PREFÁCIO O Ser Humano, por ser inteligente e inquieto, passou a não mais se contentar em viver simplesmente no solo, seu “Habitat Natural” Natural”. Criou uma maneira de mergulhar profundamente no oceano, como se peixe fosse. Ainda não satisfeito, aprendeu a voar como os pássaros, criando para isso, máquinas incríveis. O problema é que a estrutura do nosso organismo não foi construída para sair do solo. Aquele que se aventura a experimentar o universo das profundezas dos oceanos ou das altas altitudes, fica sujeito a sofrer um comprometimento de diversos tipos e intensidades na sua saúde. Na incansável busca do Homem pela capacidade de sobreviver em ambientes adversos, surge a Medicina Aeroespacial. A cada dia, máquinas mais potentes são criadas, levando o Ser Humano a ultrapassar ult rapassar ainda mais os seus limites. Cabe à Medicina Aeroespacial acompanhar esse avanço tecnológico, com a busca constante de soluções para preparar o nosso organismo para enfrentar esses novos desafios.
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PREFÁCIO O Ser Humano, por ser inteligente e inquieto, passou a não mais se contentar em viver simplesmente no solo, seu “Habitat Natural” Natural”. Criou uma maneira de mergulhar profundamente no oceano, como se peixe fosse. Ainda não satisfeito, aprendeu a voar como os pássaros, criando para isso, máquinas incríveis. O problema é que a estrutura do nosso organismo não foi construída para sair do solo. Aquele que se aventura a experimentar o universo das profundezas dos oceanos ou das altas altitudes, fica sujeito a sofrer um comprometimento de diversos tipos e intensidades na sua saúde. Na incansável busca do Homem pela capacidade de sobreviver em ambientes adversos, surge a Medicina Aeroespacial. A cada dia, máquinas mais potentes são criadas, levando o Ser Humano a ultrapassar ult rapassar ainda mais os seus limites. Cabe à Medicina Aeroespacial acompanhar esse avanço tecnológico, com a busca constante de soluções para preparar o nosso organismo para enfrentar esses novos desafios.
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CONTE DO:
INTRODUÇÃO HISTÓRIA DA AVIAÇÃO E SUA REPERCUSSÃO NA SAÚDE HUMANA DEFINIÇÃO DE MEDICINA AEROESPACIAL TRANSPORTE AEROMÉDICO DIVISÃO DA MEDICINA AEROESPACIAL LIMITES DA MEDICINA AEROESPACIAL ATMOSFERA FÍSICA DOS GASES SISTEMA RESPIRATÓRIO EFEITOS DA ALTITUDE SOBRE O AERONAVEGANTE AERONAVEGANTE HIPÓXIA HIPERVENTILAÇÃO DISBARISMO AERODILATAÇÃO AEROEMBOLISMO DESCOMPRESSÃO DESCOMPRESSÃO DA CABINE FADIGA SOBRECARGA AUTO-PROVOCADA ALTERAÇÕES DO RITMO RITMO CIRCADIANO (DESSINCRONIZAÇÃO (DESSINCRONIZAÇÃO CIRCADIANA) VISÃO ACELERAÇÃO ACELERAÇÃO CINETOSE (TAMBÉM CONHECIDA COMO O “MAL DO AR”) RADIAÇÃO
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INTRODUÇÃO: O Ser Humano possui um organismo complexo, capaz de se adaptar para sobreviver nas mais diversas regiões da crosta terrestre, bastando apenas que disponha de tempo suficiente para que ocorra esta adaptação. Para exemplificar, temos os esquimós na zona polar Norte, os índios na selva amazônica, os nômades do deserto do Saara, os bosquímanos da Austrália e os sherpas da cordilheira do Himalaia. Com o desenvolvimento tecnológico, tecnológico, já somos capazes de assistir astronautas vivendo em um ambiente sem gravidade, na construção da Estação Orbital Internacional. Para o homem moderno, a adaptação necessita muitas vezes ser feita rapidamente, em curtos períodos de tempo, tendo como exemplo que mais nos interessa, a v iagem aérea e o trabalho em altitude, com suas repercussões diretas no organismo vivo. A diminuição da pressão atmosférica, as manobras em G+, a exposição à radiação das altitudes, a alteração do ritmo circadiano, entre outras, podem interferir com diferentes intensidades nos aeronavegantes e passageiros. O desconhecimento destes fatores agressivos e da maneira como prevení-los, neutralizá-los ou tratá-los produz apreensão, intranqüilidade, ansiedade, temor (“medo do desconhecido”), enfermidades, dor ou mesmo a morte. Conhecer Medicina Aeroespacial é fundamental para transmitir tranqüilidade aos passageiros de uma aeronave, planejar uma viagem segura e confortável, ou pode até mesmo fazer a diferença d iferença para salvar uma ou muitas vidas.
HISTÓRIA DA AVIAÇÃO E SUA SU A REPERCUSSÃO REPERCUSSÃO NA SAÚDE HUMANA: O sonho de voar é um dos mais antigos da humanidade. Desde os tempos mais remotos, em várias civilizações e continentes, tem-se notícias de lendas de seres humanos que voaram ou tentaram fazê-lo. Um dos primeiros acidentes aéreos vem da lenda de Dédalo e Ícaro. Para fugir do labirinto do Minotauro, Ícaro usou uma asa feita com penas coladas com cera. Entusiasmado com a capacidade de voar que acabara de adquirir, ele resolveu voar bem alto em direção ao sol. Com o calor do Sol, a cera derreteu a suas asas fragmentaram. Ícaro então caiu e morreu.
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A EXPERIÊNCIA DOS ALPINISTAS: O Ser Humano já havia percebido problemas relacionados com a altitude elevada (frio, hipóxia, baixa pressão, etc) mesmo antes do desenvolvimento do balão tripulado ou do avião. Vários alpinistas tiveram a oportunidade de descrever esses problemas, os quais foram reunidos MONTANHA”. São exemplos: com a nomenclatura: “MAL DA MONTANHA” Em 1298, Marco Polo descrever alterações no funcionamento do Corpo Humano durante suas expedições às montanhas do Tibet. Em 1590, o Pai Acosta descreve sinais e sintomas que ele passa a denominar de “o mal da Montanha” Montanha ”, do qual ele mesmo foi vítima, em suas viagens aos Andes Peruanos. Em 1736, Ulloa destaca os problemas observados em relação à altura em homem e animais durante sua expedição científica aos Andes Bolivianos. Em 1778, Sausarre descreve os sintomas do Mal da Montanha em sua viagem nos cumes dos Alpes.
EXPERIMENTOS COM O “MAIS LEVE QUE O AR”: No século XVIII, aconteceram experimentos bem sucedidos com balões de ar quente, dando início a era de desenvolvimento do "mais leve que o ar". Dentre os experimentos mais importantes envolvendo balões, podemos citar os que foram levados a cabo pelo Padre Bartolomeu de Gusmão (brasileiro, nascido em Santos-SP) em Portugal. Seus protótipos foram exibidos em 08 agosto de 1709, diante do rei D. João V e sua Corte. Outro experimento muito importante foi realizado pelos irmãos Montgolfier (Joseph (Joseph e Etienne-1782), na França, França, com a utilização do balão balão tripulado. Com os balões, rapidamente apareceram notícias sobre problemas para o organismo humano decorrentes da altitude. Naquela época, esse problemas foram denominados: “MAL DO BALÃO”.
1783 - Joseph e Jacques Montgolfier – Montgolfier – Paris Paris - o primeiro balão de ar quente tripulado Em 1783, Pilatre de Rozier, médico francês, notou o efeito da ascensão e da hipóxia nos tripulantes de balões. Após algumas outras experiências, no verão de 1785, juntamente com o Marquês d'Arlandes, fez uma ascensão num balão que se incendiou a 1000 metros de altitude, causando a morte de ambos. Em 1804, 03 italianos, Andreoli, Brasette e Zambeccari, fizeram uma ascensão a mais de 6000 metros, sofrendo queimaduras de frio nas mãos e pés, vômitos e desfalecimento; o balão apagou e caiu no Mar Adriático, mas foram salvos. Em 1862, dois ingleses, Ghaisher e Coxwell subiram a 9450m, sofrendo taquicardia, dispnéia, cianose de extremidades, dificuldade de leitura dos instrumentos, enjôo, fadiga muscular, frio 4
extremo e entorpecimento mental. Coxwell conseguiu puxar a corda de liberação do gás com os dentes, e o balão desceu. Outros franceses, Croce-Spinelli, Sivee e Tissandier, fizeram ascensão em balão, porém com pouco oxigênio, sofrendo hipóxia que acabou por matar 2 deles. Apenas Tissandier sobreviveu, e ele fez um relato dos sinais e sintomas que foram acometendo a tripulação, devido aos efeitos da hipóxia.
PAUL BERT: MÉDICO FISIOLOGISTA E "PAI DA FISIOLOGI A DA ALTITUDE" O primeiro médico fisiologista dedicado a fisiologia da altitude foi Paul Bert, que através de camâra hipobárica, analisou os efeitos da baixa pressão em humanos e animais sobretudo no sistema Respiratório e Cardiovascular. Bert, em 1866, descreveu os efeitos da ascensão e descida na pressão dos gases sanguíneos e determinou o nível mínimo de pressão atmosférica necessário para a vida = 45mmHg. Também estudou a influência da descompressão súbita no surgimento de bolhas de nitrogênio que se encontrava dissolvido no sangue e nos tecidos. Surgia a Medicina Aeroespacial objetivando o estudo da fisiologia do vôo, contribuindo nos equipamentos e roupas para pilotos e tripulações.
Médico e fisiologista Paul Bert (1833 - 1866 ), estudos dos efeitos fisiológicos da baixa pressão atmosférica ( experimento com Câmara Hipobárica )
EXPERIMENTOS COM O “MAIS PESADO QUE O AR”: Muitos inventores, curiosos e aventureiros, tentaram fazer um aparelho de vôo mais pesado que o ar, e muitos foram os acidentes curiosos ou graves que ocorreram. Na China, o imperador Kung Suhu-Tsé projetou uma cadeira c adeira voadora propelida por foguetes à pólvora, sendo o primeiro (e último) a experimentá-la, tendo morrido na explosão da mesma. Acredita-se que por volta de 400 de 400 a.C. Archytas, a.C. Archytas, um um estudioso da Grécia da Grécia Antiga, construiu Antiga, construiu um pombo de madeira capaz de "voar" por cerca de 180 metros. Acredita-se que este pombo utilizava um jato de ar como propulsão para alçar vôo, embora não se saiba o que produzia esse jato. Otto Lilienttal, na Alemanha (1892 a 1894), iniciou a construção do monoplano em asa, constando que chegou a fabricar 2000 asas. Sofreu uma queda após a quebra de uma asa, morrendo ao dia seguinte. 5
Irmãos Wrigth (EUA), em dezembro de 1903, com o Kittyhawk, lançado por catapulta, percorrendo 40m em 12 segundos, sem testemunhas.
Alberto Santos Dumont Grande inventor brasileiro e considerado o “Pai da Aviação”. Voou em Paris, em 18 de setembro de 1897, com o primeiro balão dirigível, o Nº 1, com um motor de sua invenção, o DION BOUTON, de 3,5 HP. Em 19 de outubro de 1901, ganhou o Premio Deutsch, após cobrir um percurso de 11.000m, saindo do Parque de Aerostação de Saint-Cloud, contornando a Torre Eiffel e retornando ao ponto de partida em 29 minutos e 30 segundos, meio minuto a menos do que o tempo máximo permitido. E em 23 de outubro de 1906, no Campo de Bagatelle, com o 14-BIS, após uma corrida sobre o solo, elevou-se ao ar por meios próprios, alcançando uma distância de 60m, a uma altura que variava de 2 a 3 metros, assistido por grande multidão. Em 23 de julho de 1932, três dias após seu 59º aniversário, o inventor que um dia foi o centro das atenções de uma sociedade criativa e cintilante como a de Paris morreu em esquecimento num quarto de hotel no Brasil. O suicídio de Alberto Santos Dumont reverberou em noticiários do mundo inteiro, mas os ecos de suas realizações em vida não parecem ser mais ouvidos. Poucos sabem que uma cratera da lua tem o seu nome. “Para relembrar este pioneiro do vôo basta olhar para o céu ”. Após esse ilustre brasileiro, poucos homens tiveram tamanha expressão na área da aviação. Outros feitos de grande importância: Charles A. Lindbergh (USA) – 1º Vôo Solo do Atlântico Norte (NY-Paris), em um monoplano Ryan – 20 de maio de 1927 Yuri Gararin (URSS), o primeiro homem no espaço – 108 minutos em órbita, em12 de abril de 1961 Valentina Teréshkova (URSS), em 16 de junho de 1963 – primeira mulher no espaço; por 70h50min. Neil Armstrong, Edwin Aldrin, Michael Collins (USA) - Pouso na Lua em 20 de julho de 1969, com Armstrong e Aldrin descendo em solo lunar para executar diversas tarefas, durante 02h10min. Muitos outros subiram ao espaço, porém historicamente esses são os mais relevantes. Também nos vôos espaciais ocorreram baixas: A cadelinha Kudriavka (Laika), que foi o primeiro ser vivo a caminho das estrelas, sem volta (oficialmente). Vladimir Komarov- Morreu no espaço, testando a Soiuz I – 24 de abril de 1967. Virgil Grisson, Edward White e Roger Chafee, a bordo da Apolo 6, sem conseguir decolar – 26 de janeiro de 1968. Houve também a explosão da lançadeira espacial Challenger (28 de janeiro de 1986), em que morreu toda a tripulação (07) durante o início da decolagem.
DEFINIÇÃO DE MEDICINA AEROESPACIAL:
A Medicina Aeroespacial é a disciplina médica que estuda os efeitos que têm lugar no ser humano quando se submete a um meio dotado de condições e características tão específicas como as que configuram o meio Aeronáutico e espacial. Esta especialidade Médica estuda as adaptações do homem ao meio referido, as repercussões desse meio sobre o organismo tanto são como enfermo, e inclusive os efeitos que os diferentes fármacos e drogas podem ter sobre o organismo submetido às especiais condições do meio aeroespacial. A Medicina Aeroespacial também atua como Medicina Preventiva, uma vez que se preocupa não somente com o tratamento, mas também com a profilaxia dos problemas orgânicos e psíquicos decorrentes da atividade aérea. 6
Mantém estreitas relações com outras ciências que centram seu atendimento no homem, como a Psicologia e a Sociologia, já que o ser humano, em sua relação com seu meio, deve ser estudado de uma forma global, e ao mesmo tempo, vincula-se, cada vez mais, aos ramos técnicos do conhecimento, como engenharia, ergonomia, eletrônica, informática e outros. As atividades aeronáuticas seguem dependendo basicamente do ser humano. Por isso, seu adequado estado tanto físico como psíquico é fundamental para que se obtenha respostas coordenadas, rápidas e precisas. Dessa forma, o objeto de estudo da Medicina Aeroespacial, e por tanto a razão de ser desta disciplina Médica, é o tripulante aéreo, isto é, o ser humano que vai se expor ao meio aeroespacial. O objetivo é a manutenção da saúde, o conforto a bordo e a prevenção da instalação ou agravamento dos estados patológicos das tripulações aéreas. Podemos então dividir a Medicina Aeroespacial em 2 grupos de estudos: 1)Manutenção da saúde de pessoas saudáveis. 2) Transporte de enfermos (também conhecido como TRANSPORTE AEROMÉDICO)
TRANSPORTE AEROM DICO: A história de transporte de feridos se confunde com a história da criação da Cruz Vermelha. Até meados do século XIX não existia um corpo organizado e bem-estabelecido de assistência médica para os feridos em confrontos, tampouco instituições seguras e protegidas para acomodar pessoas feridas. Em junho de 1859, o comerciante suíço Henry Dunant viajou para a Itália. No caminho, testemunhou a batalha de Solferino, um confronto da Segunda Guerra de Independência Italiana. Em um único dia, 40 mil soldados morreram ou foram deixados feridos no campo de batalha. Dunant ficou chocado pelo final da batalha, com o sofrimento dos soldados feridos, e a falta de atendimento médico para os feridos. Com isso, Dunant abandonou completamente a intenção original de sua viagem e, por vários dias, dedicou-se a ajudar com o tratamento dos feridos além de motivar a população local a ajudar os enfermos sem discriminação. Quando Dunant voltou para Genebra, passou a defender a idéia de que seria necessária a criação de um sistema voluntário nacional de assistência, para colaborar no cuidado médico dos feridos em guerra. Além disso, Dunant também pediu pelo desenvolvimento de tratatos internacionais para garantir a proteção de médicos, hospitais e feridos em batalha. Mais tarde, esses esforços acabaram por produzir resultados importantes, especialmente com a criação do Comitê Internacional da Cruz Vermelha e dos acordos internacionais a partir das Convenções de Genebra. A Convenção de Genebra determinou que as equipes de saúde passariam a usar (em seus capacetes, braceletes, ambulâncias e aeronaves) o símbolo oficial da Cruz em tom avermelhado para identificação do atendimento e transporte de feridos. Como a Cruz é símbolo Cristão, não foi bem aceita em países com outras orientações religiosas. Durante a guerra entre a Rússia e a Turquia, o Império Otomano declarou que usaria o crescente vermelho sobre um fundo branco em vez da cruz vermelha. Além de respeitar o símbolo da cruz vermelha, as autoridades otomanas acreditavam que a cruz vermelha era, por sua própria natureza, ofensiva aos soldados muçulmanos. Durante a Conferência Diplomática de 1929, onde ocorreu a revisão das Convenções de Genebra, as delegações turca, persa e egípcia solicitaram que também fossem reconhecidos como símbolos de unidades de saúde: o crescente vermelho; o leão e sol vermelho Israel passou a adotar a Estrela de Davi Vermelha, a qual não ainda não foi reconhecida oficialmente. 7
Símbolos de unidades de saúde: Cruz vermelha, Crescente Vermelho, Leão e sol Vermelho, Estrela de Davi Vermelha Atualmente, 151 Sociedades Nacionais usam a cruz vermelha e 32 o crescente vermelho. A fim de evitar a proliferação de emblemas, foi percebida a necessidade de criação de um símbolo único e universal para identificar as unidades de saúde, conferindo-lhes a proteção do direito internacional. Em 14 de janeiro de 2007, foi definido que esse símbolo passaria a ser: o CRISTAL VERMELHO.
Símbolo escolhido para identificar universalmente as unidades de saúde: CRISTAL VERMELHO A necessidade do transporte rápido de enfermos até hospitais se tornava bastante evidente durante as guerras.
GUERRA FRANCO PRUSSIANA Na guerra Franco Prussiana, em 1855, o TRANSPORTE AEROMÉDICO foi utilizado pela primeira vez, através de balões.
Balão utilizado na Guerra Franco-Prussiana ( 1870 - 1871 ) Forças Napoleônicas na Praça de St. Pierre. 8
PRIMEIRA GUERRA MUNDIAL Na I Guerra Mundial iniciava os primeiros modelos de aeronaves para transporte aeromédico. Eram rudimentares, despressurizadas, com sistema de rede de oxigênio suplementar, em monomotores de velocidade média de 150 km/hora e os feridos encontravam-se em compartimentos a frente do piloto.
França, 1917. Transporte Aéreo rudimentar na I Guerra Mundial.
SEGUNDA GUERRA MUNDIAL Após a I Guerra, o sistema de remoção aérea foi desenvolvendo porém com limitações de custos e pessoal treinado. Aeronaves amplas com médicos e enfermeiros, maior conhecimento da fisiologia do vôo e aeroportos homologados, já permitiam o transporte mais adequado e rápido. A II Grande Guerra novamente impulsiona a necessidade de transporte rápido de feridos, alemães e americanos adaptam aeronaves militares de transporte para "ambulâncias aéreas" com macas apropriadas, sistema de aspiração e oxigênio, equipamentos de ventilação não invasiva com máscaras, medicações e com presença dos profissionais de saúde para atendimento. O transporte aéreo organizado para Hospitais militares de retaguarda permitia ampliar a remoção de vários pacientes ao mesmo tempo em aviões amplos como o americano DC - Douglas.
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Junker JU.52/3M ambulância. Sistema do Serviço de Saúde Alemã, Remoção aérea na II Grande Guerra.
O HELICÓPTERO A concepção atual dada ao helicóptero (com rotor central e cauda) foi elaborada em 1939 através Igor Sikorsky. O modelo VS 300 voou 1 hora, 32 minutos e 26 segundos.
1939, Igor Sikorsky em seu primeiro vôo no VS 300, inventor do helicóptero no modelo atual.
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O helicóptero, do grego Helix ( helicóide) e Pteron (asa), logo estaria inserido como aeronave de transporte aeromédico em virtude da sua configuração versátil, não necessitando de pistas e efetuando pouso vertical. Os primeiros aparelhos equipados para resgate de feridos já surgiram na II Guerra, porém foi na Guerra da Coréia em 1955 que sua utilização foi empregada mais rotineiramente.
GUERRA DA CORÉIA Na Guerra de Coréia, os helicópteros eram de pequeno porte, monopilotados e apresentavam macas fechadas do lado externo, no esqui. O transporte era rudimentar, em baixa altitude, sem equipe de vigilância durante o vôo e já demonstrava a necessidade do piloto em conhecer procedimentos básicos de primeiros atendimento.
Guerra da Coréia (1948 - 1953): Início do transporte Aeromédico através de asa rotativa (modelo com maca lateral - para fora)
GUERRA DO VIETNAM Em 1962, a Guerra do Vietnam inicia em terreno acidentado, floresta fechada e em meio a graves epidemias. As características do local fizeram com que o helicóptero se tornasse a melhor opção para deslocamento militar e de feridos. O mais utilizado foi H1, em geral bipilotado, contava com maca interna, equipe de auxiliar ou enfermeiro e médico para sobretudo efetuar resgate de feridos em missões com pouca segurança e sujeita a artilharia inimiga. A Guerra do Vietnã demonstrou a necessidade de treinamento para equipes de saúde específicas, dando início a era da asa rotativa e UTI aéreas. Já nessa época, o médico e engenheiro aeronauta Forrest Bird inventa o mais importante ventilador pulmonar invasivo pressórico designado BIRD Mark7 para utilização em UTIs militares e aeronaves de resgate.
Vietnã ( 1964 - 1975 ). O Transporte em helicópteros foi amplamente utilizado, surgem as primeiras ambulâncias aéreas equipadas nos padrões atuais. 11
APOGEU DA REMOÇÃO AÉREA Na década de 80 inicia o apogeu do transporte aeromédico. Aeronaves rápidas como jatos, dentro os quais Learjet, tornaram-se verdadeiras UTIs Aéreas, com ventiladores pulmonares específicos, desfibriladores, Bombas de Infusão apropriadas, medicações, monitores cardíacos e principalmente equipe aeromédica treinada. Velocidades de 900 km/hora, e m cabines pressurizadas, ambiente confortável para paciente e equipe, com normas internacionais rígidas, proporcionando rapidez e segurança.
Remoção Atual em Helicópetro: Equipe multiprofissional, equipamentos compondo UTI aérea. Segurança e Rapidez.
Novos desafios virão. A medicina não tem fronteiras. Infeli zmente o transporte aeromédico ainda serve parcela da população, seja por motivos culturais, financeiros ou mesmo centros avançados que dispensam a necessidade do transporte aéreo. Custos como da aeronave, angaragem, manutenção, combustível, seguro, equipe treinada, equipamentos médicos dificultam a ampliação da utilização deste fundamental recurso destinado ao paciente grave. Cabe agora ao ser humano trazer a tecnologia para seu bem estar, trazer os avanços da ciência da engenharia e da medicina para seu próprio uso, transformar e democratizar conquistas humanas para o bem, sem dúvida o t ransporte aeromédico reflete esta filosofia, da superação em salvar vidas humanas que não possui preço.
DIVISÃO DA MEDICINA AEROESPACIAL: Didaticamente, a Medicina Aeroespacial pode ser dividida em: 1) Medicina de Aviação: estuda as alterações fisiológicas ocorridas até 50.000 pés (aproximadamente 15 km) 2) Medicina Espacial: estuda as alterações fisiológicas ocorridas acima de 50.000 pés.
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LIMITES DA MEDICINA AEROESPACIAL: A) Momento em que atua: A Medicina Aeroespacial não se limita apenas aos fenômenos que ocorrem no momento que o aeronavegante não se encontra no solo. Ela deve preocupar com os preparativos para o vôo (fase pré-vôo), atentando para aqueles fatores que possam interferir na atividade aérea: alimentação, medicamentos, doenças que incapacitam e/ou restringem o tipo de vôo, etc. Também é de sua responsabilidade o estudo dos fenômenos que aparecem na “fase pósvôo”, como conseqüência da atividade aérea, como enfermidades orgânicas (ex: doença descompressiva), distúrbios psicológicos, transtornos gerados pela alteração do ciclo circadiano, etc.
B) Disciplinas envolvidas: Apesar de ser considerada um “ramo” da medicina, possui um espectro de atuação bem mais amplo, envolvendo conhecimentos de psicologia, física, fisioterapia, química, entre outros. Deve ser então considerada como uma ciência multidisciplinar.
C) Objeto de estudo e atuação: Não há duvidas que o Ser Humano é o centro das atenções da Medicina Aeroespacial. No entanto, o estudo do ambiente dentro e fora da aeronave é indispensável para a sugestão das medidas necessárias para a segurança, salubridade e o conforto do aeronavegante. Cabe à Medicina Aeroespacial sugerir, quando for o caso, a altitude do vôo, temperatura da cabine, tempo da viagem (velocidade da aeronave), o uso ou não de oxigênio suplementar e demais características do ambiente de vôo.
ATMOSFERA: Desde épocas muito remotas, os homens se dão conta da presença do ar. Inicialmente, nele residiam figuras de divindades, como os deuses dos ventos, das tempestades, dos relâmpagos, etc. Com o progresso do conhecimento científico, as características reais desse oceano invisível foram se tornando mais claras. Sabe-se hoje que o ar é uma mistura de diversos gases e que circunda nosso planeta como uma camada que atinge algumas centenas de quilômetros de espessura. Essa camada, mais densa nas proximidades do solo e mais rarefeita à medida que se ganha altura, é conhecida com o nome de atmosfera (atmos = ar; esfera = esfera terrestre). Sem a atmosfera, certamente a Terra seria um planeta privado de vida como a conhecemos apresentando o mesmo aspecto desolado da Lua. A atmosfera desempenha várias e importantes funções: protege o planeta das radiações nocivas dos raios solares e de outros vindos do espaço, absorve e detém parte do calor irradiado pelo solo, provoca a desintegração de alguns meteoritos que atingem a Terra, redistribui, através da chuva, a água evaporada dos mares, além de conter o oxigênio e outros gases indispensáveis à vida.
Formação da atmosfera Podemos tecer suposições bastante razoáveis sobre a história da atmosfera da Terra nos últimos um bilhão de anos. Para regredir ainda mais no t empo, é necessário especular, o que é tema ainda de muitas pesquisas. Chama-se de Atmosfera moderna ou terceira atmosfera a composição da massa de gases que envolve nosso planeta atualmente, distinguindo-se, da composição química das duas atmosferas anteriores. 13
Primeira atmosfera A primeira atmosfera, era principalmente hélio e hidrogênio. O calor provindo da crosta terrestre, ainda em forma de plasma, e o sol a dissiparam. Segunda atmosfera A aproximadamente 3.5 bilhões anos atrás, a superfície do planeta tinha esfriado o suficiente para formar uma crosta endurecida, povoando-a com vulcões que liberaram vapor de água, dióxido de carbono, e amoníaco. Desta forma, surgiu a "segunda atmosfera", que era formada principalmente de dióxido de carbono e vapor de água, amônia, metano, óxido de e nxofre. Nesta segunda atmosfera quase não havia oxigénio livre, era aproximadamente 100 vezes mais densa do que a atmosfera atual. Acredita-se que o efeito estufa, causado por altos níveis de dióxido de carbono, impediu a Terra de congelar. Durante os próximos bilhões anos, devido ao resfriamento, o vapor de água condensou para precipitar chuva e formar oceanos, que começaram a dissolver o dióxido de carbono. Seriam absorvidos 50% do di óxido de carbono nos oceanos. Surgiram organismos Fotossíntese que evoluiriam e começaram a converter dióxido de carbono em oxigênio. Ao passar do tempo, o carbono em excesso foi fixado em combustíveis fósseis, rochas sedimentares (notavelmente pedra calcária), e conchas animais. Estando o oxigénio livre na atmosfera reagindo com o amoníaco, foi liberado azoto, simultaneamente as bactérias também iniciaram a conversão do amoníaco em azoto. Aumentando a população vegetal, os níveis de oxigénio cresceram significativamente (enquanto níveis de dióxido de carbono diminuíram). No princípio o oxigénio combinou com vários elementos (como ferro), mas eventualmente acumulou na atmosfera resultando em extinções em massa e evolução. Terceira atmosfera (atmosfera moderna) Com o aparecimento de uma camada de ozônio(O3), as formas de vida no planeta foram melhor protegidas da radiação ultravioleta. Esta atmosfera de oxigênio-azoto (azoto = nitrogênio) é a terceira atmosfera. Esta última, tem uma estrutura complexa que age como reguladora da temperatura e umidade da superfície. Situação atual: Há alguns milhões de anos, a atmosfera atual entrou em equilíbrio, o que se mantém, embora exista a possibilidade de ocorrerem fenômenos capazes de alterá-lo. A atividade vulcânica hoje é reduzida, se comparada a épocas anteriores, o que não significa que esses gigantes poderosos não possam despertar. Em 1980, o vulcão Saint-Helens , inativo desde 1858, entrou em erupção e descarregou na atmosfera, a grandes altitudes, uma nuvem de gás e cinzas que alcançou a Europa. Acontecimentos como esse podem romper o complexo e delicado equilíbrio químico da atmosfera, produzindo variações na temperatura e modificando a quantidade e distribuição de chuvas. Além disso, a ação do homem contribui para essas alterações. Indústrias consomem grande quantidade de combustíveis anualmente, que, ao serem queimados, poluem o ar com fumaça e gases tóxicos. Calcula-se que o nível de dióxido de carbono aumentou em 15% só no século passado, causando uma elevação (pequena, mas sensível) na temperatura média terrestre. Essas alterações podem contribuir para intensificar as atividades elétricas naturais na atmosfera. Composição: O ar, que constitui a atmosfera, é uma mistura de gases, cada um dos quais com as suas características físicas, nos quais estão em suspensão quantidades variáveis de pequenas partículas sólidas e líquidas. A composição do ar não é constante, variando de local para local. Se fosse removido da atmosfera o vapor de água, poeiras e outros variados componentes, poderíamos verificar que ela é muito estável até à altitude de cerca de 80 km. A análise de uma amostra de ar colhida ao nível do mar acusa, em média, a seguinte composição percentual, após eliminar-se a umidade:
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Composição da Atmosfera nitrogênio (N2) 78,084% oxigênio (O2) 20,948% argônio (Ar) 0,934% gás carbônico (CO2) 0,031% neônio (Ne) 0,001818% hélio (He) 0,000524% metano (CH4) 0,0002% kriptônio (Kr) 0,000114% hidrogênio (H2) 0,00005% xenônio (Xe) 0,0000087% Também há traços de óxidos de nitrogênio (NO, NO2 e N2O), monóxido de carbono (CO), ozônio (O3), amônia (NH3), dióxido de enxofre (SO2), sulfeto de hidrogênio (H2S) além de micróbios e impurezas. Os gases que constituem a atmosfera também sofrem o efeito da atração da gravidade e por isso pressionam a superfície do solo, ocasionando a pressão atmosférica. Alguns gases, mesmo representando uma pequena fração da atmosfera, possuem importante função. O dióxido de carbono (CO 2), presente em muito pequena percentagem (0,035%), é indubitavelmente um importante constituinte do ar, pela sua capacidade de absorver a energia calorífica irradiada pela Terra. A água e o gás carbônico, presentes no ar, absorvem parte dos raios infravermelhos emitidos pelo sol e são responsáveis pela retenção da energia térmica na atmosfera, juntamente com o gás metano e o óxido nitroso, deixando o planeta aquecido e possibilitando a existência de vida na Terra. Daí a importância, especialmente do acúmulo de CO 2 no desenvolvimento do "Efeito Estufa" com o aquecimento do planeta. O controle da poluição, especialmente da emissão de produtos da queima de combustíveis fósseis, podem contribuir para reduzir a produção de CO 2. Com a Revolução Industrial, que se iniciou no século 18, passamos a utilizar com maior freqüência os combustíveis fósseis, especialmente os derivados do petróleo. Isso aumentou em excesso a emissão de gases poluentes na atmosfera, sem que, a princípio, houvesse preocupação com as conseqüências que poderiam ser provocadas. Na verdade, a própria noção de poluição ainda era desconhecida e só a partir do século 20 os cientistas começaram a se aperceber dos problemas que estavam sendo criados. Por exemplo, por volta de 1970, os cientistas passaram a estudar os efeitos que as emissões de clorofluorcabonos (CFC, um gás muito usado em geladeiras e em aerossóis) estariam causando à atmosfera do planeta. Descobriu-se que o CFC destruía o ozônio da estratosfera. Em 1982, foi constatada a existência de uma região já muito pobre em ozônio (um "buraco"), quando comparada com outras áreas. Essa região localiza-se no Pólo Sul, sobre a Antártida. Assim, a Terra passou a receber diretamente uma carga excessiva de radiação ultravioleta. Para piorar, outros gases industriais, em especial o gás carbônico (CO 2), se acumulavam na atmosfera, impedindo a dispersão do calor irradiado pelo solo e provocando um aumento da temperatura do planeta, o que é denominado: "efeito estufa".
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Mudanças climáticas Durante as últimas décadas, várias mudanças climáticas começaram a ser percebidas e atribuídas ao aquecimento global. Então, passou a existir uma preocupação muito grande de que ocorressem mudanças ainda mais drásticas, caso os seres humanos continuassem a emitir gases industriais em larga escala. Embora alguns cientistas não acreditem no risco do planeta se superaquecer, durante a Conferência Mundial sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento, que aconteceu no Rio de Janeiro, em 1992, os representantes dos países participantes escreveram a Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças do Clima. Nela, reconhecia-se que as mudanças climáticas eram um problema real, planetário, e que as atividades humanas têm papel fundamental nessas alterações. Sendo assim, é preciso que todos os países se esforcem para diminuir o problema, reduzindo a emissão dos gases que promovem o aquecimento do planeta (efeito estufa).
Protocolo de Kyoto Para transformar a Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças do Clima em propostas objetivas, em 1997, foi criado o Protocolo de Kyoto, que tem por objetivo lutar contra alterações climáticas, através de uma ação internacional de redução de determinados gases que provocam o efeito estufa: dióxido de carbono (CO2); metano (CH4); protóxido de azoto (N2O); hidrofluorcarbonos (HFC); hidrocarbonetos perflorados (PFC); hexafluoreto de enxofre (SF6). O protocolo de Kyoto só entrou em vigor em 16 de fevereiro de 2005, quando os países que assinaram, iniciaram o desenvolvimento de projetos para diminuir a taxa de emissão de gases do efeito estufa até 2012. Contudo, nem todos os países aderiram a ele. Os Estados Unidos, um dos principais responsáveis pela emissão de gases se recusa a aderir, devido a questões econômicas. Recentemente, com a preocupação crescente da população mundial em relação ao aquecimento global, os Estados Unidos vêm tentando discutir um protocolo alternativo ao de Kyoto. Enquanto isso, a questão parece estar se agravando: o ano de 2005, por exemplo, foi marcado por grandes catástrofes em diversos pontos do planeta: tsunamis, terremotos, furacões, secas e enchentes. 16
Divisão da Atmosfera em camadas A atmosfera terrestre pode ser estratificada (dividida em camadas) tendo como critérios a relação entre altitude e algumas de suas características:
1) Composição química: Homosfera, Heterosfera e exosfera; 2) Comportamento eletromagnético: ionosfera e magnetosfera 3) Quanto à presença de íons: atmosfera inferior, média atmosfera e atmosfera superior. 4) Comportamento da temperatura: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. 1) Estratificação baseada na sua Composição Química: Estima-se que 97% dos gases permaneçam nas fases iniciais da atmosfera. Divide-se em homosfera, heterosfera e exosfera.
Homosfera – Até 100 km de altitude, com composição constante, na qual predominam o Nitr ogênio e o Oxigênio. Heterosfera – Acima de 100 km, com distribuição irregular dos gases, aí predominando o Hélio e o Hidrogênio. Exosfera – É externa à atmosfera; daí as moléculas de gás começam a escapar para o Espaço. 2) Estratificação baseada no seu Comportamento Eletromagnético Divide-se em Ionosfera e Magnetosfera. A Ionosfera se localiza entre 60 km e 900 km, caracterizada pela presença de partículas eletricamente carregadas, e onde ocorre a reflexão das ondas de rádio. A Magnetosfera possui dimensão irregular em conseqüência dos ventos solares, variando com o dia ou com a noite, quando alcança 600.000 km. Nesta camada predomina o campo magnético da Terra.
3) Estratificação baseada na presença de íons: a atmosfera foi dividida em atmosfera inferior, média atmosfera e atmosfera superior. A atmosfera inferior e a média atmosfera possuem pouca concentração de íons e por isso são camadas fracamente condutoras. A superfície terrestre também interfere na concentração de íons por causa dos ventos, temperatura, quantidade de vapor d'água, etc. Há uma camada onde tal influência é maior, que vai do solo até uns poucos metros de altura (podendo alcançar 3 quilômetros), chamada de camada planetária. A presença desses íons prejudica consideravelmente as medidas elétricas feitas nesta camada. A atmosfera superior possui alta concentração de íons positivos e negativos, além de muitos elétrons livres. Predominam quatro formas de produção de íons na atmosfera: através de colisões de partículas neutras, de raios cósmicos, por decaimento de partículas radioativas no solo e por fotoionização. As três primeiras são responsáveis pela produção de íons na atmosfera inferior e na média atmosfera enquanto que a última é típica da atmosfera superior. 4) Estratificação baseada no comportamento da temperatura: a atmosfera divide-se em: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera.
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COMPORTAMENTO DA TEMPERATURA EM CADA CAMADA
Troposfera : Limites: do nível do mar até aproximadamente 12 Km de altitude. Comportamento da temperatura: reduz com o aumento da altitude. É a camada em contacto com o solo, onde vivemos. A existência de correntes de ar quentes e frias geram turbulência, o que justifica o seu nome: o termo “tropos” significa “movimento” em grego. A troposfera é o objeto principal de estudo dos meteorologistas, porque é nesta camada que, essencialmente, ocorrem os mais importantes fenômenos meteorológicos, como a formação das nuvens e as precipitações. A troposfera contém cerca de três quartos da massa total da atmosfera (quase 80%) e quase todo o vapor de água. Os gases que compõem esta camada não absorvem as ondas de calor do Sol. Estas são absorvidas pela crosta terrestre que se aquece e transfere calor para a troposfera. Portanto, com o aumento da altitude, sua temperatura diminui. A temperatura na troposfera diminui 6,5 ºC por Km, podendo alcançar, na região mais alta, a temperatura de -63 ºC. Para adquirir conhecimento das variações de pressão, ventos e umidade, utilizam-se radiossondas ligadas a balões que transmitem os dados via rádio à medida que ascendem na atmosfera. A espessura da troposfera não se mantém constante. Varia com a latitude e com a estação do ano. Nas zonas polares atinge normalmente sua menor espessura (8 Km) devido ao estado de contração dos seus componentes, provocado pelas baixas temperaturas. Já no Equador, pode chegar a aproximadamente 16 Km.
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A troposfera é mais espessa sobre a linha do Equador e mais fina sobre os polos. A altitude máxima que um avião pode alcançar dependem do peso total do avião, sua velocidade e da densidade do ar. Quanto maior for o peso e menor a densidade (pressão barométrica baixa e temperatura alta), menor será a razão de subida resultante e mais baixa a altitude máxima de vôo. Normalmente o vôo de cruzeiro não é efetuado na altitude máxima que o avião é capaz de atingir com um determinado peso, mas sim abaixo (pelo menos 2.000 pés), a fim de permitir uma margem para manobras, levando em considerações as turbulências. O bordo superior da troposfera denomina-se tropopausa. Nesta faixa, estamos acima dos distúrbios metereológicos (nuvens, chuva, etc) e temos o fenômeno da isotermia, ou seja, a temperatura se mantém constante. Essa é a altitude de cruzeiro dos grandes jatos, pois ela possui as seguintes características: 1) Segurança: É uma região de calmaria metereológica, estando acima das tempestades, rajadas de vento, etc 2) Economia: devido ao atrito reduzido pelo ar já rarefeito nas grandes altitudes, ocorre economia de combustível. 3) Velocidade: também devido ao atrito reduzido, o avião consegue deslocar mais rapidamente. A concentração de oxigênio em altitudes superiores a 12000 ft começa a ser insuficiente para a vida de um ser humano sendo necessário, portanto, utilizar oxigênio suplementar para vôos a partir destas altitudes. Em altitudes acima de 40.000 ft, mesmo aspirando ar puro, a pressão exercida pelo oxigênio não será suficiente, sendo necessário também o aumento de pressão na cabine. Altitude de vôo: Avião de pequeno
porte
(hélice):
Vôo visual: até 9.500 pés (2800 metros); Vôo IFR: acima de 11.000 pés (3300 metros). Aviões Comerciais a jato: operam entre 25.000 a 40.000 pés (7600 a 12000 metros). Concorde: opera a 58.000 pés (17.000 metros) de altitude.
Estratosfera: Limites: da troposfera até aproximadamente 50 Km de altitude. Comportamento da temperatura: aumenta com o aumento da altitude. 20
Na estratosfera, a temperatura mantém-se constante até à altitude de cerca de 20 km e começa então a aumentar até ao limite desta camada, limite esse que se denomina estratopausa. Abaixo da tropopausa, a umidade e a temperatura atmosféricas são transferidas com grande turbulência. Acima da tropopausa, na estratosfera, isso não acontece. A razão do aumento de temperatura nesta camada é a existência de uma grande concentração de ozônio. O ozônio absorve a radiação ultravioleta do Sol e, como conseqüência, a estratosfera é aquecida. A temperatura nas zonas mais altas varia entre os -13 ºC e os +18 ºC.
Mesosfera: Limites: da estratosfera até aproximadamente 80 Km de altitude. Comportamento da temperatura: reduz com o aumento da altitude. Ao chegarmos na mesosfera passamos por 99% do peso do ar, ou seja, quase todo o ar já ficou para trás. Nesta camada, a temperatura decresce com a altitude até à mesopausa, bordo superior da mesosfera, a uma altitude de cerca de 80 km acima da superfície da Terra. As temperaturas aproximam-se dos -90 ºC. Contém uma pequena porção de ozônio e vapores de sódio que desempenham papel importante nos fenômenos luminosos da atmosfera.
Termosfera : Limites: da mesosfera até aproximadamente 500 Km de altitude. Comportamento da temperatura: aumenta com o aumento da altitude. É a camada que recobre a mesopausa e não tem bem definido o limite superior. É constituída por uma diminuta fração da massa atmosférica. Na extrema rarefação do ar desta camada mais afastada, as temperaturas continuam a aumentar devido à radiação produzida da elevada energia solar pelos átomos de oxigênio e azoto (nitrogênio). As temperaturas podem atingir valores extremamente altos, de mais de 1000 ºC. Contudo, este conceito de temperatura não é o mesmo que é utilizado na superfície da Terra. A temperatura é definida em termos de velocidade média das moléculas em movimento. As moléculas dos gases da termosfera deslocam-se a alta velocidade e a temperatura atingida é muito alta. Mas, como são muito esparsas, o percurso livre das partículas é muito grande, cerca de 100 km, não há repartição uniforme da energia e, no seu conjunto, possuem uma insignificante quantidade de calor. Por esta razão, a temperatura dos satélites artificiais que orbitam a Terra na termosfera é determinada principalmente pelo aumento de radiação solar absorvida e não pela temperatura da quase inexistente atmosfera que rodeia o satélite. Os constituintes gasosos não formam moléculas eletricamente neutras, mas apresentam-se na forma iônica, isto é, carregados eletricamente em virtude do constante bombardeamento dos seus elementos pelas radiações solares. Por esse motivo é também denominada “ionosfera” O ar da ionosfera é extremamente rarefeito e ainda assim oferece suficiente resistência aos meteoros, que bombardeiam diariamente a Terra, fragmentando-os. As regiões inferiores da termosfera desempenham um papel importante nas transmissões por rádio e televisão, pois refletem as ondas hertzianas emitidas pela Terra, possibilitando a sua captação pelas estações receptoras. É na termosfera, devido aos fenómenos de ionização, que ocorrem as auroras boreais.
Exosfera: Limites: após a termosfera, ou seja, após 500 Km de altitude. A exosfera é a camada mais externa da atmosfera. Chega a confundir-se com o espaço cósmico. O ar existente nessa camada é tão rarefeito que os grupamentos atômicos chegam a atravessar distâncias enormes sem se chocarem. Nesta camada, ocorre fuga molecular para o espaço, de forma que as partículas se movimentam em órbitas livres. 21
Influência da pressão na ebulição dos líquidos: O valor da temperatura de ebulição da água, de outros líquidos e de soluções é influenciado pela pressão atmosférica.
É bem sabido que o ponto de ebulição da água ao nível do mar (pressão atmosférica igual a 1 atm ou 760 mmHg e altitude igual a zero) é igual a 100ºC. No entanto, se fervermos a água em Brasília, o valor da temperatura de ebulição será um pouco menor, aproximadamente igual a 98,3ºC. Isso ocorre porque Brasília possui uma altitude acima do nível do mar, possuindo uma pressão atmosférica menor e, com isso, o ponto de ebulição da água também será menor. Quanto maior a altitude, menor será o ponto de ebulição. Por exemplo, o Monte Everest fica na Cordilheira do Himalaia, cuja altitude é de 8848m e sua pressão atmosférica é de 240 mmHg. Nesse local, a água entra em ebulição muito mais rápido do que ao nível do mar, possuindo um ponto de ebulição de aproximadamente 71°C. O contrário também ocorre, em lugares que ficam abaixo do nível do mar (exemplo: dentro do túnel sob o oceano que conecta a Inglaterra até a Bélgica), a água ferverá a uma temperatura maior do que 100ºC. Isso nos ajuda a entender o princípio de funcionamento da panela de pressão. Dentro dela a pressão sobre a água é bastante elevada, o que faz com que a água permaneça no estado líquido em temperaturas maiores que 100 ºC. Temperaturas mais elevadas aceleram o cozimento de alimentos. Po outro lado, se quisermos cozinhar algum alimento em lugares de altitude muito elevada, como o Monte Everest, em panelas comuns, será muito dif ícil. Isso porque a água irá entrar em ebulição em temperatura baixa e irá secar antes mesmo que o alimento termine de cozinhar. Assim, quanto maior for a pressão sobre a superfície do líquido, mais difícil será para suplantá-la e para o líquido entrar em ebulição, logo, o ponto de ebulição será maior. Por outro lado, se a pressão for menor, será mais fácil entrar em ebulição e o ponto de ebulição será menor.
Os Equivalentes Espaciais Fisiológicos de Strughold Dr Hubertus Strughold (1898 –1986) foi um médico e cientista alemão que se naturalizou americano após a II Guerra Mundial. Enquanto morava na Alemanha, participou de experimentos nazistas sobre a capacidade do Corpo Humano em suportar o frio no campo de prisioneiros de Dachau. É considerado como o “pai da medicina aeroespacial”.
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Dr Hubertus Strughold A maioria dos físicos determinam como sendo o início do espaço a altitude de 500 ou 600 km. No entanto, Dr Strughold defendeu a idéia de que o limite de altitude onde ainda é possível existir vida humana é bem inferior a esse limite entre atmosfera/espaço. Dr Strughold apontou 2 limites de altitude que são importantes no estudo da medicina aeroespacial, os quais são conhecidos como: “Equivalentes espaciais fisioló gicos de Strughold”.
Primeiro Equivalente Espacial Fisiológico de Strughold = 50.000 pés Nessa altitude, a pressão é tão baixa que já não ocorre mais nenhuma difusão de oxigênio da atmosfera para os vasos sanguíneos que circundam os alvéolos pulmonares. Segundo Equivalente Espacial Fisiológico de Strughold = 63.000 pés Nessa altitude, a temperatura de ebulição da água é de 37ºC, ou seja, a água ferve na temperatura do corpo humano. Assim, ao menos que seja usado um traje de astronauta, o Ser Humano irá ferver acima de 63.000 pés. Relação entre Altitude e o avião A densidade do ar vai diminuindo progressivamente com o aumento da altitude. De tudo isto, concluímos que Vôo Aéreo é o vôo capaz de ser levado a efeito por aeronaves convencionais com asas e velocidade suficientes para gerar força de sustentação e contrabalançar a força da gravidade, com seu limite máximo de 40 km de altura. Acima desta cota o vôo depende de propulsão por empuxe de foguetes para igualar ou exceder a força da gravidade: é o Vôo Espacial. Von Karman estabeleceu que entre 80 e 100 km de altitude se localiza a linha divisória entre a Aerodinâmica e a Balística – é a Linha de Von Karman. A 200 km de altitude está a linha do limite mecânico da atmosfera – é a linha divisória entre a balística e a mecânica celestial, ou seja, a astrodinâmica. Acima desta linha encontramos a permanente ausência de peso, a imponderabilidade. Com o avanço da tecnologia e a necessidade de aproximar os continentes, grandes empresas aeronáuticas, principalmente americanas e europeias, como a Boeing e a Airbus, começaram a desenvolver grandes aviões com motores a reação para o transporte de passageiros. Graças a tudo isto ficou mais fácil atravessar os oceanos e os continentes. Estes aviões voam a grandes altitudes para economizar tempo e combustível atingindo velocidades que se aproximam a do som ( 80% a 90% da velocidade do som). É sabido que a densidade do ar é diretamente proporcional a força de sustentação e inversamente com o aumento da altitude. Então a aeronave tem que compensar este problema com uma velocidade aerodinâmica maior. Por exemplo, quando temos dez partículas de ar próximo ao solo, numa altitude muito maior, elas estarão mais separadas, fazendo com que a aeronave se desloque mais, para vencer as partículas. Por isso que a preferência para os jatos são as grandes altitudes, para viajarem, proporcionando economia de tempo e combustível. 23
A densidade do ar é influenciada não somente pela altitude, mas também pela temperatura do local e umidade. À medida que a temperatura aumenta, as partículas dos gases da atmosfera se distanciam e a densidade diminui. Assim, para planejar uma decolagem, o piloto precisa saber qual é a "altitude densidade" (AD) na qual estará trabalhando. A altitude densidade é um importante parâmetro meteorológico, causa principal ou contribuinte de muitos acidentes aeronáuticos. A imperícia de alguns pilotos, por não conhecerem bem esse fator, a imprudência por não respeitarem os limites da capacidade dos aviões ou ainda a negligência podem levá-los a riscos desnecessários e até mesmo a acidentes fatais. A definição de Altitude Densidade está ligada ao conceito de Atmosfera Padrão, baseado em uma atmosfera hipotética obtida por médias de várias constantes físicas. A atmosfera padrão por definição refere-se à pressão exata, ao nível do mar, de 101 325 hPa (hecto Pascal), o que equivale a 1 atm, e uma temperatura de superfície de 15°C. Foi estabelecido que, no Nível Médio do Mar, com as condições padrão de temperatura e pressão, a Altitude Densidade é zero. A Altitude Densidade é, portanto, a altitude de pressão (altitude na atmosfera Padrão) corrigida à temperatura não padronizada (fora da atmosfera Padrão) ou, em outras palavras, é a correlação da performance da aeronave com a densidade do ar. Os principais fatores que afetam a AD (altitude densidade) são a altitude, temperatura e umidade do ar. Quanto maior altitude e mais quente estiver a temperatura ambiente menor será a densidade do ar e, conseqüentemente maior a AD. A umidade, embora intrinsecamente ligada à temperatura, não é um fator tão importante, pois afeta mais a potência dos motores do que a eficiência aerodinâmica. Em termos médios, a altitude densidade aumenta cerca de 120 pés para cada °C de aumento na temperatura acima do padrão. Na situação padrão, a taxa de variação térmica na troposfera é de aproximadamente 6,5°C por quilômetro (cerca de 2°C para cada 1.000 pés). A Altitude Densidade age de maneira direta na performance das aeronaves, envolvendo potência dos motores, consumo de pista, quantidade de carga, razão de subida, sustentação etc. Como se pode inferir, o fator está presente em várias fases do vôo e costuma mostrar suas artimanhas principalmente nos dias quentes e em pistas localizadas em altitudes mais elevadas. Exemplos: um Beech P35 Bonanza caiu em Cedar City, Utah, Estados Unidos, causando a morte do piloto e de seu passageiro que decolaram de uma altitude de 8200 pés em um dia de muito calor. O avião estava com carga que excedia sua capacidade e, associado à alta Altitude Densidade, isso foi fatal, pois o piloto não conseguiu manter sua razão de subida e veio a colidir no topo das árvores que haviam no final da pista. A alta Altitude Densidade reduz a eficiência das pás dos helicópteros, necessitando de maior potência para poderem alçar vôo e uma decolagem mais longa em altitude. As turbinas também operam de forma menos eficiente em condições de ar menos denso. Como nos aviões, alta AD significa perda de potência, redução na razão de subida, diminuição na carga útil, o que pode resultar em ter que deixar um passageiro no solo. A sustentabilidade de uma aeronave é diretamente relacionada à densidade atmosférica e esta varia conforme a temperatura e a altitude. Para se ter uma idéia do problema, um DC-8 decolando do Aeroporto de Viracopos – Campinas (aproximadamente 2200 pés), com uma temperatura de 25°C pode levar cerca de 328 mil libras (148 toneladas) que é o seu ideal; porém, se a temperatura se elevar para 30°C, com certeza pelo menos 7 mil libras (3 toneladas) de carga paga ficarão no chão. O que as empresas transportadoras costumam fazer é evitar a decolagem durante o dia e dar preferência pelo horário noturno, quando a temperatura está mais amena, podendo assim aproveitar o máximo possível da capacidade do avião.
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ALTITUDE DE DIVERSAS CIDADES NO BRASIL E NO MUNDO (em metros) NO BRASIL NO MUNDO Belo Horizonte: 858 Bogotá (Colombia): 2640 Brasillia: 1100 Paris: 60 São Paulo: 792 Nova Yorque: 27 Rio de Janeiro: 10 Moscou: 170 São Joaquim (SC): 1420 Quito (Equador): 2800 Recife: 4 La Paz (Bolivia): Aeroporto mais alto do mundo: Aeroporto El Alto: 4061 Um Boeing 737, por sua vez, com a elevação da temperatura em 10°C, pode reduzir em 600 kg sua massa de decolagem permitida. No caso do Airbus A310, para cada grau que a temperatura estiver abaixo da referência, a massa pode ser aumentada em de 210 kg. Pousos e decolagens de aeronaves menores também são afetados pela Altitude Densidade; um "papa tango" que necessite de 300 metros de pista para levantar vôo ao nível do mar, precisará quase o dobro dessa distância em Brasília, que está situada a 1059 metros, isso se for mantida a mesma temperatura ambiente nos dois locais.
A capacidade de teto do avião também é influenciada pela AD, sendo que, quando a velocidade ascensional chegar a zero significa que foi atingido o seu teto. Em condições normais de tempo, as horas mais críticas para os procedimentos de pouso e decolagem estão entre o meio da manhã e o meio da tarde. Caso utilize a previsão de temperatura para um período de 24 horas, dê uma margem de mais ou menos 1°C à previsão obtida. O aeronavegante nunca deve superestimar a capacidade do avião; caso necessário ele deve reduzir o peso da carga ou programar seu vôo para um horário mais adequado, visto que o comprimento das pistas é um elemento inalterável. Seria possível subir em um balão, esperar a Terra girar, e depois descer em outro lugar? Poderíamos imaginar que enquanto o viajante de um balão estiver separado da superfície terrestre, nosso planeta continua girando, como sempre, para leste; e que por isso q uando o viajante descer não cairá no mesmo local de onde saiu, mas em outro lugar, estado ou país. Alguém que subisse em um balão em São Paulo, por exemplo, desceria no estado do Mato Grosso ou na Bolívia. Você imagina um meio mais económico de viajar? Não precisaríamos empreender viagens 25
cansativas por terra ou pelo mar, bastaria esperar, pendurado no ar até que a Terra nos colocasse sobre o nosso destino. Infelizmente este procedimento magnífico é pura fantasia. Em primeiro lugar, porque ao subir no ar nós continuamos ligados à esfera terrestre; nós continuamos na camada gasosa que envolve o planeta, na atmosfera, que também participa do movimento de rotação da Terra. O ar gira junto com a Terra e leva tudo aquilo está nele: as nuvens, os aviões, os pássaros em vôo, os insetos, etc. Se o ar não participasse do movimento de rotação da Terra nós sentiríamos continuamente um vento forte. Os furacões mais terríveis pareceriam brisas suaves comparado com ele (a velocidade de um furacão é de 40 m/s ou 144 km/h. A Terra, em uma latitude como a de Leninegrado, por exemplo, nos arrastaria pelo ar com uma velocidade de 240 m/s, ou de 828 km/h e, no Equador, por exemplo, esta velocidade seria de 465 m/s, ou de 1 674 km/h). Em segundo lugar, embora nós pudéssemos ir até as camadas superiores da atmosfera onde a Terra não está rodeada de ar, o procedimento de viajar economicamente também seria impossível. Ao nos separarmos da superfície da Terra em rotação seguiríamos uma trajetória contínua, por inércia, com a mesma velocidade com que a Terra se moveria debaixo de nós. Diante destas condições, ao voltar à superfície da Terra nós estaríamos no mesmo lugar de onde partimos.
A RADIAÇÂO SOLAR E SUA FILTRAÇÃO PELA ATMOSFERA Grande parte da energia solar é absorvida pela atmosfera. Se chegasse em sua totalidade à superfície do planeta, esta energia nos mataria. Algumas camadas da atmosfera são mais eficientes para realizar essa proteção. A camada de ozono é uma das principais barreiras que protegem os seres vivos dos raios ultravioleta. O ozono deixa passar apenas uma pequena parte dos raios U.V., esta benéfica. Em quantidades muito pequenas, as radiações ultravioleta são úteis à vida, contribuindo para a produção da vitamina D, indispensável ao normal desenvolvimento dos ossos. No entanto, a exposição prolongada e sem proteção à radiação ultravioleta causa anomalias nos seres vivos, podendo levar ao aparecimento de câncer de pele, queimaduras, deformações, atrofia e cegueira assim como a diminuição das defesas imunológicas, favorecendo o aparecimento de doenças infecciosas. Anualmente e a nível mundial, surgem cerca de 3 milhões de novos casos de câncer da pele que podem levar à morte. De acordo com o Programa das Nações Unidas para o Ambiente, a redução de apenas 1% na espessura da camada de ozono é suficiente para a radiação ultravioleta cegar 100 mil pessoas e aumentar os casos de câncer de pele em 3%. Cada vez mais aconselha-se a evitar o sol nas horas em que esteja muito forte, assim como a utilização de filtros solares, únicas maneiras de se prevenir e de se proteger a pele.
OZÔNIO O ar que nos rodeia contém aproximadamente 20% de oxigénio. A molécula de oxigénio pode ser representada como O 2, ou seja, dois átomos de oxigénio quimicamente ligados. De forma simplista, é o oxigénio molecular que respiramos. A molécula de ozono é uma combinação molecular mais rara dos átomos de oxigénio, sendo representada como O 3. Sobre a formação, o ozono estratosférico forma-se geralmente quando algum tipo de radiação ou descarga eléctrica separa os dois átomos da molécula de oxigénio (O 2), que então se podem recombinar individualmente com outras moléculas de oxigénio para formar ozono (O 3). Curiosamente, a radiação ultravioleta também contribui para a formação de ozono. 26
Formação da molécula de Ozônio (O3) = união de uma molécula de oxigênio (O2) e um oxigênio livre A camada de ozônio forma-se e destrói-se por fenómenos naturais, mantendo um equilíbrio dinâmico, não tendo sempre a mesma espessura. A espessura da camada pode assim alterar-se naturalmente ao longo das estações do ano e até de ano para ano. O avião a jato interfere na camada de ozônio. Os motores de aviões produzem óxidos de nitrogênio (NO e NO 2), que têm dois grandes impactos na troposfera superior: Eles formam ozônio e eles destroem o metano. Ambos, ozônio e metano são gases de efeito estufa. Em uma escala global, ambos os efeitos quase se anulam. Na escala local, um aquecimento por formação de ozono nos corredores de vôo, compensa o resfriamento global causado pela depleção de metano. A formação de ozono é um processo local e temporário, uma vez que o ciclo de vida do ozono é curto. Observa-se um aumento de cerca de 6% em um corredor de vôo em comparação com locais onde não há aviação. Estima-se que, em 2050, com o aumento do tráfego aéreo, esse aumento poderá alcançar 12% nesses corredores.
AS INDÚSTRIAS DE SPRAYS/REFRIGERAÇÃO E A CRIAÇÃO DO CFC Até os anos 1920 o fluido utilizado para aquecimento e/ou refraigeração era a amónia ou dióxido de enxofre. Esses gases são venenosos e causam um cheiro desagradável. No caso de vazamento podem ocasionar envenenamento naqueles que se encontram próximos aos equipamentos de refrigeração. Iniciou-se então a pesquisa para encontrar um gás substituto que fosse líquido em condições ideais, circulasse no sistema de refrigeração e, em caso de vazamento, não causasse danos aos seres vivos. As pesquisas da indústria química voltada à refrigeração concentraram-se num gás que não deveria ser venenoso, inflamável, oxidante, não causasse irritações nem queimaduras e não atraísse insetos. Nas pesquisas foram testados diversos gases e fluidos, sendo escolhida uma substância que se chamaria de clorofluorcarboneto (CFC). Os CFCs passaram a constituir os equipamentos de refrigeração, condicionadores de ar, como propelentes de sprays, solventes industriais, espumas isolantes e componentes electrónicos. 27
CLOROFLUORCARBONO E A DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZÔNIO As moléculas de clorofluorcarbono (também chamadas de “Freon”) ao serem lançadas na atmosfera, ganham altitude. passando intactas pela troposfera. Em seguida essas moléculas atingem a estratosfera, onde os raios ultravioletas do sol aparecem em maior quantidade. Esses raios quebram as partículas de CFC (Cloro Flúor Carbono) liberando o átomo de cloro. Este átomo, então, rompe a molécula de ozônio (O3), formando monóxido de cloro (Cl O) e oxigênio (O2). A reação tem continuidade e logo o átomo de cloro libera o de oxigênio que se liga a um átomo de oxigênio de outra molécula de ozônio, e o átomo de cloro passa a destruir outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia.
Como se pode observar, o cloro que veio do CFC age como um catalisador, não sendo consumido no processo e, por isso, os cientistas dizem que sua ação na atmosfera pode continuar por 50 anos. Uma vez liberto, um único átomo de cloro destrói cerca de 100 000 moléculas de ozono antes de regressar à superfície terrestre, muitos anos depois. Por outro lado, existe a reação que beneficia a camada de ozônio: Quando a luz solar atua sobre óxidos de nitrogênio, estes podem reagir liberando os átomos de oxigênio, que se combinam e produzem ozônio. Estes óxidos de nitrogênio são produzidos continuamente pelos veículos automotores, resultado da queima de combustíveis fósseis. Existem estudos mostrando que, em corredores aéreos, onde os jatos liberam produtos de combustão com óxidos de nitrogênio, existe uma quantidade maior do ozônio. Infelizmente, a produção de CFC, mesmo sendo menor que a de óxidos de nitrogênio, consegue, devido à reação em cadeia já explicada, destruir um número bem maior de moléculas de ozônio que as produzidas pelos automóveis, aviões, e outras máquinas.
O BURACO A região mais afetada pela destruição da camada de ozônio é a Antártida. Nessa região, principalmente no mês de setembro, quase a metade da concentração de ozônio é misteriosamente 28
sugada da atmosfera. Esse fenômeno deixa à mercê dos raios ultravioletas uma área de 31 milhões de quilômetros quadrados, maior que toda a América do Sul, ou 15% da superfície do planeta.
Este mapa mostra a concentração de ozônio na atmosfera em 1995. O buraco na camada de ozônio está no centro, representado pelas cores azul claro e azul escuro.
Esta figura mostra a evolução do buraco da camada de ozônio de 1979 até 1992. Nas demais áreas do planeta, a diminuição da camada de ozônio também é sensível; de 3 a 7% do ozônio que a compunha já foi destruído pelo homem. Mesmo menores que na Antártida, esses números representam um enorme alerta ao que nos poderá acontecer, se continuarmos a fechar os olhos para esse problema. Felizmente, estudos recentes mostram que o buraco na camada de ozônio da Antártida pode fechar nos próximos 50 anos, se políticas anti-emissão de CFC forem tomadas por todo o mundo.
Por que a Antártida é mais afetada? Em todo o mundo, as massas de ar circulam, sendo que um poluente lançado no Brasil pode atingir a Europa devido às correntes de convecção. Na Antártida, por sua vez, devido ao rigoroso inverno de seis meses, essa circulação de ar não ocorre e, assim, formam-se círculos de convecção exclusivos daquela área. Os poluentes atraídos durante o verão permanecem na Antártida até a época de subirem para a estratosfera. Ao chegar o verão, os primeiros raios de sol quebram as moléculas de CFC encontradas nessa área, iniciando a reação. Em 1988, foi constatado que, na atmosfera da Antártida, a concentração de monóxido de cloro é cem vezes maior que em qualquer outra parte do mundo. 29
Medidas tomadas mundialmente para evitar a degradação da camada de ozono Cerca de dois anos após a descoberta do buraco do ozono sobre a atmosfera da Antárctica, os governos de diversos países, entre os quais a maioria dos países da União Europeia, assinaram em 1987 um acordo, chamado Protocolo de Montreal, com o objetivo de recuperar a concentração de ozônio na alta atmosfera. O único método conhecido de proteção da camada do ozono é limitar a emissão dos produtos que a danificam e substitui-los por outros mais amigos do ambiente, como os hidrofluorcarbonetos. Assim sendo, mais de 60 países comprometeram-se a reduzir em 50% o uso de CFC até finais de 1999, com o Protocolo de Montreal, com o objetivo de reconstituir a concentração de ozônio na alta atmosfera. Na Conferência de Londres, em 1990, concordou-se em acelerar os processos de eliminação dos CFC, impondo a interrupção total de sua produção até ao ano de 2000, tendo sido criado um fundo de ajuda aos países em desenvolvimento para esse fim. Os Estados Unidos, Canadá, Suécia e Japão anteciparam essa data para 1995 e a UE decidiu parar com a produção até Janeiro de 1996. Segundo a Organização Meteorológica Mundial, o Protocolo de Montreal tem dado bons resultados, uma vez que foi registada uma lenta diminuição da concentração de CFC na baixa atmosfera após um máximo registado no período de 1992/1994. Em meados da década de 80, o consumo mundial total de CFC era aproximadamente de 1,1 milhão de toneladas PAO (potencial de esgotamento da camada de ozônio). No fim dos anos 90, esse número caiu para 150 mil toneladas graças ao Protocolo de Montreal. Se não fossem tomadas medidas, calcula-se que o consumo de CFC teria alcançado 3 milhões de toneladas em 2010, o que produziria um esgotamento de 50% da camada de ozônio. Em Fevereiro de 2003, cientistas neozelandeses anunciaram que o buraco na camada de ozono sobre a Antártida poderá estar fechado em 2050, como resultado das restrições internacionais impostas contra a emissão de gases prejudiciais. Mesmo assim, a luta pela restauração da camada de ozônio tem que continuar, pois os CFCs têm um tempo de vida longo. Os cientistas preveem que o aparecimento anual do buraco do ozônio no Polo Sul dure ainda vários anos. O êxito do Protocolo de Montreal evidencia o sucesso da cooperação entre países e organizações internacionais para um fim comum. Só o cumprimento integral e continuado das disposições do Protocolo por parte dos países desenvolvidos e dos países em desenvolvimento poderá garantir a recuperação total da camada de ozônio.
No Brasil ainda há pouco com que se preocupar No Brasil, a camada de ozônio ainda não perdeu 5% do seu tamanho original, de acordo com os instrumentos medidores do INPE (Instituto de Pesquisas Espaciais). O instituto acompanha a movimentação do gás na atmosfera desde 1978 e até hoje não detectou nenhuma variação significante, provavelmente pela pouca produção de CFC no Brasil em comparação com os países de primeiro mundo. No Brasil, apenas uma pequena fração dos sprays utilizam CFC, já que uma mistura de butano e propano é significativamente mais barata, funcionando perfeitamente em substituição ao clorofluorcarbono.
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Medidas que cada um pode tomar Os primeiros passos, e mais importantes, são a procura de informação: devemos todos estar informados sobre o problema e o que o causa, utilizando como fontes de informação publicações, escolas, bibliotecas públicas, Internet, etc. Como já foi referido, a única maneira de reparar a camada de ozônio é parar a produção/liberação de CFCs e outros gases que destroem o ozônio. Assim, podemos:
Tentar usar produtos rotulados como “amigos do ozônio”; Assegurar que os técnicos que reparam os frigoríficos e aparelhos de ar-condicionado recolham e providenciem o destino correto para os CFCs de modo a que estes não sejam libertados para a atmosfera; Verificar regularmente se não há vazamentos nos aparelhos de ar-condicionado dos carros/casas; Pedir para substituir o gás do ar condicionado do carro/casa caso o aparelho necessite de uma grande reparação; Ajudar a criar um programa de recuperação e reciclagem adequados na área onde residimos; Trocar extintores de incêndio que usem “halon” por outros que usem compostos alternativos (ex. dióxido de carbono ou espuma); Sugerir atividades escolares com o objetivo de aumentar a consciência ecológica.
OS SUBSTITUTOS DOS CFCs (NÃO SÃO PERFEITOS...) Para evitar a destruição da camada de ozônio, os CFCs passaram a ser substituídos por outros gases, como hidroclorofluorcarbonos (HCFC), hidrofluorcarbonos (HFC) e perfluorcarbonos (PFC). Muito embora essas novas opções realmente não sejam nocivas à camada de ozônio, foi percebido que esses gases provocam outro problema: promovem o aquecimento global contribuindo para a formação do efeito estufa. Pesquisas da ONU confirmam que os gases HFC (Hidrofluorcarbonetos), que se consolidaram como substitutos aos CFCs em geladeiras e ar condicionados, possuem um potencial de aquecimento global até 14.760 maior que o CO2. Sendo assim, a indústria deve tentar desenvolver outros gases para usar como alternativa para usar em sprays, refrigeradores e condicionadores de ar. Não podem ser os CFCs por destruírem a camada de ozônio nem os HFCs por provocarem o efeito esfufa. As alternativas que atendem a esses requisitos são um pouco mais desafiadoras por serem mais caras, poderem provocar cheiro ruim se vazarem, entre outros. Novos gases que vêm sendo usados para esse fim são a amônia (NH3), o CO2 e os hidrocarbonetos.
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Polêmica acerca dos CFCs Embora grande parte da comunidade científica apoie a teoria de destruição da camada de ozônio causada pelos CFCs (Clorofluorocarbonetos), existe uma pequena parte que defende o contrário. Dentre os defensores dessa outra teoria pode-se destacar o professor de climatologia da USP Ricardo Augusto Felício. Em seu artigo acadêmico, OS MITOS SOBRE O OZÔNIO: UM RESGATE DAS ORIGENS DA DISCUSSÃO, o professor expõe que nunca foi provado que a presença de cloro na base da estratosfera tem origem dos CFCs. Indica que as fontes naturais de cloro são muito mais expressivas que as antropogênicas. A crítica se estende ao fato de que a maior produção de CFCs é no hemisfério norte e, no entanto, o “buraco” na camada de ozônio é maior no polo sul. A maior polêmica que o professor cita seria a interferência de indústrias produtoras dos substitutos dos CFCs, na comunidade científica, para atestarem os malefícios dos CFCs que curiosamente tinham suas patentes prestes a vencer, ou seja, qualquer indústria poderia fabricá-los sem pagamentos de royalties.
F SICA DOS GASES: Importância: Noventa e nove por cento da atmosfera terrestre existe abaixo de 32km, estando a maior diferença de pressão entre o nível do mar até cerca de 5000 ft. Devido às variações de altitude durante um vôo, temos que a pressão não é constante e, em decorrência disto, variam também seus efeitos fisiológicos no aeronavegante. As propriedades dos gases são as mais notáveis, por seus efeitos no corpo humano (hipóxia, descompressão, bloqueio auditivo, etc) Leis dos Gases A lei dos gases perfeitos indica que o produto da pressão pelo volume (P.V) de um gás é diretamente proporcional à temperatura e à quantidade de moléculas do gás:
P.V.= n.R.T. Onde: P = pressão; V = Volume; n = número de moles do gás; T = temperatura; R = constante dos gases perfeitos ( 0,082 atm.l /mo l.K ), Obs: esta constante somente pode ser usada se as unidades das variáveis em questão forem: atmosfera, litro, moles e Kelvin. Obs: 1 mol = 6,02 x 10(elevado a 23) Para achar o numero de moles/mols, usa-se a equação: N = m / M Onde, m = massa do gás / M = massa molar do gás (massa de 1 mol) Da fórmula acima, em um sistema fechado, ou seja, onde não exista entrada ou saída de moléculas de gás, podemos concluir que n e R são constantes. Nestes casos, é possível analisar as variáveis Pressão, Volume e Temperatura, em um sistema fechado, em 2 momentos distintos, onde elas sofrem uma determinada alteração. Teremos então a fórmula abaixo: 32
Onde P1, V1 e T1 representam respectivamente pressão, volume e temperatura do gás na situação inicial. P2, V2 e T2 representam as mesmas variáveis já descritas, porém com valores distintos dos anteriores, uma vez que o gás sofreu alguma alteração. A equação da Lei dos Gases indica que, para um volume fixo de gás, a pressão aumenta junto com a temperatura. A pressão é a medida da força aplicada pelo gás nas paredes do recipiente e é ligada à energia do sistema. Assim, pode-se ver que um aumento da temperatura corresponde a um aumento da energia térmica do sistema.
I- Lei de Boyle-Mariotti Enunciado: "O volume de um gás é inversamente proporcional à pressão, em um sistema onde a temperatura é mantida constante".
Considerando um sistema fechado (não sai nem entra moléculas de gás) com temperatura constante, à medida que o volume diminui, a pressão aumenta. Na figura, é isso que acontece quando passamos do sistema (a) para o sistema (b). Da Lei Geral dos Gases, podemos extrair a equação que demonstra essa afirmativa. Como a temperatura é constante, basta remover esta variável de ambos os lados da equação, como demonstrado a seguir:
Exemplos: Existem cavidades no Corpo Humano que podem ter seus orifícios de comunicação com o meio externo fechados por motivo de inflamação, alergia, traumas etc. N estes casos, em situações onde existe alteração da pressão ambiente, ocorrerá mudança do volume do ar contido nessas cavidades, gerando dor. É o que ocorre no ouvido médio (baro-otite), seios da face (baro-sinusite), estômago e intestinos (distensões abdominais).
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II- Lei de Charles Enunciado: “A pressão de um gás é diretamente proporcional à sua temperatura, em um sistema onde o volume é mantida constante” Da Lei Geral dos Gases, podemos extrair a equação que demonstra essa afirmativa. Como o volume é constante, basta remover esta variável de ambos os lados da equação, como demonstrado a seguir:
A maior parte dos frascos de spray trazem o seguinte aviso de segurança: “não aquecer mesmo após vazio”. Isto pois, na verdade, eles não ficam realmente vazios. Quando não mais ocorre saída de gás ao acionar seu dispositivo de liberação, significa que a pressão dentro do frasco se igualou à pressão ambiente, mas não significa que ele esteja vazio, pois sempre fica uma quantidade residual de gás. Assim, ao jogar um desses frascos “vazios” no fogo, à medida que a temperatura aumenta, a pressão do gás restante aumenta podendo explodir o recipiente e ferir as pessoas ao seu redor.
III- Lei de Dalton Enunciado: "A pressão total de uma mistura de gases é a soma de cada pressão parcial individual." Na fórmula abaixo, PT significa a pressão total exercida pelos gases de um sistema fechado e P1, P2, P3..., significam a pressão parcial de cada um dos gases que compõem a mistura:
Isto significa que, dentro de um cilindro de ar comprimido, cada gás exerce pressão correspondente à sua quantidade percentual na mistura. Assim, ao comprimirmos o ar da troposfera, o nitrogênio será o gás que mais participará na manutenção da pressão total do sistema, seguido pelo oxigênio. A porcentagem de cada gás permanece a mesma no cilindro. 34
IV- Lei de Henry Enunciado: "A quantidade de gás em uma solução varia diretamente com a pressão parcial daquele gás na solução. Quando a pressão de um gás cai, a quantidade de gás dissolvido também diminui (e vice-versa), até o equilíbrio junto à atmosfera de exposição." Na fórmula a seguir, estudamos as alterações sofridas na quantidade de gás dissolvida em um líquido, quando alteramos a pressão parcial deste gás no ambiente que o cerca. Assim, temos 2 momentos de observação: um inicial e outro posterior. P1 significa a pressão parcial do gás no ambiente e A1 significa a quantidade do mesmo gás dissolvida no líquido, no momento inicial. P2 e A2 significam as mesmas variáveis anteriores, mas em um momento posterior, quando elas sofreram alteração de seus valores:
Exemplo: Em um avião não pressurizado, os gás de uma garrafa de refrigerante aberta é liberado mais rapidamente quando a altitude aumenta, pois, consequentemente, a pressão ambiente diminui.
Em uma garrafa de refrigerante tampada, a pressão parcial do gás no espaço sobre o líquido é alta, mantendo igualmente alta a quantidade desse mesmo gás dissolvida no líquido.
V- Lei de Graham – Lei da difusão dos gases. Enunciado: "Um gás tende a passar de uma região de alta pressão para outra de baixa pressão", ou seja, ele tende a deslocar do local onde está mais concentrado para o local onde está menos concentrado. Exemplo: Dentro dos pulmões, o oxigênio passa do ar (ambiente onde a pressão de O 2 é mais alta) para o sangue venoso (ambiente onde a pressão de O 2 é mais baixa).
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Tabela Resumo: Lei dos Gases Boyle Charles Dalton Henry Difusão dos gases
A quantidade de um gás dissolvido em um líquido depende da pressão parcial desse gás na atmosfera que envolve o líquido. Um gás tende a passar de uma região de alta pressão para outra de baixa pressão.
UM POUCO DE HISTÓRIA: De onde veio o termo: temperatura Kelvin, ou escala absoluta de temperatura? Físico e matemático britânico, Lord Kelvin nasceu em Belfast Irlanda do Norte a 26/06/1824 e faleceu em Netherhall, a 17/12/1907. O seu nome era Wiliam Thomson.
Wiliam Thomson = Lord Kelvin ESCALA DE KELVIN As propriedades do calor foram um dos temas preferidos de Kelvin. Analisou com mais profundidade as descobertas de Jacques Charles sobre a variação de volume dos gases em função da variação de temperatura. Charles concluíra que à temperatura de –273ºC todos os gases teriam volume igual a zero. Kelvin chegou a outra conclusão: não era o volume que se anularia a essa temperatura, mas sim a energia cinética das suas moléculas. A temperatura interfere na energia cinética de uma matéria, alterando seu estado (sólido, líquido ou gasoso): 36
Sólido - Temperatura baixa: moléculas estão agrupadas em ordem. Pouco movimento (ou energia cinética). Mas eles ainda vibram, o volume do elemento é relativamente compacto Líquido - Temperatura média: moléculas perdem a ordem e se movimentam mais livremente (mais energia cinética), aumenta o volume Gás - Temperatura alta: moléculas estão livres e se movimentam com mais energia cinética. O volume está bem maior Apartir dessas observações, William Thompson (Barão de Kelvin), decidiu criar a sua escala baseado no nível de energia cinética das moléculas. '0 grau Kelvin': É a temperatura em que se anula a Energia Cinética das moléculas de um gás. Em Português simplificado, as moléculas do gás param de se mexer - Na verdade, não param por completo mas chega bem perto. Portanto '0 Kelvin' é conhecido como "zero absoluto" também (273 graus mais frio do que o gelo!), daí sua definição de escala absoluta. Sugeriu então que a temperatura 0 Kelvin (-273º C ) devia ser considerada a mais baixa possível e chamou-a de zero absoluto. Kelvin também concluiu que é impossível utilizar toda a energia de um sistema na forma de trabalho. Uma parte dessa energia é inevitavelmente perdida na forma de c alor. Mais tarde, estudos teóricos baseados na 2.ª lei da Termodinâmica confirmaram estes valores; ou seja, o zero absoluto encontra-se, de facto, a –273,15ºC. No entanto este valor é impossível de ser alcançado, por ser puramente teórico: pressão e volume de um gás seriam nulos a esta temperatura o que corresponderia a uma aniquilação da matéria. Para além disso, nessas condições todas as substâncias se encontrariam já em estado sólido e não gasoso. A temperatura mais próxima, atingida até ao momento, dista apenas de 1 nK (10 K) do zero absoluto. A título de exemplo, o hélio, que é de todas as substâncias a que tem pontos de ebulição e de fusão mais baixos, solidifica a 0,95 K. Assim, o valor de 273,15 ºC é denominado zero absoluto teórico. A diferença fundamental entre a escala Kelvin e a escala centígrada consiste no facto de na escala Kelvin não haver temperaturas negativas, uma vez que o zero desta escala corresponde à temperatura mais baixa possível e recebe o nome de zero absoluto de temperaturas. Nesta escala, as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água são de 273 K e 373 K, respectivamente. Para converter uma temperatura na escala Celsius para a correspondente na escala de Kelvin: K= ºC+273
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SISTEMA RESPIRAT RIO: Definição: é o conjunto de órgãos responsáveis pela entrada, filtração, aquecimento, umidificação e saída de ar do nosso organismo. Faz as trocas gasosas do organismo com o meio ambiente, oxigenando o sangue e possibilitando que ele possa suprir a demanda de oxigênio do indivíduo para que seja realizada a respiração celular. O processo de troca gasosa no pulmão (oxigênio por dióxido de carbono) é conhecido como hematose pulmonar. A função do sistema respiratório é basicamente garantir a hematose, mas também ajuda a regular a temperatura corpórea, o ph do sangue e liberar água. Definição de termos: 1) VENTILAÇÃO PULMONAR: são processos que visam a renovação do ar da via aérea condutora de ar para os pulmões, e do espaço alveolar, que ocorre durante os períodos da inspiração e da expiração pulmonar. 2) RESPIRAÇÃO CELULAR: são processos bioquímicos intracelulares compostos por reações de óxido-redução que consomem oxigênio e nutrientes para produzir a enegia biológica que é utilizada nas funções celulares. 3) HEMATOSE PULMONAR: é um processo que envolve a troca entre os gases (oxigênio e gás carbônico) dos alvéolos e do sangue capilar pulmonar. Não confunda hematose com ventilação pulmonar que é a renovação do ar da via aérea condutora e dos alvéolos. Assim, é incorreto dizer “respiração boca a boca”, pois o mais adequado é dizer “ventilação boca a boca”.
Os órgãos do sistema respiratório: Podemos dividir o Sistema respiratório em 2 partes: Vias aéreas e pulmões.
1) Vias respiratórias São assim denominadas as estruturas responsáveis pelo transporte do ar aos pulmões no organismo humano. Essas estruturas são anatomicamente separadas em:
Fossas nasais (nasofaringe) Faringe Laringe Traquéia Brônquios, subdivididos em: Brônquios principais Brônquios lobares Brônquios segmentares Bronquíolos (respiratórios e terminais) Alvéolos o o o
Em condições normais de respiração, o ar passa pelas fossas nasais onde é filtrado por pêlos e muco, umidificado e aquecido pelos capilares sanguíneos sob o epitélio respiratório (tecido altamente vascularizado). O epitélio respiratório (pseudoestratificado, ciliado, não-queratinizado) é a mucosa que reveste boa parte do trato respiratório, se extendendo das fossas nasais até os brônquios. Esse epitélio é reponsável pela filtração, aquecimento, e umidificação do ar inspirado. A filtração é possível graças à presença de muco secretado pelas células caliciformes e dos cílios que orientam seus batimentos em direção à faringe, impedindo a entrada de partículas estranhas no 38
pulmão; enquanto o aquecimento é garantido pela rica vascularização do tecido, principalmente nas fossas nasais. A laringe tem importante função ao impedir a entrada de alimento nas vias aéreas inferiores e garantir a fonação. Ela é formada por nove peças de cartilagem, dentre elas, a cartilagem tireóide, que possui uma forma proeminente conhecida como “proeminência laríngea ou pomo -de-adão”. Por cima da estrutura da laringe, se encontra a cartilagem epiglótica, mobilizável pelos músculos da laringe para fechar a epiglote durante a deglutição. As cordas vocais são duas pregas músculo-membranosas presentes na parede posterior da cartilagem tireóide, que aumentam ou reduzem a luz da rima da glote (abertura entre as cordas vocais) produzindo sons durante a passagem de ar. A traquéia é formada por anéis incompletos de cartilagem em forma de "C", feixes musculares lisos, uma capa interna de epitélio respiratório, e mais externamente de tecido conjuntivo que envolve todas essas estruturas. Inferiormente se subdivide e dá origem a dois brônquios que penetram pelo hilo do pulmão. O brônquio principal direito é mais curto e bastante vertical, como se fosse o prolongamento da traquéia. Dessa forma, quando uma criança aspira um corpo estranho pequeno, ele provavelmente deverá passar pelo brônquio principal direito até chegar no pulmão direito. Já o brônquio principal esquerdo é mais horizontalizado e mais longo, uma vez que deve contornar o coração antes de alcançar o pulmão esquerdo.
Figura: Observar que o Brônquio Principal Direito é mais curto e mais vertical que o esquerdo.
2) Pulmões: Os pulmões do ser humano são os principais órgãos do sistema respiratório, responsáveis pelas trocas gasosas entre o ambiente e o sangue. São dois órgãos de forma piramidal, de consistência esponjosa medindo mais ou menos 25 cm de comprimento. Os pulmões são compostos de brônquios que se dividem em bronquíolos e alvéolos pulmonares. Os alvéolos totalizam-se em um total de 350 milhões e são estruturas saculares que se formam no final de cada bronquíolo e têm em sua volta os chamados capilares pulmonares. Nos alvéolos se dão as trocas gasosas ou hematose pulmonar entre o meio ambiente e o corpo, com a entrada de oxigênio na hemoglobina do sangue (formando a oxiemoglobina) e saída do gás carbônico ou dióxido de carbono (que vem da célula como carboemoglobina) com dos capilares para o alvéolo. 39
Figura: Alvéolos envoltos em rica rede capilar. O oxigênio (esferas azuis) passa do ar para o sangue, sendo transportado pelas arteríolas. Os pulmões humanos são divididos em segmentos denominados lobos. O pulmão esquerdo possui dois lobos e o direito possui três. Os pulmões são revestidos externamente por uma membrana chamada pleura. Fisiologicamente, também podemos dividir o sistema respiratório em:
Zona condutiva: formada pelas estruturas responsáveis pela condução do ar. Extende-se da cavidade nasal até o bronquíolo terminal ( aparece na 16ª divisão da “árvore traqueal”); Zona intermediária: formada por estruturas com função mixta: condução do ar e trocas gasosas. É representada pelo bronquíolo respiratório, o qual possui áreas de condução exclusiva e áreas com saculação onde é feita troca de O 2 e CO2 entre o ar e o sangue; Zona respiratória: formada por estruturas que possuem 100% do seu revestimento interno especializado para realizar trocas gasosas. Seus componentes são: Ducto alveolar e Saco alveolor.
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Figura: Divisão do Sistema Respiratório de acordo com a função de transporte de ar e/ou de trocas gasosas.
VENTILAÇÃO PULMONAR: Na ventilação pulmonar, o ar entra e sai dos pulmões devido à expansão/contração da caixa toráxica e à contração/relaxamento do diafragma. O diafragma é um músculo laminar que separa o tórax do abdome. Quando o diafragma se contrai, ele aumenta o volume dos pulmões, o que diminui sua pressão interna. Conjuntamente, a musculatura intercostal eleva as costelas aumentando o diâmetro do tórax. Assim, o ar rico em oxigênio do meio ambiente (local de maior pressão) flui para dentro dos pulmões (local de menor pressão). Esse processo chamado de inspiração. Quando o diafragma relaxa, a pressão dentro dos pulmões aumenta e o ar que estava no seu interior agora sai com o gás carbônico. As costelas tabém passam de sua situação horizontalizada para uma posição mais pendente, reduzindo o volume da caixa toráxica. Esse processo é denominado: expiração. As pessoas podem parar de respirar espontaneamente, mas ninguém consegue ficar sem respirar por mais de alguns minutos. Isso, porque a concentração de gás carbônico no sangue fica tão alta que o corpo não conseque mais fornecer energia para as células e o bulbo (parte do sistema nervoso que forma o encéfalo) manda impulsos nervosos para o diafragma e os músculos intercostais, para que se contraiam e a respiração volte a ser executada normalmente. A inspiração e a expiração são processos passivos do pulmão já que ele não se movimenta, isso fica a cargo do diafragma, dos músculos intercostais e da expansibilidade da caixa torácica, que garante a conseqüente expansão do pulmão graças à coesão entre pleura parietal (fixa na caixa torácica) e a pleura visceral (fixa no pulmão). O ar inspirado, rico em oxigênio, passa pelas vias respiratórias, sendo filtrado, umedecido, aquecido e levado aos pulmões. No íntimo pulmonar o oxigênio do ar inspirado entra na circulação sanguínea e o dióxido de carbono do sangue venoso é liberado nos aovéolos para que seja eliminado com o ar expirado. O ar expirado é pobre em oxigênio, rico em dióxido de carbono e segue caminho oposto pelo trato respiratório. A respiração é um processo "semi-automático", que permite a intervenção do sistema nervoso central, mas normalmente é controlada pelo bulbo (que controla a amplitude e frequência da respiração), o diafragma é controlado pelo nervo frênico. O bulbo é sensível às variações de pH do sangue. Ao faltar oxigênio na corrente sanguínea, ocorre um aumento da concentração do ion bicarbonato ( HCO 3− , forma na qual ocorre a maior parte do transporte de CO 2 no sangue) de 41
caráter ácido, acarretando uma redução do pH e a consequente resposta do bulbo a esta variação, que consiste em aumentar a frequência respiratória.
ESPIROMETRIA: VOLUMES E CAPACIDADES PULMONARES Existem 4 volumes e 4 capacidades relacionados à fisiologia do sistema respiratório. Cada um dos volumes representa a quantidade de ar em determinado momento do ciclo respiratório. O espirógrafo (exame = espirometria) é o aparelho que realiza todas essas verificações, com as quais observamos as alterações por doenças obstrutivas e outras patologias pulmonares.
Figura: Volumes e Capacidades dos Pulmões
VOLUMES PULMONARES Os volumes pulmonares são: volume corrente, volume residual, volume de r eserva inspiratória e volume de reserva expiratória. O volume corrente é, em repouso, de 0,5L a cada novo ciclo respiratório. Corresponde ao volume necessário para a manutenção de nosso organismo em repouso. Aproximadamente 0,35L atingem os alvéolos e 0,15L ocupam as vias aéreas superiores. Em exercício, primeiro inspiramos mais (VRI) e depois, com o aumento da atividade física, passamos a expirar mais (VRE). Os volumes de reserva (VRI e VRE) diminuem com o esforço f ísico. O VRI se relaciona com a elasticidade pulmonar, enquanto o VRE se relaciona com a força de compressão do diafragma e dos músculos da caixa torácica. O volume residual depende do volume do tórax, motivo pelo qual está diminuído em derrames pleurais. O pneumotórax diminui TODOS os volumes pulmonares.
CAPACIDADES PULMONARES As capacidades pulmonares correspondem à soma de um volume com outro. Assim temos: Capacidade Total = VR+VRE+VC+VRI; Capacidade Vital = VRE+VC+VRI; Capacidade Residual Funcional = VR+VRE; Capacidade Inspiratória = VC+VRI. Observar que a soma de CI e CRF é igual à CT.
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A CI é o volume máximo de ar (VC+VRI) que conseguimos inspirar depois da expiração normal. Representa, em outras palavras, a capacidade máxima de volume de ar que podemos inspirar. A CRF corresponde ao ar que pode ser expirado depois da expiração normal (VRE) e ao ar que resta nos pulmões ao final desta expiração forçada (VR). A CV corresponde aos limites máximos de inspiração e expiração. Ou seja, é o volume obtido por uma expiração máxima que segue uma inspiração máxima. A CT é a extensão volumétrica total dos pulmões. Não há significado fisiológico ou patológico nesta verificação. A CT é dependente da massa corporal. Tabela de Resumo
Volumes Pulmonares: volume corrente (VC=0,5L); volume de reserva inspiratório (VRI=3L): volume de reserva expiratório(VRE=1,5L); volume residual (VR=1L).
Capacidades pulmonares: capacidade inspiratória (CI=VC + VRI); capacidade residual funcional (CRF=VRE + VR); capacidade vital (CV=VC+VRI+VRE); capacidade total (CT=VC+VRI+VRE +VR);
Obs 1: durante o exercício físico: ↑VC ↓VRI ↓VRE =CI ↑CV
RESPIRAÇÃO CELULAR: O processo básico da respiração é a oxidação da glicose, que se pode expressar pela seguinte equação química: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia Os fenômenos da respiração, se processam em duas etapas: Etapa 1: Glicólise Etapa 2: Oxidação do piruvato através de um de dois processos: 2.1) Respiração aeróbica 2.2) Respiração anaeróbica
1) Glicólise: A glicólise deriva do grego e quer dizer "quebra do açúcar". É a sequência de reacções que converte a glicose em ácido pirúvico com a concomitante formação do ATP. A glicólise nas células eucariotes ocorre no citoplasma. Nesta fase, de cada molécula de glicose consomem-se 2 ATP que funcionam como energia de activação e formam-se 4 ATP e 2 NADH, o que dá um saldo de 2 ATP por cada molécula de glicose utilizada. A reação global da glicólise é:
C6H12O6 + 2ADP (Glicose)
2 C3H4O3 + 2ATP ( cido pirúvico)
2) Oxidação do piruvato De acordo com o tipo de metabolismo, existem duas sequências possíveis para a oxidação do piruvato proveniente da glicólise: respiração aeróbica e respiração anaeróbica.
2.1) Respiração aeróbica A respiração aeróbia requer oxigênio. Cada piruvato que entra na mitocôndria e é oxidado a um composto com 2 carbonos (acetato) que depois é combinado com a Coenzima-A, com a produção de NADH e libertação de CO2. De seguida, inicia-se o ciclo de Krebs. Neste processo, o grupo acetil é combinado com compostos com 4 carbonos formando o citrato (6C). Por cada ciclo 43
que ocorre liberta-se 2CO2, NADH e FADH2. No ciclo de Krebs obtém-se 2 ATPs. Numa última fase - cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação oxidativa) os elétrons removidos da glicose são transportados ao longo de uma cadeia transportadora, criando um gradiente protónico que permite a fosforilação do ADP. O aceptor final de elétrons é o O2, que, depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio, forma água. Nesta fase da respiração aeróbia a célula ganha 32 moléculas de ATP. Isso faz um total ganho de 36 ATP durante a respiração celular em que intervém o oxigênio.
Figura: Respiração aeróbica. Saldo: 1 glicose = 36 ATP’s
2.2) Respiração anaeróbica Neste processo, acontecem cerca de 12 reações químicas para produzir ATP e envolve um receptor de eléctrons diferente do oxigênio. Produz 4 ATP e consome 2, produzindo um saldo de apenas 2 ATP. Por ser pouco eficiente na produção de ATP’s, a respiração anaeróbica só ocorre em situações onde o oxigénio é escasso (ex: exercício físico intenso) e dura pouco tempo: cerca de 90 segundos. Este sistema não precisa de oxigênio, o que é bem prático em caso de necessidade imediata de energia, já que o coração e os pulmões levam algum tempo para coordenar suas ações. Há um limite definido para a respiração anaeróbica por causa do seu produto metabólico: o ácido láctico (ácido que faz os seus músculos doerem). O ácido láctico se acumula no tecido muscular e causa a fadiga e a dor que você sente nos músculos que se exercitam em excesso.
TRANSPORTE DOS GASES NO SANGUE Hemoglobina Estrutura A hemoglobina é um tetrâmero composto de dois tipos de cadeias de globina. Cada uma dessas cadeias contém cerca de 141 aminoácidos. Cada uma das 4 globinas possui um grupo heme 44
com um íon de ferro 2+ no seu centro, o qual liga a molécula de O 2. É uma proteína alostérica, pois a ligação e a liberação do oxigênio é regulada por mudanças na estrutura provocadas pela própria ligação do oxigênio ao grupo heme.
Estrutura da Hemoglobina
Tipos de Hemoglobina Embrionária: Gower 1 (ξ2ε2) Gower 2 (α2ε2) Hemoglobina de Portland (ξ2γ2) Fetal: Hemoglobina F (α2γ2) Adultos: Hemoglobina A (α2β2) - O tipo mais comum. Hemaglobina A2 (α2δ2) - cadeias δ são sintetizadas no último trimestre após o parto, seu nível normal é de aproximadamente 2,5% Hemoglobina F (α2γ2) - No adultos a Hemoglobina F é restrita a uma população de células vermelhas (hemácias) chamadas células F. Hemoglobina S – presente na anemia faciforme o o o
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Distribuição do Oxigênio No Ser Humano, a hemoglobina é encontrada dentro de células especializadas, as hemácias. O aumento de glóbulos vermelhos no sangue (eritrocitose) geralmente se dá por uma adaptação fisiológica do organismo em locais de altitude elevada. Uma vez que o aumento de glóbulos vermelhos favorece o transporte de oxigênio pelo sangue, seu uso melhora a performance de atletas, principalmente em esportes que necessitem muita resistência. Quando os atletas realizam treino em locais de alta altitude, a pequena concentração de oxigênio estimula a produção natural de EPO (Eritropoietina, hormônio que aumenta o número de glóbulos vermelhos e da capacidade muscular) e, ao retornar às baixas altitudes, seu corpo está mais preparado e sua resistência está maior. 45
Transporte do Oxigênio De um nível atmosférico (21% x 760 mmHg) , a pressão parcial do O2 cai em 3 estágios antes que o sangue arterial seja enriquecido. Primeiramente, o ar inspirado é umidificado nas VAS, saturando-o com vapor de água (47 mm Hg) , reduzindo a PO2 para aproximadamente 148 mm Hg . No alvéolo, a contínua troca de CO2 por O2 reduz a PO2 para mais ou menos 14,4 kPa (108 mm Hg) e, finalmente, o pequeno shunt fisiológico normalmente presente reduz a PO2 para 13,3 kPa (100 mm Hg). O principal fator que determina a extensão da ligação do O2 à Hb é a PaO2, (pressão parcial de O2) mostrada na clássica figura a seguir.
Figura: Curva de dissociação da hemoglobina, mostrando os pontos normais arterial e venoso. A parte inicial achatada da curva ocorre porque a ligação da primeira molécula de O 2 causa uma pequena alteração estrutural na Hb , facilitando a ligação sequencial das próximas moléculas de O 2. A forma da curva significa que uma queda na PO 2 no valor arterial normal terá um pequeno efeito na saturação de Hb (e no conteúdo arterial) até que a parte saturada da curva seja alcançada, normalmente por volta de 8 kPa (60 mm Hg). Uma vez que a PO 2 tenha alcançado este nível , futuras quedas na PO 2 irão resultar em quedas dramáticas na saturação de Hb.
Figura: Efeito do CO2 na curva de dissociação da hemoglobina
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Vários fatores podem alterar a afinidade da Hb pelo O 2 , resultando em curvas que se movem para a direita (acidose, aumento da temperatura, aumento do 2,3 DPG – difosfoglicerato e a ligação do CO2 à molécula de Hb – o chamado efeito Bohr) ou para a esquerda (Hb fetal, alcalose, hipotermia, queda do 2,3 DPG). Um índice da posição da curva de dissociação Hb-O 2 é dada pela P50, a PO2 onde 50% da Hb está saturada.
Figura: Efeito do pH na curva de dissociação da hemoglobina . Movimentos da curva para a direita significam diminuição da afinidade da Hb pelo O2 . Isto é fisiologicamente útil aos tecidos, onde um ambiente levemente acidótico serve para liberar o O2 mais facilmente da Hb. Este é o chamado efeito Bohr. Uma pequena mudança da curva para a esquerda aumenta a afinidade da Hb pelo O 2, produzindo maior saturação de Hb para uma dada PO 2. Isto ajuda a aumentar o carreamento de O 2 nos capilares pulmonares (levemente alcalinos) e é uma grande vantagem no feto, onde a PO 2 é baixa.
Figura: Efeito da temperatura na curva de dissociação da hemoglobina Um grama de Hb pode carrear 1,34 ml de O 2 se totalmente saturada. Na PO 2 de 13,3 kPa (100 mm Hg ) a Hb está normalmente 97% saturada com O 2. Se a concentração de Hb é de 15 g / 47
100ml, o sangue arterial transporta aproximadamente 200 ml O 2 por litro. Com o débito cardíaco (DC) de 5l/min, a quantidade de O 2 na circulação é de aproximadamente 1000ml/min. Desse total, aproximadamente 250 ml/min são utilizados (repouso), resultando em uma saturação venosa de Hb em torno de 75 % . DO2 = CaO2 X DC, onde CaO 2=(PaO2 X 0,003) + (1,34 Hb X SatO2) A quantidade de O2 dissolvido no plasma é 0,03 ml/litro/mm Hg , aproximadamente 3 ml por litro de sangue em ar ambiente, algo comumente desprezível. Este montante pode aumentar substancialmente com o uso de O 2 hiperbárico, crescendo até o nível adequado para suprir os tecidos através da inalação de O 2 a 100% numa pressão de 3 atmosferas. Esta medida pode ser utilizada por curtos períodos de tempo para sustentar a oxigenação tecidual se a Hb do paciente for insuficiente (baixa) ou inefetiva.
Figura: Transporte de O 2 ligado à Hb e dissolvido no plasma. A curva de dissociação do CO2 é muito mais linear que curva de dissociação do O 2. Quanto mais baixa a saturação da Hb com O 2, maior a concentração de CO 2 para uma dada PCO 2. É o chamado efeito Haldane, que mostra que “o sangue oxigenado tem menor teor de CO 2 que o reduzido.”
Circunstâncias especiais É útil estudarmos as várias alterações fisiológicas e adaptações que ocorrem em resposta a mudanças nas circunstâncias a que o sistema respiratório é submetido. Assim, poderemos entender mais claramente os diferentes mecanismos fisiológicos já descritos e os efeitos da anestesia e das doenças. Incluimos o seguinte nesse estudo:
Exercício Durante o exercício, o consumo de O2 pode subir dos habituais 250 ml/min para até 3000 ml/min. As respostas a esse aumento da demanda incluem : Aumento no débito cardíaco Aumento na ventilação Aumento na extração de O2 a partir do sangue. Acima de um determinado nível, mesmo com todas estas alterações, não é possível atender às necessidades teciduais, ocorrendo então metabolismo anaeróbio com produção de ácido lático. 48
Altitude A resposta ao baixo PO2 arterial resultante da alta altitude é comandada pelos quimiorreceptores periféricos , levando a hiperventilação e aumento do débito cardíaco (DC). Ocorre aumento na PO2 alveolar (por aumento na ventilação alveolar) e consequentemente aumento na PaO2 e decréscimo na PaCO2 . O decréscimo na PaCO2, entretanto, reduz o estímulo a nível dos quimiorreceptores centrais, limitando a hiperventilação. Compensação metabólica ocorre nos próximos 2 a 3 dias, envolvendo um aumento na excreção renal de HCO3- no plasma e no líquido cerebroespinhal . Respostas mais tardias que aumentam o transporte de O2 incluem : Aumento do 2,3 DPG , desviando a curva de dissociação para a direita. Policitemia.
Feto A oxigenação do sangue fetal é de responsabilidade da circulação materna via placenta. O sangue que deixa a placenta via veia umbelical tem uma PO2 em torno de 30 mm Hg e um conteúdo de O2 de aproximadamente 130 ml/litro. Os mecanismos através dos quais isso é possível, são : Desvio para a esquerda da curva de dissociação da Hb-fetal com um P50 de apenas 19 mm Hg (comparada com 30 mm Hg da HB do adulto). Alta concentração de Hb-fetal (18 g/litro ao nascimento). O aumento da concentração de Hb resulta em aumento no transporte de O2 , enquando que o desvio da curva para a esquerda mostra um aumento da afinidade da Hb-fetal pelo O2 e assim , maior saturação em menores PO2 .
EFEITOS DA ALTITUDE SOBRE O AERONAVEGANTE HIP XIA:
Hipóxia Definição: É a situação onde os tecidos são incapazes de levar adiante os processos oxidativos normais por causa da falência ou do suprimento de O 2 ou por impossibilidade de bem utilizá-lo. Exemplo: A 6.000 metros, o sangue absorve 75% do O 2, porém não pode utilizá-los para os tecidos, porque a pressão parcial de O 2 no sangue é de apenas 42 mm Hg, e a pressão parcial nos tecidos é de 35 mm Hg. Sendo o desnível entre as duas tensões de somente 07 mm Hg, o que corresponde a apenas 10% do normal, não permite a utilização desse O 2 pelos tecidos, levando o indivíduo à anóxia e à morte. OBS.: Normalmente a pO 2 sanguínea ao nível do mar, é de 100 mm Hg, e a dos tecidos, 35 mmHg, dando um desnível de 65 mm HG, no exemplo acima. Classificação: Podemos classificar os tipos de hipóxia em 4 categorias: Hipóxia Hipoxêmica ou hipóxica: Definida por queda na PaO2 . Pode resultar de inadequada PO2 no ar inspirado (como na altitude elevada) , hipoventilação (de causas centrais ou periféricas) ou transferência alvéolo-capilar inadequada (shunt, distúrbios V/Q). Quando a causa é a altitude, podemos chamá- la de “Hipóxia de altitude”.
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Hipóxia anêmica: Como a maior parte do O2 é transportada liga à Hb, anemia pode levar à hipóxia. Mecanismo compensatório imediato é o aumento do débito cardíaco, o qual, no entanto, nem sempre consegue compensar totalmente a queda da Hb. Condições onde a Hb torna-se inefetiva (ex: envenenamento por monóxido de carbono – carbono – CO) CO) produzem redução no transporte de O2 semelhante à anemia. Hipóxia circulatória ou estagnante: Se ocorre insuficiência circulatória, mesmo com o conteúdo arterial de O 2 adequado, a liberação para os tecidos não o será. Inicialmente, a oxigenação tecidual é mantida pelo aumento na extração tecidual de O2 , mas à medida que a perfusão dos tecidos piora , este mecanismo vai ficando insuficiente e passa a ocorrer hipóxia. Hipóxia histotóxica: Isto ocorre quando os tecidos são incapazes de utilizar o O 2 transportado até eles. O melhor exemplo de hipóxia histotóxica é o envenenamento por cianeto, que inibe a citocromo oxidase.
Anemia falciforme (exemplo de hipóxia anêmica) Definição: doença hereditária que causa a má formação das hemácias, que assumem forma semelhante a foices (de onde vem o nome da doença), com maior ou menor severidade de acordo com o caso, o que causa deficiência no transporte de gases nos indivíduos que possuem a doença. É comum na África, na Europa mediterrânea, no Oriente Médio e regiões da Índia. Í ndia.
Hemácias normais
Hemácias falciformes
Origem A presença da anemia falciforme é determinada por um quantidade elevada de plaquetas sangüíneas. Em indivíduos normais, as células de transporte de gases, hemácias, têm forma arredondada côncava e flexível, e possuem em si moléculas de hemoglobina, ou hemoglobina normal, que é responsável por fazer as ligações gasosas. Essa constituição permite que essas células consigam executar sua função mesmo através dos mais finos capilares. A formação dessa hemoglobina, determinada por um par genético, muda nos indivíduos falciformes. Neles, há a presença de ao menos um gene mutante, que leva o organismo a produzir a hemoglobina S. Essa hemoglobina apresenta, em sua cadeia, uma troca de aminoácidos (um ácido glutâmico é substituido por uma valina). Ela consegue transportar o oxigênio mas, quando o mesmo passa para os tecidos, as moléculas da sua hemoglobina se aglutinam em formas gelatinosas de polímeros, também chamadas tactóides, que acabam por distorcer as hemácias, que tornam-se duras e quebradiças devido às mudanças na sua membrana. Quando recebem novamente o oxigênio, podem ou não reganhar seu formato: após algum tempo, por não suportar bem modificações f ísicas, 50
a hemoglobina pode manter a forma gelatinosa permanentemente e, conseqüentemente, a deformação que ela gera. Nessa forma, sua vida útil se extingue mais rapidamente, o que pode vir a causar anemia hemolítica (ou comum). Contudo, ao contrário da anemia comum, não há tratamento definitivo para a forma falciforme. O gene causador desse último problema tem uma relação de codominância com o gene normal. Assim, há indivíduos portadores de uma forma branda e de uma forma severa da mesma doença.
Sintomas Há a presença de todos os sintomas clássicos da anemia comum, que são causados pelo déficit de hemácias (uma vez que elas têm vida útil muito curta). Desses podem-se citar fadiga, fraqueza, palidez (principalmente nas conjuntivas e palmas), icterícia, deficiência de concentração e vertigens. Há contudo a presença de uma gama de sintomas característicos da anemia falciforme aguda, que são causados pelo aumento da viscosidade sanguínea que é a aglomeração de hemacias doentes. Por causa disso pode haver formação de trombos (coágulos) nas mais diversas áreas do organismo, com défice do transporte sanguíneo para a área. Em regiões musculares ou conjuntivas, isso pode causar crises de dor intensa. Concomitantemente a isso, há um aumento do número de hemácias doentes, uma vez que a acidose e a deficiencia de oxigênio facilita a deformação permanente. Pode causar também hemorragia, descolamento retiniano, priapismo, acidente vascular cerebral, enfarte, calcificações em ossos com dores agudas, insuficiência renal e pulmonar, dependendo da fase de vida. Nas mãos e nos pés principalmente das crianças, pode haver inchaço causado pela obstrução de vasos naquelas áreas, também acompanhado com crises de dor. Há um aumento drástico no número de infecções.
Tratamento Já existe tratamento eficaz quanto à doença primária que é a base do medicamento descoberto pelo médico africano Jerome Fagla Medegan o chamado VK 500 que abre os canais de circulação sanguíneas( veias e capilares) obstruidos pela "drepanocytose". Recomenda-se ainda a ingestão de ácido fólico (necessário à produção de novas hemácias), a presença de uma dieta balanceada e que o indivíduo doente evite situações que facilitem o desencadeamento de crises. Neste ponto, cabe lembrar o risco de um transporte aéreo, o qual submete o indivíduo à hipóxia de altitude. O transporte via terrestre ou marítimo devem ser preferidos. Durante crises, também pode ser administrado soro para diminuir a viscosidade sangüínea. Recentemente, o transplante de medula óssea tem sido utilizado utili zado em casos selecionados da doença.
Relação com outras doenças do sangue Um ponto curioso a respeito da doença é que os portadores da anemia falciforme são naturalmente resistentes a algumas doenças do sangue, de onde se destacam as diferentes variedades de malária. Isso ocorre pois os protozoários Plasmodium necessariamente se reproduzem no interior das hemácias humanas. Contudo, as hemácias danificadas do individuo falciforme não são adequadas a esse tipo de função, mesmo quando exposto ao vetor da doença, o mosquito Anopheles contaminado. Em indivíduos com o traço, a presença dessas doenças pode ser atenuada. Assim, em algumas áreas, esse tipo de anemia pode ser também fator de sobrevivência, uma vez que a malária é ainda uma doença mortal, principalmente em áreas carentes de tratamento médico.
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Intoxicação por monóxido de carbono (exemplo de hipóxia anêmica) O monóxido de carbono (CO) é um gás geralmente produzido pela combustão de sustâncias como, por exemplo, os combustíveis fósseis, queimadas, etc. Não é incomum a ocorrência de morte (por suicídio ou acidental) devido ao vazamento deste gás, proveniente de veículos automotores, em garagens fechadas. É importante distinguir o CO (monóxido de carbono) do CO 2 (dióxido de carbono), pois o primeiro é extremamente tóxico e o segundo é produto do metabolismo de nossas células, sendo bem menos nocivo e possuindo um mecanismo fisiológico de eliminação. O CO tem cerca de 210 vezes mais afinidade com a hemoglobina do que o oxigênio, não permitindo que este último seja transportado pela hemácia. Uma pequena concentração ambiental poderá causar níveis tóxicos para o Ser Humano. a. Quando inalado, mesmo em diminutas quantidades num determinado período de tempo, pode reduzir significantemente a capacidade do sangue em transportar oxigênio. Conseqüentemente, ocorrem ai os efeitos da hipóxia. b. A maioria dos aquecedores aquecedores que equipam as aeronaves leves trabalham com o ar que chega a um “manifold” (peça do aquecedor, geralmente em f ormato ormato de cano, que possui várias conexões laterais). A utilização destes aquecedores, se deteriorados pelo tempo ou danificados, podem gerar vazamento de gases (entre eles o CO) através de frestas/rachaduras ou dos selos do “manifold”. Todo ano, são relatados por diversos acidentes não fatais e fatais de envenenamento por monóxido de carbono em aeronaves com esse tipo de aquecedor. c. Um piloto que sentir o cheiro de gases de escapamento ou passar pelos sintomas de dor de cabeça, sonolência ou tontura, enquanto fizer uso de aquecedores, deve suspeitar de envenenamento por monóxido de carbono e imediatamente desligar o aquecedor e abrir as saídas de ar. Se os sintomas forem de grande intensidade ou perdurarem após o pouso, deve-se procurar tratamento médico.
Intoxicação por cianeto (exemplo de hipóxia histotóxica) Cianureto ou Cianeto é o nome de qualquer composto químico que contém o grupo ciano C≡N, com uma ligação tríplice entre o átomo de carbono e o de nitrogênio. Cianetos inorgânicos contém o íon CN-, altamente tóxico, assim como sais do cianeto de hidrogênio (HCN), também chamado de ácido cianídrico ou ácido prússico. É uma substância extremamente tóxica, um dos venenos mais letais conhecidos pelo homem. Possui um típico odor amargo, lembrando amêndoas. O cianeto de hidrogênio é um gás incolor, e os cianetos de sódio e potássio são um pó branco. No entanto, é um erro fatal r ecomendar o olfato para identificar o veneno. Sendo a exposição a cianetos na Natureza inevitável, muitos organismos vivos desenvolveram vias metabólicas que lhes permitem fazer a desintoxicação deste composto. No entanto, quando a quantidade de cianeto é superior àquela que os mecanismos naturais de desintoxicação são capazes de eliminar, as hipóteses de envenenamento por cianetos é muito elevada.
Mecanismo de ação: O cianeto é absorvido rapidamente pelo tracto respiratório quando inalado sob a forma de HCN e mais lentamente pelo tracto gastrointestinal aquando da ingestão de sais de cianeto (sais de sódio e potássio) e glicosídeos cianogénicos cianogénicos (amigdalósido (amigdalósido e linamarósido, por exemplo); o envenenamento por contacto da pele com soluções concentradas de cianeto de sódio e de potássio também pode ocorrer, sendo a absorção mais lenta que a observada pela inalação. O cianeto, uma vez absorvido, distribui-se rapidamente pelos glóbulos vermelhos e pelos tecidos. A desintoxicação ocorre através da combinação do cianeto com o enxofre (S) para formar tiocianato. Esta Esta combinação pode ocorrer por duas vias: enzimaticamente através de reacções catalisadas pela rodanase ou por uma segunda via, esta não enzimática, por combinação com a albumina. O 52
tiocinato, composto menos tóxico, é eliminado por via renal tendo um tempo de semi-vida de eliminação de 2,5 dias em pacientes com função renal normal. O cianeto tem como propriedade, uma elevada afinidade para os metais (daí a sua grande utilização na indústria de metais) formando com eles complexos. O cianeto absorvido vai formar complexos com catiões metálicos de centros activos de enzimas importantes, inibindo a sua função. O mecanismo que explica a toxicidade do cianeto envolve a inibição da cadeia respiratória mitocondrial. Este liga-se ao ferro no estado férrico (Fe 3+) do citocromo oxidase mitocondrial (citocromo aa3), enzima que medeia a transferência de electrões para o oxigênio molecular, o último passo da fosforilação oxidativa. O bloqueio desta enzima interrompe, assim, a capacidade da célula usar o oxigênio, conduzindo a anoxia tecidular.Para além disso compromete o metabolismo da célula e a produção de ATP é drasticamente reduzida. Esta incapacidade da célula para utilizar o oxigênio conduz ao aumento do metabolismo anaeróbio e ao rápido desenvolvimento de acidose láctea e hipóxia histotóxica. Uma vez que o cianeto não altera a capacidade da hemoglobina em transportar o oxigênio, uma quantidade suficiente de O2 é colocada à disposição dos tecidos mas este não pode ser utilizado. O sangue venoso é então oxigenado e adquire uma coloração tão vermelho vivo quanto o sangue arterial. A respiração é então estimulada pelas células quimiorreceptoras como acontece quando a quantidade de oxigênio está diminuída. Inicialmente é observado um breve período de estimulação do Sistema Nervoso Central com hiperpnéia e dor de cabeça, seguindo-se uma depressão que ocorre com hipóxia e morte por paragem respiratória. Órgãos como o coração e o cérebro são particularmente afetados porque requerem muito ATP e têm uma capacidade limitada em suportar a sua deficiência. Uma vez interrompida a produção de ATP, o coração apenas é capaz de suportar 3 minutos. Sendo assim, o cianeto pode causar morte por falha cardíaca ou respiratória. O complexo ferro-cianeto é dissociável e rapidamente sofre ruptura tornando a desintoxicação possível através de mecanismos bioquímicos naturais ou usando antídotos. A ligação do cianeto a outros metais de enzimas catalíticas interfere com o metabolismo lipídico e do glicogénio, efeitos estes que são menos evidentes clinicamente em comparação com o dramático impacto do efeito do cianeto na respiração celular aeróbia.
Uso industrial Cianetos são usados na revelação fotográfica e na produção de plásticos, acrilato e colas instantâneas (cianoacrilato). O cianeto de ouro é usado para a douração de certos metais, a frio (sem a necessidade de processo de eletrólise). O cianureto é encontrado na natureza em diversas plantas, como nas sementes lenhosas de algumas frutas, e em uma variedade da mandioca, vulgarmente chamada de mandioca-brava: uma planta sul-americana altamente tóxica quando in natura, mas sua raiz é muito consumida e apreciada na forma de farinha torrada, quando perde suas toxinas.
Cianeto e guerra Supostamente o cianureto foi muito utilizado em suicídios na Segunda Guerra Mundial, por espiões de ambos os lados do conflito que, ao se verem cercados por forças inimigas, optavam por dar cabo da própria vida para não serem capturados. A ingestão de uma dose de 0,5 a 1mg seria suficiente para matar instantaneamente um adulto. Acredita-se que o próprio Adolf Hitler possa ter se suicidado com cianureto, no fim da guerra, mas a v erdade sobre seu suicídio nunca foi total mente esclarecida.
Arma química Cianetos foram estocados em arsenais de armas químicas, tanto na União Soviética quanto nos Estados Unidos, nas décadas de 1950 e 1960. Durante a Guerra Fria, a União Soviética planejou o uso de cianeto de hidrogênio como uma arma de blitzkrieg (guerra-relâmpago) para eliminar a resistência das linhas inimigas, contando que o gás se dissiparia, permitindo posterior 53
acesso às áreas capturadas. Contudo, o cianeto não é considerado eficaz para uso militar, visto que é mais leve que o ar e é necessária uma elevada dosagem para incapacitar ou matar.
Mecanismos de defesa do organismo contra a hipóxia: 1) Aumento da freqüência cardíaca Aumento da velocidade circulatória para compensar o pouco oxigênio existente, o sangue circula mais depressa, a fim de absorver mais O 2 dos pulmões. Taquicardia.
2) Aumento da ventilação pulmonar A respiração se torna mais profunda, para absorver mais oxigênio e eliminar o CO 2.
Fatores que interferem com a Hipóxia A maioria das aeronaves que voam a uma altitude de 2500 e 3000 metros normalmente não são pressurizadas. A partir daí existe um sistema automático de pressurização para se atingir a altitude artificial de 3084 metros, o que nas grandes ANVs varia de 2590 a 3084 metros, com pressão barométrica em torno de 530 mm Hg e umidade relativa em cerca de 10% (3% a 15%). Temos então outros fatores a considerar: Tempo de permanência em determinada altitude Velocidade de ascensão Temperatura ambiente Grau de atividade física Condições físicas Condições psicológicas (apreensão, medo) -
Manifestações clínicas da hipóxia
Alteração da visão periférica ou em túnel Alteração da acuidade visual, desfocamento, acomodação Mialgias, cansaço, fadiga, sonolência; formigamento dos dedos Cefaléia (especialmente se hipóxia for >2h) Diminuição da coordenação motora Dificuldade em pronunciar palavras ao Controlador de Tráfego Aéreo Julgamento impreciso, pensamento lento Alteração respiratória, com hipopnéia e taquipnéia Tempo de reação diminuído Grande redução da visão noturna Euforia Outros sintomas objetivos
Cada piloto reage de maneira diferente à hipóxia, em graus diferentes e em ocasiões diferentes.
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Fatores individuais que influenciam na tolerância à hipóxia Auto-impostos: - Álcool - Fadiga mental ou física - Fumo – Aumenta a altitude fisiológica (8 a 10 % de hg do sangue – cerca de 3.000/5000 ft). - Capacidade física Outros fatores: Aclimatação Altitude absoluta Taxa de ascensão: quanto mais rápida a ascensão, menos efetiva é sua tolerância individual. Duração da exposição Temperatura ambiente externa (maior ou menor) Atividade física durante o vôo. Estadiamento da hipóxia: À medida que subimos na atmosfera, a intensidade da hipóxia vai aumentando, de forma a passar por alguns estágios até que ocorra a morte.
1) Estágio indiferente: Altitude: 0 a 6.500 pés (0 a 2.000m) Pressão atmosférica: 601 mmHg Saturação O2 na Hb: 93% 55
Sintomatologia: Se ocorrer é discreta. Pode existir alguma alteração de visão noturna, ou pequenos problemas de descompressão do ouvido médio.
2) Estágio Compensatório Altitude: 6.500 a 15.000 pés (2.000 a 4.500 m) Pressão atmosférica: 429 mmHg Saturação O2 na Hb: 83% Sintomatologia: O organismo faz uso de suas reservas, aumentando freqüências cardíaca e respiratória para manter seu equilíbrio. 3) Estágio das Perturbações Altitude: 15.000 a 22.000 pés (4.500 a 6.500 m) Pressão atmosférica: 321 mmHg Saturação O2 na Hb: 70% Sintomatologia: Aparecimento de diversas manifestações subjetivas (sintomas) e objetivas (sinais), uma vez que o organismo não consegue compensar totalmente a deficiência de O2 nos tecidos. Manifestações Subjetivas – aquelas que o piloto sente (também chamadas de SINTOMAS): lassidão, fadiga, sonolência, euforia. Manifestações Objetivas – Aquelas que se percebem no piloto (também chamadas de SINAIS): Cianose (“arroxeamento”) dos lábios e pontas dos dedos, má coordenação, falhas de apreciação, perda de características da personalidade (hilaridade, atitude rixenta, excesso de confiança, abandono dos problemas, etc); maior profundidade dos movimentos respiratórios, pulso rápido, tetania, coma, colapso, morte. 4) Estágio Crítico Altitude: > 22.000 pés (>6.500 m) Pressão atmosférica: < 350 mmHg Saturação O2 na Hb: <60% Sintomatologia: Em um período curto de tempo, o indivíduo passa de uma situação de confusão mental para a inconsiência e pode chegar até a morte se nenhuma medida de socorro for tomada. Prevenção da hipóxia Observar sintomas. Evitar agentes hipoxemiantes. Máscara de O2 Tratamento da hipóxia O2 a 100% Diminuir altitude de cabine para menos de 10.000ft. É uma razão válida para declarar emergência ao controle do tráfego aéreo. Tempo Útil de Consciência (ou de Performance Efetiva) Definição: “período de tempo desde que o O 2 é menos disponível, até se perder a capacidade de efetuar ações.” O grande sintoma da hipóxia é a euforia e a indiferença. O TUC diminui com o aumento da altitude.
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Medidas preventivas contra a hipóxia Devido a queda na pressão parcial de O 2 em altas cotas provocar diminuição da eficiência funcional humana, e até a morte, foram criados meios de assegurar a vida e a eficiência ao aeronavegante nos vôos de altitude: 1. Elevação da pressão parcial de O 2, pelo aumento do percentual de oxigênio na mistura – é o método nos aviões de combate. Consiste no enriquecimento percentual de O 2 por tabelas, de acordo com a altitude. É feito com o uso de máscara com regulador de fluxo por dois sistemas – fluxo contínuo, e fluxo proporcional às necessidades (“de demanda”) O uso deste equipamento é indicado: a) nos aviões de caça, desde a decolagem; b) nos aviões de bombardeio ou transporte b.1) Acima de 3.000 m, quando a missão durar mais de 06 horas. b.2) Acima de 4.500 m, para qualquer duração
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2. Elevação da tensão parcial de O2 por aumento da pressão barométrica; seria o método ideal, mas esbarra nas dificuldades técnicas. 3 - Combinação das anteriores:
CABINE PRESSURIZADA Na aviação militar de alta performance, a não pressurização da cabine é substituída pela utilização de oxigênio suplementar sob pressão através de máscara. Já nas aeronaves comerciais, a solução tecnológica foi o desenvolvimento das cabines pressurizadas. O processo de pressurização é relativamente simples: Uma pequena parcela do ar, capturada pelas turbinas, é, depois de comprimida, injetada para o interior da aeronave, após processo de resfriamento, nos chamados “packs” de ar condicionado. Esse processo determina uma pressão atmosférica no interior da cabine superior ao meio externo, criando um diferencial de pressão através da fuselagem do avião. Pode-se falar em uma “altitude de cabine”, que é a altitude equivalente à pressão barométrica obtida na cabine em um dado momento. Essa pressão, entretanto, não chega a ser igual à do nível do mar. Como regra geral, procura-se atingir uma altitude de cabine de, aproximadamente, 8.000 pés, equivalente a 2.400 metros. A figura abaixo mostra que, após a decolagem, à medida que o avião sobe, a “altitude de cabine” também sobe (o que significa que sua pressão interna vai caindo). Ao alcançar 8.000 pés, a pressão da cabine passa a ficar estável, ou seja, mesmo o avião ganhando mais altitude, a “pressão de cabine” fica estabilizada como se estivesse a 8.000 pés.
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Essa altitude de cabine (8.000 pés) representa o melhor c ompromisso entre a performance do avião, a resistência da fuselagem ao diferencial de pressão e o conforto dos tripulantes e passageiros. Ela corresponde à altitude da Cidade do México e é bastante bem tolerada por indivíduos normais em repouso, que estejam no chamado estágio indiferente, conforme discutido anteriormente. Entretanto, mesmo este nível de altitude pode representar problema para um indivíduo cardiopata ou pneumopata em condições limítrofes, que, em realidade, já está lançando mão de mecanismos compensatórios em nível do mar. Pode-se também prever o impacto da perda súbita de pressurização de uma aeronave, seja por problemas mecânicos ou pela perda de integridade da fuselagem, como, por exemplo, aconteceria no rompimento de uma janela. Nesse caso, a tendência à equalização das pressões interna e externa da aeronave determinaria uma rápida queda na pressão no interior da cabine com conseqüente hipóxia. Nesse contexto, aplica-se o conceito do “Tempo de Consciência Útil” (TCU). O TCU representa a fração de tempo que leva entre a instalação do ambiente de hipóxia e a perda da consciência. Para o piloto, é necessária a imediata utilização de máscaras de oxigênio sob pressão, sob risco de, pela deterioração rápida das funções cognitivas, ameaçar a segurança do vôo. Para os passageiros, são disponibilizadas as máscaras de liberação automática, que provêem oxigênio gerado (e não armazenado) por cerca de 10 minutos, tempo suficiente para que o piloto desça para uma altitude segura em torno dos 10.000 pés. Vale sempre lembrar que, caso o passageiro precise ajudar alguém, como uma criança, por exemplo, deve primeiro ajustar a sua máscara, garantindo oxigênio suficiente para que os níveis de hipóxia não comprometam sua capacidade de ação. Outra característica importante a assinalar é a umidade do ar de cabine. O ar das grandes altitudes é muito seco. Além disso, em sua passagem pela turbina, o ar é aquecido a altas temperaturas e desidratado ainda mais. O grau de umidade relativa do ar varia de acordo com o tipo de aeronave, com a duração do vôo, com o número de passageiros a bordo e com a posição ao longo da cabine de passageiros, sendo menos baixo próximo aos lavatórios e galleys (cozinha de bordo). Tipicamente ele se situa entre 15 a 30% nos grandes vôos intercontinentais. Embora passíveis de causar desconforto por ressecamento de mucosas, com sintomas, como sede, irritação ocular e nasal, não parece haver desidratação central, não ocorrendo aumento significativo das perdas insensíveis. Estudos realizados na Inglaterra sugerem que a perda adicional não ultrapassa os 150 ml nas 24 horas. Entretanto, a utilização em vôo de medicamentos ou substâncias capazes 59
de aumentar a diurese e a perda hídrica, como os diuréticos e mesmo as bebidas alcoólicas, pode potencializar este efeito. Passageiros portadores de bronquite podem ter o seu quadro agravado pelo ressecamento de secreções respiratórias, com conseqüente dificuldade de expectoração. O correto aconselhamento no sentido do uso generoso de líquidos é o maior fator de prevenção deste tipo de problemas. A quase totalidade das grandes aeronaves comerciais modernas utiliza um sistema de recirculação de ar. Esse sistema traz vantagens importantes, contribuindo para uma maior economia de combustível. Além disso, no circuito de recirculação, encontram-se filtros de ar HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter), os mesmos que são utilizados em centros cirúrgicos e em outros ambientes em que se necessita garantir a esterilidade do ar. Esses filtros são capazes de retirar do ar partículas bastante pequenas, inclusive microorganismos, como vírus e bactérias, contribuindo para os baixíssimos índices de transmissão de doenças a bordo. Os aviões dotados de sistemas de recirculação garantem também uma melhor umidade relativa do ar. É importante notar que apenas 50% do ar é recirculado e que todo o conteúdo de ar da cabine é renovado a cada 2 a 4 minutos. É também graças a esses sistemas de recirculação que, praticamente, não existe fluxo de ar no sentido longitudinal das aeronaves, evitando, assim, a contaminação ambiental, em caso de um passageiro ser portador de uma doença de transmissão respiratória.
Tem a finalidade de manter na cabine uma pressão que permita , auxiliada pelo aumento percentual de O 2, manter uma pressão parcial de O 2 em cerca de 100 mm Hg no ar inalado, sem entretanto igualá-la por completo com a atmosfera externa . Ao se aumentar a pressão interna na cabine, automaticamente estar-se-á criando um diferencial de pressão entre a cabine e o ambiente externo. Nestas condições aparece o risco da ruptura acidental da cabine, com o reequilíbrio brusco das pressões, com não só a hipóxia aguda, como também o aeroembolismo e outras formas de disbarismo.
Cabine pressurizada, com diferencial máximo de 380 mm Hg (1/2 atm): É empregada nos aviões de caça, possibilitando vôo até 12.000 m, com enriquecimento com O 2 no ar inalado. Os números tomados como exemplo não tem uma fixidez definitiva, em virtude de evoluções tecnológicas. Para evitar a chamada descompressão explosiva, não podem os aviões de caça ser pressurizados acima de 0,21 atm de diferencial. Cabine isobárica: A pressão interna é mantida em nível constante (1/2 atm), qualquer que seja a altitude, havendo limitação desta apenas em função da resistência estrutural à diferença tensional. Cabine de controle diferencial absoluto: A pressão diferencial é constante, geralmente da ordem de 0,21 atm (160 mmHg) para aviões de combate, e de 0,5 atm (380 mmHg) para os aviões de transporte e bombardeio. Cabine de controle diferencial relativo: a pressão diferencial é inconstante, aumentando à medida que cai a pressão barométrica. Ainda não foi possível criar meios de pressurização e resistência estrutural que possibilitem o vôo acima 18.500 m (54 mmHg). Cabine estanque: Embora não exija mecanismo compressor de ar, por romper por completo a comunicação com o exterior, necessita de aparelhagens para a fixação do CO 2, secagem do ar, e fornecimento do oxigênio necessário. Só com este tipo de cabine se podem alcançar tetos maiores que 18.5000m, na dependência exclusiva da resistência estrutural da mesma, tendo os tetos subido a 21.000m (30mm Hg). OBS.: Roupas pressurizadas tem sido utilizadas e experimentos de baixa pressão, e sua utilidade maior seria a de permitir suportas as descompressões explosivas. 60
HIPERVENTILAÇÃO: “ Aumento da amplitude e/ou da freqüência respiratória” Ou seja: “’E o aumento anormal no volume de ar respirado para dentro e para fora dos pulmões”.
Tipos: Hiperventilação fisiológica: É a que ocorre quando o organismo necessita de um aporte de oxigênio maior que o usual. Exemplo: durante atividade física. Hiperventilação induzida: É a que ocorre voluntariamente ou involuntariamente (situação de stress, desespero, etc) sem existir um aumento da necessidade de maior oxigenação do organismo. a. A hiperventilação pode acontecer inconscientemente quando se atravessa uma situação de stress em vôo. A hiperventilação "libera" quantidade excessiva de dióxido de carbono do corpo. A redução da pCO 2 sanguínea desencadeia uma reação de vasoconstricção das artérias cerebrais. Assim, um piloto pode passar por sintomas de leve tontura, sufocação, sonolência, formigamento nas extremidades e apatia vindo a reagir com uma hiperventilação ainda maior. A incapacitação pode eventualmente se manifestar através de descoordenação, desorientação e de dolorosos espasmos musculares. Por fim, pode ocorrer a inconsciência. b. Os sintomas da hiperventilação cessam em poucos minutos quando a freqüência e a amplitude da respiração são conscientemente trazidas de volta ao patamar normal. O difícil é fazer o diagnóstico de hiperventilação e tentar controlar a respiração em meio a uma situação de stress excessivo. O acumulo de dióxido de carbono no corpo pode ser acelerado através de uma respiração controlada (ato completo de inspirar e expirar) dentro de um saco de papel posicionado sobre o nariz e a boca. c. Os sintomas iniciais da hiperventilação e da hipoxia são similares. Além disso, a hiperventilação e a hipoxia podem ocorrer simultaneamente. Portanto, se um piloto estiver utilizando o sistema de oxigênio quando sentir os sintomas, o regulador de oxigênio deve imediatamente ser selecionado para fornecer 100% de oxigênio e, por conseguinte, deve-se checar o sistema para assegurar de que ele esteja efetivamente funcionando antes de dispensar atenção para a taxa e intensidade da respiração.
Causas da hiperventilação: Medo Stress Ansiedade
Tratamento: O2 a 100% Respirar num saco de papel. Prece da Hipóxia
Ësteja conosco, Ò Senhor. E quando Nós estivermos aspirando Teu oxigênio De máscaras pendentes, estejas conosco. Estejas junto a nós, Senhor. Nós sabemos que voar É um desafio a Teu poder; Um privilégio e não um direito. Ò Senhor, cuja graça nós reverenciamos, Nós sabemos que não deveríamos estar aqui. (The Punch Book of Travel, 1974) 61
DISBARISMO: Principais Entidades: AERODILATAÇÃO AEROEMBOLISMO
AERODILATAÇÃO: I - AERODILATAÇÃO 1 - Conceito É o termo empregado para designar a expansão gasosa nas cavidades corporais, conseqüente à queda da pressão barométrica que acompanha a ascensão (Lei de Boyle). De uma maneira mais ampla, engloba as todas as patologias provenientes das alterações da pressão atmosférica, mesmo que na descida (onde o ar preso nas cavidade passa a reduzir de volume).
2- Expansão Gasosa no Tubo Digestivo Acarreta, principalmente, cólicas abdominais, podendo haver, secundariamente, opressão torácica, dispnéia e dores pré-cordiais. Há tendências à eliminação dos gases intestinais e também freqüentes são as eructações. A profilaxia baseia-se na abstenção de bebidas gasosas e de alimentos que provoquem fermentação e formação de gases no aparelho digestivo. O tratamento consiste na descida da aeronave a níveis mais baixos.
3 - Barotite Definição: Lesão traumática do ouvido médio por diferença entre a pressão do ouvido médio e a do meio externo. Etiologia: - Inadequada ventilação do ouvido médio; - Rápido e acentuado diferencial da pressão barométrica da atmosfera. Anatomia: O ouvido médio é a porção do ouvido limitado entre o tímpano e a cóclea. Por ser uma cavidade quase totalmente fechada (a única comunicação como meio externo se faz pela pequena luz da Tuba Auditiva) aprisiona certa quantidade de ar. Esse ar sofre expansão/compressão de acordo com a pressão a que é submetido.
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Figura: Limites do ouvido médio A membrana timpânica separa o canal auditivo do ouvido médio. Quando, no canal auditivo, a pressão do ar proveniente do exterior é diferente da pressão do ar no ouvido médio, a membrana timpânica pode ser lesada. Normalmente, a tuba auditiva, a qual conecta o ouvido médio com a parte posterior do nariz, ajuda a manter pressão igual em ambos os lados da membrana timpânica e permite que o ar do exterior entre no ouvido médio. Quando a pressão do ar do exterior aumenta subitamente (p.ex., durante a descida de um avião ou durante u m mergulho de grande profundidade no mar), o ar deve deslocar- se através da tuba auditiva para igualar a pressão no ouvido médio. A tuba auditiva é obstruída com maior freqüência durante a descida da aeronave, quando o ar não consegue chegar ao ouvido médio e, conseqüentemente, a pressão diminui nesta cavidade em relação ao meio externo. Quando a pressão de ar é mais baixa no ouvido médio que no canal auditivo, a membrana timpânica abaula para dentro. A diferença de pressão pode causar dor e lesar ou romper a membrana timpânica.
Figura: Abaulamento do tímpano para dentro do ouvido médio na descida do avião A ventilação normal do ouvido médio depende da adequada função da Trompa de Eustáquio. Quando a pressão do ouvido médio atinge 30 mm Hg, o ar força a trompa a se abrir, e passa à nasofaringe. Contrariamente, uma diminuição da pressão atmosférica no ouvido médio tende a 63
aproximar as paredes flácidas da Trompa de Eustáquio. A pressão negativa de 80 a 100 mm Hg é suficiente para prevenir a abertura da trompa com o ato da deglutição. Quando completa ou parcialmente obstruída a trompa, as diferença de pressão atmosférica na descida podem causar fortes dores e alterações no ouvido médio. “ A barotite média (aerotite) é a lesão do ouvidomédio causada por uma diferença de pressão do ar entre os dois lados da membrana timpânica, sendo muito mais freqüente na descida do que na subida da aeronave”. Quando a tuba auditiva encontra-se parcial ou totalmente obstruída devido a cicatrizes, a uma infecção ou a uma alergia, o ar não consegue chegar ao ouvido médio e a conseqüente diferença de pressão pode lesar a membrana timpânica ou mesmo provocar seu rompimento e sangramento. Quando a diferença de pressão é muito alta, a janela oval (a entrada para o ouvido interno desde o ouvido médio) pode romper, permitindo que o líquido do ouvido interno extravase para o ouvido médio. A perda auditiva ou a vertigem que ocorrem durante a descida em um mergulho marinho profundo sugere que tal escape está ocorrendo. A ocorrência dos mesmos sintomas durante a ascensão sugerem a formação de uma bolha de ar no ouvido interno. As alterações súbitas de pressão durante um vôo fazem com que o indivíduo sinta dor ou que seus ouvidos fiquem tapados (sensação de “ouvido cheio”). Freqüentemente, a pressão no ouvido médio pode ser igualada e o desconforto aliviado pela respiração com a boca aberta, pelo ato de mascar um chiclete ou pela deglutição. Os indivíduos com uma infecção ou uma alergia que afeta o nariz e a garganta podem apresentar um desconforto quando viajam de avião ou quando mergulham. No entanto, quando qualquer uma dessas atividades é necessária, um descongestionante nasal (gotas ou sprays) contendo fenilefrina reduz a congestão e ajuda a abrir as tubas auditivas, igualando a pressão sobre as membranas timpânicas. Anatomopatologicamente, haverá retração do tímpano, hiperemia, hemorragia intersticial, que vai de pequenas petéquias até a efusão serossanguinolenta, e ruptura do tímpano. As causas de obstrução mais freqüentes são: * sono ou inconsciência durante o vôo, devido à falta de aeração voluntária do ouvido médio; * processos patológicos da mucosa das trompas, tais como secreções, pressão de tecidos vizinhos (adenóides, tumores, hiperplasia de tecidos linfóides, etc); *infecções respiratórias; *má oclusão dentária, com defeitos da articulação entre a mandíbula e o maxilar superior. Sintomas: *baixa de audição *dor *zumbido *vertigem Conduta profilática: 1. Educar o aeronavegante a não voar gripado com rinite ou rinofaringite; 2. Usar o meio correto para equalizar a diferença de pressão no ouvido médio e trompas; 3. Não assoar o nariz de modo incorreto, ou seja, comprimindo as narinas; 4. Realizar Manobras de Valsalva com delicadeza, de 6 a 10 vezes, com intervalo de 10 minutos; 5. Fazer descidas lentas. A recorrência de barotite (aerotite), deverá levar a um meticuloso exame de infecções do trato respiratório superior e tratamento específico. Pode ser aventada a hipótese de se implantar um “tubo de ventilação” atravessando o tímpano. Dessa forma, se estabeleciria uma comunicação d ireta entre os ouvidos externo e médio. 64
4 - Barodontalgia (Aerodontalgia) Definição: Dor dentária secundária a alterações da pressão ambiente, tanto na subida quanto na descida das aeronaves. Classificação: A Barodontalgia pode ser do tipo Direto ou Indireto: 4.1. - Barodontalgia DIRETA O tipo Direto ocorre por expansão de gás dentro de um dente. Portanto, ocorre na subida da aeronave. A dor é bem localizada em um dente específico. O dentista pode tentar localizar o dente acometido por ele possuir uma percussão dolorosa (dor ao toque). Os dentes posteriores são os mais afetados (tanto da arcada superior quanto da inferior). Para a ocorrência da Barodontalgia Direta, é necessário que existam gases dentro de um ou mais dentes. Temos 2 opções para o aprisionamento de gases dentro de um dente: 1) Gases provenientes da putrefação gerada por bactérias (cáries profundas). 2) Gases aprisionados como consequência de um tratamento dentário (como o “tratamento de canal”) em andamento. Assim, o tipo Direto surge em dentes enfermos (sobretudo com degeneração da polpa, sem cavidade aberta) ou em tratamento (com cavidade aberta pelo dentista).
Figura: Dente enfermo com cárie profunda. A cavidade do dente represou certa quantidade de ar, o qual sofre alterações pressóricas. O tratamento de canal: O tratamento de canal (realizado por dentistas com especialização em endodontia) é um dos mais procuradas na atualidade. Esse tratamento é necessário quando a polpa dentária é atingida por um processo avançado de cárie. Problemas dentários repetidos, trincas e fraturas também podem ocasionar danos à polpa dentária. Principais sintomas do acometimento da polpa dentária: Os dentes com acometimento do canal geralmente produzem dor, que pode ser espontânea ou ocasionada por estímulos (como, por exemplo, ao beber água gelada). Essa dor geralmente não cessa nem com o uso de analgésicos. Dificuldade de mastigação e sensação de aumento da pressão dentro do dente 65
também são sintomas comuns. Existem casos raros em que a pessoa convive com o problema sem nenhum sintoma aparente, sendo necessária a realização de radiografias para detectar o problema. Como é o tratamento? O procedimento consiste na remoção da polpa, composta por nervos e vasos presentes no interior do dente, e sua substituição por um material emborrachado chamado “guta percha”. O método pode salvar muitos dentes que no passado eram condenados à extração. Esse procedimento pode ser rápido (realizado em apenas 1 consulta), principalmente se o dente não estiver infectado, ou seja, sem a presença de bactérias no local. Quando já existe infecção (bactérias), o tratamento pode durar duas ou mais consultas.
Tratamento de canal: A: dente com cárie profunda que atinge a polpa B: realização de uma abertura na coroa do dente C: remoção da polpa acometida, incluindo a limpeza dos canais D: substituição da polpa por material emborrachado e fechamento do dente com a criação de uma nova coroa. Nos casos em que se faz necessária mais do que uma visita, é colocada uma restauração temporária na abertura da coroa, a fim de proteger o dente no intervalo das visitas. É essa oclusão provisória que pode aprisionar ar, o qual poderá expandir durante o vôo e causar a dor. Assim, enquanto o tratamento dentário não estiver concluído, o piloto deve ser afastado de atividades aéreas. A ausência de tratamento em um dente com a polpa infectada pode levar ao agravamento da dor, inchaços, abscessos (acúmulo de pus), problemas sistêmicos (disseminação das bactérias) e até a perda do dente. Devemos lembrar que a prevenção é a melhor opção, a qual deve ser feita com uma adequada higiene bucal, uso de água fluoretada e visita periódica ao dentista. Tratamento do piloto com desconforto dentário durante o vôo: Esse piloto deve ser afastado das atividades aéreas até completar o tratamento dentário adequado, não permitindo o aprisionamento de ar. Estudos efetuados pelas Forças Aéreas dos EUA, Alemanha, Noruega e Inglaterra, concluiram que a temperatura a aceleração de vôo quase não tem influência odontológica, entretanto as mudanças de pressão atmosférica podem trazer grandes incômodos aos aeronavegantes, desde que apresentem qualquer anomalia ou patologia no seu sistema dentário. Entre pilotos aliados, na 2ª guerra mundial, cerca de 9,7% das missões foram prejudicadas pela aerodontalgia. E ela nada mais é do que a expansão dos gases dentro da raiz dentária, em função da diferença de pressão que se desenvolve na ascensão e na descida. O Centro Germânico de Pesquisa de Aviação provou que as raízes dos dentes, quando infectadas, podem deixar passar, não só gases oriundos do metabolismo dos germes, mas também os próprios germes em meio a um material séptico liquefeito, pela simples baixa da pressão barométrica no meio externo. Assim, propicia a disseminação da infecção para os tecidos vizinhos e provoca dor pelo aumento da pressão na raiz do dente.
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4.2. - Barodontalgia INDIRETA No tipo indireto, a dor é reflexa, vindo de uma barosinusite dos seios maxilares. A inflamação do Seio Maxilar é tão intensa que acomete as regiões vizinhas, alcançando a inervação dos dentes que ficam mais próximos. Esse tipo de dor é mal localizada, difusa, estando geralmente acompanhada de quadro gripal ou alérgico. O paciente não consegue precisar bem qual é o dente de onde vem a dor. Ocorre somente na arcada superior e especialmente nos dentes posteriores. Como é causada por barosinusite, a dor é desencadeada na descida da aeronave.
Barodontalgia indireta: É a dor dentária proveniente de um processo inflamatório no Seio Maxilar, o qual fica muito próximo aos dentes posteriores da arcada superior. Tratamento: Tratar a sinusite.
5 - Barossinusite Definição: É a inflamação aguda das mucosas dos seios da face (seios paranasais) decorrentes da diferença de pressão entre o ar existente dentro dos seios da face, e o ar da atmosfera circundante. Anatomia: Os seios da face são cavidades presentes nos ossos do crânio ao redor da cavidade nasal (por isso são também chamados de seios paranasais) e possuem várias funções, como auxiliar na formação da voz, aquecimento do ar inspirado e diminuição do peso do crânio. São revestidos internamente pelo mesmo tipo de tecido do nariz, denominado de mucosa respiratória. As células dessa mucosa produzem muito muco e possuem cílios que são responsáveis por fazer a limpeza das mesmas, evitando que as secreções acumulem no seu interior. Cada grupo de seios da face recebe uma denominação de acordo com o osso do crânio onde estão localizados. Assim temos: -seio maxilar -seio frontal -Seio etmoidal -seio esfenoidal
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Figura: Seios da Face
Fisiopatologia: Todos os seios da face possuem um orifício de comunicação com a cavidade nasal, por onde transitam ar e secreções. A pressão dentro dos seios tende a ser idêntica à pressão externa Para que isso ocorra, é importante o livre trânsito do ar para dentro e fora destas cavidades. Quando o seio é normal, e com o seu óstium livre, o ar flui normalmente e se estabelece o equilíbrio durante as alterações de altitude do avião: À medida que o avião sobe, a pressão exterior vai diminuindo em relação à de dentro dos seios da face. Dessa forma, o ar sai desta cavidade para que ocorra uma equalização entre as pressões de dentro e de fora dos seios. Na descida, aumentando a pressão exterior, a tendência é de entrada de ar para dentro dos seios, podendo neste trajeto, carrear secreções para dentro desta cavidade. O trânsito livre do ar pode ser dificultado ou mesmo impedido completamente. A obstrução total é mais rara e geralmente é relacionada com a presença de deformidades anatômicas dos seios ou do septo nasal. A obstrução parcial é a mais freqüente e ocorre quando líquidos, muco, pus ou substâncias semelhantes dificultam o trânsito de ar e secreções pelo óstium de drenagem. Essa obstrução é facilitada quando a mucosa próxima ao óstium encontra-se edemaciada devido a enfermidades alérgicas, resfriados, etc. “Na maior parte das vezes, a barosinusite é devida à presença de congestão e de catarro na nasofaringe, que impedem uma livre comunicação entre os seios da face e o ar exterior. ” O bloqueio dos seios durante a descida é mais freqüente. Dor e hiperestesia sobre os seios são costumeiros, e podem durar até 07 dias depois da descida. Com uma diferença de pressão de 380 mm Hg surge dor cruciante, febre, leucocitose, hematoma mucoso e submucoso, hemorragia. Após encerrado o quadro, os tecidos podem não retornarem mais à normalidade. Essas seqüelas podem gerar mais deformidades e contribuir p ara a instalação de novos quadros
Tratamento: A forma não-obstrutiva não requer maiores cuidados. As formas obstrutivas requerem, em primeiro lugar, a equalização da pressão. A primeira medida será subir até a altitude em que houve o bloqueio do seio, corrigir a obstrução e descer lentamente. Procurar em seguida o serviço especializado para o tratamento da sinusite r esidual. 68
AEROEMBOLISMO: 2 - AEROEMBOLISMO Conceito: É o termo empregado para designar a formação de bolhas gasosas nos tecidos e no sangue, por efeito da depressão barométrica. Esse fenômeno é explicado pela Lei de Henry: "A quantidade de gás dissolvido em um líquido encontra-se em equilíbrio com a pressão desse gás sobre esse mesmo líquido ". Ao abrirmos uma garrafa de água gasosa esta borbulha. Essas bolhas são de gás carbônico e são liberadas para encontrar um novo estado de equilíbrio, uma v ez que o gás carbônico que se encontrava sobre a água foi descomprimido. Da mesma forma, bolhas podem ser formadas no organismo, quando esse passa de um ambiente com pressão alta para outro com pressão mais baixa. Isso ocorre porque, no nosso corpo, existe cerca de um litro de nitrogênio em solução (100 ml no sangue e 900 ml nos tecidos). Este gás se desprende em forma de bolhas gasosas quando o avião atinge um ambiente com pressão mais baixa. Essas bolhas são disseminadas pelo sangue, podendo provocar o entupimento de artérias em qualquer parte do corpo. Os sintomas provocados são muito diversos, dependendo do local onde essas bolhas foram parar. Fatores Desencadeantes: Os fatores que desencadeiam a formação do aeroembolismo são: a velocidade de ascensão e a altitude alcançada. Fatores Predisponentes: a) Individuais • Panículo adiposo desenvolvido : o nitrogênio dissolve-se quatro a seis vezes mais nas gorduras do que na água. • Idade: principalmente acima dos trinta anos. • Condições da circulação e da respiração. Quando boas, contribuem na remoção das bolhas de gás, diminuindo a incidência do aeroembolismo. Quando comprometidas, aumentam a sensibilidade ao aeroembolismo. • Fatores psíquicos: Ansiedade, apreensão e agitação contribuem na formação de um maior número de bolhas. b) Ambientais • Frio - Por meio da vasoconstrição, torna a circulação cutânea inadequada, havendo supersaturação do gás (N) no sangue o que favorece o aeroembolismo. O embarque no frio permite que uma maior quantidade de Nitrogênio permaneça em solução. • Ruídos e vibrações - Atuam no mesmo sentido, promovendo o desprendimento gasoso. Formas Clínicas (Sintomas): A sintomatologia é muito variada, em razão de que as bolhas podem provocar entupimento em diversas partes do corpo e em diversas intensidades. Por isso (e por desconhecimento da maior parte dos pilotos sobre a existência dessa doença) o diagnóstico quase nunca é feito. Isso explica porque nas estatísticas dos órgãos de saúde, o aeroembolismo aparece com uma frequência muito baixa. Exemplo: se um piloto começar a ter dor nas costas por conta de aeroembolismo, ele vai tender a colocar a culpa na poltrona do avião (dizendo que ela não é confortável) ou na jornada longa de trabalho, ou na noite mal dormida do dia anterior. Dificilmente ele irá se lembrar da possibilidade de se tratar de bolhas que podem estar ocasionando esse sintoma. Esse tipo de problema é bem mais frequente em mergulhadores do que em pilotos, uma vez as alterações de pressão no fundo do mar são bem mais intensas. 69
As principais formas clínicas são: a) Forma artrálgica (65% dos casos – nome em inglês: "bends") O indivíduo começa a encurvar o corpo (é o que chamamos de postura viciosa), em conseqüência das dores articulares que são profundas, progressivas e difíceis de localizar. As articulações mais ativas são as mais afetadas (ombros, cotovelos, joelhos). Além da postura viciosa do corpo, artralgias acarretam tremores, hipotonias e pseudoparalisias, por interferência nas funções motoras. As dores ocorrem nas articulações, nas extremidade dos ossos e nas inserções dos tendões e das cápsulas, podendo se propagar para outras regiões. Podem ocorrer edemas e hemorragias articulares. b) Forma pruriginosa (17% dos casos - nome em inglês: "Itch") O prurido manifesta-se principalmente no tronco e coxas. Além do prurido, poderão surgir outras manifestações cutâneas, tais como hemorragias, edemas e enfisema subcutâneo (ao comprimir a pele, dá a sensação de estar estourando bolhas, como ocorre ao comprimirmos os “plásticos bolhas” usados nas embalagens do comércio) . c) Forma nervosa (13% dos casos) Entre os sintomas nervosos, o mais comum é a cefaléia, sobretudo do tipo hemicraniana. Os principais sintomas dessa forma de acometimento são: • Nevralgias (= dor no local onde se localizam os nervos) – principais nervos acometidos: ciático, trigêmio, intercostais; • Sensações parestésicas: formigamento, sensaço de frio e quente; • Irritabilidade: inquietação motora, confusão mental; • Claudicaço por pseudo-paralisia, conseqüente às artralgias, ocorrendo em 6% dos casos. • Paralisia ou hemiplegia; • Inconsciência; Em relação ao sistema nervoso, cumpre assinalar, que, mesmo após recompressão, costumam permanecer a cefaléia, a lassidão e a irritabilidade. d) Forma pulmonar (13% dos casos - nome em inglês: “choque” tradução = sufocação) Inicialmente, devemos salientar que são raros os casos fatais de descompressão aguda na altitude, ao contrário do que ocorre com os mergulhadores. Entre os sintomas pulmonares destacam-se: • Opressão torácica, sobretudo após esforços. Pode adquirir o caráter anginoso com dores retroesternais, devido ao reflexo pulmocoronariano. • Dispnéia (falta de ar) com taquipnéia (respiração acelerada) e respiração superficial. • Tosse. Este quadro pode evoluir para o colapso da função pulmonar. Nesses casos mais graves, pode ocorrer edema pulmonar e até mesmo morte. Os sintomas pulmonares de aeroembolia podem se confundir com a hipóxia. É importante fazer a definição se é um caso de aeroembolia ou se é hipóxia, para que seja feito o tratamento correto. Na hipóxia, prevalece a dispnéia, a sonolência, as vertigens escurecimento do campo visual, a cianose, etc, enquanto no aeroembolismo, os sintomas de falta de ar podem vir acompanhados de dores articulares ("bends"), prurido, etc. e) Outras formas de acometimento: Os órgãos dos sentidos podemos ser acometidos por entupimentos de artérias, provocando: 70
Acometimento dos ouvidos: • Tonteiras; • Perturbaço do equilíbrio; • Mais raramente, perturbaçes auditivas; Acometimento dos olhos: • Estrabismos (por perturbaço dos músculos extrínsecos), com diplopia (visão dupla) e escotomas cintilantes (ver luzes). Profilaxia do Aeroembolismo: • Seleção médica - Excluir do vôo os indivíduos mais predispostos (obesos, idosos, artríticos, portadores de perturbações circulatórias ou respiratórias, tímidos, nervosos, etc). Candidatos a pilotos podem ser testados quanto à sua sensibilidade para desenvolver sintomas de aeroembolismo através das: “Prova de descompressão”: Consiste em três ascensões a 12 Km com oxigênio em quinze minutos, com permanência de dez minutos nessa altitude. • Cabine pressurizada • Limitação de altitude - de aviões abertos, para o máximo de 8 Km. • Limitação de velocidade ascensional - acima de 8 Km, para o máximo de 90 m/min. • Restrição ao máximo das atividades físicas em altitude. • Desnitrogenação - A respiração prolongada de oxigênio puro faz com que o nitrogênio seja expelido do sangue. Ocorre eliminação de 50% de nitrogênio, com respiração de oxigênio por trinta minutos. Depois da cabine pressurizada, essa é a melhor medida profilática. Tratamento: Consiste na recompressão, que pode ser geral ou local. • Recompressão geral: Descida para altitudes menos elevadas. Recompressão do indivíduo na câmara hiperbárica. • Recompressão local: As dores cedem com a compressão dos membros por meio de um manguito de tensiômetro. Além da recompressão, usam-se no tratamento: misturas desnitrogenantes constituídas de oxigênio e hélio.
DESCOMPRESSÃO DA CABINE: Pressurização de cabine A pressurização de cabine é obtida pelo bombeamento de ar para aumentar a pressão de ar no compartimento habitado do avião. É necessária quando um avião alcança altitudes elevadas, porque a pressão atmosférica é demasiadamente baixa em altas cotas, não permitindo a absorção suficiente de oxigênio e conduzindo à hipóxia de altitude.
Despressurização: É sempre uma emergência se um avião pressurizado sofrer uma falha da pressurização acima de 3000 m (10.000 ft). Se isto ocorrer, o piloto deve imediatamente colocar o avião em descida de emergência e ativar máscaras de oxigênio para todos a bordo. Na maioria dos aviões à jato de passageiros (tal como o Boeing 737), as máscaras de oxigênio são liberadas automaticamente se a altura de cabine estiver acima de 14.000 pés. A descompressão gradual ou lenta também é perigosa, especialmente porque é mais difícil de ser detectada. 71
A descompressão súbita é uma mudança na pressão de cabine onde os pulmões podem expandir sem sofrer danos. A descompressão súbita em um avião comercial é extremamente rara, embora sempre muito perigosa. Os passageiros sentados próximos ao local de vazamento podem ser lançados para fora ou feridos por objetos dragados pelo orifício. Os assoalhos e os painéis internos do avião podem deformar-se. A hipóxia resultará na perda da consciência sem o oxigênio de emergência. O início da inconsciência variará dependendo da altura da aeronave e da resistência de cada um. Quando ocorre descompressão súbita da cabine de um avião (quebra de janela, abertura de porta, colisão, explosão, etc) é possível se observar: 1- Estampido, decorrência do abaulamento subido do tímpano, 2- Sopro: pode ser ouvido e sentido, dependendo do fluxo de ar na cabine, 3- Névoa: ocorre em segundos, reduzindo a visibilidade de cabine. Os efeitos orgânicos que ocorrem na descompressão súbida são: 1- Hipotermia 2- Hipóxia 3- Doença da Descompressão 4- Aerodilatação 5- Explosão pulmorar (em caso de descompressão explosiva) A descompressão explosiva é uma mudança na pressão de cabine mais rápida do que os pulmões podem suportar (menos de 0.5 segundo). Este tipo de descompressão é potencial perigosa, pois resulta freqüentemente em danos ao pulmão.
Figura: Descompressão explosiva A velocidade na qual ocorre uma descompressão de cabine depende de:
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1) O Coeficiente de fuga é a razão entre: área de fuga em m 2 (tamanho do buraco criado na fuzelagem) ÷ Volume da cabine m3. Obs: existe risco de descompressão explosiva quando esta razão é maior que 1/100 2) Outro cálculo importante é a razão entre as variáveis: Pressão da cabine ÷ Pressão atmosférica Obs: existe risco de descompressão explosiva quando esta razão é maior que 2,3. Enquanto o avião é pressurizado e despressurizado, o revestimento de metal do avião expande e contrai, tendo por resultado a fatiga do metal. O avião moderno é projetado para resistir a este ciclo de fadiga, mas alguns aviões de linha aérea (veja De Havilland Cometa) tiveram acidentes fatais devidos à fatiga da estrutura da aeronave.
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Figura: Boeing 737 perde o como resultado de fadiga da estrutura
revestimento
da
cabine
em
pleno
vôo
Alguns acidentes com descompressão da cabine:
A falha de fatiga do metal do avião do vôo 781 da BOAC causou uma descompressão explosiva em 1954, que matou 35 povos. Este era o primeiro de uma série dos acidentes de de Havilland Cometa que cessariam a produção do avião. Vôo Turkish Air Line 981 que envolveu um DC-10 que perde sua porta de carga traseira. A severidade da despressurização danificou os controles e todos os 346 passageiros foram mortos. O vôo 123 da Japan Air Lines: Boeing 747 que teve falha no dispositivo traseiro de pressão, tendo por resultado uma súbita descompressão. Os danos hidráulicos foram severos e a tripulação foi incapaz de manter o controle. 520 passageiros morreram com somente 4 sobreviventes. Vôo 243 da Aloha Air Lines. Um Boeing 737 sofreu descompressão explosiva, resultando na morte de ma comissária. Vôo 811 da United AirLines. Boeing 747-122 perdeu sua porta dianteira do compartimento de carga, tendo por resultado a perda de diversos assentos na classe Bussiness e ocorreu a morte de 9 passageiros. Vôo 611 da China AirLines foi desintegrado durante vôo de cruzeiro devido a fadiga de metal. 225 vítimas
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FADIGA: Fadiga Nomes alternativos: Exaustão, letargia, cansaço, desgaste Definição: Sensação de falta de energia, esgotamento, desgaste ou cansaço. Histórico: O interesse pela fadiga enquanto objeto de estudo científico tem variado ao longo dos tempos. O início do estudo da fadiga acontece motivado pelas mudanças tecnológicas e científicas ocorridas nos finais do século XIX, inícios do século XX, e em grande parte devido à acelerada industrialização. Considerações gerais: A fadiga não é o mesmo que sonolência, porém o desejo de dormir pode acompanhar a fadiga. A apatia é uma sensação de indiferença, e pode acompanhar a fadiga mas também pode ocorrer independentemente. Fisiopatologia: A Fadiga (esgotamento físico/psíquico) é o resultado da ação de um ou vários fatores estressantes sobre um indivíduo, o qual não teve repouso em quantidade e/ou qualidade suficientes para absorvê-los e neutraliza-los. O que é “stress” (em português = estesse)? Stress é qualquer processo que provoque algum malefício (físico ou metal) ao organismo. O stress físico pode ser provocado por: exercício físico intenso, vibrações, ruídos, frio, calor, umidade, compressão, dor, etc O stress psicológico pode ser provocado por: desentendimentos familiares ou no trabalho, sentimento de fracasso (com demissão/desemprego, má remuneração, derrota de equipe querida, desclassificação em concursos), solidão, sentimento de traição de entes queridos, desprezo, indiferença, inveja, etc. A capacidade de suportar cada um destes fatores estressantes varia de um indivíduo para outro. Cada um tem seu limite de tolerância. Essa capacidade de tolerar pode ser alterada por terapia psicológica, ioga, treinamento e preparo físico, maior ou menor apoio dos amigos/parentes/entes queridos, etc. No dia-a-dia, qualquer Ser Humano é submetido a diversos fatores estressantes, a maior parte deles pequenos e que desaparecem com a solução relativamente simples do problema. Para absorver/resolver/neutralizar cada um destes fatores estessantes, é necessário que se gaste energia. Assim, quando um fator estressante é muito intenso ou d ura muito tempo, ocorre um gasto muito grande de energia, o que leva à exaustão, que é conhecida como FADIGA.
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Indivíduo com plena capacidade física e mental (cheio de energia)
processos estressantes sobre o indivíduo (consumo de energia)
Indivíduo fadigado (falta de energia)
Briga com a esposa Sobrecarga de trabalho Chefia insatisfeita Noites mal dormidas Unha encravada Frio Fome Fadiga patológica: Este é um tipo especial de fadiga relacionada com a existência de alguma doença. A fadiga patológica não é aliviada com o repouso adequado, o sono adequado, a supressão dos fatores de estresse. A fadiga que não pode ser aliviada por meios normais, ou que ocorre na ausência de causas conhecidas, ou de outros sintomas, deve ser avaliada clinicamente. Dentre as patologias que podem gerar este estado de exaustão física e/ou psicológica ( fadiga patológica ) podemos citar:
acromegalia doença de Addison AIDS distúrbios crônicos de tipo alérgico, como a febre do feno ou a asma anemia que inclui a anemia por deficiência de ferro infecção crônica, como a endocardite bacteriana insuficiência cardíaca congestiva diabetes hipotiroidismo artrite reumatóide juvenil desnutrição infantil neoplasia (câncer) artrite reumatóide lúpus eritematoso sistêmico tuberculose infecções virais como a influenza e a mononucleose ansiedade e depressão insuficiência cardíaca congestiva 76
FADIGA DE VÔO: A fadiga de vôo é um tema bastante discutido no meio aeronáutico pois é tida como um dos fatores que mais contribui para a queda das aeronaves, sendo por isso, utilizada como justificativa de muitos acidentes e incidentes. Os trabalhadores em turnos e mais especificamente os aeronautas que cruzam fusos horários convivem com esta "patologia" dia-a-dia. Especificamente falando de aeronautas, a fadiga associada a vôos pode se manifestar de duas formas distintas: (1) aguda, é a que geralmente sente-se após um vôo longo sendo facilmente reparada após um período de repouso; (2) crônica, é a causada por dois fatores, são eles: (a) as cargas de trabalho, a duração e a freqüência dos vôos (escalas); e (b) a duração e a eficácia do descanso entre os vôos para a reabilitação do organismo. A fadiga crônica pode ser então definida como o resultado de um fenômeno acumulativo quando a recuperação física e mental tiver sido incompleta. Um dos maiores agravos proporcionados pela fadiga a um piloto consiste na redução significativa da sua capacidade de análise, bem como diminuição na capacidade de reação a uma situação de alta demanda, o que, em última instância, pode vir a resultar em acidente ("erros de pilotagem"). As repercussões da fadiga na atividade profissional de piloto podem ser exemplificadas através da má interpretação dos comandos do avião, da falta de precisão no seu manuseio, da diminuição da autoconfiança e do tempo de reação a estímulos visuais, das respostas tardias, da supervalorização de dados, da descoordenação, da perda da autocrítica, da negligência no uso de equipamentos levando a um aumento na incidência de erros. Assim, com a instalação do quadro de fadiga é possível se prever os seus possíveis efeitos que não ocorrem, necessariamente, frutos de uma inabilidade do piloto, mas sim originários de uma condição de trabalho desfavorável e que não permite a recuperação necessária dos seus trabalhadores.
Fatores Ocupacionais geradores de estresse em aviação: 1) Fatores Físicos O ambiente da aeronave pode ser considerado como constituído por um conjunto de agentes que atuam sobre o trabalhador. Para cada um destes f atores existe um índice de tolerância, dentro do qual a exposição do ser humano é considerada "biologicamente suportável", não estando sujeito a danos físicos. No entanto, a exposição prolongada a estes fato res nocivos, pode passar a ser nociva, causando lesões crônicas. Dentre os fatores físicos que atuam no aeronavegante, destacam-se os ruí dos, as vibrações, as pressões anormais, as temperaturas, as radiações ionizantes e as não ionizantes, o frio, o calor e a umidade.
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Ruídos: No avião, os sons são provenientes de várias origens, seja decorrente das t urbinas, gerado pelo fluxo de gás liberado pelos exaustores, os ruídos aerodinâmicos (quando a aeronave está em movimento), como também o ruído do pouso e da decolagem. A convivência com este tipo de fator, na maioria das vezes, passa desapercebida. Os comandantes encontram-se sempre atentos para os ruídos mas, por outro lado, com o passar do tempo, o ensurdecimento parece inevitável. São muitas as alterações que a exposição prolongada ao ruído podem causar no organismo humano, destacando-se a perda auditiva e a aparição de sintomas relativos ao comprometimento do sistema neuropsicológico, como insônia, irritabilidade e estresse. Vibrações: Com relação à vibração da aeronave, é possível o desencadeamento/agravamento de artroses, lesão óssea, formigamento dos dedos, problemas circulatórios, alteração da sensibilidade e alterações neurológicas. Umidade baixa: Os aeronautas estão expostos, durante o vôo, a um ar bastante seco, principalmente em vôos de longa distância. A umidade relativa do ar, extremamente baixa, é necessária para manter os sofisticados equipamentos secos na garantia de seu melhor funcionamento. Esse ar seco leva a um ressecamento da pele e mucosas, além de estimular a irritabilidade Dermatoses, as doenças alérgicas, os distúrbios pulmonares e o reumatismo são ta mbém alguns dos efeitos da baixa umidade do ar. Radiação: A radiação é outro fator que aparece no contexto laboral dos aeronautas, principalmente naqueles que voam muito alto (ex: 767 voa a Como conseqüências desta exposição, é possível ocorrer diminuição do número de glóbulos brancos, radiodermite, leucemia, câncer etc. Um outro tipo de radiação presente nos vôos é a proveniente das ondas eletromagnéticas, como as radiofreqüências. Este tipo de radiação pode trazer uma série de comprometimentos ao organismo humano, onde destaca-se a ocorrência de neoplasias. Hipóxia Com relação à pressurização das aeronaves o que ocorre é uma b aixa pressão atmosférica no interior do avião com conseqüente rarefação do oxigênio, prejudicando a oxigenação sangüínea. As alterações que ocorrem no organismo ocasionadas pela baixa concentração de oxigênio são proporcionais à altitude. Assim quanto maior a altitude, mais sérios os danos observados, que vão desde aumento da freqüência cardíaca e da ventilação pulmonar observados em altitudes de 10.000 desmaios, convulsões, etc. Outros fatores estressantes que atuam sobre o aeronavegante também podem ser citados, como os disbarismos, alterações de luminosidade na cabine, etc. Os passageiros, por estarem expostos durante pouco tempo, muito pouco ou nada sofrem, mas a tripulação, que se encontra submetida a tal carga regularmente, tem uma probabilidade maior de desenvolver os sintomas em maior ou menor intensidade. Assim sendo, os riscos físicos do ambiente da aeronave podem contribuir para o aparecimento de diversos agravos à saúde do aeronauta e na sua grande maioria têm a eclosão dos 78
seus efeitos depois de um período de exposição, ou seja, o resultado desta exposição pode não aparecer logo nos primeiros momentos de trabalho. Ressalta-se a possibilidade destes efeitos retardados serem acelerados por contínuas e sucessivas exposições ou por períodos de descanso insuficientes.
2) Fatores Ergonômicos Consideram-se fatores ergonômicos os que envolvem esforço f ísico intenso, o levantamento e transporte manual de peso, a postura inadequada, assento inadequado e pouco confortável, alavancas e controles de difícil acesso, instrumentos mal posicionados demandando esforço com grande modificação da posição de repouso do piloto para que possam ser bem observados. A evolução tecnológica foi acompanhada pela ergonomia na tentativa de buscar o melhor aproveitamento do espaço destinado ao desempenho da tarefa e sua adequação ao trabalhador deste posto. Mesmo com as constantes melhorias nas aeronaves, no que se refere aos seus de assentos, instrumentos e equipamentos de comunicação por rádios, ainda persistem nas cabines de comando poltronas incômodas que tendem a dificultar o desempenho da atividade laboral dos aeronautas. A postura sentada é uma das grandes responsáveis pelo cansaço físico, especialmente nos vôos longos onde a tripulação de cabine fica restrita a uma área de trabalho bastante limitada. Os efeitos desta carga ergonômica refletem sobre o corpo do trabalhador incidindo, quase sempre, sobre as mesmas regiões: coluna e membros inferiores.
3) Fatores Químicos Os fatores químicos são aqueles onde as substâncias, compostos ou produtos possam penetrar no organismo pela via respiratória, nas formas de poeiras, fumos, névoas, neblinas, gases ou vapores ou que, pela natureza da atividade de exposição, possam ter contato ou ser absorvidos pelo organismo através da pele ou por ingestão. Estes agentes podem ser encontrados na forma sólida, líquida e gasosa, e sua ação pode ocasionar tanto lesão crônica quanto aguda. A permanência de fumantes a bordo contribui ainda mais para a poluição do ar circulante na aeronave (apesar de existirem filtros para sua purificação) e, por isso, o tabagismo vem sendo proibido a bordo.
4) Fatores Biológicos Os fatores biológicos estão relacionados à exposição a bactérias, bacilos, parasitas, protozoários, vírus, entre outros agentes patológicos. No caso dos aeronautas não fica difícil imaginar a exposição a que estes encontram-se submetidos, uma vez que desempenham suas tarefas em um ambiente cujo ar é compartilhado por algumas centenas de pessoas.
O desenvolvimento da fadiga durante o vôo Especialmente em vôos longos, a tripulação vai sendo submetida a fatores estressantes que se acumulam no organismo. Somando os efeitos nocivos da vibração + ruídos + alteração de sono + problemas psicológicos + senso de responsabilidade por estar transportando centenas de vidas + senso de responsabilidade por estar pilotando uma aeronave de valor extremamente alto + alimentação inadequada + poltrona não suficientemente confortável + um instrumento que parece não estar funcionando muito bem + o combustível que mostra um consumo irregular + tráfego aéreo pesado + demora para decolar com atraso de vôo e muita reclamação por parte dos passageiros (fato que cabe ao comandante ficar dando explicações para acalmar a todos) + turbulência + reflexos excessivos de luz nas nuvens, etc, etc, etc...
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Assim, com o passar das horas de vôo, a fadiga começa a aparecer podendo dar sinais de alarme como:
Distúrbios do sono – É, frequentemente, o primeiro sinal da fadiga. Nesses casos, o sono ser escasso (insônia) ou excessivo (sonolência).
Pesadelos
Fadiga Física
Mudança na Personalidade O momento mais tenso de todo o vôo é a aterrissagem. Aqui o piloto deve estar
extremamente atendo a tudo que ocorre dentro e fora da aeronave: os instrumentos, condições da pista, visibilidade, instruções da torre de comando, nível de combustível, etc. É também neste momento que ocorre grande parte dos acidentes e incidentes aéreos. O que ocorre é que, justamente nesta hora em que o piloto se encontra mais fadigado, o que pode contribuir para a ocorrência de erros humanos por desatenção ou por esquecer de cumprir (ou faze-lo de forma displicente) uma das etapas de seu “check list” antes da aterrissagem. É freqüente um piloto r elatar, logo que chega ao destino, que se encontra exaurido, ou “um caco”, ou “precisando descansar”.
Especificamente o aeronavegante deve atentar para dois fenômenos que interferem diretamente na produção da fadiga e são bastante peculiares na sua profissão: A Sobrecarga autoprovocada e as alterações do ritmo circadiano.
SOBRECARGA AUTO-PROVOCADA: Sobrecarga auto-provocada: Conceito: Sobrecarga autoprovocada é toda ação estressante, provocada pelo tripulante em si mesmo, sobrecarregando seu organismo e diminuindo sua resistência para a atividade aérea Principais agentes da Sobrecarga auto-provocada:
F A T A L
UMO LCOOL OXICO(auto medicação) LIMENTAÇÃO IMITES (falta de noção dos limites)
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Fumo: O fumo aumenta a concentração de CO no sangue; o CO liga-se à hemoglobina irreversivelmente. Prejuízo do transporte de O2. A saturação da hemoglobina ao nível do mar é de 95-97%; o fumo pode diminuir esta saturação em 5-10%. O limite máximo que o organismo suporta de queda da saturação da hemoglobina é de 85-87%. No indivíduo são isto equivale a 10.000 pés de altitude. O fumante entra em hipóxia em altitudes mais baixas (-3.000 pés).
Álcool: O álcool é um depressor do SNC, responsável por cerca de 16% das causas de acidentes fatais na aviação civil dos EUA. O organismo metaboliza cerca de 10 g de álcool por hora. O nível máximo de álcool no sangue é alcançado após uma hora da última dose. A aviação civil dos EUA exige no mínimo 8h entre a última dose e o início da pilotagem. A USAF exige no mínimo 12h entre a última dose e o início da pilotagem. O desaparecimento total dos sintomas, devido ao álcool, se dá entre 12h e 24 h após a última dose.
Auto medicação: Todo medicamento apresenta um efeito primário (medicinal), mas pode também possuir vários outros efeitos secundários ou COLATERAIS. Por exemplo, um medicamento pode ser usado para combater náuseas durante o vôo (efeito primário), mas ele pode também produzir sonolência (efeito colateral). Dessa forma, este medicamento deverá ser proibido para os tripulantes.
Alimentação: A atividade profissional do aeronavegante possui peculiaridades em relação à alimentação. Esta é bastante irregular devido ao trabalho em turnos, chegando a trocar o dia pela noite. Passa muitos dias em hotéis e se alimenta quase que exclusivamente em restaurantes enquanto durante seu percurso. Assim tem muita oportunidade de ingerir alimentos não muito saudáveis e em quantidades inadequadas. Problemas quanto à alimentação:
1. Dietas inadequadas quanto à composição e valor calórico 2. Irregularidade de refeições As dietas para a aviação não pressurizada devem considerar que alimentos que fermentam e produzem gases devem se evitados, ou mesmo aqueles de difícil digestão, que contenham excesso de gordura, frituras, molhos condimentados e bebidas gaseificadas 81
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Limites (falta de noção dos limites): O Piloto possui um perfil psicológico particular, gostando de aventuras, especialmente as que envolvem descargas de adrenalina. É um viciado em adrenalina. Por isso escolheu passar sua vida desafiando a natureza, trabalhando em um ambiente feito para os pássaros e não para o Ser Humano, provando a todos que ele é capaz de encarar o desafio e vencer. O piloto “gosta” de trabalhar NO LIMITE de sua capacidade física e mental. O piloto militar de caça é tido como o mais ousado dentre todos, levando a aeronave ao limite, sentindo o maior prazer em fazer um vôo rasante sobre a cabeça dos amigos que o observam do chão. O fato de querer sempre mais e mais pode representar um perigo quando o limite está próximo ou possa ser ultrapassado. Basta relembrarmos quantos pilotos já morreram no intuito de voarem mais alto (desde a Era dos Balões), construírem os primeiros aviões no século XX (alguns pulavam de penhascos com asas coladas ao corpo), de irem ao espaço, de construírem aeronaves cada vez mais rápidas, etc. Viver no limite é também uma característica da juventude, de forma que, a medida que o piloto vai ficando mais velho e experiente, geralmente passa a ser mais cauteloso.
ALTERAÇÕES DO RITMO CIRCADIANO (DESSINCRONIZAÇÃO CIRCADIANA): Histórico: A idéia da síndrome de dessincronização circadiana só veio à tona em 1953, depois que os norte-americanos tomaram a iniciativa de limitar o número de horas de vôo. No início, isso foi encarado pelas administrações das empresas aéreas como uma estratégia para aumentar os ganhos dos pilotos. Posteriormente, médicos e psicólogos começaram a entender melhor os problemas associados aos trabalhos de longa duração e seus efeitos na saúde e no comportamento dos tripulantes, principalmente quando relacionados ao cruzamento de fusos horários e a irregularidade de horários.
Conceito: A dessincronização circadiana nada mais é do que um desajuste do relógio biológico das pessoas. A grande variedade de funções corpóreas controladas por esse relógio biológico que mede um ciclo de 24 horas inclui a temperatura corpórea, as secreções hormonais, a digestão, a performance física e mental, o humor, o sono e muitas outras. Em um período de 24 horas, essas funções flutuam dentro de um padrão regular com um nível mais alto em uma determinada hora e com um nível mais baixo em outra hora. O modelo circadiano (circa= em torno de, diem= dia) de vigília e sono é programado para se ficar desperto durante o dia e dormir à noite. O relógio circadiano repete esse ciclo diariamente. O período das 02:00 às 06:00h, conhecido como "janela de circadiano baixo", é identificado como o horário em que o corpo está programado para dormir e durante o qual a performance se deteriora. Dessa maneira, o rompimento do ciclo circadiano pode levar a sérios déficits de sono, à perda cumulativa de sono, à diminuição da performance e atenção e a vários outros problemas de saúde. E, em se tratando de tripulantes, o problema se agrava devido a influência direta sobre as habilidades de pilotagem. A ritmicidade do organismo está intimamente ligada a um sincronizador externo ("zeitgeber"), e é acompanhada por um pelo oscilador interno. Um dos mais importantes sincronizadores externos é o ciclo claro/escuro. Tudo o que acontece com o organismo humano é sincronizado, ou seja, todas as funções endógenas ocorrem de acordo com um estímulo e em determinados momentos durante o dia ou a noite numa "ordem" funcional. Muitas destas reações estão relacionadas com o ciclo 82
claro/escuro. Daí pode-se concluir que quando altera-se os momentos que seriam de trabalho por aqueles de repouso, impõem-se ao organismo uma forte mudança no seu sincronismo. Existem outros sincronizadores que também influenciam, como por exemplo os ritmos da sociedade, ou seja, os eventos sociais, horários de acordar, dormir e ali mentar-se, bem como momentos de lazer, as folgas semanais e os horários de t rabalho. Para os humanos, os horários sociais representados por comunicações interpessoais, os horários de trabalho e as atividades feitas em grupo são os sincronizadores mais importantes.
“Jet-Lag” No caso dos aeronautas que cruzam fusos horários, os "zeitgebers" mudam rapidamente, ou seja, os sincronizadores são diferentes em cada local que chegam o que demanda um período de recuperação e adaptação. Os fusos horários são determinados pelos meridianos, que são linhas imaginárias que cobrem a superfície terrestre de norte a sul. Quando o aeronauta e o passageiro do vôo cruzam fusos (vôos transmeridianos), de acordo com a velocidade com que isso ocorre, haverá alterações nos ritmos circadianos.
O fenômeno da dessincronização, ou dessincronose conhecido no meio aeronáutico por Síndrome do "Jet Lag", consiste no resultado da alteração dos ritmos biológicos deste trabalhador ocasionado pela jornada com cruzamento de fusos horários. Esta dessincronização ocasiona uma série de agravos à saúde no aeronauta, obrigado a suportar longos períodos de desajustes internos para com o ambiente, como: insônia, falta de atenção, falta de memória, alteração da capacidade psicomotora, sensação de fadiga, distúrbios gastrointestinais e irritabilidade, repercutindo tanto no seu ambiente de trabalho c omo no seu convívio social. Os sintomas que aparecem como os mais incidentes, na chamada Síndrome do "Jet Lag", são as dificuldades de se concentrar, a fadiga, a desorientação, a sensação de "estar tonto", a perda de apetite, distúrbios gastrointestinais, a queda de temperatura durante o dia - o certo seria sua redução durante o sono - alteração no estado de humor, degradação da performance psicomotora, dores de cabeça e ansiedade. A Síndrome do "Jet Lag" resulta na necessidade de um período de tempo para recuperação do trabalhador frente ao desgaste oriundo da alteração dos seus ritmos biológicos, no caso, pelo cruzamento de fusos horários, e do desempenho da atividade laborativa em horários distintos, principalmente no período noturno. Os momentos que sucedem a esta dessincronização se resumem numa tentativa do organismo de se adaptar aos novos horários e é denominado de "processo de ressincronização" que ocorre em velocidades distintas para cada ritmo alterado e que também varia de indivíduo para indivíduo.
Ressincronização Os processos de dessincronização e ressincronização fazem parte da vida dos trabalhadores em turnos pois a demanda laboral assim se apresenta. O tempo de adaptação do organismo do trabalhador após uma jornada transmeridional, varia de acordo com o sentido do vôo. Se este ocorrer no sentido leste, os dias serão mais curtos, em virtude de adiantar-se as horas com relação ao horário de origem, o que proporciona ao organismo menos tempo para 83
adaptar-se. A hora local indica que já se deve ir para cama dormir, no entanto, o aeronavegante não tem sono e fica “rolando na cama” sem conseguir adormecer. Depois de horas, quando finalmente consegue adormecer, o despertador toca indicando que a tripulação deve se levantar para começar nova jornada de trabalho. Já nos vôos para oeste, ocorre o inverso, por atrasarem-se as horas o trabalhador dispõe de mais tempo para descansar favorecendo a sua adaptação a esta realidade apresentada. A intensidade dos sintomas está relacionada com a quantidade de fusos cruzados e a idade (os trabalhadores de mais idade sofrem mais). O processo de reajustamento leva aproximadamente um dia por fuso horário cruzado.
VISÃO: A visão é o mais importante sentido para o vôo e deve ser entendida como uma série de capacidades que os olhos possuem, o que é bem mais do que simplesmente conseguir identificar letras pequenas. OLHO: ANATOMIA E FISIOLOGIA APLICADA Os olhos humanos são protegidos pelos ossos do crânio, ficando alojados em cavidades em forma de uma pirâmide quadrangular: as órbitas. Essa proteção somente não existe na sua porção anterior, devido à necessidade do olho ficar com uma porção exposta por onde consegue captar as imagens a sua frente. As órbitas possuem aberturas posteriores para permitir a passagem de nervos cranianos e vasos sanguíneos até o cérebro.
Anatomia do olho O GLOBO OCULAR O globo é aproximadamente esférico e mede cerca de 25 mm de diâmetro. Sua parede é formada por três camadas. A camada externa é chamada de ESCLERA, tem a cor branca e sua função é de proteção. A camada média é chamada de ÚVEA e é extremamente vascularizada, tendo como função levar nutrientes para as estruturas adjacentes. A camada mais interna é a RETINA, a 84
qual tem a responsabilidade de captar as imagens e transformá-las em impulsos elétricos para serem enviados para o cérebro. A córnea é a parte mais anterior do globo ocular. Ela é a continuação da esclera, fazendo também parte da camada externa do olho. Apesar da córnea ter aproximadamente a mesma composição da esclera, suas camadas de fibras estão disposta de tal maneira que ela se torna transparente. Dessa forma, ela permite que a luz penetre no olho para ser captada pela retina que fique na parte posterior do olho. O olho funciona como uma máquina de retrato, possuindo lentes para convergir os raios de luz que chegam provenientes dos objetos cujas imagens serão captadas. Essas lentes são: a córnea e o cristalino. Se essas lentes fossem substituídas por óculos, deveriam ter 60 dioptrias (dioptria é a unidade que se chama popularmente de “grau”). Estas 60 D (dioptrias) são assim distribuídas: 45 D são fornecidas pela córnea e 15 D são provenientes do cristalino (lente interna do olho). Como a córnea é uma lente muito potente, pequenas mudanças no seu raio de curvatura podem provocar alterações substanciais na refração, produzindo miopia ou hipermetropia. Da mesma forma, podemos alterar a curvatura da córnea para corrigir os defeitos de refração e deixar um indivíduo livre da necessidade de usar óculos.Uma cirurgia ocular com essa finalidade é chamada: Cirurgia Refrativa. Essas correções refrativas eram feitas através de pequenos cortes na córnea, o que se chama: Ceratotomia Radial, ou RK (radial keratotomy). Hoje em dia, essas correções são muito mais precisas e são feitas com laser. As duas técnicas mais conhecidas de cirurgia refrativa a laser são o PRK e o LASIK. A úvea é a camada média do olho e é rica em vasos sanguineos. Ela é dividida em uma porção mais anterior (corpo ciliar e íris) e outra posterior: a coróide. A íris funciona como um diafragma de uma máquina de retrato, ou seja, ela abre e fecha para controlar a quantidade de luz que entra nos olhos. A coloração da íris varia de azul claro até o marrom escuro, dependendo da quantidade de pigmentos que apresenta. A íris se fixa no CORPO CILIAR. Além de dar suporte à íris, essa estrutura possui outras 2 importantes funções: Produz o HUMOR AQUOSO e possui um músculo chamado de MÚSCULO CILIAR, o qual é responsável pela focalização do olho. Esse músculo é conectado ao CRISTALINO por uma série de fibras chamadas de ZÔNULA. Assim, quando o músculo contrai, ele provoca uma mudança da forma do CRISTALINO, alterando o foco do olho de longe para perto, nos permitindo enxergar a curta distância (esse processo é chamado de ACOMODAÇÃO). Assim, o olho pode alterar seu poder de focalização, ora vendo objetos de longe, ora vendo objetos próximos ou lendo um livro. A capacidade de acomodação do olho começa a ficar deficiente após os 40 anos de idade, o que é conhecido como PRESBIOPIA (popularmente chamada de “vista cançada”). Por isso, após os 40 anos, a maioria dos aviadores (que nunca precisaram de óculos) irá iniciar seu uso para ver claramente o painel, gráficos, mapas, etc. A retina é a camada mais interna do olho e funciona como o filme de uma máquina de retratos: é capaz de captar a luz, codificando-a em impulsos nervosos que são enviados ao cérebro. As células capazes de captar a luz são de 2 tipos: os cones e os bastonetes. Os bastonetes atuam nas situações com baixo nível de iluminação (visão escotópica), enquanto que os cones são eficazes para os níveis médio e alto de iluminação (visão mesópica e visão fotópica). Também são os cones os responsáveis pela visão de cores (as quais somente são capatadas em ambiente com boa iluminação). Os cones estão concentrados principalmente na região central da retina, chamada de MÁCULA. A mácula ainda possui uma região no seu centro onde a visão é a melhor possivel. Essa região se chama: FÓVEA. É na fóvea que conseguimos obter uma visão de detalhes. O local onde o NERVO ÓPTICO penetra no oho não possui cones nem bastonetes. Assim, esse local (conhecido como DISCO ÓPTICO) provoca o aparecimento de um ponto cego no campo de visão do olho. Este ponto está localizado a 15 graus temporal ao centro do campo visual e cobre uma área de 7 graus de altura e 5 graus de largura. Esse ponto cego não nos incomoda, pois é coberto pelo campo visual do olho contralateral. O olho não é uma estrutura vazia. Ele é preenchido por substâncias transparentes que permitem a passagem da luz. A pequena porção que fica anterior ao cristalino, chamada de SEGMENTO ANTERIOR, é preenchida por uma substância aquosa chamada: HUMOR AQUOSO (99,6 % de água). A maior parte do olho fica atrás do cristalino é chamada de SEGMENTO 85
POSTERIOR, o qual é preenchido por uma substância gelatinosa e pegajosa chamada de HUMOR VÍTREO.
Preenchimento do Globo Ocular: Humor Aquoso e Humor Vitreo
ANEXOS OCULARES Os anexos do olho são os músculos extraoculares, as pálpebras e as vias lacrimais. Cada globo possui 6 músculos extraoculares. Eles movimentam os olhos de forma sincronizada, mantendo-os paralelos. Quando existe a necessidade de focalizar um objeto próximo (como para ler) eles tracionam os olhos para o centro do campo visual, movimento conhecido como CONVERGÊNCIA. A glândula lacrimal fica localizada logo acima e temporal ao globo, estando protegida pela borda da órbita (osso frontal). Ela secreta a parte aquosa do filme lacrimal, o qual também possui proteína e gordura na sua composição. A lágrima torna a superficie da córnea mais lisa e regular, melhorando a visão. As pálpebras fornecem proteção para a córnea. Normalmente, piscamos seis a oito vezes por minuto, o que é importante para espalhar a lágrima. Em situações onde nosso nível de atenção aumenta, como dirigir numa estrada cheia de buracos, assistir um filme de terror ou trabalhar no computador, piscamos com menor frequência, o que pode deixar nossos olhos ressecados. Assim, nessas atividades, é interessante o uso de colírios que lubrifiquem os olhos. Esses colírios lubrificantes (Systane, Optive, Oftane, Fresh Tears, Lacrima Plus, etc), por não possuirem contraindicações, podem ser comprados e usados sem receita médica no Brasil. As vias lacrimais são um conjunto de canais que recolhem a lágrima antiga e a transportam até a cavidade nasal, onde será absorvida. A IMPORTÂNCIA DA VISÃO A visão é essencial em todas as fases de vôo. A visão de longe permite a identificação da pista, das condições metereológicas e de objetos distantes, avaliando seus detalhes de forma e cor. Ela também permite realizar o julgamento de distâncias e perceber movimentos dentro do nosso campo visual. Dentro da aeronave, a visão de perto também é extremamente importante, por ser necessária para a leitura dos instrumentos do painel, mapas, planos de vôo, entre outros. À noite, como a capacidade visual fica reduzida, deve-se contar com a ajuda de instrumentos para voar com segurança. O ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO E A VISÃO O espectro electromagnético envolve ondas extremamente curtas até as longas ondas de 86
rádio com vários quilómetros de comprimento. A parte do espectro que estimula a retina é conhecida como a luz visível e estende-se a partir de 380 nm (violeta) até cerca de 760 nm (vermelho) . Um nanômetro é um milionésimo de milímetro ou 1 × 10 -9 m. As partes adjacentes ao espectro visível possuem grande importância para o Ser Humano. Comprimentos de onda de 180 a 380 nm são conhecidos como raios ultravioleta (radiação UV). Eles podem causar queimaduras e até favorecer o desenvolvimento de câncer de pele. Nos olhos, a radiação UV também produz danos, o que irá depender da intensidade e da duração da exposição. Os comprimentos de onda mais longos do que 760 nm são conhecidos como raios infravermelhos ou de raios de calor. Estes raios também podem causar danos ao tecido ocular, dependendo da intensidade e tempo de exposição. Os comprimentos de onda de 200 a 300 nm são nocivos ao nosso organismo, mas não chegam em grande quantidade até a superfície do nosso planeta e, assim, geralmente não nos provocam danos. No entanto, após cerca de 40 km de altitude (acima da camada de ozônio), a quantidade desse tipo de radiação passa a ser significativa. Por esse motivo, os astronautas que ultrapassam esta altitude devem usar viseiras com filtro UV e devem limitar severamente o tempo que pode ser gasto em atividades espaciais extra-veiculares. VISÃO DE CORES A visão de cores é responsabilidade dos cones. Existem 3 tipos de cones, cada um sendo capaz de captar um tipo de cor (comprimento de onda): 445 nm (azul) 535 nm (verde) 570 nm (vermelho). Os cones precisam de um aquantidade de energia muito maior que os bastonetes para começarem a funcionar, no entanto, os cones podem perceber detalhes finos e discriminar cores. Durante a noite ou em baixos níveis de iluminação, a fóvea (que contém apenas cones) torna-se um ponto cego. Portanto, para enxergarmos melhor a noite, devemos usar a visão periférica, observando 15 a 20 graus para fora do centro. Assim, desviamos a atenção do centro para utilizar uma região periférica onde já existem bastonetes (capazes de funcionar mesmo com baixa luminosidade). Aviadores e tripulação devem ser capazes de identificar sinais coloridos variados e luzes de navegação, bem como as cores de várias superfícies refletoras, como alvos terrestres, bandeiras, fumaça e chamas. Também é importante que sejam capazes de identificar as cores usadas em mapas e gráficos até mesmo em situações onde a iluminação não é a idela. Especialmente no serviço militar, a diferença sutil de cores no terreno pode ser fundamental para a identificação de um alvo. Em situações de hipóxia ou em condições visuais desfavoráveis (tais como neblina, fumaça ou com pouca luz) a percepção de cores fica deficiente. Deficiências de visão de cores podem ser congênitas (daltonismo), adquiridas ou induzidas artificialmente. Deficiências congênitas cores são quase sempre vermelho/verde e são muito mais comum no sexo masculino, são herdadas como uma característica recessiva ligada ao sexo. Aproximadamente 10% de todos os homens contra 0,5% das mulheres são daltônicos congenitamente para o vermelho/verde. Em julho de 2002, o Conselho Nacional de Segurança do Transporte dos Estados Unidos (NTSB) identificou o daltonismo como um fator que contribui para a queda de um avião comercial em Tallahassee, Florida. Consequentemente, este acidente e a proliferação de telas com informações coloridas nos paineis dos aviões modernos exige um novo olhar sobre esta deficiência. A deficiência de cor mais grave é conhecida como monocromatismo, uma completa ausência de sensação de cor. Essa deficiência é muito rara, com uma frequencia na população de apenas 1:100.000 indivíduos na população em geral e é acompanhada normalmente com uma acuidade 87
visual muito baixa (na faixa de 20/200), o que deixaria esses indivíduos incapacitados para serem pilotos. Defeitos de visão de cores também podem ser adquiridos a partir de doenças, drogas, medicamentos, luzes intensas, trauma e outras condições que afetam cones da retina, fibras do nervo óptico, e, ocasionalmente, por uma lesão cerebral direta. Exemplo: glaucoma, toxoplasmose, etc. ACUIDADE VISUAL A quantidade de cones e de bastonetes que se conectam a uma única fibra nervosa é variável. Na região central da retina (a fóvea) cada cone se conecta uma fibra nervosa distinta. Isso dá a máxima capacidade de identificar um objeto ao longe, ou seja, a melhor acuidade visual possível. Na retina periférica, muitas centenas de bastonetes são ligados a uma única fibra nervosa. Este é um excelente sistema para captar um mínimo de energia de luz ou detecção de movimento, mas pobre para perceber detalhes. Assim, pode dizer que a acuidade visual da retina periférica é muito baixa. Acuidade Visual (AV) é o grau de aptidão do olho para discriminar os detalhes espaciais, ou seja, a capacidade de perceber a forma e o contorno dos objetos. Essa capacidade discriminatória é atributo dos cones (células fotossensíveis da retina), que são responsáveis pela Acuidade Visual central, que compreende a visão de forma e a visão de cores. O aparelho óptico do olho é muito complexo. Para uma boa visão, a luz tem de atravessar uma córnea não distorcida, um cristalino normal e o corpo vítreo, antes de atingir uma retina saudável, que está ligada ao cérebro pela via óptica. Na realidade, "vemos" com o nosso cérebro e não com os olhos. Para entender este conceito de visão, o melhor é imaginarmos o olho e o cérebro como um rádio, em que o olho é apenas a antena do rádio, que reúne as ondas de ar ou sinais de forma a que a eletrônica do rádio possa executar e tocar música, e em que a capacidade processadora de sinais do rádio é análoga à do nosso cérebro. A acuidade visual é medida mostrando-se objetos de diferentes tamanhos a uma distância padrão do olho. O método mais conhecido de medição da Acuidade Visual de longe é a "Tabela de Snellen". Ela é composta de uma série de letras com tamanhos cada vez menores à medida que progredimos para fileiras mais inferiores. Essa tabela é afixada a uma distância padronizada da pessoa a ser testada. Cada linha na tabela diz respeito a uma graduação que representa a acuidade visual.
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Tabela de Snellen – Medida da Acuidade Visual Cada fileira é designada por um número, correspondente a distância na qual um olho normal é capaz de ler todas as letras da fileira. Por exemplo, as letras na fileira "40" são suficientemente grandes para que um olho normal consiga identifica-las à distância de 40 pés. Por convenção, essa tabela é afixada na distância de 20 pés (6 metros). Para fins de diagnóstico, cada olho é examinado separadamente. A acuidade é anotada usando uma fração com dois números: por exemplo, "20/40". O primeiro número (numerador) representa a distância de teste em pés entre a Tabela de Snellen e o paciente. O segundo número (denominador) representa a distância (em pés) na qual uma pessoa com visão normal seria capaz de ler a menor letra que o examinado teve capacidade de identificar. Assim, vamos imaginar uma pessoa que conseguiu identificar as letras até a fileira 20/40. Essa fração significa: 20: distância do exame = 20 pés (6 metros) 40: distância na qual uma pessoa com visão normal ainda conseguiria identificar as letras desssa fileira. Outra maneira de anotar a acuidade visual do indivíduo do exemplo acima, seria na forma decimal. Para tal, basta fazer o cálculo dividindo os valores da fração: 20 / 40 = 0,5 Da mesma forma, a acuidade visual de 20/200 poderia ser escrita na forma decimal como: 0,1 REFRAÇÃO A refração é o fenômeno que ocorre quando um feixe de luz, vindo do ambiente externo, é concentrado pelas lentes do globo ocular (córnea e cristalino) de forma a atingirem um ponto exatamente na superfície da retina. Podemos dizer que o foco das lentes do olho deve estar exatamente na retina para permitir a formação de uma imagem nítida. Quando os feixes de luz são 89
focalizados em um ponto anterior ou posterior à retina, a imagem não ficará nítida, o que é chado de "erro de refração". Há quatro tipos de erros refracionais:
Miopia (dificuldade na visão de longe) A miopia ocorre quando o globo ocular é muito comprido, ou a córnea muito curva, fazendo com que os raios de luz focalizem antes da retina. Isso faz com que os míopes enxergem bem de perto e sintam dificuldade para distinguir as imagens distantes.
Hipermetropia (dificuldade na visão de perto) A hipermetropia é o oposto da miopia. O globo ocular é menor ou a córnea mais plana do que deveria ser, fazendo com que os raios de luz focalizem depois da retina. Assim, o hipermétrope tem que utilizar a acomodação, ou seja, o músculo ciliar deve contrair para ajustar o foco da visão de longe. Esse mecanismo de acomodação é inútil para os míopes pois, se for usado, irá aumentar ainda mais a miopia. A força necessária para realizar a acomodação deverá ser ainda maior para obter foco para a visão de perto. Por isso dizemos que no hipermétrope, o problema da visão de perto é maior que o problema de se obter boa visão para longe. Acima dos 40 anos de idade, a capacidade de acomodação reduz drasticamente, gerando baixa visão para os hipermétropes (que deverão passar a utilizar óculos para a correção visual).
Astigmatismo (visão distorcida) No astigmatismo o formato do globo ocular é irregular (oval), lembrando a forma de uma colher ou de um ovo. O feixe de luz incide na vertical terá um foco em local diferente de um feixe de luz que incide no olho de forma horizontal. Como resultado, a imagem pode ficar distorcida, ou dupla, ou com “fantasmas”.
Miopia, Hipermetropia e Astigmatismo
Prebiopia A presbiopia (conhecida como vista cansada) surge redução da capacidade do cristalino de alterar seu poder como lente, não conseguindo mais trazer o foco do olho para uma distância curta. Em conseqüência, ocorre a redução gradativa da visão para perto (dificuldade para ler, costurar, etc). Geralmente este problema costuma aparecer depois dos 40 anos de idade.
TRATAMENTO A maioria dos erros refrativos pode ser compensada pelo uso de óculos e de lentes de contato, que eliminam os sintomas durante sua utilização, porém não os curam. Uma alternativa para o tratamento definitivo da miopia, astigmatismo e hipermetropia é a Cirurgia Refrativa com Excimer Laser, que tem proporcionado elevados índices de sucesso e satisfação. 90
No Brasil, existe uma legislação que orienta sobre o uso de l entes para a correção refracional. É o: “REGULAMENTO BRASILEIRO DA AVIAÇÃO CIVIL - RBAC nº 67”. De acordo com esse regulamento, temos: Todo aeronavegante que for obrigado ao uso de lentes corretivas no exercício de suas funções, deve ser portador de um par de óculos reserva do grau exigido. O uso de lentes de contato é permitido, desde que a função visual seja perfeita e que o aeronavegante seja também portador de um par de óculos reserva do grau exigido. O uso de lentes de contato é permitido, desde que a correção visual seja feita para longe em ambos os olhos e, se necessário, a complementação com óculos para a visão intermediária e de perto, não sendo permitido a utilização do recurso da “monovisão” com as lentes de contato (um olho corrigido com o grau para longe e o outro corrigido com o grau para a distância intermediária ou perto). Os usuários de lente de contato deverão sempre portar um par de óculos reserva. As lentes de contato coloridas (tingidas) para mudar a cor dos olhos não são permitidas em aeronavegantes. Os pilotos que necessitem de óculos para a correção visual de longe, e já sejam portadores de vista cansada para perto, devem usar obrigatoriamente lentes multifocais. Óculos de sol com filtro para luz visível devem ser usados em dias claros, com a correção do grau caso seja necessário. Estas lentes devem ser convencionais da cor cinza ou verde, com filtro para luz visível em torno de 85% e filtro para radiação ultravioleta. É vedada a utilização de lentes fotosensíveis (antigas fotocromáticas), lentes polarizadas ou lentes com bloqueador da radiação monocromática azul (apenas para pilotos).
CONTRASTE Outra capacidade do olho que pode ser testada é sua sensibilidade para identificar objetos em situações com diferentes níveis de contraste. Como exemplo, podemos citar uma pessoas que possui ótima visão em situações de grande contraste, como identificar letras pretas em um papel branco sob boa iluminação. Mas essa mesma pessoa pode ter muita dificuldade para identificar as letras de um texto se a iluminação não for boa, tornando o papel acinzentado. Nessa situação, foi reduzido o contraste entre o preto da letra e a cor do papel (que é branco com boa luz e se torna acinzentado com pouca iluminação). Pessoas com muita perda de visão em situações de baixo contraste devem evitar dirigir ou pilotar no final da tarde, quando a luz forte do sol começa a ir embora. Em condições de neblina ou névoa, existe uma perda tão marcante de contraste que mesmo um objeto grande pode não ser visto. VISÃO DE PROFUNDIDADE Outra capacidade visual importante para o vôo é a percepção de profundidade (noção de distância entre dois objetos ou entre o piloto e o objeto identificado). A percepção de distância é formada por estímulos conscientes e subconscientes aprendidas a partir da experiência, como a perspectiva aérea, o movimento relativo do objeto, o tamanho relativo, o tamanho da sombra do objeto, etc. A forma mais refinada e precisa de analisar a distância de um objeto é a Estereopsia, decorrente das diferença das imagens captadas por cada um dos olhos separadamente. Se um indivíduo colocar a mão de lado, em frente ao seu rosto, tocando o nariz com o polegar da mão, teremos imagens diferentes captadas por cada um dos olhos. Enquanto um olho é capaz de ver a palma da mão, o outro irá ver o dorso desta mão. Quanto mais distante o objeto fica dos olhos, mais parecida vai ficando a imagem capturada por cada uma das retinas. É a intensidade da diferença entre as imagens de cada um dos olhos que nos dá a noção de distância do objeto. Para ter visão estereoscópica, é necessária boa visão nos 2 olhos e perfeita capacidade do cérebro para fundir as imagens (o que é muito diminuído em quem tem estrabismo = “vesgo”). Em aeronaves voando, acredita-se que o limite máximo prático da estereopsia deve estar até distâncias de apenas 200 m (600 pés). A capacidade de visão estereoscópica (estereopsia) pode ser medida por vários instrumentos diferentes, com tecnologia semelhante a que é utilizada hoje nas televisões 3D. Neste caso, a visão dos olhos é dissociada através do uso de óculos com lentes polarizadas (as imagens captadas por 91
um olho é diferente das captadas pelo outro). Um dos teste mais utilizados é TITMUS, onde o examinado tentará identificar qual das imagens apresenta propriedades tridimensionais.
Teste TITMUS A estereopsia não é a única maneira de analisarmos se um objeto está perto ou longe. Existem outras “pistas” ou “dicas” que nos fazem chegar a esse tipo de conclusão, mesmo se utilizarmos apenas um olho (análise monocular): As pistas monoculares são como se segue: 1. Tamanho do objeto. Se o objeto é conhecido, sabemos pelo seu tamanho se ele está perto ou não. Quanto maior, mais perto estará. 2. Movimento. Objetos mais próximos se movimentam mais rápido. 3. Interposição de um objeto entre o observador e o alvo. 4. Textura: perda de detalhe a distâncias cada vez maiores 5. Perspectiva linear: linhas paralelas são convergentes à distância. 6. Distorções: por exemplo, um círculo aparece como uma elipse em ângulo 7. Tamanho das sombras 8. Cor: objetos distantes aparecem mais azulada e nebuloso do que objetos próximos. Todas as “pistas” monoculares são derivadas da experiência e estão sujeitas a interpretação. Visão é um processo fisiológico e psicológico complexo que necessita de uma descodificação ou interpretação de sinais provenientes do sensor (olho) ao cérebro. Estresses ambientais podem perturbar o equilíbrio fisiológico delicado necessário para manter uma visão clara.
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O EFEITO DO AMBIENTE AEROESPACIAL NA VISÃO DO PILOTO O aviador trabalha em um ambiente hostil. Alguns dos fatores que afetam a visão incluem hipoxia, de descompressão, o brilho e a aceleração de alta velocidade. No espaço, o astronauta ainda tem sua visão influenciada por outros fatores: excessiva energia eletromagnética, gravidade zero entre outros. Todos esses fatores podem prejudicar a visão e, portanto, a capacidade de desempenhar as suas funções ao nível mais eficaz possível. A visão e a hipoxia A visão é o primeiro dos sentidos a alterar por falta de oxigénio. Altitudes compreendidas entre o nível do mar e 6.500 pés delimitam uma região conhecida como a zona indiferente. Nesta, a visão diurna continua normal, no entanto, já acontece uma ligeira perturbação da visão noturna. Por isso, todas as tripulações de combate, voando durante a noite, devem usar suprimento de oxigênio em qualquer altitude. Após 15.000 pés, ocorre uma perda de aproximadamente 40 % na visão noturna. Essas alterações podem voltar ao normal quando o passageiro retorna ao nível do solo ou usa o oxigênio. O campo Visual O olho possui a máxima capacidade para identificar objetos que são situados na região central do Campo Visual. À medida que caminhamos para a periferia da visão, ocorre uma piora da acuidade visual. Asssim, alvos na periferia do campo visual devem ser proporcionalmente maiores para serem vistos. Quando um objeto presente no campo periférico está se movendo, é mais fácil de ser detectado.
Campo Visual Visão Noturna (escotópica) Diferentes regiões da retina possuem capacidades distintas quanto à senssibilidade à luz. A região central da retina, chamada de fóvea, contém apenas cones e é responsável pela acuidade visual máxima e pela discriminação de cor, necessitando de boa iluminação para funcionar (visão fotópica). No entanto, essa região central deixa de funcionar em baixas intensidades de iluminação. Assim, de noite (ambientes com pouca iluminação), temos uma região central que pode se tornar um “Ponto Cego”. Isso explica por que os pilotos costumam reclamar que eles são capazes de ver um avião à noite, mas esse costuma desaparecer quando se tenta olhar diretamente para ele. Para manter um objeto na visão durante a noite, é preciso aprender a usar a visão periférica, desviando o olhar do alvo em cerca de 15 ou 20 graus. Adaptação ao escuro é o processo pelo qual o olho se ajusta para a máxima eficiência em baixa iluminação. É comumente experimentado quando se entra pela primeira vez um teatro ou anda na escuridão ao sair de uma sala bem iluminada. A área central da retina (fóvea) se adapta em cerca de 6 a 8 minutos, mas essa parte da retina é inútil para visão noturna. A área periférica se 93
adapta em aproximadamente 20 a 30 minutos. Como se observa, o processo de adaptação ao escuro é lento. No entanto, essa capacidade é perdida rapidamente se o olho entrar em um ambiente com boa iluminação. Assim, a tripulação deve estar muito familiarizada com o local dos equipamentos e instrumentos do avião, para evitar que seja necessário acender a luz da cabine durante um vôo noturno. O aviador também deve evitar olhar para qualquer fonte de luz intensa existente no seu campo de visão sob pena de perder a preciosa adaptação que seus olhos já fizeram ao escuro. Durante a noite, no avião, para realizar leitura de instrumentos, mapas ou gráficos, é interessante fazê-lo como pouca luz e por um tempo o mais breve possível. O uso de luz vermelha (ao invés da branca tradicional) pode ser uma opção para evitar um pouco da perda da adaptação ao escuro. Ao ter que acender uma luz forte na cabine, uma opção é o piloto manter um dos olhos fechados, para que ele permaneça adaptado ao escuro e seja aberto tão logo a luz se apague. Vitamina A e a visão A vitamina A é encontrada em vegetais que são verdes ou foram verdes em algum estágio do seu desenvolvimento, tais como alface, cenoura, repolho, pêssego, tomate, erv ilha e banana. Outras fontes de vitamina A são o leite, ovos, manteiga, queijo e fígado. Uma dieta deficiente em vitamina A prejudica a visão (principalmente noturna) e seu retorno à visão normal pode demorar vários meses, mesmo quando grandes doses de vitamina A são ingeridos. A falta de oxigênio, fadiga e excesso de fumo reduzem a capacidade de ver bem à noite. Sem oxigênio suplementar, a diminuição média percentual na capacidade de visão noturna é de: 5% a 1.100m de altitude, 18% a 2,800m, 35% a 4.000m, 50% a 5.000m de altitude. Durante a Segunda Guerra Mundial, o problema da visão noturna foi estudado intensamente por numerosos cientistas, mas até hoje não foi desenvolvido um teste absolutamente confiável para medir a capacidade de adaptação para a visão escotópica. Óculos de visão noturna A tecnologia moderna também introduziu óculos de visão noturna (OVNs), que melhoram a visão durante a noite para além de que possível a olho nu.
Óculos para visão noturna = OVN 94
Os OVNs disponíveis hoje podem intensificar a luz ambiente para cerca de 1.000 vezes (× 1.000). Para fazer com que os objetos e paisagem fiquem visíveis à noite, os OVNs geralmente empregam dois tubos intensificadores de imagem para intensificar os baixos níveis de luzes refletidas e emitidas pelo ambiente. Tubos amplificadores de imagem são sensíveis a qualquer radiação do espectro visível e do infravermelho de ondas curtas, de forma que uma quantidade mínima de luz ambiente é suficiente para excitar a tela de fósforo verde e produzir imagens. A imagem dos OVNs se assemelha a uma imagem da televisão preto e branco, exceto que é em tons de verde em vez de ser em tons de cinza. Devido a essas diferenças, o treinamento e experiência com OVNs é muito importante para realizar um vôo com segurança. Força G (Gravidade) O sistema visual é profundamente afetado pela aceleração (forças G). Quando Gz+ ocorre, a quantidade de sangue que o coração consegue bombear para o olho fica diminuída. Aumentando a força G, um ponto cego será formado quando a pressão na artéria oftálmica não conseguir ultrapassar a pressão intra-ocular. Em média, o piloto começa a perder a visão periférica em 3,5-4,5 Gz. Escurecimento, ou uma perda completa de visão, ocorre a 4 - 5,5 Gz. De 4,5-6 Gz o piloto pode perder a consciência. Estes são apenas valores médios e variam dependendo da rapidez de aparecimento das forças G e a condição física do piloto. Vibração A vibração faz com que a visão fique borrada e, portanto, reduz a eficiência visual do aviador. Estudos têm demonstrado que durante vibrações sinusoidais verticais nas freqüências acima de 15 Hz, a acuidade visual é degradada. Tempo para a Percepção Visual e a Tomada de Decisão O período de tempo entre a ocorrência de um evento e o momento em que a pessoa vê o evento depende de dois factores: o tempo necessário para que a luz alcance do olho e do tempo de condução nas vias visuais até o processamento dessa informação no cérebro. Até que isso ocorra, o avião já terá se deslocado. Pilotos voando a 1.000 km/h gastarão um tempo que pode ser precioso tomar uma decisão:
Até que a luz proveniente do objeto chegue na retina, o avião já terá deslocado: 28 m Até reconhecer a imagem conscientemente, o avião já terá deslocado: 300m Até o piloto decidir se deve subir, descer, etc (tomada de decisão) o avião já terá deslocado mais de 1 km
Manutenção da Visão Os indivíduos que se preparam para uma carreira longa na aviação devem realizar exames oftalmologicos pelo menos uma vez ao ano. Reavaliações periódicas ajudarão na manutenção da saúde ocular, prevenindo e tratando precocemente as doenças oculares. Também devem ser levadas em consideração uma boa nutrição (com adequado suprimento de vitamina A), proteção contra traumas (em esportes, etc) e proteção contra radiação (uso de óculos escuros). Óculos de sol A intensidade da luz no ambiente aviação pode ser até 30 % mais elevado do que em terra. A luz solar que cai sobre a terra é composta de 58 % de energia IV ( 760-2100 nm) , 40% da luz visível ( 400-760 nm) e apenas 2% da radiação ultravioleta ( 295-400 nm). Em alta altitude, a radiação 95
ultravioleta pode ser tão alta de 4% a 6 % (no espaço chega a 8 % ou 10 % do espectro de energia solar). Óculos de sol pode proteger o aviador de energia eletromagnética excessiva e prejudicial. Um bom óculos deve: 1 . Corrigir erros de refração e presbiopia 2 . Proteja-se contra traumas (vento ou objetos estranhos ) 3 . Reduzir a intensidade total de luz 4 . Transmitir toda a energia visível, mas atenuar a radiação ultravioleta e infravermelho 5 . Não distorcer as cores 6 . Seja compatível com capacete e equipamento de vôo Laser verde e a aviação Os lasers (amplificação da intensidade da luz), além de poderem distrair momentaneamente um piloto, podem produzir lesões retinianas e afetar a visão, dependendo do tempo de exposição e da densidade de energia absorvida pela retina. Também é importante a localização das lesões na retina. Uma lesão na retina central (fóvea) irá gerar um prejuízo visual bem maior que uma lesão na retina periférica. Durante a noite, a pupila dos pilotos está dilatada e ainda mais suceptível a receber o efeito maléfico dos raios laser. A popularização de aparelhos de raio laser portáteis verdes (dispositivos semelhantes aos modelos usados em aulas e palestras, porém com um feixe de alcance e luminosidade bastante superiores) está preocupando as autoridades aeronáuticas do País. Eles vêm sendo direcionados para aviões prestes a pousar ou logo após a decolagem, colocando em risco a segurança dos voos. No Brasil, o Centro de Investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos (CENIPA) vem registrando mais de 1000 notificações de emissão de raio laser por ano. As informações foram enviadas por pilotos de todo o Brasil. O estado de São Paulo aparece com o maior número de relatos. O CENIPA já iniciou uma campanha que visa conscientizar à população quanto ao perigo que o uso do raio laser representa para pilotos e aeronaves e incentiva a denúncia para os órgãos policiais.
Campanha do CENIPA contra o uso do laser em aviões
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ACELERAÇÃO: Conceitos: 1) Inércia (1ª Lei de Newton): Quando a resultante das forças que atuam sobre um corpo for nula, esse corpo permanecerá em repouso ou em movimento retilíneo uniforme. Isso significa que um corpo tende a manter seu estado de repouso ou manter seu movimento atual, até que alguma força altere esta situação. 2) Aceleração: Definição: Força que provoca variação no estado de repouso ou movimento de um objeto, variando:
a velocidade ou a direção do movimento ou ambas Quando a velocidade aumenta, temos a aceleração; quando diminui, a desaceleração.
Exemplos: A aceleração ocorre nas decolagens, catapultagens, lançamento de assentos ejetáveis e decolagens com emprego de foguetes. A desaceleração ocorre nos pousos (frenagens), saltos de pára-quedas (na abertura do pára-quedas e na chegada ao solo), etc. A aceleração mais conhecida por nós é a da gravidade, a qual varia de acordo com a latitude e altitude. O valor da aceleração da gravidade padrão, ao nível do mar, é 9,80665 m/s 2 (aproximadamente 9,8 m/s2) e tem sua notação representada por um “g” (“g” minúsculo). A força de gravidade atua sobre o corpo humano em vários sentidos, dependendo de cada tipo de manobra que se realiza com o avião. As demais forças de aceleração podem ser quantificadas como frações ou múltiplos da força de gravidade, tendo como notação uma letra “G” (“ G” maiúsculo). Assim sendo, quando se diz que determinada manobra do avião gerou 3G, significa que ele foi submetido a uma força equivalente a 3 vezes a força da gravidade (“g”), ou seja: 3 x 9,8 m/seg². 3) Eixos de referência: Para se conversar sobre movimentos de um corpo, é necessário indicar a direção e o sentido deste movimento. Assim, foram padronizados 3 eixos de referência:
Eixo Vertical “Z”: em relação ao Homem, ele é súpero-inferor; Eixo Lateral “Y”: em relação ao Homem, ele é látero-lateral; Eixo Longitudinal “X”: em relação ao Homem, ele é póstero-anterior.
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Eixos de Referência: No Homem
Na Aeronave
TIPOS DE ACELERAÇÃO • • •
Retilínea Radial Angular
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Linear Retilínea: Quando se modifica apenas a velocidade, sem alterar a direção. Exemplos: decolagem, aterragem e pára-quedismo.
Linear Radial: Quando apenas se modifica a direção do vetor da velocidade, sem alterar a velocidade tangencial. Exemplo: looping
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Angular : Quando o corpo gira em torno de um de seus eixos. Exemplo: “Tonneau”
Somatório de forças: Um corpo pode ser submetido a várias forças de aceleração em um dado momento. Durante um “looping” o piloto é submetido a uma força centrífuga (aceleração linear radial Gz+), além da força da gravidade. Com a modificação da posição do avião durante esta manobra, ocorrem diferentes interações entre a força centrífuga e a força da gravidade. Estas forças se somam quando seus vetores apontam para o mesmo sentido e se anulam quando apontam em sentidos opostos. No exemplo a seguir, um avião realiza um looping que gera uma força centrífuga uniforme de 1Gz+. Observe a resultante das forças no eixo “z” durante a manobra:
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Resultante de forças no desenho acima: Posição 1: força no eixo z: 0 Posição 2: força no eixo z: 1 Gz+ Posição 3: força no eixo z: 2 Gz+ Posição 4: força no eixo z: 1 Gz +
Deslocamento do sangue no organismo: Pela Lei da Inércia, o sangue tende a ficar parado na primeira fração de segundo quando o corpo é impulsionado para uma determinada direção. Em termos práticos, isso significa que a tendência do sangue é se dirigir em sentido contrário ao do movimento do corpo. Sendo assim temos:
quando um carro acelera, o encosto do banco impulsiona o indivíduo para frente e o sangue tende a se deslocar para trás (saindo do peito e indo para as suas costas).
em casos de emergência, quando o piloto realiza sua ejeção da cabine, seu corpo é deslocado rapidamente para cima e o seu sangue desce, saindo da cabeça e indo em direção aos pés (isso explica porque ele desmaia neste procedimento).
Nas acelerações lineares (retilínea ou radial) o sentido de aplicação da força de aceleração é a mesma em todas as parte do organismo. Isso significa que durante uma ejeção, todas as partes do organismo são deslocadas para cima e, consequentemente, o sangue tende a descer em todas esta partes:
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- nos membros superiores o sangue vai dos ombros para as mãos; - no tronco o sangue vai do tórax para o abdome, etc.
Figura: Sangue no Gz+ tende a ir para o pé
Sangue no Gztende a ir para a cabeça
Nas acelerações angulares, o sentido de aplicação da força varia nas diferentes partes do organismo. Exemplo: Quando uma dançarina de Ballet realiza uma pirueta (giro em torno do seu Eixo “Z”), o sangue da metade direita da cabeça tende a se deslocar em direção à sua orelha direita, enquanto o sangue da metade esquerda da sua cabeça tende a se deslocar em direção à sua orelha esquerda. Ou seja, metade do organismo está sujeito a uma força acelerativa em um sentido e a outra metade se submete a uma força em sentido exatamente oposto ao da outra metade.
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Figura: Pirueta realizada por dançarina de Ballet
Convenção do uso de letras para cada tipo de aceleração: “G”: Foi convencionado que a letra “G” deve ser usada para indicar que a aceleração é do tipo linear (retilínea ou radial). Após a letra “G” deve ser indicado o eixo de atuação da força. Por exemplo, durante uma ejeção, o piloto é submetido a uma força Gz, ou seja, “G” significa aceleração linear e “z” indica o eixo onde a força está atuando. Antes das letras (Gz) indica-se a intensidade da força. Por exemplo: 3Gz (3 vezes a intensidade da força da gravidade). “R”: Foi convencionado que a letra “R” deve ser usada para indicar que a aceleração é do tipo angular. Após a letra “R” deve ser indicado o eixo no qual ocorre a rotação. Exemplo: Durante a pirueta de uma bailarina de Ballet, ocorre um Rz. Convenção de sinais: Foi convencionado o uso dos sinais “+” e “ -” para indicar o sentido no qual a força de aceleração é aplicada. 1) Acelerações lineares (“G”) Deslocamento no eixo “z”: Sinal “Gz+”= o objeto é impulsionado para cima. o sangue é deslocado para baixo (em direção aos pés). Sinal “Gz-”= o objeto é impulsionado para baixo. o sangue é deslocado para cima (em direção à cabeça). Deslocamento no eixo “x”: Sinal “Gx+”= o objeto é impulsionado para frente. o sangue é deslocado para tráz (em direção ao dorso). Sinal “Gx-”= o objeto é impulsionado para tráz. o sangue é deslocado para frente (em direção ao peito). Deslocamento no eixo “y”: Sinal “Gy+”= o objeto é impulsionado para a direita. o sangue é deslocado para a esquerda. Sinal “Gy-”= o objeto é impulsionado para a esquerda. o sangue é deslocado para a direita.
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2) Acelerações angulares (“R”) Deslocamento em torno do eixo “z” (chamado de Yaw, ou guinada): Sinal “Rz+”= o objeto é girado para a direita (“guinada para a direita”). Na metade direita do corpo o sangue é deslocado para a direit a. Na metade esq. do corpo o sangue é deslocado para a esquerda. Sinal “Rz-”= o objeto é girado para a esquerda (“guinada para a esquerda”). Na metade direita do corpo o sangue é deslocado para a direit a. Na metade esq. do corpo o sangue é deslocado para a esquerda. Deslocamento em torno do eixo “x” (chamado de Roll, ou rolagem): Sinal “Rx+”= o objeto é girado para a direita (“rolagem para a direita”). Na metade superior do corpo o sangue é deslocado para cima. Na metade inferior do corpo o sangue é deslocado para baixo. Sinal “Rx-”= o objeto é girado para a esquerda (“rolagem para a esquerda”). Na metade superior do corpo o sangue é deslocado para cima. Na metade inferior do corpo o sangue é deslocado para baixo. Deslocamento em torno do eixo “y” (chamado de Pitch, ou basculamento): Sinal “Ry+”= o nariz do avião se move para cima (“basculamento para cima”). Na metade superior do corpo o sangue é deslocado para cima. Na metade inferior do corpo o sangue é deslocado para baixo. Sinal “Ry-”= o nariz do avião se move para baixo (“basculamento para baixo”). Na metade superior do corpo o sangue é deslocado para cima. Na metade inferior do corpo o sangue é deslocado para baixo.
Quadro comparativo das aceleração angulares
Movimento
Eixo
Dispositivo responsável
Outros nomes
Rolagem “roll”
Eixo Longitudinal “X”
Ailerons
Inclinação lateral bancagem Subida (cabrar) Descida (picar) Arfagem Tangagem
Basculamento “pitch”
Eixo lateral “Y”
Profundores
Guinada “Yaw”
Eixo vertical “Z”
Leme
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Figura: Movimentos em torno dos eixos “x”, “y” e “z”.
Efeitos da força acelerativa sobre o organismo: Quanto maior a intensidade e a duração de uma força acelerativa sobre o organismo, maior a possibilidade dela produzir sintomatologia. Sintomatologia com o Gz positivo: 1Gz+: Peso normal dos braços e corpo 2Gz+: Compressão contra assento Peso nos membros e cabeça Dificuldade de locomoção 3Gz+: Grande peso nos membros e corpo Impossível a locomoção 4Gz+: Perda visão periférica (visão cinzenta - greyout ) 5Gz+: Perda visão (blackout - boa audição e raciocínio) 6Gz+: Inconsciência (G – Loc = “Loss Of Consciousness”) Recuperação em 15-60 segundos Movimentos clônicos >7Gz+: inconsciência ocorre mais rapidamente.
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Figura: Mostra que a sintomatologia de quem se submete a uma carga Gz+ varia com o tempo de exposição e a sua intensidade A capacidade de suportar uma determinada força “G” é também variável de um a outro indivíduo e pode ser aumentada com: Treinamento; Manobras anti-G “Traje anti-G” (aumenta a resistência para receber forças de até 3 “G” e, associada à manobra de contração muscular e abdominal, suportar de 7 a 8 Gs, por 15 seg. Colete torácio Condicionamento físico Estatura (indivíduo baixo e musculoso suporta melhor que o alto) Inclinação do assento. O Corpo Humano suporta melhor uma carga G no eixo “x” do que no eixo “z”. Durante um looping, se o piloto inclinar bastante seu assento, ficando quase deitado, ele irá transferir a carga G do eixo “z” (encosto do assento a 90º) para o eixo “x”.
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Figura: Homem usando um “traje anti-G”. Observe a existência de tubos os quais serão conectados à aeronave para serem insuflados automaticamente em caso de G significativo.
Manobras anti-G: Objetivo: retesamento muscular em tronco e membros impedindo que a coluna de sangue desça da cabeça para evitar o desmaio. Como realizar: Manobra M1: contração abdominal soltando ar lentamente através da emissão de um som rouco. Manobra L1: = M1, mas com a glote fechada (não solta o ar) Fatores que diminuem a tolerância ao Gz+: veias varicosas hérnia inguinal ou umbilical hemorróidas perturbações oculares desidratação hipoglicemia hipóxia hipotensão crônica ou qualquer doença debilitante • • • • • • • •
Carga G no eixo “x”: Ocorre nos deslocamentos ao longo do eixo longitudinal “x”. Exemplo: durante a aceleração do avião na pista para g anhar velocidade e se preparar para a decolagem. Sintomatologia com o Gx positivo: Até 7Gx: nenhum malefício, sensação e compressão, fala normal > 7Gx: respiração progressivmente difícil 12 Gx: grande dificuldade de finação e respiração 17 G: grande difuculdade respiratória, mas função cardíaca NORMAL. Pressão arterial normal. • • • •
Carga G negativa: Gz negativo: O Corpo Humano suporta bem menos o Gz negativo de que o Gz positivo. O Gz negativo é responsável por aquele “frio na barriga” que ocorre quando descemos de tobogã (quando termina a parte plana e inicia a descida com a sensação de estarmos desprendendo do chão).
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Sintomatologia com o Gz negativo: 1 Gz-: o mesmo que estar “plantando bananeira” 2 Gz-: sensação de areia nos olhos, pressão na cabeça, congestionamento de rosto e pescoço 3 Gz-: globos oculares parecem querer saltar das órbitas, cefaléia muito forte, pulsátil, podendo durar horas. Pode ocorrer confusão mental • •
•
Ejeção: Durante uma ejeção, o piloto é submetido a uma força acelerativa superior a +9Gz durante poucos segundos. Neste curto período de tempo é praticamente impossível evitar a perda da consciência, a qual é recuperada logo a seguir. Após ser submetido a uma ejeção, o piloto é obrigado a passar por nova avaliação da Junta de Saúde para avaliar se ocorreram lesões, especialmente nas vértebras da coluna vertebral que podem ter sofrido achatamento. Sintomatologia com aceleração angular “R”: O Corpo Humano tolera bem até 60 giros por segundo em torno de seus eixos. Como esta rotação é incompatível com o vôo, em termos práticos, as acelerações angulares não provocam transtornos significativos no que se refere ao deslocamento da coluna de sangue no organismo. No entanto, a aceleração angular provoca outro tipo de transtorno, chamado de Desorientação, por interferir no sistema de equilíbrio do organismo.
Sistema de Equilíbrio: Tem por objetivo captar informações sobre a posição do Corpo Humano, bem como sobre seus movimentos, a fim de mantê-lo equilibrado. Estas informações serão processadas no cérebro, o qual enviará comandos aos músculos dos membros para eles realizem as correções posturais adequadas para não cair. Composição do Sistema de Equilíbrio (órgãos de equilíbrio): Vestíbulo Visão Propriocepção
Aparelho vestibular: Fica localizado no ouvido interno, anexo à cóclea (órgão de audição) e é formado por: Canais semicirculares / Sáculo / Utrículo
Figura: Aparelho vestibular, anexo à cóclea Canais Semi-circulares: São 3 em cada vestíbulo: superior, posterior e lateral.
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Cada um deles é responsável por coletar informações de movimento em torno de um dos eixos: “x”, “y” e “z”. Um canal semi-circular é formado por um tubo ósseo em forma de anel, dentro do qual corre um líquido chamado de endolinfa. Ele possui uma porção mais dilatada chamada de ampola, a qual possui em seu interior uma série de filamentos muito delgados que são movimentados pela endolinfa quando um movimento rotacional ocorre em seu plano de ação. A captação desse movimento é codificado em impulsos nervosos que se dirigem ao cérebro através de ner vo vestibular.
Figura: Canal Semi-circular Desorientação provocada pelo Canal-Semicircular: Quando um movimento rotacional ocorre no mesmo sentido e intensidade durante muito tempo, a endolinfa começa a girar na mesma velocidade do canal que a contém. Neste momento, os filamentos do interior da ampola já não são mais flexionados e o nervo vestibular envia ao cérebro a informação que o corpo já não está em movimento (= desorientação). Ao parar repentinamente com o movimento rotacional, a endolinfa, cheia de energia cinética, continuará girando e passará a flexionar os filamentos da ampola, enviando ao cérebro a informação de que o corpo está em movimento (= desorientação). Este tipo de desorientação é conhecida como “ VERTIGEM DE CORIOLIS”.
Sáculo e utrículo: Também chamados de órgãos otolíticos, são dilatações ósseas do vestíbulo com uma cavidade preenchida por endolinfa. Dentro desta cavidade existem cerdas delgadas que sustentam, em suas extremidades, pequenos fragmentos sólidos (os otolitos). Fisiologia: Ao inclinar a cabeça, os otolitos se deslocam, promovendo a envergadura das cerdas que os sustentam. Essa informação é encaminhada ao cérebro, t ambém através do nervo vestibular. Desorientação provocada pelos órgão otolíticos: Quando somos submetidos a uma aceleração Gx+, por exemplo, quando o avião acelera na pista, os otolitos também são deslocados para trás. Assim o nervo vestibular envia ao cérebro a informação equivocada de que a cabeça está inclinada para trás (= desorientação).
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Figura: Fisiologia dos órgão otolíticos
Visão: É o sentido mais importante para o Ser Humano, pois é através dela que recebemos mais de 90% das informações captadas do meio externo. Existem vários tipos de ilusões visuais, as quais serão estudadas em um capítulo a parte.
Propriocepção: Em nossos músculos, articulações e superfícies especializadas como, por exemplo, a sola dos pés, existem sensores de pressão. Desta forma, quando o indivíduo se encontra em pé, e o corpo se inclina para o lado esquerdo, os sensores do membro inferior esquerdo percebem que a pressão sobre ele aumenta enquanto que os sensores do membro inferior direito percebem que passam a suportar uma quantidade menor peso. Essa informação é passada para o cérebro que a interpreta da seguinte forma: “o corpo está caindo para o lado esquerdo”. Assim, envia ordens para realizar a correção necessária (dar um passo para o lado esquerdo, ou simplesmente estender mais o membro inferior esquerdo). Toda esta transferência de informação e as medidas corretivas acontecem sem que o indivíduo perceba, de forma automática.
A Figura acima mostra os receptores de pressão em músculos, articulações e superfície (Propriocepção)
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CINETOSE (TAMB M CONHECIDA COMO O “MAL DO AR”): Conceito: Mal-estar provocado pelo cérebro ao receber informações conflitantes sobre o equilíbrio. Exemplo: um indivíduo passou mal (vômitos) após ficar alguns minutos dentro da cabine de um navio. O que aconteceu é que seus olhos enviam informações relatando que ele estava v endo o chão do navio imóvel. Ao mesmo tempo, o vestíbulo e os receptores proprioceptidos enviaram informações relatando que o chão está se movendo. Como o cérebro recebeu estas informações as quais são conflitantes e não sabe em qual delas confiar. Nesse m omento, inicia o processo de cinetose, o qual funciona como um sinal de alerta do cérebro, o qual não consegue promover o equilíbrio de forma adequada. É portanto, uma reação de defesa. Com o passar do tempo, o cérebro se adapta com a situação. Ele “aprende” que a informação visual pode não estar correta e o mal estar desaparece. Este processo de adaptação pode demorar minutos ou dias, variando de um a outro indivíduo.
Aerocinetose: É a cinetose que ocorre na atividade aérea. É resultante de uma crise se nsorial complexa, oriunda do movimento da aeronave. Incidência da Aerocinetose: 2 a 5% dos alunos de vôo já experimentaram sensações desagradáveis secundárias à cinetose.
Condições favorecedoras Intrinsecas Idade (idoso) Sexo (feminino) Alimentação, evitar: dieta lipídica fome (hipoglicemia) Posição (cabeça) Estado geral (fadiga) Hábito Sistema nervoso estado psíquico alterado alterações do labirinto Ritmo Circadiano (é mais requente à noite do que de dia)
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Extrínsecas Odores Calor Vibrações Roupas apertadas (respiração) Confinamento (psíquico)
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Sintomatologia – Fase inicial Sinais Subjetivos Ansiedade Irritabilidade Reatividade
Sinais Objetivos Palidez, suores frios Bocejos repetidos Salivação intensa Desorientação Cólicas, cefaléias Bradicardia (taquipnéia)
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Sintomatologia – Fase da doença instalada Sinais Subjetivos Sinais Objetivos Náuseas Taquicardia Prostração Palidez, olheiras Depressão Contrações da musculatura Vômitos Vertigem Desequilíbrio • • • • •
Profilaxia: Podemos reduzir a ocorrência da aerocinetose na tripulação de uma companhia aérea através das medidas: 1)
Seleção adequada: na entrevista de admissão para o emprego pode ser indagado se o candidato costuma ficar com náuseas em viagens de carro, navio ou avião. Pode ser contratado o candidato em regime de estágio para observar sua condição de saúde em vôo.
2)
Apoio psicológico: O estado psíquico (stress, ansidade, etc) podem predispor à instalação do quadro de cinetose.
3)
Redução das causas ambientais que estimulam seu aparecimento: Diminuição de turbulências Redução da altitude de Vôo (redução da hipóxia) Pilotagem hábil Redução de forças acelerativas Boa ventilação e climatização Controle da luminosidade
4)
Dessensibilização: do aparelho visual: ex: assistir cine 180º. do aparelho vestibular: cambalhotas, piruetas, brinquedos de parques de diversão com giro em diversos eixos, se submeter a diversas vaigens de avião, navio, carro para habituar o vestíbulo a receber esse tipo de informação conflitante. Obs: a dessensibilização do tipo Vestibular é mais eficiente do que a do tipo Visual.
5)
Medicação: Vitamina B6 (Piridoxina) em altas doses (100 a 300 mg/dia) Hioscina (escopolamina) - Buscopan ® Prometazina - Fenergan ® Cinarizina - Stugeron® Dimenidrinato – Dramin® Importante: Todos os medicamentos citados acima produzem sonolência, portanto seu uso é CONTRA-INDICADO para a tripulação da aeronave. Somente a Vitamina B6 não possui este efeito colateral (sonolência) estando seu uso liberado até mesmo para os pilotos.
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RADIAÇÃO: Definição: Radiação é um termo da área da Física e significa a propagação de energia de um ponto a outro no espaço ou em um meio material, com uma certa velocidade. Tipos de Radiação: A radiação pode ser de natureza corpuscular ou ondulatória. Quando a natureza da radiação é corpuscular, significa que ela possui massa. Prótons, nêutrons e elétrons ejetados de átomos ou núcleos atômicos são exemplos de radiação corpuscular. Esse tipo de radiação poderá possuir mais ou menos energia, dependendo das características de suas partículas, as quais variam em carga, massa e velocidade. Exemplos:
Partícula alfa – é um núcleo de hélio 4, assim é constituída de 2 prótons e 2 nêutrons. Partícula beta – é um elétron acelerado.
Comparação entre o poder de penetração da Partícula ALFA (bloqueada por uma folha de papel), Partícula BETA (bloqueada por uma mão) e a Radiação GAMA (que ultrapassa até o aço). A radiação de natureza ondulatória é também conhecida como radiação eletromagnética. Trata-se de ondas de energia, não possuindo massa. É definida pela amplitude e pela frequência de oscilação da onda que a compõe. A velocidade de propagação da radiação eletromagnética no vácuo é sempre constante: 299.792.458 m/s (velocidade da luz). Exemplos: As ondas de rádio, a luz visível, os raios-X e a radiação gama.
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O Espectro Eletromagnético Uma característica geral das radiações (corpuscular e ondulatória) é que elas podem ser ionizantes ou não ionizantes. Uma radiação é dita ionizante quando incidida em um material, tem energia suficiente para arrancar elétrons do material. Se a radiação não tem esta energia ela é dita não ionizante. Neste caso, pode ocorrer a excitação do átomo, onde elétrons são levados a níveis de energia mais altos no átomo, sem serem ejetados. Quando retornam ao estado de menor energia, os elétrons liberam radiação com freqüência proporcional a diferença de energia entre o nível no qual estava e o nível no qual está depois do retorno. Exemplos de Radiação Ionizante: , raios cósmicos, raios-X e radiações provenientes de materiais radioativos. Exemplos de Radiação Não Ionizante: luz ultravioleta, ondas de rádio e microondas.
Unidades de medida de Radiação: Roentgen –
O roentgen se refere à ionização produzida no ar pela passagem de radiação X ou gama, especificamente, a quantidade de radiação necessária para produzir 0,001293 gramas de íons de ar contendo uma unidade elestrostática positiva ou negativa.
(radiation absorved dose) - É uma unidade antiga de medida de exposi-ção. Um rad de qualquer tipo de radiação corresponde à absorção de 100 ergs por grama de qualquer meio. É uma unidade especial de dose absorvida. Rad
REM – (Roentgen
Equivalent Man) - Refere-se à dose absorvida de qual-quer radiação ionizante que produza o mesmo efeito no Homem que o de 1 roentgen de raios-X.
(Sievert) – É a unidade atualmente utilizada, que expressa qualquer dose como a dose equivalente de efeito biológico. 1 Sv = 100 rem Sv
Gy
(Gray) – Unidade de dose absorvi-da. Um Gy é igual à dose absorvida de 100 rads.
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Dosagem da Radiação A quantidade de radiação recebida por um tripulante pode ser: 1) dosada diretamente por meio de um equipamentos (dosímetros) 2) estimada por meio de programas de computador que analisam a rota, o tempo em cada altitude e a fase do ciclo solar. Calcula, então, a dose de radiação provavelmente recebida por cada tripulante e passageiro em um determinado vôo em particular. Exemplo de calculadora: http://jag.cami.jccbi.gov/cariprofile.asp
Radiação Cósmica A radiação cósmica é a energia que chega ao nosso planeta, constituída de ondas eletromagnéticas e de partículas subatômicas (prótons, neutrons e elétrons) que, viajando em altíssimas velocidades, podem chegar a danificar o nosso corpo humano. Os choques destas partículas com as moléculas do DNA do núcleo de nossas células, podem mata-las ou produzirem alterações do seu comportamento como a formação de cânceres. A Radiação Cósmica provém de duas fontes: 1- Espaço Sideral, 2- Sol, A radiação solar que atinge a superfície do planeta é formada principalmente de ultravioleta (UV), luz visível e infravermelho. Destes três, a maior parte da radiação solar é constituída de luz visível (para nossa sorte).
Composição do Espectro Solar mostrando que sua maior parte é LUZ VISÍVEL (44%)
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A energia proveniente da radiação solar não contribui significativamente para os níveis de radiação cósmica como um todo, exceto por ocasião de alterações da atividade do Sol, como nas tempestades solares. O Sol não apresenta o mesmo nível de atividade durante todo o tempo. Existem períodos nos quais ocorrem grande números de explosões na superfície do sol, gerando grande quantidade de radiação. Os períodos de pico da Atividade Solar são distribuídos a intervalos regulares, seguindo um ciclo de 11 anos. Por exemplo, em 2001 e em 2012, os níveis de atividade solar alcaram valores máximos (pico), com um intervalo de maior calmaria que durou 11 anos.
Atividade Solar – observar que alcançou valores mais altos em 2001 e 2012 (ciclos com intervalos de 11 anos) A radiação cósmica é absorvida eficazmente pela atmosfera e pelo campo magnético da Terra. O efeito do campo magnético da Terra (como escudo protetor contra as radiações cósmicas) não é homogêneo. Sua proteção é bem menor na regiões próximas aos polos norte e sul. Assim, o efeito da radiação no corpo humano depende da latitude e da altitude em que o indivíduo estiver voando, assim como do tempo em que permanecer em vôo.
Fatores ambientais que interferem com o nível de radiação recebida pela tripulação: Duração do vôo/Número de vôos, Latitude, Altitude, Local na aeronave, Atividade Solar.
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