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Anatomia da respiração - quer aprender mais sobre isso?

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“Eu diria honestamente que o Kenhub diminuiu o meu tempo de estudo para metade.” – Leia mais. Kim Bengochea Kim Bengochea, Universidade de Regis, Denver

Anatomia da respiração

É muito provável que você já tenha ficado agitado, nervoso, animado ou energizado várias vezes na vida e tentou relaxar. Talvez você tenha se exercitado ou estava na entrevista mais importante de sua vida, ou ainda entrando para fazer uma prova de anatomia. Não importa o motivo, as palavras que normalmente as pessoas ao seu redor falam são “respire, apenas respire devagar e relaxe”. Mas, o que é a respiração?  

No mundo médico, respiração é definida como ventilação pulmonar, descrita como a movimentação do ar entre a atmosfera e os alvéolos pulmonares. Ela envolve dois eventos: inspiração, quando o ar se move para dentro dos pulmões e expiração, quando o ar sai dos pulmões. A ventilação é um dos quatro componentes da respiração, sendo os outros três: difusão gasosa, transporte gasoso e regulação. O caminho até o pulmão é formado pelas vias aéreas, que juntos formam o sistema respiratório, e estão localizados dentro do tórax ou da cavidade torácica.

Fatos importantes sobre o sistema respiratório
Componentes mecânicos Caixa torácica: esterno, 12 costelas e 12 vértebras torácicas
Músculos inspiratórios: diafragma, músculos intercostais 
Músculos inspiratórios acessórios (respiração forçada): esternocleidomastoideo, músculos escalenos, serrátil anterior, peitoral maior, peitoral menor, trapézio, latíssimo do dordo, eretores da espinha, iliocostal lombar e quadrado lombar. 
Músculos expiratórios (expiração forçada): músculos reto abdominal, abdominal transverso, oblíquo externo, oblíquo interno. 
Vias aéreas

Vias de condução: cavidade nasal, nasofaringe, laringe, traquéia, brônquios, bronquiolos e bronquiolos terminais 
Zona respiratória: bronquíolos respiratórios, alvéolos. 

Ciclo respiratório

Inspiração: contração do diafragma e músculos intercostais com expansão da caixa torácica -> entrada de ar nos pulmões
Expiração: relaxamento do diafragma e músculos intercostais, com aumento da pressão intratorácica -> saída de ar dos pulmões

Centro respiratório

Grupos neuronais do bulbo e da ponte no tronco encefálico: 

- Grupo respiratório dorsal: centro inspiratório

- Grupo respiratório ventral: expiração forçada

- Centro pneumotáxico: controle da frequência e profundidade da respiração

Correlações clínicas Taquipneia, bradipneia, hiperventilação, hipoventilação, síndrome respiratória aguda, pneumotórax, enfisema, atelectasia. 

A caixa torácica e suas paredes protegem esta cavidade e suas estruturas, e têm grande importância na ventilação pulmonar. O diafragma e uma variedade de outros músculos também estão envolvidos no processo da ventilação. A ação de respirar é finamente controlada pelo centro respiratório localizado no tronco encefálico.

Este artigo vai discutir as bases anatômicas da respiração e descrever os componentes anatômicos que, a cada 5 segundos, te mantém vivo.
 

Caixa torácica

A caixa torácica é um componente importante da parede torácica e protege a maioria das estruturas do sistema respiratório. Ela forma a estrutura óssea da respiração. A parede torácica em forma de cúpula fornece a rigidez necessária para a proteção dos órgãos, suporte para o peso dos membros superiores e ancoragem para os músculos. Apesar da sua resistência, a caixa torácica é dinâmica, permitindo a ventilação pulmonar. O potencial de movimento é relacionado com a flexibilidade fornecida pelas costelas e suas articulações.

Componentes

A caixa torácica é composta pelo esqueleto torácico, que inclui o esterno, 12 pares de costelas e 12 vértebras torácicas, associadas com as cartilagens costais e os discos intervertebrais, respectivamente.

As costelas são leves e resilientes, podendo ser de três tipos: verdadeiras, falsas e flutuantes. Elas formam a maior parte da caixa torácica, estendendo-se da parede torácica posterior em direção à anterior. Elas são ligadas através de suas extremidades anteriores pelas cartilagens costais, estando cada uma diretamente ligada ao esterno, ou à margem costal. Poucas costelas, as chamadas costelas flutuantes, não têm ligações anteriores. As flexíveis cartilagens costais fornecem à parede torácica a elasticidade necessária.

Costelas - vista anterior (verde)

O esterno forma a parte mediana da caixa torácica e consiste em três partes: o manúbrio, o corpo e o processo xifóide. Em suas bordas laterais, o esterno possui faces articulares, onde as cartilagens costais se ligam.

As vértebras torácicas numeradas T1 a T12 fazem parte da caixa torácica posterior. Elas contêm fóveas costais bilaterais em seus corpos vertebrais, onde as cabeças das costelas se ligam. As cabeças das costelas também se ligam parcialmente aos discos intervertebrais. Com exceção das últimas duas ou três vértebras, elas também possuem fóveas costais nos processos transversos para as articulações com os tubérculos das costelas.

Todos os componentes do esqueleto descritos acima completam a caixa torácica de anterior para posterior, oferecendo tanto proteção quanto flexibilidade para a ventilação. Entretanto, a caixa torácica é aberta superiormente e inferiormente pelas chamadas aberturas. A abertura superior permite a passagem da traquéia, que facilita a movimentação do ar durante a respiração. A abertura torácica inferior é maior e completamente coberta pelo diafragma.

Videoaula recomendada: Sistema respiratório
Órgãos principais do sistema respiratório.

Músculos da respiração

Músculos torácicos

Enquanto a caixa torácica oferece resistência, mesmo com sua estrutura flexível, seria impossível para você respirar sem a ação dos músculos torácicos. Mais detalhes serão dados posteriormente, mas a ventilação é realizada pela expansão e contração dos pulmões. Um meio de fazer isto é mudar o diâmetro ântero-posterior da cavidade torácica pela elevação ou depressão das costelas. Os músculos mais importantes em aumentar a caixa torácica são os músculos intercostais. Estes músculos fazem parte do grupo de músculos intercostais localizados nos espaços intercostais, entre as costelas. Os intercostais externos formam a camada mais superficial desse grupo, enquanto as outras duas camadas mais profundas são dos intercostais internos e dos intercostais íntimos. Eles são 11 pares de intercostais externos, que se estendem entre os tubérculos das costelas e as articulações costocondrais. Assumem direção ínfero-anterior entre as bordas das duas costelas adjacentes.

Os músculos intercostais internos são também importantes em alterar a dimensão ântero-posterior da cavidade torácica. Também consistindo de 11 pares, estes músculos se localizam ao longo dos corpos das costelas e cartilagens costais entre o esterno e o ângulo das costelas. Eles se ligam entre o sulco costal e a borda superior de duas costelas diferentes dentro dos espaços intercostais.

Músculos do pescoço

Os intercostais externos e internos não trabalham individualmente durante a respiração. Eles são assistidos pelo esternocleidomastoideo e músculos escalenos do pescoço.

Os dois músculos esternocleidomastoideos se originam no processo mastóide do osso temporal e da linha nucal superior do osso occipital. Ao se ligarem ao manúbrio do esterno, através das suas cabeças esternais, e à clavícula, através das suas cabeças claviculares, estes músculos podem elevar os ossos e subsequentemente elevar as costelas anteriores. Sendo assim, eles são usados como músculos acessórios na ventilação pulmonar. 

Músculo esternocleidomastoideo - vista anterior (verde)

Os músculos escalenos também desempenham um papel na inspiração. Eles consistem no escaleno anterior, escaleno médio e escaleno posterior. Todos os três estão envolvidos na respiração. O músculo escaleno anterior se estende dos tubérculos anteriores dos processos transversos das vértebras C3 e C6 até a primeira costela, contribuindo para a sua elevação. O escaleno médio vem dos processos transversos do axis e dos processos transversos de C3 a C7 até a primeira costela, também a elevando. O escaleno médio é o músculo mais significativo deste grupo para a respiração. O escaleno posterior passa dos tubérculos posteriores dos processos transversos de C4-6 à segunda costela. Sendo assim, ele ajuda na elevação da segunda costela.

Músculos da cintura escapular

O músculo desta região que é importante para a respiração é o serrátil anterior. Ele se sobrepõe à parte lateral do tórax e forma a parede lateral da axila. Origina-se do primeiro ao oitavo pares de costelas e se insere na borda medial da escápula. Por fixar a escápula em sua posição, esse músculo tem um importante papel no trabalho respiratório quando agarramos a um suporte ou ficamos na chamada posição tripé.

Músculo serrátil anterior - vista anterior (verde)

Músculos abdominais

Como você pode ver, a ação da respiração que passa quase despercebida e você dá por garantida é bastante complexa, com vários músculos em jogo. Não é de se surpreender que os músculos abdominais também desempenhem seus papéis. Especificamente, os retos abdominais puxam as costelas para baixo durante a expiração ativa. Seus pontos de origem são a sínfise púbica e crista púbica e eles se ligam ao processo xifóide e às quinta a sétima cartilagens costais. O par de músculos é separado pela linha alba.

O diafragma é outra estrutura crucial para tornar a respiração possível. Enquanto todos os outros músculos alteram principalmente o diâmetro ântero-posterior da cavidade torácica, o diafragma aumenta e reduz a cavidade ao movimentar-se para cima e para baixo. Essa ação também expande e contrai os pulmões. O diafragma tem formato de cúpula e separa as cavidades abdominal e torácica. Durante a respiração, ele é o principal músculo da inspiração. Origina-se de sua periferia fixa e circular, que se estende ao redor da margem inferior da caixa torácica e da vértebra lombar superior. Sendo assim, apenas sua parte central é capaz de se movimentar durante a respiração. O diafragma consiste de uma cúpula direita e uma esquerda que se elevam até o nível do quarto espaço intercostal.

Vias aéreas e pulmões

Até agora, vimos como a caixa torácica é uma estrutura que protege o sistema respiratório e permite que a respiração aconteça. Vários músculos que abrangem várias regiões do corpo, como a própria parede torácica, pescoço, cintura escapular e abdome agem sobre esta estrutura. Alterando o formato da caixa torácica, o ar se movimenta entre o ambiente externo e os pulmões através de uma série de vias aéreas. Nesta seção discutiremos em detalhe cada uma dessas estruturas. As vias aéreas são subdivididas em zonas de condução (vias aéreas) e zona respiratória. As vias de condução levam o ar para dentro e para fora dos pulmões, enquanto a zona respiratória, formada pelos alvéolos, é o local de troca gasosa.

A via aérea de condução consiste nas seguintes estruturas:

  • nariz
  • nasofaringe (faringe)
  • laringe
  • traqueia
  • brônquio
  • bronquíolos
  • bronquíolos terminais

Além de conduzir o ar, elas também o filtram, o umidificam e o aquecem. Estas funções são exercidas pelos cílios e muco secretado pelas células das paredes das vias aéreas. Na laringe, as vias aéreas são reforçadas por anéis em forma de C de cartilagem hialina. Tudo abaixo da laringe é anatomicamente referido como árvore traqueobrônquica. A traqueia, que se encontra no mediastino superior, é como o tronco da árvore. Ao nível do ângulo esternal ela se divide em dois brônquios principais, um para cada pulmão, que entram no pulmão pelo hilo pulmonar. Dentro dos pulmões, o brônquio se divide em brônquios menores, formando os galhos da árvore traqueobrônquica. O brônquio principal se divide em brônquios lobares, separando os diferentes lobos dos pulmões. Estes ainda se dividem em brônquios segmentares, cada um específico de um segmento broncopulmonar. Eles continuam se subdividindo e se ramificando, até virarem bronquíolos terminais e, finalmente, bronquíolos respiratórios, que levam o ar aos alvéolos.

O ar transportado pelas vias aéreas durante a respiração eventualmente chega aos pulmões. Estes órgãos vitais da respiração dentro do tórax são o sítio responsável pela troca de oxigênio e dióxido de carbono. Essas estruturas macias e flexíveis são muito elásticas, estão localizadas de cada lado do coração, separadas entre si pelo mediastino. Cada pulmão tem uma extremidade superior denominada ápice, que se estende superiormente até o nível correspondente ao colo da primeira costela, aproximadamente 2,5 cm acima do nível da clavícula. A base é a superfície côncava inferior que repousa diretamente sobre o diafragma. O pulmão direito tem três lobos, enquanto o esquerdo tem dois. O brônquio principal transportando o ar entra no pulmão pelo hilo, situado na sua superfície mediastinal.

Essenciais para o mecanismo da respiração são os sacos pleurais que recobrem os pulmões. Estes sacos são formados por duas membranas contínuas: as pleuras visceral e parietal. A pleura visceral está em contato com os pulmões, enquanto a pleura parietal recobre a superfície interna da parede torácica. Entre estas duas camadas está a cavidade pleural, um espaço virtual contendo uma quantidade muito pequena de líquido, importante para a lubrificação e coesão das camadas pleurais. Esse líquido também contribui para a pressão negativa criada dentro da cavidade que é indispensável para a ventilação.

Videoaula recomendada: Órgãos do sistema respiratório
Anatomia e função dos órgãos principais do sistema respiratório.

Mecanismo respiratório

Agora você tem todas as peças e o entendimento necessários para montar o quebra-cabeças que ilustra a respiração. Você sabe como os componentes do sistema respiratório estão localizados dentro de uma caixa torácica óssea e flexível. Vários músculos então agem sobre a caixa torácica para mudar seu diâmetro e permitir que o ar deixe ou entre através das vias aéreas até os pulmões ou saindo deles.

Durante um ciclo respiratório, os pulmões podem se expandir e se contrair de duas formas. Uma das formas é através do aumento ou do encurtamento da caixa torácica, realizado principalmente pelo diafragma, e a outra é pelo aumento ou redução do seu diâmetro ântero-posterior, através da elevação e depressão das costelas. As duas fases da respiração são a inspiração e a expiração.

Inspiração

A inspiração envolve a entrada de ar do ambiente externo nos pulmões. A inspiração normal e em repouso é realizada pelo diafragma, que expande e encurta a caixa torácica. O diafragma contrai e puxa as superfícies inferiores dos pulmões para baixo. Simultaneamente, os músculos da inspiração elevam as costelas. Estes músculos são principalmente os intercostais externos. Com a elevação das costelas e o deslocamento dos órgãos abdominais para baixo, o volume intratorácico aumenta. Devido à adesão entre a pleura parietal à parede torácica e a tendência dos pulmões em colapsar em direção ao hilo, existe uma pressão negativa constante criada na cavidade pleural. Isso é similar a uma fina camada de água mantendo dois pedaços de plásticos unidos. Sendo assim, os pulmões estão aderidos à pleura visceral, que é mantida em contato com a pleura parietal através do líquido pleural, e por sua vez, a pleura parietal está em contato com a parede torácica. Desta forma, quando os músculos inalatórios expandem a parede torácica, os pulmões não têm outra opção senão se expandirem também. Esta ação torna a pressão intrapulmonar mais negativa do que a pressão atmosférica. Quando o ar se move da maior pressão para a menor pressão, ele chega aos pulmões. Como os músculos têm que contrair-se durante a inspiração, esta fase é um processo ativo.

Inspiração

Existem momentos em que você pode precisar respirar mais profundamente ou forçadamente, como durante a prática de exercícios.  Neste instante, os músculos acessórios intervêm e aumentam o tamanho da cavidade torácica ainda mais, ao puxar o esterno e as duas primeiras costelas. Estes músculos são o esternocleidomastoideo, o escaleno e o serrátil anterior.

Expiração

Enquanto a inspiração é ativa, a expiração é um processo passivo pois usa o recuo elástico dos músculos e dos pulmões. Durante uma expiração normal, os intercostais externos e o diafragma relaxam. Tudo acontece ao contrário se comparado à inspiração. O volume intratorácico reduz, a pressão intrapulmonar aumenta e o ar é expelido dos pulmões. A expulsão do ar continua até que a pressão dentro dos pulmões se iguale à pressão atmosférica, quando então a inspiração recomeça.

Expiração

Assim como na inspiração, a expiração pode se tornar ativa em algumas situações, como ao exercitar-se ou tocar um instrumento. Os retos abdominais e os músculos intercostais internos são então recrutados. O primeiro par aumenta a pressão intra-abdominal, puxando o diafragma ainda mais para cima. O segundo par puxa as costelas para baixo e para dentro, reduzindo ainda mais o tamanho da cavidade torácica.

Regulação da respiração

O ciclo respiratório é controlado pelo centro respiratório localizado dentro do bulbo e da ponte no tronco encefálico. Três grandes coleções de neurônios formam este centro. O grupo respiratório dorsal dentro da porção dorsal do bulbo é responsável pela maior parte do ciclo respiratório. O grupo respiratório ventral na parte ântero-lateral do bulbo tem seu papel na expiração forçada. O centro pneumotáxico está localizado dorsalmente na porção superior da ponte e controla a frequência e a profundidade da respiração.

Para iniciar a respiração, o grupo respiratório dorsal envia impulsos através do nervo frênico até o diafragma e dos nervos intercostais até os músculos intercostais externos. Para que a expiração aconteça, o grupo respiratório dorsal interrompe o envio de impulsos, permitindo que os músculos relaxem. Quando a expiração forçada se faz necessária, impulsos do grupo respiratório alcançam o grupo ventral, ativando-o. Por sua vez, este grupo inicia impulsos, que vão até os retos abdominais através dos nervos toracoabdominais e aos intercostais internos através dos nervos intercostais.

Notas Clínicas

Tórax instável

Um grande número de patologias torácicas pode impactar negativamente na respiração. Enquanto algumas impactam diretamente sobre a parede torácica, outras afetam negativamente a respiração por lesarem os pulmões, pleura ou diafragma. Uma condição comum é o tórax instável, resultante do trauma com múltiplas fraturas de costelas, causando o movimento paradoxal de um segmento da parede torácica. Basicamente, a porção afetada da parede torácica se movimenta para dentro na inspiração e para fora na expiração, levando à dor e prejudicando a ventilação.

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Referências

  • K. L. Moore, A. F. Dalley, A. M. R. Agur: Clinically Oriented Anatomy, 7th  edition, Lippincott Williams & Wilkins
  • Susan Standring: Gray’s Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice, 41st edition, Elsevier
  • Guyton and Hall: Textbook of Medical Physiology, 13th edition, Elsevier
  • Linda Constanzo: Physiology, 5th edition, Saunders Elsevier

Autor, revisão e layout:

  • Adrian Rad
  • Elizabeth Johnson

Ilustrações:

  • Cavidade torácica: Paul Kim
  • Costelas: Irina Münstermann
  • Esterno: Yousun Koh
  • Coluna vertebral: Yousun Koh
  • Músculos intercostais: Yousun Koh
  • Músculo esternocleidomastoideo: Yousun Koh
  • Músculos escalenos: Yousun Koh
  • Músculo serrátil anterior: Yousun Koh
  • Músculo reto do abdome: Yousun Koh
  • Diafragma: Yousun Koh
  • Cavidade nasal: Begoña Rodriguez
  • Nasofaringe: Begoña Rodriguez
  • Faringe: Begoña Rodriguez
  • Laringe: Begoña Rodriguez
  • Traqueia: Begoña Rodriguez
  • Brônquios principais: Begoña Rodriguez
  • Bronquiolos: Paul Kim
  • Pulmão: lobo superior, lobo médio e lobo inferior: Yousun Koh
  • Inspiração
  • Expiração
  • Bulbo: Paul Kim
  • Ponte: Paul Kim

Tradução para português, revisão e layout:

  • Rafael Lourenço do Carmo
  • Catarina Chaves
  • Rafaela Ervilha Linhares
© Exceto expresso o contrário, todo o conteúdo, incluindo ilustrações, são propriedade exclusiva da Kenhub GmbH, e são protegidas por leis alemãs e internacionais de direitos autorais. Todos os direitos reservados.

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