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Anatomia da respiração

É muito provável que você já tenha ficado agitado, nervoso ou ansioso várias vezes na vida, e que nessa situação tenha tentado relaxar. Talvez isso tenha ocorrido depois de uma atividade física intensa, ou logo antes da entrevista mais importante de sua vida, ou ainda entrando na sala para fazer uma prova de anatomia. Não importa o motivo, as palavras que as pessoas ao seu redor costumam dizer nesses casos são as mesmas: “respire, respire devagar e relaxe”. Mas, o que é a respiração?  

A respiração possui quatro grandes componentes: a ventilação, a difusão gasosa, o transporte gasoso e a regulação. A ventilação é 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. O caminho até os pulmões é formado pelas vias aéreas. Tanto as vias aéreas quanto os pulmões estão localizados no interior do tórax, ou seja, dentro da cavidade torácica. A caixa torácica protege essa cavidade e seu conteúdo, e tem 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.

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): esternocleidomastóideo, 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. 

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

Conteúdo
  1. Caixa torácica
    1. Componentes
  2. Músculos da respiração
    1. Músculos torácicos
    2. Músculos do pescoço
    3. Músculos da cintura escapular
    4. Músculos abdominais
  3. Vias aéreas e pulmões
  4. Mecanismo respiratório
    1. Inspiração
    2. Expiração
  5. Regulação da respiração
  6. Nota clínica
    1. Tórax instável
  7. Referências
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Antes de se aprofundar na leitura, aproveite nossa videoaula para se familiarizar com o sistema respiratório de forma rápida e eficiente:

Caixa torácica

Componentes

O termo caixa torácica diz respeito ao arcabouço ósseo que forma a estrutura da parede do tórax. Possui forma de cúpula e fornece a rigidez necessária para a proteção dos órgãos, suporte para o peso dos membros superiores e pontos de inserção para os músculos torácicos. Apesar da sua resistência, a caixa torácica é dinâmica, permitindo os movimentos necessários para que ocorra a ventilação pulmonar. O potencial de movimento é relacionado com a flexibilidade fornecida pelas costelas e suas articulações. A caixa torácica é formada pelo esterno, 12 pares de costelas e 12 vértebras torácicas, associadas com as cartilagens costais e com os discos intervertebrais, respectivamente.

As costelas são leves e resilientes, e podem ser de três tipos: verdadeiras, falsas ou flutuantes. Elas formam a maior parte da caixa torácica, estendendo-se da parede torácica posterior em direção à região anterior. As se ligam através de suas extremidades anteriores às cartilagens costais, que por sua vez podem se ligar diretamente ao esterno ou à cartilagem costal imediatamente superior. Poucas costelas, as chamadas costelas flutuantes, não se ligam anteriormente a cartilagens costais. As cartilagens costais são flexíveis, e oferecem à parede torácica a elasticidade necessária para que a ventilação possa ocorrer.

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

As vértebras torácicas, numeradas de T1 a T12, formam a parte posterior da caixa torácica. Elas contêm fóveas costais bilaterais nos seus corpos vertebrais, onde as cabeças das costelas se articulam. 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, que permitem a articulação com os tubérculos das costelas.

Todos os componentes do esqueleto descritos acima completam a caixa torácica anterior e posteriormente, oferecendo proteção e flexibilidade e permitindo que ocorra a ventilação. Entretanto, a caixa torácica é aberta nas suas extremidades superior e inferior. A abertura torácica superior permite a passagem da traqueia, que transporta o ar até os pulmões durante a respiração. A abertura torácica inferior é maior e completamente coberta pelo diafragma.

Aprenda mais sobre as estruturas da caixa torácica com as unidades de estudo abaixo:

Músculos da respiração

Músculos torácicos

A caixa torácica fornece proteção e flexibilidade para permitir a respiração, mas esta não seria possível sem os músculos torácicos. Entraremos em mais detalhes posteriormente, mas a ventilação é realizada pela expansão e contração dos pulmões. Para que isso ocorra, é necessário mudar o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica através da elevação ou depressão das costelas. Os músculos mais importantes que atuam para aumentar o volume da caixa torácica são os músculos intercostais externos. Esses músculos estão localizados nos espaços intercostais, ou seja, nos espaços localizados entre as costelas adjacentes. Os músculos intercostais externos formam a camada mais superficial desse grupo, enquanto as outras duas camadas mais profundas são formadas pelos músculos intercostais internos e íntimos. Existem 11 pares de músculos intercostais externos, que se estendem entre os tubérculos das costelas e as articulações costocondrais Eles seguem em uma direção inferior e anterior entre as bordas das costelas adjacentes.

Os músculos intercostais internos também são importantes, atuando em alterar a dimensão anteroposterior da cavidade torácica. Eles também são 11 pares de músculos, que se localizam ao longo dos corpos das costelas e das cartilagens costais, entre o esterno e o ângulo das costelas. Esses músculos se inserem 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 sozinhos durante a respiração. Eles são assistidos pelo esternocleidomastoideo e pelos músculos escalenos do pescoço.

Os dois músculos esternocleidomastoideos se originam nos processos mastoides dos osso temporais e da linha nucal superior do osso occipital. Ao se inserirem no manúbrio do esterno através das suas cabeças esternais e na clavícula através das suas cabeças claviculares, esses músculos podem elevar esses ossos e as costelas nas suas regiões anteriores. Sendo assim, eles são usados como músculos acessórios na ventilação pulmonar.

Os músculos escalenos (anterior, médio e posterior) também desempenham um papel na inspiração. 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, o mais importante para a respiração, se origina dos processos transversos do áxis e de C3 a C7 e se insere na primeira costela, também participando da sua elevação. O escaleno posterior cursa dos tubérculos posteriores dos processos transversos de C4 a C6 até a segunda costela. Sendo assim, ele ajuda na elevação da segunda costela.

Músculos da cintura escapular

O músculo serrátil anterior, localizado na cintura escapular, é um importante músculo da respiração. 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 na sua posição, esse músculo tem um importante papel no trabalho respiratório quando nos agarramos a um suporte ou ficamos na chamada posição tripé.

Músculos abdominais

Como você pode ver, a ação da respiração - que você nem percebe conscientemente - é bastante complexa, envolvendo vários músculos de diferentes compartimentos. Não é de se surpreender que os músculos abdominais também desempenhem seus papéis. Especificamente, os músculos retos do abdome puxam as costelas para baixo durante a expiração ativa. Seus pontos de origem são a sínfise púbica e a crista púbica, e eles se inserem no processo xifoide e na quinta à sétima cartilagens costais. O par de músculos é separado pela linha alba.

O diafragma é outra estrutura crucial para tornar possível a respiração. Enquanto todos os outros músculos alteram principalmente o diâmetro anteroposterior da cavidade torácica, o diafragma atua alterando o volume da 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 localizados em diferentes regiões do corpo, como a própria parede torácica, o pescoço, a cintura escapular e o abdome, agem sobre essa estrutura. Quando alteramos o formato da caixa torácica, o ar se movimenta entre o ambiente externo e os pulmões através das vias aéreas.

As vias aéreas são subdivididas em zona de condução (zona de transporte) e zona respiratória. A zona de condução leva o ar para dentro e para fora dos pulmões, enquanto a zona respiratória, formada pelos alvéolos, é o local onde ocorre a troca gasosa. A zona de condução consiste nas seguintes estruturas:

Pulmões de um cadáver

Além de conduzir o ar, elas também o filtram, o umidificam e o aquecem. Essas funções são exercidas pelos cílios e pelo muco secretado pelas células das paredes das vias aéreas. Na laringe, as vias aéreas são reforçadas por anéis de cartilagem hialina que possuem forma semelhante à da letra C. Todas as estruturas respiratórias localizadas abaixo da laringe são conhecidas anatomicamente em conjunto como árvore traqueobrônquica. A traqueia, que se encontra no mediastino superior, é como o tronco da árvore. Ao nível do ângulo do esterno, ela se divide em dois brônquios principais, um para cada pulmão. Eles entram no 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 local onde ocorrem a troca de oxigênio e dióxido de carbono. Essas estruturas macias e flexíveis são muito elásticas, e 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 pulmonar é formada pela superfície côncava inferior que repousa diretamente sobre o diafragma. O pulmão direito tem três lobos, enquanto o esquerdo tem dois. O brônquio principal entra no pulmão através do hilo, situado na sua superfície mediastinal.

Os sacos pleurais que recobrem os pulmões são essenciais para o mecanismo da respiração. Eles são formados por duas membranas contínuas: as pleuras visceral e parietal. A pleura visceral está em contato direto 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, que é importante para a lubrificação e coesão das camadas pleurais. O líquido pleural também contribui para a pressão negativa criada dentro da cavidade, fator indispensável para a ventilação.

Pleura parietal de um cadáver: A pleura parietal reveste a parede torácica, formando a camada pleural externa que envolve os pulmões.

Mecanismo respiratório

Agora você tem conhecimento sobre todas as peças necessárias para montar o quebra-cabeças da respiração. Você sabe onde os componentes do sistema respiratório estão localizados dentro da caixa torácica, que é óssea e flexível. Vários músculos agem sobre a caixa torácica para mudar seu diâmetro e permitir que o ar entre ou saia dos pulmões  através das vias aéreas.

Durante um ciclo respiratório, os pulmões podem se expandir e se contrair de duas formas. Uma das formas é através da expansão ou do encurtamento da caixa torácica e a outra é pelo aumento ou redução do seu diâmetro anteroposterior. O primeiro método é usado principalmente pelo diafragma, enquanto o segundo pela elevação e depressão das costelas. As duas fases da respiração são a inspiração e a expiração.

Faça o teste a seguir para consolidar seus conhecimentos sobre os principais órgãos do sistema respiratórios e seus componentes envolvidos.

Inspiração

A inspiração envolve a entrada do 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 semelhante a uma fina camada de água mantendo dois pedaços de plástico 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 da inspiração expandem a parede torácica, os pulmões não têm outra opção senão se expandirem também. Essa 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, essa fase é um processo ativo.

Existem momentos em que você pode precisar respirar mais profundamente ou forçadamente, como durante a prática de exercícios.  Nessas circunstâncias, 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, os escalenos e o serrátil anterior.

Inspiração

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.

Assim como na inspiração, a expiração pode se tornar ativa em algumas situações, como quando você se exercita ou toca algum instrumento. Os retos abdominais e os músculos intercostais internos são 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.

Expiração

Você sabe a anatomia dos órgãos envolvidos na respiração? Comece a aprender a anatomia do sistema respiratório com a nossa apostila de exercícios.

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, localizado dentro da porção dorsal do bulbo, é responsável pela maior parte do ciclo respiratório. O grupo respiratório ventral, localizado na parte anterolateral 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 através 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.

Agora você está pronto para se testar sobre as estruturas que fazem parte do mecanismo respiratório, utilizando nosso teste personalizado:

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