Mecânica Ventilatória
PNEUMOLAB Mecânica ventilatória
Lei de Laplace · surfactante · histerese
No pulmão real eles compartilham a mesma via aérea. Se as pressões diferem, o ar migra.
Em zero, a superfície é água pura, com 70 dyn/cm. Em cem, a tensão acompanha o tamanho do alvéolo.
Alta na fibrose, baixa no enfisema. Age sobre a curva pressão-volume, não sobre a tensão superficial.
Roteiro de prática
Por que o alvéolo pequeno não colapsa
Quatro experimentos guiados. Ao final você deve conseguir explicar, com números, por que um recém-nascido prematuro tem dificuldade em respirar e por que a administração de surfactante mudou a sobrevida desses bebês.
Duração estimada: 45 minutos · Pré-requisitos: tensão superficial, complacência, volumes pulmonares
Antes de começar: uma equação com um problema embutido +
A superfície interna do alvéolo é úmida, e água em contato com ar cria tensão superficial. Essa tensão puxa a parede para dentro, gerando uma pressão que tende a fechar o alvéolo. A lei de Laplace calcula essa pressão.
Pressão = 2 × Tensão ÷ raio
Repare no problema: o raio está no denominador. Quanto menor o alvéolo, maior a pressão de colapso. Se a tensão fosse a mesma em todos, os alvéolos pequenos esvaziariam dentro dos grandes e o pulmão viraria um punhado de bolhas gigantes.
No simulador, a espessura da parede desenhada representa a tensão superficial. Observe como ela muda quando você mexe no surfactante.
01 O problema que Laplace cria +
Hipótese a testar
Alvéolos maiores precisam de mais pressão para se manter abertos, porque têm mais parede. Verdadeiro ou falso?
Procedimento
- Zere o surfactante e desmarque a conexão entre os alvéolos.
- Deixe os dois com o mesmo raio de 150 µm e anote as pressões. São iguais?
- Reduza o alvéolo B para 100, depois 60, depois 30 µm, anotando a pressão a cada passo.
- Calcule à mão a pressão do alvéolo de 30 µm usando a equação e confira com o simulador.
Registro
| Raio de B | Tensão | Pressão em B | Diferença para A |
|---|---|---|---|
| 150 µm | |||
| 100 µm | |||
| 60 µm | |||
| 30 µm |
Para responder
- Reduzir o raio pela metade multiplicou a pressão por quanto? Isso confere com a equação?
- A hipótese inicial estava certa ou errada? Reescreva-a corretamente.
- Se um pulmão tem alvéolos de tamanhos variados e todos com a mesma tensão superficial, o que aconteceria com o tempo?
02 O colapso acontecendo +
Contexto clínico
O surfactante começa a ser produzido por volta da vigésima quarta semana de gestação, e só atinge quantidade adequada perto da trigésima quinta. É esse o problema do prematuro.
Procedimento
- Clique em Prematuro. Observe a seta entre os alvéolos e leia o veredito.
- Anote as pressões, a diferença entre elas e a complacência.
- Agora arraste o surfactante lentamente de 8% até 100%, acompanhando a seta e a diferença de pressão.
- Anote o valor de surfactante em que a seta desaparece.
Registro
| Surfactante | Pressão A | Pressão B | Diferença | Complacência |
|---|---|---|---|---|
| 8% | ||||
| 30% | ||||
| 60% | ||||
| 100% |
Para responder
- Como o surfactante consegue igualar as pressões, se os alvéolos continuam de tamanhos diferentes? Olhe o valor da tensão em cada um.
- Por que o surfactante reduz mais a tensão no alvéolo pequeno do que no grande? Pense na concentração das moléculas por área de superfície.
- Além de evitar o colapso, o que aconteceu com a complacência quando o surfactante subiu? E com o trabalho respiratório?
- Por que a administração de corticoide à gestante antes de um parto prematuro melhora o desfecho do bebê?
03 A histerese e o custo de respirar +
Pergunta central
Por que a curva da inspiração não coincide com a da expiração, se é o mesmo pulmão?
Procedimento
- Com surfactante em 100%, observe a distância entre os dois ramos da curva pressão-volume.
- Reduza o surfactante para 50% e depois para zero, acompanhando a área sombreada entre os ramos.
- Anote o trabalho inspiratório em cada valor.
- Volte o surfactante para 100% e agora aumente a rigidez do tecido de 3 para 9. Compare o efeito.
Registro
| Condição | Complacência | Trabalho | Área entre os ramos |
|---|---|---|---|
| Surfactante 100% | |||
| Surfactante 50% | |||
| Surfactante 0% | |||
| Rigidez 9, surfactante 100% |
Para responder
- Por que a inspiração custa mais que a expiração? O que precisa ser vencido só na entrada?
- Sem surfactante, a histerese aumentou ou diminuiu? Explique com base na tensão superficial.
- Reduzir o surfactante e aumentar a rigidez do tecido produzem o mesmo efeito sobre a curva? Descreva a diferença.
- Relacione com o simulador de ventilação mecânica: qual dessas duas alterações mudaria a pressão de platô, e qual mudaria também a forma da alça?
04 Quatro doenças, quatro mecânicas +
Hipótese a testar
Complacência alta é sempre melhor que complacência baixa. Verdadeiro ou falso?
Procedimento
- Percorra os cinco casos, anotando complacência e trabalho em cada um.
- Compare especialmente Fibrose e Enfisema: os dois extremos.
- No enfisema, observe o tamanho dos alvéolos e a inclinação da curva.
- Compare a SDRA com o prematuro: onde está a semelhança e onde está a diferença?
Registro
| Caso | Complacência | Trabalho | Mecanismo dominante |
|---|---|---|---|
| Normal | |||
| Prematuro | |||
| SDRA | |||
| Fibrose | |||
| Enfisema |
Para responder
- O enfisema tem a maior complacência de todos. Por que isso não é bom? Pense no que faz o ar sair do pulmão.
- Na fibrose, a dificuldade é encher. No enfisema, é esvaziar. Explique cada uma em termos de energia elástica armazenada.
- A SDRA e o prematuro têm em comum a falta de surfactante, mas a SDRA também tem tecido rígido. Como isso muda a conduta ventilatória?
- Reescreva corretamente a hipótese inicial.
Síntese: o que levar desta prática +
Explique, em um parágrafo e citando pelo menos três números que você mediu, por que a descoberta do surfactante e sua administração aos prematuros é considerada um dos avanços mais importantes da neonatologia. Depois faça o caminho inverso: descreva o que aconteceria em um pulmão adulto que perdesse todo o surfactante de uma vez.
Para ir além
Este modelo trata cada alvéolo isoladamente, mas no pulmão real eles são vizinhos e compartilham paredes. Investigue o conceito de interdependência alveolar, e por que um alvéolo que começa a colapsar é puxado de volta pelos vizinhos. Esse mecanismo é a segunda defesa contra a atelectasia, e é o que a PEEP explora na ventilação mecânica.