ESPIROMETRIA
INTRODUÇÃO
O ar que está alojado dentro dos pulmões é constantemente renovado, permitindo, desta forma, que a hematose se concretize. Mas, para tanto, é necessário que os pulmões mantenham um ritmo e uma amplitude de movimento adequados. Assim, obtemos os resultados da quantidade de ar que ingressa no aparelho respiratório bem como a velocidade de circulação do ar durante os ciclos da respiração. A espirometria é a medida da quantidade de ar inspirado e expirado expressa em litros. O rendimento respiratório é a velocidade de renovação do ar expresso em litros por segundo.
VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES: O AR CONTIDO NOS PULMÕES
Considera-se que do ritmo e da amplitude dos movimentos do aparelho torácico pulmonar depende o renovamento do ar nos pulmões e consequentemente a constância da hematose. Esta é a resultante da quantidade de ar introduzida em cada respiração e da velocidade com a qual ele circula no aparelho respiratório. Em cada movimento respiratório normal, movimenta-se um volume de ar que se conhece com o nome de volume corrente, ou seja, é o volume de ar inspirado ou expirado em cada incursão respiratória normal, perfazendo cerca de 500ml no homem adulto jovem normal. Ao final de uma expiração normal (posição expiratória de repouso), ficam nos pulmões cerca de 2.300 ml de ar. Este volume é denominado capacidade residual funcional e é igual ao volume de reserva expiratório mais o volume residual. Volume de reserva expiratório é a quantidade de ar que ainda pode ser expirada, pela expiração forçada, após o término da expiração corrente normal, normalmente cerca de 1.100 ml. Volume residual é o volume de ar que ainda permanece no pulmão após um expiração forçada, é em média de 1.200 ml. Volume de reserva inspiratório é o volume extra de ar que pode ser inspirado, sobre e além do volume corrente normal, em geral é de 3.000 ml. A capacidade inspiratória é o volume máximo que pode ser inspirado a partir da posição expiratória de repouso, distendendo os pulmões ao máximo. Compreende, portanto a soma do volume corrente e do volume de reserva inspiratório , ou seja cerca de 3.500 ml. O volume que é possível expulsar durante uma expiração forçada consecutiva a inspiração máxima é denominado capacidade vital, que corresponde a 4.500 ml, o que significa o maior volume de ar que pode ser movimentado num único movimento respiratório e compreende a soma de volume corrente, volume de reserva inspiratório e o expiratório. A capacidade pulmonar total é o volume máximo a que os pulmões podem ser expandidos com o maior esforço respiratório possível (cerca de 5.800 ml), é igual a capacidade vital mais o volume residual. É o maior volume que os pulmões e o tórax podem alcançar. Todos os volumes e capacidades pulmonares são cerca de 20 a 25% menores na mulher do que no homem, e evidentemente apresentam valores maiores em pessoas grandes e atléticas do que nas pessoas astênicas e pequenas. O volume corrente é calculado facilmente a partir dos espirogramas, ou dividindo-se a ventilação pulmonar total pela frequência respiratória. A frequência respiratória e o volume corrente variam muito de um indivíduo a outro. Habitualmente a frequência respiratória no adulto encontra-se entre 10 a 15 respirações por minuto e o VC entre 400 a 600 ml.
1.CAPACIDADE VITAL: VC + VRI + VRE= 4.500 ml 2.CAPACIDADE INSPIRATÓRIA= VC = VRI= 3.500 ml 3.CAPACIDADE RESIDUAL FUNCIONAL= VRE = VR= 2.500 ml 4.CAPACIDADE PULMONAR TOTAL= CV = VR= 5.800 ml
a) Nível Expiratório de Repouso: A ventilação pulmonar normal é realizada quase totalmente pelos músculos da inspiração. Ao relaxarem, as propriedades elásticas dos pulmões e do tórax fazem com que os pulmões retraiam passivamente; portanto quando os músculos inspiratórios se acham totalmente relaxados, os pulmões retornam a um estado de relaxamento denominado Nível Expiratório de Repouso. O volume de ar nos pulmões neste nível é igual a capacidade residual funcional, ou cerca de 2.300 ml no adulto jovem.
b) Significado dos Volumes e Capacidades Pulmonares: Nas pessoas normais, o volume de ar dos pulmões dependem essencialmente do tamanho e da estrutura corporal. Além disso, os diferentes volumes e capacidades se alteram com a posição do corpo; a maior parte deles diminui quando a pessoa se deita e aumenta quando ela se levanta. Esta mudança com a posição se deve a dois fatores principais: primeiro, a tendência do conteúdo abdominal a fazer pressão para cima, contra o diafragma., quando a pessoa está deitada, e, segundo, o aumento do volume sanguíneo pulmonar na posição deitada, que diminui correspondentemente o espaço disponível para o ar pulmonar.
c) Significado do Volume Residual: O volume residual representa o ar que não pode ser removido dos pulmões mesmo através de uma expiração forçada. É importante porque mantém ar dentro dos alvéolos, que, por sua vez, fazem a aeração do sangue nos intervalos das respirações. Não fosse o ar residual, a concentração de dióxido de carbono no sangue aumentaria e cairia muito em cada respiração, e certamente seria desvantajoso para o processo respiratório.
d) Significado da Capacidade Vital: Outros fatores que não a arquitetura anatômica de uma pessoa e que afetam a capacidade vital são: (1) a posição da pessoa durante a determinação da capacidade vital;(2) a força dos músculos respiratórios e (3) a distensibilidade dos pulmões e da caixa torácica, o que é denominado complacência pulmonar. A capacidade vital média no adulto jovem masculino é de mais ou menos 4,6 l e, no adulto jovem feminino, cerca de 3,1 l, embora esses valores sejam muito maiores em algumas pessoas do mesmo peso que em outras. Uma pessoa alta e magra, em geral, possui uma capacidade vital maior do que uma pessoa obesa, e um atleta bem desenvolvido pode ter uma taxa vital 30 a 40% acima do normal, isto é, de 6 a 7 litros.
VOLUME-MINUTO RESPIRATÓRIO, FREQUÊNCIA RESPIRATÓRIA E VOLUME CORRENTE
O volume-minuto respiratório é a quantidade total de ar novo que entra nas vias respiratórias a cada minuto e equivale ao volume corrente multiplicado pela frequência respiratória. O volume corrente normal é de cerca de 500 ml e a frequência respiratória normal aproximada é de 12 respirações por minuto. Portanto, o volume-minuto respiratório é, em média, cerca de 6 l por minuto. Uma pessoa pode ocasionalmente viver por pequenos períodos de tempo com um volume-minuto tão baixo como 1,5 l por minuto e com uma frequência respiratória tão baixa como de 2 a 4 respirações por minuto. Às vezes, a frequência respiratória se eleva a 40 a 50 por minuto e o volume corrente pode tornar-se tão grande como a capacidade vital, cerca de 4.600 ml no adulto jovem masculino. Contudo, com a frequência respiratória rápida, uma pessoa geralmente não pode manter o volume corrente maior do que a metade da capacidade vital. Mantido o mesmo volume-minuto, duplica-se a frequência respiratória, o volume corrente fica pela metade.
ESPAÇO MORTO
Parte do ar que uma pessoa respira nunca alcança as áreas de troca gasosa, servindo apenas para encher as vias respiratórias. Este ar é denominado ar do espaço morto, pois não é útil para o processo de troca gasosa. Na expiração, o ar no espaço morto é expirado primeiro, antes que qualquer ar proveniente dos alvéolos alcance a atmosfera. Portanto, o espaço morto é igualmente desvantajoso para remover dos pulmões os gases expiratórios. O espaço morto normal, no adulto jovem, é de cerca de 150 ml. Este valor aumenta um pouco com a idade. Espaço morto anatômico: é o volume de todo o espaço do sistema respiratório, com exclusão das áreas de troca gasosa. Espaço morto fisiológico: quando o espaço morto alveolar é incluído na mensuração total do espaço morto.
FREQUÊNCIA DA VENTILAÇÃO ALVEOLAR
Ventilação alveolar por minuto é o volume total do ar que penetra nos alvéolos (e em outras áreas adjacentes de troca gasosa) a cada minuto. É igual a frequência respiratória multiplicada pela quantidade de ar novo que penetra nos alvéolos e cada incursão respiratória. Desse modo, com o volume corrente normal de 500 ml, o espaço morto de 150 ml e uma frequência respiratória de 12 por minuto, a ventilação alveolar é igual a 12 x (500 - 150) ou 4.200 ml por minuto. Teoricamente, quando o volume corrente cai até igualar o volume do espaço morto, isso significa que absolutamente nenhum ar novo está penetrando nos alvéolos a cada incursão respiratória, e a ventilação alveolar por minuto passa a ser zero, por mais rapidamente que a pessoa respire. Entretanto, isso não é inteiramente verdadeiro, pois os padrões de fluxo nas passagens aéreas permite que o ar alveolar seja expirado antes de ser expirado todo o ar do espaço morto. Além disso, o mesmo é válido para a inspiração. Portanto, pode haver pequena quantidade de ventilação alveolar até mesmo com volumes correntes de apenas 60 a 75 ml. Por outro lado, quando o volume corrente é de vários litros, o efeito do volume do espaço morto sobre a ventilação é quase insignificante.
ESPIROMETRIA
A capacidade vital e suas divisões podem ser medidas com um espirômetro registrador. Esse método consiste em registrar o volume de ar movimentado para dentro e para fora dos pulmões expresso em litros ou frações de litros. Esse aparelho consiste em um tambor invertido sobre uma câmara de água; o tambor é contrabalançado por um peso. No tambor, existe uma mistura de gases respiratórios, geralmente ar ou oxigênio, e um tubo conecta a boca do indivíduo examinado com essa câmara de gás. Ao respirar para dentro e fora da câmara, o tambor se eleva e cai, e um registro apropriado é feito sobre uma folha de papel em movimento. Diversos tipos de aparelhos permitem a prática de Espirometria. O mais conhecido é o espirômetro de Huntchinson. Compõe-se o aparelho: -De um reservatório, aberto na extremidade superior; -De um tubo vertical, que atravessa um cilindro envolvido pela água do reservatório; a extremidade superior do tubo é livre e se acerca do bordo do recipiente; a outra se continua com um tubo de borracha que leva um bocal de vidro; -De uma câmara invertida, alojada dentro do reservatório e que aí se mantêm em equilíbro por meio do contrapeso, unida a ele por um fio que se liga a uma polia. -De uma escala, graduada em litros e frações de litro, que permite apreciar e medir os movimentos da campânula. Enche-se de água o cilindro, até que a extremidade superior do tubo apenas sobressaia. Inicialmente expulsa-se o ar da campânula, de maneira que o indicador se encontre em face do zero da escala. Qualquer introdução de ar no aparelho, através do bocal, revela-se por uma ascensão da campânula, posto que o ar vai substituir a água que o enche. Deste modo a campânula sobrenada e, sendo ela exatamente equilibrada pelo contrapeso, guarda, em qualquer momento, a posição que tomou; a quantidade de ar introduzido é então lido na escala pela posição do indicador.
ESPIROGRAFIA
O espirograma é uma representação gráfica que mostra as alterações no volume do pulmão sob diferentes condições de respiração. Os volumes e capacidades pulmonares são determinadas em um espirógrafo. Quando o indivíduo inspira, o estilete sobe, e na expiração ele desce.
EXPERIMENTO:
a) Volume de ar Corrente (VC): É medido a partir de uma inspiração normal e uma expiração também normal. Inicialmente mediu-se o volume minuto respiratório, ou seja, medimos a quantidade de ar expirado em um minuto com expirações normais. Além disso contou-se o número de respirações e obteve-se o volume de ar corrente. Normalmente, em um homem jovem adulto normal, corresponde a 500 ml. b) Volume de Reserva Inspiratório (VRI): Inicialmente o indivíduo inspira normalmente, a seguir, após essa inspiração normal ele inspira forçadamente, promovendo um acréscimo de ar nos pulmões, o qual é medido e denomina-se volume de reserva inspiratório. Esse volume equivale a cerca de 3.000 ml. c) Volume de Reserva Expiratório (VRE): É o volume de ar medido após uma inspiração normal mediante um esforço expiratório máximo. Corresponde em média a 1.100 ml. d) Volume Residual (VR): É o volume de ar que permanece nos pulmões mesmo após uma expiração forçada máxima. Por isso não pode ser medido através do espirômetro. Ele varia conforme o indivíduo, mas corresponde aproximadamente a 1.200 ml para uma pessoa de 70 Kg. Assim seria em média 17 ml por Kg de peso. Porém deve-se considerar que varia de acordo com as dimensões da caixa toráxica. As capacidades pulmonares correspondem a soma de dois ou mais volumes pulmonares.
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES
Ao examinarmos os valores obtidos por espirometria devemos levar em conta os seguintes aspectos:
1) para diferentes valores de volume corrente: -superfície corporal; -sexo; -posição; -idade;
2) para os volumes de reserva inspiratória e expiratória: -postura; -tipo respiratório; -ventilação pulmonar ou volume-minuto, que pode apresentar grande variabilidade.
Outra observação importante é que o volume residual não pode ser medido diretamente por espirometria, pois é o volume que permanece no pulmão mesmo na expiração forçada.
FLUXO EXPIRATÓRIO MÁXIMO
Na asma, como em outras doenças respiratórias, a resistência ao fluxo aéreo torna-se particularmente grande durante a expiração. Para compreender os fatores que exercem efeito sobre a capacidade da pessoa em expirar foi criado o conceito Fluxo Expiratório Máximo: é o fluxo expiratório causado por uma grande força expiratória a partir da qual nenhuma força adicional expiratória pode aumentá-lo. O fluxo expiratório máximo é maior quando os pulmões estão cheios com grande volume de ar do que quando estão vazios. O efeito do colapso bronquiolar sobre o fluxo expiratório máximo pode ser notado da seguinte forma: -A pessoa normal inala o máximo possível de ar; -Após, essa pessoa expira com esforço expiratório máximo até não mais poder expirar. Então rapidamente é alcançado o fluxo aéreo expiratório máximo que pode ser superior a 400 ml/min. Porém, seja qual for o esforço expiratório adicional que venha a exercer, ainda será esse fluxo que ele consegue obter. Observar que conforme diminui o volume pulmonar, esse fluxo expiratório máximo também se torna menor. A principal razão para isso é que, no pulmão aumentado de volume, os brônquios e bronquíolos são mantidos abertos parcialmente pela tração elástica exercida em seu exterior pelos elementos estruturais do pulmão; contudo, à medida que os pulmões diminuem de tamanho, essas estruturas se relaxam, de forma que os brônquios e bronquíolos colapsam mais facilmente. Voltando ao exemplo da asma, doença onde há obstrução das vias aéreas, costuma ser muito mais difícil expirar do que inspirar, pois a tendência ao fechamento das vias aéreas é grandemente aumentada pela pressão positiva do tórax durante a expiração, enquanto a pressão pleural negativa da inspiração mantém as vias realmente abertas, ao mesmo tempo em que expande os alvéolos. Portanto, o ar tende a penetrar facilmente nos pulmões, porém, a seguir, ele fica neles aprisionado. Durante um período de meses ou anos, esse efeito aumenta tanto a capacidade pulmonar total quanto o volume residual. Além disso, por causa da obstrução das vias aéreas e pelo fato dessas estruturas colapsarem mais facilmente do que as vias aéreas normais, o fluxo respiratório máximo fica muito reduzido. Na asma também há outras alterações na mecânica respiratória: -A expiração se prolonga devido a resistência que o fluxo encontra; -A capacidade vital pode apresentar-se normal, mas requer mais tempo para completar a expiração máxima; -VRE aumenta, pois a posição expiratória se encontra deslocada e o pulmão conserva mais o ar ao fim da expiração; -É comum o aumento da VP (ventilação pulmonar ou volume-minuto); -Desigualdade na ventilação alveolar, com grupos de alvéolos hiperventilados e outros hipoventilados, podendo acarretar queda na pO2 arterial; Muitas vezes a capacidade vital de uma pessoa asmática está diminuída (vide dados obtidos emn aula prática) o que se explica pela perda da complacência ou distensibilidade dos pulmões na asma. Já o aumento na capacidade residual funcional e volume residual explica-se pela resistência ao fluxo aéreo.
VOLUME EXPIRATÓRIO FORÇADO (VEF1)
Existe grande diferença na velocidade de fluxo máximo com que as pessoas conseguem expirar, especialmente durante o primeiro segundo. Portanto, costuma-se registrar o volume expiratório forçado durante o primeiro segundo (VEP1), e este será utilizado para comparação entre pessoas normais e anormais (como no caso da obstrução da via aérea e no caso da asma).