Calibração de modelo multicompartimental do sistema respiratório através da resposta fisiológica cardiorrespiratória à exposição aguda à altitude

• Processo: 18/07242-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Biomédica - Bioengenharia
• Pesquisador responsável: Fabio Turri
• Beneficiário: Fabio Turri
• Instituição Sede: Instituto do Coração Professor Euryclides de Jesus Zerbini (INCOR). Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP (HCFMUSP). Secretaria da Saúde (São Paulo - Estado). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Celso Ricardo Fernandes de Carvalho ; Joaquim Edson Vieira ; Jurandir Itizo Yanagihara ; Mauro Roberto Tucci
• Assunto(s): Medicina aeroespacial Sistema respiratório Fenômenos fisiológicos respiratórios Altitude Doença da altitude
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Fisiologia Respiratória | Hipóxia hipobárica | Medicina Aeroespacial | Medicina de alta altitude | Modelagem Multicompartimental | Medicina Aeroespacial

Resumo

A tendência atual de aeronaves de transporte de passageiros de voarem em altitudes cada vez mais elevadas aumenta o risco de morte no caso da ocorrência de um acidente de despressurização. Para estudar esse problema, um modelo de PO2 alveolar baseado exclusivamente na pressão ambiente no interior da cabine tem sido utilizado para predizer a gravidade do acidente. A desvantagem desta abordagem está no fato desse modelo corresponder a valores de PO2 alveolar para uma condição de equilíbrio na altitude, quando por sua vez, os acidentes de despressurização correspondem a exposição a um transiente de pressão, tanto na fase de perda de ar através do orifício na fuselagem, quanto na fase de recuperação de pressão, na medida que o piloto inicia a manobra de descida para uma altitude mais baixa. Para resolver esse problema, foi desenvolvido um modelo multi-compartimental do sistema respiratório SIMRESPIRA, (Turri et al, 2005) num trabalho conjunto entre a USP e a EMBRAER. Este modelo compreende diversos compartimentos representados por equações diferenciais de conservação de massa de O2 e CO2. O modelo utiliza controles da ventilação pulmonar e do débito cardíaco baseado em modelos fisiológicos consagrados na literatura. O transporte de massa nos pulmões inclui difusão e a reação química do oxigênio com a hemoglobina. Resultados preliminares do modelo com dados experimentais disponíveis revelam boa correlação porém com algumas discrepâncias. Adicionalmente, os dados experimentais disponíveis são muito antigos, tendo sido obtidos nas décadas de 40 e 50 do século passado. Tudo isso somado sugere a necessidade da coleta de novos dados experimentais para a calibração do modelo multicompartimental desenvolvido. Desta forma, o presente estudo propõe a medida de parâmetros fisiológicos como PO2 alveolar, PCO2 alveolar, ventilação pulmonar e débito cardíaco não invasivo, entre outros, em voluntários sadios submetidos a exposição aguda, com duração de 10 min, as altitudes de 8000, 12000, 16000 e 20000 pés. Na fase de subida os voluntários irão inalar gás com FiO2=100%. Na altitude a mistura será substituída por ar com FiO2=21% e serão medidos de forma continua os gases respiratórios por side-streaming. A exposição às diferentes altitudes será obtida no Centro de Engenharia de Conforto Aeroespacial da Escola Politécnica da USP dotado de cabine de aeronave no interior de uma câmara de vácuo de grandes proporções onde é possível simular diversas altitudes de cabine através da redução da pressão ambiente. (AU)