Origem física das curvas sigmoidais respiratórias pressão-volume: recrutamento alveolar e elasticidade não-linear

An important unsolved problem in medical science concerns the physical origin of the sigmoidal shape of pressure volume curves of healthy (and some unhealthy) lungs. Such difficulties are expected because the lung, which is the most important structure in the respiratory system, is extremely complex. Its rheological properties are unknown and seem to depend on phenomena occurring from the alveolar scale up to the thoracic scale. Conventional wisdom holds that linear response, i.e., Hooke s law, together with alveolar overdistention, play a dominant role in respiration, but such assumptions cannot explainthe crucial empirical sigmoidal shape of the curves. In this doctorate thesis, we propose an alternative theory to solve this problem, based on the alveolar recruitment together with the nonlinear elasticity of the alveoli. This theory suggests that recruitment may be the predominant factor shaping these curves in the entire range of pressures normally employed in experiments. The proposed model correctly predicts the observed sigmoidal pressure volume curves, allowing us to discuss adequately the importance of this result, as well as its implications for medical practice

Um importante problema não resolvido na ciência médica diz respeito à origem física da forma sigmoidal das curvas pressão-volume de pulmões saudáveis (e de alguns não saudáveis). Tais dificuldades são esperadas tendo em vista que o pulmão, a mais importante estrutura do sistema respiratório, é extremamente complexo. Suas propriedades reológicas são desconhecidas, e parecem depender dos fenômenos que ocorrem a partir da escala alveolar até a escala torácica. O modelo clássico diz que a resposta linear, ou seja, a lei de Hooke, juntamente com a superdistensão alveolar desempenha um papel predominante na formatação dessas curvas, mas tais pressupostos não podem explicar a crucial forma empírica sigmoidal das curvas P-V respiratórias estáticas. Nesta tese de doutorado propomos uma teoria alternativa para resolver este problema, baseada no recrutamento alveolar, juntamente com a hipótese do comportamento elástico não-linear dos alvéolos. Esta teoria sugere o recrutamento alveolar como o fator predominante que modela as curvas pressão-volume em um completo intervalo de pressão normalmente utilizado nas experiências. O modelo proposto prediz corretamente a forma sigmoidal observada nas curvas pressão-volume, nos permitindo discutir adequadamente a importância deste resultado, assim como as suas implicações para a prática médica