| C. Ciências Biológicas - 1. Biofísica - 5. Biofísica |
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EXPERIMENTOS E MODELAGEM DA HISTERESE NAS CURVAS DE PRESSÃO-VOLUME PULMONAR |
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| Daiana Cardoso Oliveira 1 |
| Francisco Sales Ávila Cavalcante 2 |
| Francisco Walber Ferreira da Silva 3 |
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| (1. Universidade Estadual do Ceará /UECE; 2. Departamento de Física, Universidade Estadual do Ceará /UECE; 3. Mestrado em Ciências Fisiológicas, Universidade Estadual do Ceará/UECE) |
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| INTRODUÇÃO: |
O pulmão é um sistema mecânico de ventilação que, mesmo com alterações funcionais, é capaz de prover o organismo com níveis de nutrientes suficientes para a manutenção da vida. Entretanto, tais alterações freqüentemente comprometem as funções pulmonares, causando, entre outras patologias, desconforto no ato de respirar. Considerem-se duas questões básicas: qual a relação entre as alterações nas vias aéreas e as propriedades do tecido pulmonar? ; de que forma e intensidade as propriedades mecânicas das vias aéreas e do tecido pulmonar contribuem para o desconforto durante a respiração (dispnéia) e para a função respiratória (ventilação adequada)? As respostas a tais questões são importantes para o desenvolvimento de protocolos de tratamento de algumas enfermidades. Essas respostas não são fáceis de se obterem, uma vez que as respostas mecânicas desse sistema dependem fortemente da freqüência e da amplitude da respiração, do tipo e intensidade das alterações nas vias aéreas e no tecido pulmonar, dentre outros parâmetros. Este trabalho tem como objetivo modelar, a partir de dados experimentais, as propriedades mecânicas desse sistema. |
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| METODOLOGIA: |
Foram utilizados três Rattus novergicus Wistar, do sexo feminino, com massa entre 188 e 216 g, do Biotério do Instituto Superior de Ciências Biomédicas UECE. Os experimentos foram realizados obedecendo-se aos padrões éticos de manipulação e utilização de animais experimentais estabelecidos pelo comitê de ética da UECE. Foram realizados ensaios de pressão-volume (PV). Os volumes da ventilação pulmonar foram administrados manualmente através de uma seringa de vidro de 50ml, enquanto a pressão foi medida por um transdutor de pressão (Sensin ASCX01DN) ligado a um sistema de aquisição (National Instruments PCI-6024E). Realizamos ensaios de PV com a caixa torácica fechada e aberta. Foi injetado ar lentamente a fluxo constante numa seqüência de cinco ciclos. Para medimos a pressão intra-pleural, a traquéia foi oclusa, e rompemos o diafragma. A partir dos experimentos foram realizadas simulações computacionais para a determinação dos parâmetros do modelo que melhor ajustam os resultados esperimentais. No modelo a pressão para inflar o pulmão depende de forças elásticas não lineares e de forças resistivas do tipo proporcional ao fluxo (-b*dV/dt). Como o modelo supõe um termo elástico não-linear, testamos a adequação da função proposta por Salazar, V = V0(1‑exp(‑k*P)). Finalmente, o modelo viscoelástico foi testado e os valores dos parâmetros foram obtidos de modo a melhor aproximar os dados experimentais dos simulados. |
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| RESULTADOS: |
A faixa dos valores de pressão e volume, respectivamente, foram de 0 a 3.5 cmH2O e 0 a 10 ml. O valor médio da pressão intra-pleural foi de 2.1 ± 0.1 cmH2O. Usamos o quarto e quinto ciclos de cada seqüência para estabelecer um maior grau de reprodutibilidade, com loops de 5 ml, partindo de valores de pressão acima da pressão intra-pleural. Os valores de fluxo do ciclo utilizados no ajuste para cada pulmão, foram: 0.3, 0.4 e 0.2 ml/s. Os valores de V0, encontrados nos ajustes para cada fluxo foram: 11, 10 e 10 ml, respectivamente. Os valores de k, foram: 0.2, 0.1 e 0.2 cmH2O-1, respectivamente. Os valores dos parâmetros do modelo viscoelástico, obtidos através do programa para V0 foram 11, 10 e 10 ml, para os mesmos ciclos. Para k foram 0.1, 0.1 e 0.1 cmH2O-1, e os valores de um dos parâmetros do modelo, b, foram 1.4, 1.6 e 4.5 cmH2O×s/ml. |
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| CONCLUSÕES: |
Os experimentos para determinação da pressão intra-pleural produziram valores compatíveis com os reportados na literatura. Esses valores foram utilizados para estabelecer um valor mínimo de PEEP (Positive End-Expiratory Pressure), a ser aplicada nos loops de pressão-volume, de modo a evitar que o pulmão estivesse com regiões colapsadas. Verificou-se que o modelo descreve bem tanto o componente elástico quanto o componente viscoso do pulmão, podendo ser utilizado para quantificar eventuais alterações nas propriedades desse órgão em função de doenças como enfisema. As etapas seguintes dessa investigação serão de realização dos mesmos experimentos em grupos de animais com enfisema induzido por inalação com elastase, obtenção das curvas de PV com eliminação dos efeitos de tensão superficial, e levantamento das curvas de tensão-deformação de amostras do tecido. |
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Instituição de fomento: Fundação Cearence de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico – FUNCAP
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave: pulmão; pressão-volume; modelagem. |
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| Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |
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