Volumenes Pulmonares

FUNDACIÓN NEUMOLÓGICA COLOMBIANA LABORATORIO DE FUNCIÓN PULMONAR MANUAL DE PROCEDIMIENTOS

CAPITULO 7. VOLUMENES PULMONARES LAVADO DE NITRÓGENO Y PLETISMOGRAFÍA

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1. INTRODUCCIÓN El volumen de gas en los pulmones depende de la mecánica de los pulmones, de la pared torácica y de la actividad de los músculos respiratorios. La medición estática de los volúmenes pulmonares hace referencia al cálculo de una serie de volúmenes y capacidades que pueden variar por procesos patológicos o fisiológicos normales (como edad, sexo, talla y peso). La medición de los volúmenes pulmonares se puede realizar por varias técnicas. En este capítulo revisaremos las técnicas de pletismografía y de dilución o lavado de nitrógeno mediante respiraciones múltiples. Hay cuatro capacidades pulmonares estándar: la capacidad funcional residual (FRC), la capacidad pulmonar total (TLC), la capacidad vital (VC) y la capacidad inspiratoria (IC). Estas cuatro capacidades pueden ser divididas en volúmenes pulmonares: el volumen de reserva inspiratorio (IRV), el volumen de reserva espiratorio (ERV), el volumen corriente (TV) y el volumen residual (RV) (figura 1). Capacidad funcional residual: Es el volumen de gas que queda en los pulmones después de una espiración normal. Es la suma del VRE y VR. Con la medición de la FRC se calcula la TLC y los otros volúmenes. El método del pletismografo corporal (FRC plet) mide el volumen de gas toráxico (TGV) y con el método de lavado de nitrógeno (FRC N2) se mide el volumen de gas que comunica con la vía aérea. En general, la FRC aumenta con la edad y en aquellas patologías que pueden cursar con atrapamiento aéreo (asma, bronquitis crónica, enfisema) y puede estar disminuida cuando existe una enfermedad pulmonar restrictiva (enfermedad intersticial, neumonectomía, enfermedad neuromuscular, etc.). Volumen Corriente: Es la cantidad de aire que entra y sale del pulmón con cada respiración normal. Aproximadamente es de 500 ml por respiración y puede aumentar durante el ejercicio. Volumen residual: Es la cantidad de aire que queda en los pulmones después de una espiración máxima. Volumen de reserva espiratoria: Es la cantidad máxima de gas exhalado partiendo de una espiración normal.

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Volumen de reserva inspiratoria: Es el volumen de gas inhalado durante una inspiración máxima la cual empieza al final de una inspiración normal. Capacidad inspiratoria: Es la cantidad de aire inspirado después de una espiración normal. Es la suma de VRI y VC. Capacidad Pulmonar Total: Es el volumen total de aire en los pulmones después de una inspiración máxima. Es la suma de cuatro volúmenes (VC, VR, VRI, VRE). Esta puede ser normal o estar aumentada en enfermedad pulmonar obstructiva y disminuida en enfermedades restrictivas o desordenes neuromusculares. Capacidad Vital: Es la cantidad de aire exhalado después de una inspiración máxima. Figura 1. Volúmenes y capacidades pulmonares

CI

VRI

CI

CV

CV VC VRE

VRE CRF

VR

VR

CPT

VR

2. INDICACIONES • Identificar diferentes tipos de enfermedades que cursan con limitación del flujo aéreo y establecer o confirmar diagnóstico de alteración restrictiva. • Valoración de la respuesta ante determinadas intervenciones terapéuticas (fármacos, transplante, reducción de volumen, radiación, quimioterapia, lobectomía o neumonectomía).

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• Ayudar a la interpretación de otras pruebas de función pulmonar. • Valoración pre-operatoria en pacientes con compromiso de la función pulmonar cuando el procedimiento quirúrgico puede afectar a dicha función. • Cuantificación del volumen pulmonar no ventilado. 3. CONTRAINDICACIONES Contraindicaciones relativas: • Hemoptisis de origen desconocido. • Neumotórax • Enfermedad cardiovascular inestable • Aneurismas torácicos, abdominales o cerebrales • Cirugía reciente de ojos • Presencia de enfermedad aguda que puede intervenir con el desarrollo la prueba (nauseas o vomito) • Cirugía reciente de tórax o abdomen • Con respecto a las técnicas de dilución de gases, en pacientes con muy grave trastorno ventilatorio obstructivo, debe considerarse factores como la depresión del centro respiratorio cuando se utiliza el lavado de nitrógeno (oxígeno al 100%) y la inducción de hipercapnia/hipoxemia cuando se utiliza la dilución de helio. • Con respecto a la pletismografía corporal, factores como claustrofobia, incapacidad del paciente para entender o realizar la maniobra o para poder entrar en el interior de la cabina • Suspender el suplemento de oxígeno puede estar contraindicado en algunos pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva muy severa o hipoxemia severa. 4. PREPARACION DEL PACIENTE • Antes de iniciar la prueba se hace un interrogatorio acerca del motivo de consulta, antecedentes, medicaciones, si ha fumado recientemente y el tiempo de la última comida. • Asegurar que el paciente mantenga erguido en posición sedente y si no lo mantiene reportar otra posición.

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• Evitar artefactos que limiten la expansión de la caja torácica (corbata, cinturón, etc.). En adultos obesos y niños la prueba se puede realizar de pie. • Se le indica al paciente acerca del adecuado uso de la pieza bucal, el clip nasal y del correcto método de la técnica de respiración. • Asegurarse durante toda la prueba que no se presente escape por la boca, recordándole al paciente que mantenga los labios bien ajustados a la pieza bucal. • Es importante explicar claramente la técnica para obtener solamente dos intentos aceptables y reproducibles. • El paciente debe de abstenerse de fumar por lo menos una hora antes de la prueba y de ingerir abundante comida. • Suspender previamente algunas medicaciones antes de realizar la prueba (tabla1) • Suspender el suplemento de O2 por lo menos 15 minutos antes de la técnica de lavado de nitrógeno (FRC N2). Tabla 1. Drogas que se deben suspender antes de la prueba. Medicamentos tiempo Broncodilatadores inhalados de acción corta 4 a 8 horas Broncodilatadores inhalados de acción prolongada 24 horas Anticolinergicos 6 horas Broncodilatadores orales de acción corta 8 horas Beta agonistas de acción prolongada 24 horas Teofilina (preparación dos veces al día) 24 horas Teofilina (preparación una vez al día) 48 horas 5. PREPARACION DEL EQUIPO • Calibración del espirómetro (ver capitulo de calibraciones). • Analizar la calibración antes de iniciar la prueba con cada paciente. Método de lavado de Nitrógeno (CFR N2) • El cilindro con oxigeno y nitrógeno debe permanecer abierto durante la calibración (ver capítulo de calibraciones). • Realizar un previo lavado del circuito antes de la prueba.

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• El cilindro de oxígeno al 100% debe estar abierto completamente y graduado con una presión entre 50-60 PSI. • Verificar que las válvulas permitan el aporte de flujo con la mínima resistencia. Método por pletismografía • Se debe tener el equipo previamente calibrado (ver capítulo de Calibraciones). • Asegurarse que la oclusión del “shutter” tenga la mínima resistencia. • Asegurarse que la puerta del pletismografo este debidamente cerrada. 6. TECNICA DE LA PRUEBA Método de lavado de Nitrógeno (CFR N2) • En esta técnica el paciente respira en un circuito abierto inspirando O2 100% y se mide el gas espirado en un espirómetro y la concentración de nitrógeno con un analizador. El cálculo se basa asumiendo que el nitrógeno que existe en el pulmón del paciente al inicio de la prueba es de aproximadamente el 75-80%. Luego de respirar oxígeno al 100% por varios minutos, el nitrógeno de los pulmones puede ser gradualmente “lavado”. Debido a que no todo el N2 puede ser lavado, la prueba termina cuando la concentración disminuye hasta 1%. Se debe corregir la cantidad de nitrógeno lavado de la sangre y los tejidos. Aproximadamente 30-40 ml de N2 es removido de la sangre y los tejidos por cada minuto de respiración con O2 al 100%. • El paciente comienza respirando normalmente por medio de la pieza bucal (volumen corriente), luego se le indica para que realice capacidad vital lenta (CV), inspirando completamente hasta TLC seguida de una espiración máxima. Después de varias respiraciones normales, el paciente inicia respirando oxígeno al 100% (aproximadamente 3 a 7 minutos) hasta que la concentración espirada de N2 cae hasta 1%. En pacientes con moderada a severa limitación al flujo el periodo de tiempo de la prueba puede prolongarse. • Una vez finalizado la prueba el paciente retira la pieza bucal y descansa por un periodo de 15 minutos antes de repetir la medición.

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Método por pletismografía • El volumen de gas torácico (VTG) es el gas contenido el tórax comunicado con la vía aérea o atrapado el cualquier compartimiento dentro el tórax. La técnica es basada en la ley de Boyle que relaciona la presión y el volumen. El volumen de un gas varía inversamente proporcional a la presión si la temperatura permanece constante. El sujeto tiene una cantidad conocida de gas en el tórax (por ejemplo CRF). La vía aérea es ocluida temporalmente, permitiendo que el sujeto comprima y descomprima el gas dentro el tórax al respirar en contra de la oclusión. Esto determina cambios tanto en la presión como en el volumen. Los cambios en la presión son fácilmente medidos en la boca, siendo esta presión igual a la presión alveolar en ausencia de flujo aéreo. Los cambios en el volumen son monitoreados por los cambios en la presión en el pletismógrafo. • Se introduce al paciente en la cabina, se cierra la puerta y se le hace respirar al paciente conectado a un neumotacógrafo para que haga varias respiraciones normales (volumen corriente), después una capacidad vital lenta y luego varias respiraciones normales antes de activar el “shutter” en FRC. Cuando el paciente está a nivel de FRC se cierra el paso de aire y se instruye al paciente para que realice varias maniobras de tratando de movilizar pequeños volúmenes de aire (<100 ml de aire) a una frecuencia entre 1.5 y 3 respiraciones/segundo (1.5-3 Hz) en contra de la oclusión (maniobra de “panting”). Si se determina el TGV el shutter se abre y el paciente vuelve a respirar a volumen corriente. 7. REPORTE DE RESULTADOS - Los volúmenes pulmonares son expresados en litros. - Se reportan el promedio de los valores de la FRC en ambos métodos. - Se reporta la mejor capacidad vital en ambos métodos. - Se reporta el promedio de valores de la capacidad inspiratoria y volumen de reserva espiratoria. 8. INTERPRETACIÓN La interpretación de los volúmenes pulmonares se debe realizar como en las demás pruebas funcionales a la luz de la clínica y en conjunto con otros resultados como la espirometría. Las diferentes subdivisiones de los volúmenes pulmonares se pueden afectar de diferente forma, según la

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patología de cada paciente. En la figura 2 se muestran las alteraciones funcionales usuales de algunas de las enfermedades más frecuentes tanto obstructivas como restrictivas. Límite inferior de la normalidad (LIN): Como en la espirometría los valores inferiores al 5º percentil son tomados como debajo del rango esperado (debajo del LIN). En caso de no ser incluidos en las ecuaciones de predicción, los percentiles pueden ser calculados con el error estándar estimado (SEE) de la ecuación (LIN: valor predicho1.645xSEE). De esta forma para cada parámetro (TLC, FRC, RV, RV/TLC) y según el género se tendrá un LIN (tabla 2). Figura 2. Volúmenes pulmonares en diferentes enfermedades

CPT

CV

CI

CRF VR

Normal

EPOC

Fibrosis pulmonar

Debilidad muscular

Obesidad

Tabla 2. Ecuaciones de referencia de Crapo PARÁMETRO CPT VR VR/CPT CRF

HOMBRES 1.609 0.760 9.80 1.459

MUJERES 1.077 0.775 11.00 1.064

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Aumento de la capacidad pulmonar La CPT se aumenta en forma severa en enfisema avanzado y en menor grado en la EPOC (bronquitis crónica) y en el asma. En estas mismas enfermedades, la obstrucción de la vía aérea lleva a un aumento del volumen residual a expensas de la capacidad vital. El patrón usual es entonces de aumento de la TLC, del RV, de la FRC y de la relación RV / TLC. Disminución de la capacidad pulmonar total: La disminución de la TLC puede ser por causas intrapulmonares y extrapulmonares (Tabla 3). Las reducciones en la TLC se acompañan usualmente de disminución en la capacidad vital. En la restricción extrapulmonar, el VR es usualmente normal por lo cual la relación RV/ TLC es alta sin implicar obstrucción de la vía aérea. Otras causas de aumento del volumen residual se muestran en la tabla 4. Tabla 3. Causas de reducción de la capacidad pulmonar total Intrapulmonares

Extrapulmonares

Neumonectomía Colapso pulmonar Consolidación Edema Fibrosis pulmonar Enfermedad pleural - Derrame - Engrosamiento - Neumotórax Deformidad de la caja torácica - Escoliosis - Toracoplastia Debilidad de músculos respiratorios Obesidad severa

Tabla 4. Causas de aumento del volumen residual Intrapulmonares

Extrapulmonares

Obstrucción de la vía aérea de cualquier causa Congestión vascular pulmonar Edad Estenosis mitral Debilidad muscular

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Diferencias entre los métodos de medición Como se menciono al inicio del capítulo hay varios métodos empleados en la determinación de los volúmenes pulmonares. Cada uno de estos métodos tiene algunas ventajas o desventajas en relación con los demás (tabla 5). En general, los métodos de dilución de gases por respiración única o múltiple tienen como desventajas principales que subestiman el volumen pulmonar en presencia de obstrucción y que son altamente sensibles a fugas del sistema. Como su ventaja principal es que no requieren gran esfuerzo y coordinación por parte del paciente (métodos de respiración múltiple). De otra parte, la pletismografía requiere de un equipo más costoso y de mayor cooperación del paciente. La sobreestimación de la TLC se obvia con el método de “panting”. Como ventajas principales tenemos que es un método rápido que mide el gas intratoráxico y permite mediciones adicionales como la resistencia de la vía aérea. Tabla 5. Métodos de medición de los volúmenes pulmonares Método Dilución de helio (respiración única)

Dilución de helio (respiración múltiple)

Lavado de nitrógeno (respiración única)

Lavado de nitrógeno (respiración múltiple)

Ventajas Desventajas • Técnica simple y rápida • Subestima CPT en pacientes obstruidos • Medición simultanea de la DLCO • Muy sensible a fugas del sistema • Se requiere intervalo de tiempo entre múltiple mediciones • Requiere mínimo esfuerzo y • Subestima CPT en pacientes coordinación del paciente obstruidos • Muy sensible a fugas del sistema • Se requiere intervalo de tiempo entre múltiple mediciones • Permite medición del volumen de • Subestima CPT en pacientes cierre y el cálculo del espacio obstruidos muerto • Muy sensible a fugas del sistema • Requiere calibración de linearización del analizador de nitrógeno • Errores debido a la contribución del nitrógeno tisular • Requiere mínimo esfuerzo y • Subestima CPT en pacientes obstruidos coordinación del paciente • Mide la eficiencia de la mezcla de • Muy sensible a fugas del sistema gas intrapulmonar • Requiere calibración de linearización del analizador de nitrógeno

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Pletismografía

Radiología

• Instrumento no portátil Prueba de corta duración • Instrumento técnicamente Medición de gas intratoráxico complicado Facilidad de mediciones repetidas Permite medición de resistencia • Requiere colaboración y esfuerzo del paciente de la vía aérea • Sobreestima CPT en pacientes obstruidos • Artefactos por el gas intraabdominal • Útil en estudios epidemiológicos • La radiación limita la repetibilidad que incluyen radiografía de tórax • • • •

9. LECURAS RECOMENDADAS • Hughes JMB, Pride NB. Lung volumes and elasticity. En Lung function test: Physiological and clinical application. Saunders 2000. Pags 45-56. • American Thoracic Society. Pulmonary function Laboratory Management and Procedure Manual. A Project of the American Thoracic Society. Wanger J.ed. Capitulo 8. • Gibson GJ. Clinical test of respiratory function. 2ª ed. Chapman & Hall Medical; 1996,66-71. • American Association for Respiratory Care. Clinical Practice Guideline: Static Lung Volumes. Respir Care 2001;46:531-9 • Leith DE, Brow R. Human lung volumes and the mechanism that set them. Eur Respir J 1999;13:468-72.

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