(Departamento de Ciencias Fisiol\363gicas)

I. INTRODUCCION
El metabolismo oxidativo celular, base de la vida del
hombre y de la mayoría de las especies vivientes,
requiere de un aporte continuo de sustratos, entre ellos el
O2, y conlleva la producción de desechos incluyendo el
CO2.
El mantenimiento de las presiones de estos gases dentro
de límites normales es la principal función del aparato
respiratorio gracias a la difusión entre la sangre y el
espacio alveolar.
Uno de los determinantes de la composición del gas
alveolar es la ventilación, proceso mediante el que
ingresa aire rico en O2 a través de las vías aéreas hasta
los alvéolos y se expulsa gas que contiene CO2 .
Introducción
Ventilación
Espirometría
Objetivos
Procedimiento
Resultados
Preguntas del seminario
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El flujo gaseoso por estos conductos sigue los mismos principios que se aplican a los líquidos, es
decir que el radio de las vías aéreas es el factor principal que determina la resistencia al
movimiento gaseoso.(Ley de Poisseulle).
A diferencia de los tubos rígidos, los bronquiolos cambian de calibre durante el ciclo respiratorio.
Sus paredes son colapsables, se encuentran sostenidas por el parénquima pulmonar y son
sometidas a las variaciones de la presión pleural.
Por otro lado el espacio alveolar debe estar capacitado para distenderse y aceptar un volumen
adecuado de aire nuevo durante la inspiración.
Es entonces claro que las variaciones anatómicas de las vías aéreas, del parénquima pulmonar o
de la pared torácica que puedan afectar la resistencia al paso del aire o la distensibilidad,
alterarán en diversos niveles la función del pulmón para intercambiar gases.
Además de la ventilación, el aparato respiratorio necesita de otro proceso llamado difusión, para
mantener un adecuado aporte de O2 a los tejidos y eliminar el CO2, producto del metabolismo
celular.
II. VENTILACION
La ventilación es el movimiento de aire con alto contenido de O2 desde la atmósfera y su
distribución dentro del sistema bronquial hacia las unidades de
intercambio gaseoso (alvéolo) y el movimiento inverso de CO2
desde la circulación pulmonar hacia el exterior.
La fuerza requerida para expandir los pulmones y la caja torácica,
que además debe vencer la resistencia y la inercia de las vías
aéreas, está dada por los músculos respiratorios (diafragma,
escalenos, esternocleidomastoideos y abdominales).
El volumen pulmonar en un momento dado es producto de las
propiedades mecánicas, estáticas y dinámicas del tejido pulmonar,
la caja torácica y las vías aéreas:
1. Propiedades Estáticas: El pulmón y la caja torácica son estructuras distensibles, con
propiedades elásticas de que les permiten regresar a su estado inicial una vez termina la
fuerza distensil.
El retroceso elástico está dado por las fibras elásticas (a volúmenes bajos y medios), por
las fibras colágenas (a volúmenes altos) y por el surfactante pulmonar intraalveolar.
La distensibilidad pulmonar corresponde al cambio de volumen por cambio de presión
(DVol. / DPresión), siendo mayor a volúmenes menores (volumen de Reserva Espiratoria)
y menor a volúmenes mayores (Capacidad Pulmonar Total).
La caja torácica, a diferencia del pulmón, tiende a
resistir la compresión y a expanderse, pero ambas
estructuras normalmente se mantienen adosadas
gracias a la presión negativa intrapleural.
Cuando la presión intrapleural se vuelve positiva
como en el caso de una herida penetrante al torax,
aparece la disociación pulmón-caja torácica.
(Neumotorax).
Los volúmenes pulmonares varían de acuerdo al sexo (25% menores en las mujeres), talla,
peso, raza y posición. Estos volúmenes pulmonares pueden ser cuantificados por métodos
sencillos como la espirometría o por otros algo más sofisticados como la pletismografía
corporal, dilución de helio, etc. A diferencia de la espirometría, estos últimos métodos
permiten medir el volumen residual (VR).
2. Propiedades Dinámicas: A diferencia de la distensibilidad (propiedad estática) la fuerza
requerida para contrarestar y vencer la Resistencia/inercia de las vías aéreas es un proceso
dinámico influenciado por la velocidad del flujo de aire.
De acuerdo a la ley de Ohm, la corriente (flujo electrico) es directamente proporcional al
voltaje e inversamente proporcional a la resistencia al flujo eléctrico (I=V/R). En
hemodinamia y el movimiento de gases se puede utilizar esta ley y por lo tanto se puede
establecer que un flujo (Q) es proporcional al gradiente de presión (DP) e inverso a la
resistencia(R) o (Q=DP/R). Al despejar esa ecuación podemos afirmar sobre la resistencia
que (R=DP/Q).
Los factores que afectan la resistencia incluyen: el número de vías aéreas y su área
transversal, la longuitud de las vías que depende de la edad y la talla, el diámetro
(resistencia 1/r4), el volumen pulmonar, la geometría de las vías aéreas (tono muscular,
compresión externa, secreciones, interacción con tejidos vecinos ) y la viscosidad y
densidad del gas.
III. ESPIROMETRIA
Para un médico es muy importante conocer el tipo de alteración ventilatoria que presenta un
individuo y cuantificar el grado de afección. Uno de los métodos mas empleados para este fin y el
primero ha sido la espirometría.
Mediante este examen se obtiene una gráfica cuya interpretación aporta valiosa información
sobre el estado ventilatorio del paciente. Las repeticiones sucesivas permiten a su vez establecer
la evolución de la enfermedad y/o su respuesta a una terapia determinada.
El espirómetro es un aparato
relativamente simple.
El individuo que se a evaluar,
respira a través de una boquilla
conectada a una manguera que
conduce el gas a un depósito
cilíndrico el cual posee una
plumilla marcadora en su
extremo superior.
Al ocluir las fosas nasales todo
el aire movilizado por el sujeto
pasa a través del sistema. Al inspirar, el gas se desplaza desde el depósito hacia los pulmones con
lo cual la parte superior del cilindro desciende. Lo contrario ocurre durante la espiración.
Los desplazamientos de la plumilla se registran sobre un papel que gira a una velocidad conocida
(normalmente es de 32 mm/seg).
Al analizar la gráfica resulante se puede afirmar que el eje de las ordenadas corresponde al
volumen, mientras que el de las abcisas corresponde al tiempo. Con base en estos parámetros es
posible calcular los volúmenes respirados por el sujeto, el flujo de cada uno de ellos (volumen por
unidad de tiempo) y compararlos con los valores normales.
Existen dos tipos de espirometría: La estática y la dinámica:
Espirometría Estática
En esta prueba el sujeto respira calmadamente y en un momento dado realiza una inspiración y
una espiración máximas en forma consecutiva para volver a respirar nuevamente en forma
pausada. En esta gráfica se obtienen los diferentes volúmenes y capacidades pulmonares. Este
tipo de exámen tiene una utilidad meramente didáctica. En la clínica no se usa.
Los Volúmenes y capacidades que permite medir son (en azul):
Capacidad Vital (CV)
Volumen Corriente (VC)
Volumen Residual (VR) *
Capacidad Residual Funcional (CRF) *
Capacidad Pulmonar Total (CPT) *
Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI)
Volumen de Reserva Espiratoria (VRE)
Espirometría Dinámica o Forzada
El sujeto realiza una inspiración máxima, sostiene el aire durante una fracción de tiempo y luego
inicia de manera repentina una espiración que deberá ser lo mas energética y larga posible (al
menos durante 4 segundos). Al lograr una línea de espiración horizontal se solicita al sujeto que
realice una inspiración máxima finalizando así la prueba.
Este trazado permite por procesos matemáticos sencillos, obtener capacidades y volúmenes como:
Capacidad vital forzada (CVF)
Volumen espiratorio forzado al primer segundo (VEF1)
Volumen espiratorio forzado al tercer segundo (VEF3)
Capacidad vital inspiratoria (CVI)
y flujos espiratorios forzados como:
Flujo medio respiratorio o flujo 25-75% de la capacidad vital (FEF 25-75)
flujo 75-85% de la capacidad vital (FEF 75-85)
flujo de final de espiración o flujo 75-85% de la capacidad vital (FEF 75-85)
Con base en estos datos es posible obtener conclusiones acerca de la ventilación pulmonar del
paciente.
La maniobra de la espirometría forzada debe efectuarse en tres oportunidades con diferencias en
la CV no mayores del 5% entre cada una de ellas. Se escoge aquella curva en la cual la suma de
la CV y el VEF1 sean mayores.
IV. OBJETIVOS
Una vez finalizada la práctica de laboratorio y el seminario correspondiente el estudiante debe
estar en capacidad de:
1. Identificar las diferentes partes que componen un espirometro y explicar su
funcionamiento.
2. Instruir correctamente a un sujeto para que colabore adecuadamente con las maniobras
necesarias para la toma de una espirometría estática y dinámica.
3. Identificar en un registro de espirometría estática y dinámica los diferentes flujos,
capacidades y volúmenes pulmonares que se pueden medir en él. Enumerar los métodos
que existen para medir el volumen residual
4. Conocer la ley de poisseulle y comprender que sucede con el flujo si se modifican las
diferentes variables.
5. Conocer la relación entre los diferentes volúmenes y capacidades pulmonares. Calcular un
volumen o capacidad con base en los otros datos disponibles.
6. Aprender a calcular en un trazado de espirometría las siguientes variables: CVF, VEF1,
VEF3, FEF 200-1200, FEF25-75, FEF75-85, CVI y FMI.
7. Conocer la correlación entre las variables anteriores y los eventos fisiológicos
responsables de la ventilación pulmonar.
8. Diferenciar la inspiración y la espiración de acuerdo a la resistencia en la vía aérea, la
resistencia vascular pulmonar, la presión en la vía aérea, la presión pleural y la presión
transmural.
9. Conocer la relación entre los diferentes flujos espiratorios forzados (FEF) y las vías
aéreas superiores, medias e inferiores.
10. Conocer y aplicar la ley de Charles para convertir volúmenes medidos en el espirómetro,
de VATPS a VBTPS.
11. Identificar de acuerdo a los datos registrados medidos y la gráfica obtenida en una
espirometría dinámica o en la curva flujo-volumen, si la ventilación de un sujeto es normal
o si presenta una alteración de tipo: obstructivo (vías superiores o inferiores), restrictivo o
mixto.
12. Conocer de acuerdo a las características fisiopatológicas ejemplos clásicos de
enfermedades respiratorias restrictivas, obstructivas y mixtas.
V. MATERIALES
1. Espirómetro
2. Oclusor de Nariz
3. Camilla
VI. PROCEDIMIENTO
Se escogerán inicialmente dos voluntarios no fumadores, sin enfermedad pulmonar conocida, (uno
de sexo femenino y otro masculino) y cada uno realizará una espirometría estática de la siguiente
forma:
1. Se ocluye la nariz y se coloca la boquilla del espirómetro en la boca del sujeto evaluado
2. Mientras el sujeto respira calmadamente se enciende el aparato y se comienzan a registrar
los ciclos respiratorios normales
3. Posteriormente se da una señal para que el sujeto realice una espiración profunda, seguida
de una espiración máxima
4. El sujeto vuelve a respirar calmadamente
Para registrar la espirometría dinámica, se escogerán dos voluntarios de sexo masculino, uno
fumador y otro no fumador. Igualmente se realizará la prueba con dos voluntarios de sexo
femenino. El procedimiento se realiza de la siguiente forma:
1. Se ocluye la nariz y se coloca la boquilla del espirómetro en la boca del sujeto evaluado
2. Con el aparato apagado el individuo realiza varias respiraciones normales
3. Posteriormente se da una señal para que el sujeto realice una inspiración profunda y se
enciende el aparato
4. Se le solicita que mantenga el aire
5. Una vez se ha empezado a girar el tambor, se le pide al sujeto que realice una espiración
forzada de al menos 6 segundos de duración.
6. Finalmente el sujeto realiza una nueva inspiración máxima
La prueba debe realizarse primero con el sujeto sentado o de pié y luego con el sujeto en decúbito
dorsal.
La velocidad del papel será de 32 mm/seg.
Para calcular los volúmenes, las capacidades y los flujos, debe tenerse en cuenta que dentro del
espirómetro, cada milímetro de desplazamiento vertical indica que se han movido 41,27 ml de
aire, sin embargo recuerde que según la Ley de Charles, el volumen de un gas varía de acuerdo a
la temperatura a la que se encuentre, y como nos interesa cuantificarlo dentro del cuerpo y no
dentro del espirómetro, debemos modificar el valor obtenido para que sea significativo
clínicamente.
Los valores obtenidos en el espirómetro se denominan VATPS y deben ser convertidos a
volúmenes corporales o VBTPS, según la temperatura del ambiente y del individuo.
VII. RESULTADOS
La gráfica de la espirometría forzada mostrará los volúmenes y capacidades, de los cuales sólo
podemos estimar en mililitros las capacidades que no incluyan VR, CRF o CPT.
En la gráfica de la espirometría forzada, al igual que con la espirometría estática los valores son
obtenidos inicialmente en milímetros lineales, por lo tanto deben ser convertidos a mililitros (ml)
o centímetros cúbicos (cc), utilizando la constante que será variable según las temperaturas
encontradas.
Se debe calcular relación VEF1/CV, que en personas normales es al menos el 80%, o sea que el
80% de la CV se debe espirar en el primer segundo.
También se calculan FEF 200-1200, FEF 0-25, FEF 25-75, FEF 75-85 y FEF 25-50. Las vías
aéreas superiores están representadas por FEF 0-25, las de mediano calibre por FEF 25-75, y las
pequeñas por FEF 75-85.
Los valores para volúmenes, capacidades y flujos espiratorios forzados se comparan con tablas de
valores normales para una persona de la misma talla, edad, sexo y raza. Se considera normal una
variación del 100 + o - 20% ( valor esperado = observado / esperado x 100 ).
Para realizar las medidas, el estudiante deberá revisar el anexo de esta guía. y pedir la
colaboración de los monitores e instructores del Departamento.
VIII. PREGUNTAS PARA RESOLVER DURANTE EL SEMINARIO
1. Los cálculos de las capacidades, volúmenes e índices consignados en la guía para todos
los sujetos que sirvieron como voluntarios durante el laboratorio especificando si son
fumadores o no y la posición en que se realizó la prueba.
2. Cuales son los músculos utilizados durante la toma de una espirometría dinámica?.
3. En que parte del ciclo respiratorio presentan menos resistencia las vías aéreas?.
4. En que parte del ciclo respiratorio, se presenta la menor resistencia vascular pulmonar?.
5. En un esquema de una espirometría estática, señale todos los volúmenes y capacidades
especificando cuales pueden cuatificarse y cuales no.
6. De dos ejemplos de enfermedades pulmonares de tipo obstructivo, restrictivo y mixto,
explicando brevemente las razones para que se produzcan dicho tipo de alteraciones.
7. Esquematice una curva de espirometría dinámica normal y comparela con el dibujo de una
obstructiva y otra restrictiva. Explique las razones que producen la forma específica de
cada curva.
8. Qué otros métodos pueden dar información sobre el estado funcional del pulmón?.
Esperamos que esta guía de laboratorio haya sido una herramienta didáctica para su aprendizaje
cualquier comentario es bienvenido.
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