Até o século XVII, o conhecimento humano a respeito era limitado à crença de que o proposito principal da respiraçao era esfriar o sangue. Até o seculo XX nenhum trabalho sobre os mecanismos ventilatorios foi desenvolvido. Em 1925, F. Rohrer publicou seu tratado sobre os movimentos respiratorios, que formam a base da fisiologia respiratoria. W. Fenn estendeu esse trabalho na década de 1940. Finalmente, devemos muito a Ladefoged et al. (1957) pelos primeiros estudos fonéticos examinando a relaçao entre respiraçao e fonaçao. Essa foi o primeiro chamado claro do modo como a respiraçao é modificada para acomodar a produçao da fala.
A funçao vital da respiraçao é assegurar a troca de gases entre o ar e o sangue. O ciclo respiratorio compreende duas fases: inalaçao e exalaçao.
A inalaçao permite uma certa quantidade ser armazenada nos pulmoes, trazendo oxigenio ao organismo. A funçao da exalaçao é esvaziar os pulmoes e expelir os gases eliminados do corpo, em particular o gas carbonico acumulado pelo corpo. A maioria dos sons da fala sao produzidos durante a exalaçao. Os sons podem em certas ocasioes ser parcialmente "realized" (isto é, o ato de expressar fisicamente uma unidade linguistica abstrata) em uma ingressiva corrente de ar; em casos muito raros, eles sao produzidos somente desta maneira.
O sistema respiratorio compreende os pulmoes, o aparelho traqueo-bronquial, a laringe, as vias respiratorias superiores (faringe, nariz, boca) e a caixa toraxica.
1.1 A caixa toraxica
Os suportes estruturais para a respiraçao compreendem:
- o torax osseo;
- o torax visceral;
- os musculos respiratorios
A caixa toraxica e seus musculos comportam-se como uma bomba que respira o ar pra dentro e pra fora do sistema respiratorio por meio das vias respiratorias superiores e inferiores.
A caixa toraxica é composta de 12 espinhas vertebrais, 12 pares de costelas e do esterno. Ela é delimitada no topo pelo pescoço e na base pelo diafragma.
As costelas constituem uma couraça protetora em forma de barreira ao redor do torax, da caixa toraxica. Nas costas, a cabeça de cada costela é ligada à coluna espinhal por juntas lisas.
Na dianteira, as primeiras sete costelas est
ao ligadas diretamente ao esterno por meio da cartilagem das costelas. Os proximos tres sao ligados à extremidade inferior do esterno pela cartilagem da sétima costela. As duas ultimas costelas nao tem ligamento dianteiro; sua cartilagem costal esta embutida nas fibras musculares.
Devido ao seu formato e modo de ligaçao, dianteiro e traseiro, o levantamento das costelas causara um aumento no volume toraxico em duas direçoes: transverso e lateral. O movimento simultaneo pra frente e pra cima do esterno resulta em um aumento do diametro anteroposterior. A dimensao vertical pode ser alterada por movimentos do dia que dominuem os orgaos abdominais internos.
1.2 Pulmoes
Os pulmoes, situados na caixa toraxica, tem o formato de piramides preenchidas de ar. Ha dois deles, um na esquerda, o outro na direita, separados pelo mediastino. Olhando, eles parecem duas esponjas umidas, com ramos semelhantes aos de arvores e seus pequenos galhos. Eles sao divididos em dois tubos bronquiais que também se subdividem em bronquiolos e alveolos.
Os dois pulmoes sao cobertos por uma membrana aquosa: a pleura. Esta tem duas camadas: a camada interna ou pleura visceral que cobre e adere aos pulmoes, e a camada externa ou pleura parietal que fica fixa à parede interna da caixa toraxica e na borda superior do diafragma. O liquido aquoso que é excretado pela pleura permite às camadas deslizarem-se umas sobre as outras. A pleura assegura a combinaçao funcional entre a parede peitoral e os pulmoes.
O tecido pulmonar é extremamente elastico e pode portanto seguir os movimentos da caixa toraxica. A elasticidade é geralmente definida como a propriedade que certos materiais tem de recomeçar seu formato quando a força que os tem deformado cessa de agir. O ponto em que os materiais falham em retomar seu formato natural é chamado seu limite de elasticidade. Se a intensidade e a duraçao da força deformante fica abaixo desse limite, o total de deformaçao segue a lei de Hooke: é proporcional à força e permanece a mesma, exceto pelo sinal, quando o sinal da força muda.
Os pulmoes e o torax tem propriedades elasticas. Esses orgaos ficam sujeitos à elongaçao devido à força externa (atividade muscular) na fase da inalaçao. Quando essa força para, eles retomam sua posiçao e forma natural; o efeito disto é comprimir os pulmoes, reduzindo assim o volume pulmonar e forçando a saida do ar anteriormente inalado.
Essa propriedade de elasticidade representa um papel muito importante na respiraçao normal. Sob condiçoes normais, os pulmoes exercem um efeito continuo de aspiraçao dentro do torax. Em seres vivos, a força de elasticidade dos pulmoes pode ser estimada ao se medir a pressao pleural. Parece que a pressao é negativa durante a inalaçao, i.e., abaixo da pressao atmosférica. Isso é devido à traçao elastica dos pulmoes na camada visceral da pleura; o total de pressao varia segundo o estagio do ciclo respiratorio. Essa pressao intra-pleural é exercida sobre os orgaos contidos no torax, em particular o coraçao, o canal toraxico, e o esofago, onde ele pode ser medido mais facilmente.
A pressao do ar nos pulmoes depende da força exercida nas paredes toraxicas pelas moléculas de ar dentro delas. Quando as dimensoes de um container é aumentada, seu volume aumenta, as moléculas de ar tornam-se mais separadas, e a pressao do ar diminui. Inversamente, quando as dimensoes sao reduzidas, o volume diminui, as moléculas de ar tornam-se mais comprimidas e a pressao aumenta (Lei de Boyle).
Para que o ar emerja dos pulmoes, uma diferença na pressao do ar deve ser criada entre o ar contido neles e a atmosfera exterior. Um aumento no volume pulmonario fornece uma diminuiçao de pressao que resulta na respiraçao de ar de fora. Inversamente, uma diminuiçao no volume pulmonar induz em troca um aumento na pressao que expulsa o ar.
1.3 A respiraçao normal
1.3.1 A inalaçao
A inalaçao é o resultado do aumento e da ampliaçao da caixa toraxica, afetado pela contraçao dos musculos intercostais externos e do achatamento dos diafragmas que comprimem a viscera abdominal. Essa açao, devido à combinaçao funcional entre o pulmao e o torax, diminuem a pressao intra-pleural. Quando a força é grande o bastante para superar a resistencia elastica do tecido pulmonario, os pulmoes preenchem por aspiraçao e o volume pulmonar aumenta. O total de ar inalado fica por volta de metade de um litro.
1.3.2 A exalaçao
Quando o impulso da inalaçao cessa, os pulmoes murcham e voltam à posiçao de descanso. Isso constitui um retorno ao equilibrio. A exalaçao normal é um processo totalmente passivo causado pelo recolhimento elastico do tecido e costelas pulmonares, do seu peso e da pressao exercida pelos orgaos abdominais. A combinaçao dessas forças constituem o que é chamado de pressao de relaxamento. A pressao de relaxamento é a pressao do ar que poderia ser medida nos pulmoes inflados se os musculos intercostais fossem relaxados e se o ar fosse impedido de escapar dos pulmoes.
A exalaçao na respiraçao de descanso é uma atividade involuntaria. A razao entre a inalaçao e a exalaçao é 1:1. A taxa tipica da respiraçao normal é 12 a 18 ciclos por minuto.
Nos adultos, os valores médios sao 0.3-0.5 litros por segundo para a taxa de fluxo, 500 cm3 para o volume e 1-3 cm de H2O para a pressao. Esses valores mudam e aumentam com o trabalho. Assim, com inalaçao forçada e severo esforço muscular durante a exalaçao, a taxa de fluxo pode aumentar para mais de 50 l/s e a pressao intra-pulmonar pode chegar até a 100 cm de H2O.
ao ligadas diretamente ao esterno por meio da cartilagem das costelas. Os proximos tres sao ligados à extremidade inferior do esterno pela cartilagem da sétima costela. As duas ultimas costelas nao tem ligamento dianteiro; sua cartilagem costal esta embutida nas fibras musculares.
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| A cavidade toraxica |
1.2 Pulmoes
Os pulmoes, situados na caixa toraxica, tem o formato de piramides preenchidas de ar. Ha dois deles, um na esquerda, o outro na direita, separados pelo mediastino. Olhando, eles parecem duas esponjas umidas, com ramos semelhantes aos de arvores e seus pequenos galhos. Eles sao divididos em dois tubos bronquiais que também se subdividem em bronquiolos e alveolos.
Os dois pulmoes sao cobertos por uma membrana aquosa: a pleura. Esta tem duas camadas: a camada interna ou pleura visceral que cobre e adere aos pulmoes, e a camada externa ou pleura parietal que fica fixa à parede interna da caixa toraxica e na borda superior do diafragma. O liquido aquoso que é excretado pela pleura permite às camadas deslizarem-se umas sobre as outras. A pleura assegura a combinaçao funcional entre a parede peitoral e os pulmoes.
O tecido pulmonar é extremamente elastico e pode portanto seguir os movimentos da caixa toraxica. A elasticidade é geralmente definida como a propriedade que certos materiais tem de recomeçar seu formato quando a força que os tem deformado cessa de agir. O ponto em que os materiais falham em retomar seu formato natural é chamado seu limite de elasticidade. Se a intensidade e a duraçao da força deformante fica abaixo desse limite, o total de deformaçao segue a lei de Hooke: é proporcional à força e permanece a mesma, exceto pelo sinal, quando o sinal da força muda.
Os pulmoes e o torax tem propriedades elasticas. Esses orgaos ficam sujeitos à elongaçao devido à força externa (atividade muscular) na fase da inalaçao. Quando essa força para, eles retomam sua posiçao e forma natural; o efeito disto é comprimir os pulmoes, reduzindo assim o volume pulmonar e forçando a saida do ar anteriormente inalado.
Essa propriedade de elasticidade representa um papel muito importante na respiraçao normal. Sob condiçoes normais, os pulmoes exercem um efeito continuo de aspiraçao dentro do torax. Em seres vivos, a força de elasticidade dos pulmoes pode ser estimada ao se medir a pressao pleural. Parece que a pressao é negativa durante a inalaçao, i.e., abaixo da pressao atmosférica. Isso é devido à traçao elastica dos pulmoes na camada visceral da pleura; o total de pressao varia segundo o estagio do ciclo respiratorio. Essa pressao intra-pleural é exercida sobre os orgaos contidos no torax, em particular o coraçao, o canal toraxico, e o esofago, onde ele pode ser medido mais facilmente.
A pressao do ar nos pulmoes depende da força exercida nas paredes toraxicas pelas moléculas de ar dentro delas. Quando as dimensoes de um container é aumentada, seu volume aumenta, as moléculas de ar tornam-se mais separadas, e a pressao do ar diminui. Inversamente, quando as dimensoes sao reduzidas, o volume diminui, as moléculas de ar tornam-se mais comprimidas e a pressao aumenta (Lei de Boyle).
Para que o ar emerja dos pulmoes, uma diferença na pressao do ar deve ser criada entre o ar contido neles e a atmosfera exterior. Um aumento no volume pulmonario fornece uma diminuiçao de pressao que resulta na respiraçao de ar de fora. Inversamente, uma diminuiçao no volume pulmonar induz em troca um aumento na pressao que expulsa o ar.
1.3 A respiraçao normal
1.3.1 A inalaçao
A inalaçao é o resultado do aumento e da ampliaçao da caixa toraxica, afetado pela contraçao dos musculos intercostais externos e do achatamento dos diafragmas que comprimem a viscera abdominal. Essa açao, devido à combinaçao funcional entre o pulmao e o torax, diminuem a pressao intra-pleural. Quando a força é grande o bastante para superar a resistencia elastica do tecido pulmonario, os pulmoes preenchem por aspiraçao e o volume pulmonar aumenta. O total de ar inalado fica por volta de metade de um litro.
1.3.2 A exalaçao
Quando o impulso da inalaçao cessa, os pulmoes murcham e voltam à posiçao de descanso. Isso constitui um retorno ao equilibrio. A exalaçao normal é um processo totalmente passivo causado pelo recolhimento elastico do tecido e costelas pulmonares, do seu peso e da pressao exercida pelos orgaos abdominais. A combinaçao dessas forças constituem o que é chamado de pressao de relaxamento. A pressao de relaxamento é a pressao do ar que poderia ser medida nos pulmoes inflados se os musculos intercostais fossem relaxados e se o ar fosse impedido de escapar dos pulmoes.
A exalaçao na respiraçao de descanso é uma atividade involuntaria. A razao entre a inalaçao e a exalaçao é 1:1. A taxa tipica da respiraçao normal é 12 a 18 ciclos por minuto.
Nos adultos, os valores médios sao 0.3-0.5 litros por segundo para a taxa de fluxo, 500 cm3 para o volume e 1-3 cm de H2O para a pressao. Esses valores mudam e aumentam com o trabalho. Assim, com inalaçao forçada e severo esforço muscular durante a exalaçao, a taxa de fluxo pode aumentar para mais de 50 l/s e a pressao intra-pulmonar pode chegar até a 100 cm de H2O.
Músculos respiratórios
As três dimensões da caixa toráxica (vertical, transversal e anteroposterior) aumentam durante a inalação e diminuem durante a exalação. Dois grupos de músculos estão envolvidos em diferentes estágios de respiraçao: os musculos da inalação e os músculos da exalação.
Músculos de Inalação
O diafragma
O diafragma é o principal músculo de inalação.
