Agora, ficamos com um diagrama que descreve os componentes do trabalho de respiração:

• Trabalho elástico
  • Trabalho feito para superar o recuo elástico do pulmão
  • Trabalho feito para superar o recuo elástico do peito (que é subtraído do trabalho feito para superar o recuo elástico de o pulmão)
• Trabalhosesistivos
  • Trabalhos realizados para superar a resistência dos tecidos
    • Resistência da parede do tórax
    • Resistência pulmonar
  • Trabalhos realizados para superar a resistência das vias aéreas, o que inclui:
    • Resistência das vias aéreas
    • Resistência dos dispositivos e circuitos das vias aéreas

Os componentes adicionais ao trabalho resistivo são todos componentes da resistência respiratória, e incluem a inércia e o trabalho feito para comprimir o volume de gás intratorácico, mas como a contribuição destes elementos é ridiculamente pequena, provavelmente poderíamos omiti-los com segurança da sua resposta SAQ. Certamente eles não aparecem em nenhum dos comentários da faculdade para as perguntas sobre resistência.

Usando estes gráficos, pode-se ser capaz de representar diferentes formas de problemas pulmonares mecânicos. Realisticamente, isto seria apenas limitado a representações de cenários onde há um aumento da resistência das vias aéreas ou uma diminuição da complacência pulmonar. Estes também são apresentados por Banner et al (1994), e suas versões modificadas são oferecidas abaixo.

O gráfico a seguir demonstra um padrão de aumento da resistência das vias aéreas, como o que se pode ver em um paciente asmático. Observe o aumento da contribuição da resistência das vias aéreas, incluindo o trabalho adicional feito para superar a resistência do fluxo de ar expiratório:

O gráfico a seguir demonstra o trabalho de respiração no ajuste da complacência pulmonar diminuída.

Para atingir o mesmo volume corrente, uma quantidade muito maior de trabalho deve ser feita para superar o recuo elástico aumentado dos pulmões, enquanto a contribuição da parede torácica permanece a mesma. Além disso, pode-se notar que o FRC está diminuído. Isto devido ao aumento da pressão de recuo elástico dos pulmões; o volume da FRC acaba sendo menor porque é aí que o recuo da parede torácica e o recuo elástico pulmonar encontram o seu novo equilíbrio.

Por último, vamos ver o que acontece se a parede torácica se tornar mais resistente:

Esta vez, o aumento do trabalho está a ser feito para aumentar novamente o volume torácico a resistência dos tecidos da parede torácica, por exemplo, uma queimadura circunferencial. Novamente, a CRF é reduzida porque o equilíbrio da parede torácica e das pressões elásticas pulmonares ocorre com um volume mais baixo.