Tcnica e Interpretacin de Espirometra en Atencin Primaria

Programa de Formacin

Juan Enrique Cimas HernandoMdico de Familia

Centro de Salud de Contrueces. Gijn. Asturias

Javier Prez FernndezMdico de Familia

Centro de Salud de La Calzada. Gijn. Asturias

1.1

Introduccin a la espirometra

1. Fisiologa pulmonar: el proceso de la respiracin

2. Tipos de espirmetros

3. Representacin grfica de la espirometra

4. Principales medidas espiromtricas.Valores de referencia

5. Indicaciones y contraindicaciones de la espirometra

La respiracin es un mecanismo complejoque engloba cuatro grandes procesos:

Ventilacin pulmonar, es decir, la entraday salida del aire en los pulmones.

Difusin de los gases (oxgeno y dixidode carbono) entre los alvolos y la san-gre.

Transporte del oxgeno y del dixido decarbono en la sangre hasta las clulas, yviceversa.

Regulacin neurolgica de la respiracin.

De todos estos aspectos, nosotros slonos vamos a ocupar del primero, es decir, dela mecnica de la entrada y salida de airede los pulmones. Puede que as enunciado

parezca algo nimio, pero como veremos acontinuacin, dara para escribir varios libros.Nosotros nos conformaremos con uno; aspues, comencemos.

BASES ANATMICAS DE LA RESPIRACIN

Podemos simplificar bastante el aparatorespiratorio si lo vemos formado nicamentepor dos partes: el parnquima pulmonar, o teji-do de sostn, y el rbol traqueobronquial, quees por donde pasa el aire hasta la zona deintercambio; todo ello encerrado en una caja,que es la caja torcica. Los pulmones estnrevestidos de una membrana serosa (la pleu-ra visceral) que se refleja en la zona de loshilios pulmonares, recubriendo tambin la

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Fisiologa pulmonar: el proceso de la respiracin1

Elasticidad

Los pulmones tienen tendencia constante a recuperar su volumeninicial, es decir, tienen tendencia al colapso, tratando de separarse

de la pared torcica. Esta tendencia est determinada por la existencia de fibraselsticas en el parnquima y por la tensin superficial del lquido que recubrelos alvolos, que provoca una tendencia continua de stos a colapsarse. La sumade estos dos factores determina la presin de retraccin elstica (Pst) o presintranspulmonar.

Podemos comprender ms claramente la presin de retraccin elstica sicomparamos los pulmones con un globo de nios: al hincharlo, si no tapamosla boquilla, el aire tiende a salir por la presin que la retraccin de la goma hacesobre el contenido. Esa presin ser tanto mayor cuanto mayor sea el volumende aire que hemos introducido. Lo mismo sucede en los pulmones: cuantomayor sea el volumen de aire de llenado del alvolo, mayor ser la Pst.

i

cara interna de la caja torcica (pleura parie-tal).

El parnquima pulmonar est formado porcolgeno y por tejido elstico, que hace que elpulmn tenga dos caractersticas esenciales:elasticidad y distensibilidad.

Por su parte, el rbol traqueobronquialpuede dividirse en tres zonas: zona de con-duccin (trquea, bronquios y bronquiolos noalveolares), en la que no se produce difusindel aire; zona de transicin (bronquiolos respi-ratorios y conductos y sacos alveolares), yzona de intercambio, que son los alvolos.

El rbol bronquial tiene un total de 23 nive-les de divisin, desde los bronquios principa-les (nivel 1) hasta los sacos alveolares (nivel23). Nos interesa resear nicamente que elcalibre de las sucesivas ramificaciones escada vez menor, y que el cartlago va esca-seando hasta el nivel 4 de divisin; de ah enadelante, es decir, a partir de los bronquiolos,la pared de la va area no tiene cartlago.

Para que los pulmones puedan llenarse deaire es necesario que la caja torcica se ex-panda, lo que se logra por dos mecanismos:

Aumentando el dimetro vertical deltrax, contrayendo el diafragma.

Aumentando el dimetro anteroposteriordel trax, mediante la elevacin de lascostillas y el esternn.

Para la espiracin se produce el fenmenocontrario, es decir, el diafragma sube y lascostillas y el esternn bajan.

La inspiracin es un fenmeno activoque requiere de la contraccin del diafrag-ma y de los otros msculos inspiratorios(tabla I); por el contrario, la espiracin es unfenmeno pasivo, y se produce por la sim-ple retraccin del tejido elstico pulmonar yla relajacin de los msculos inspiratorios.Sin embargo, en la espiracin forzada inter-vienen igualmente determinados msculos,principalmente los abdominales y los inter-costales internos.

PRESIONES Y FLUJOS PULMONARES

En condiciones normales, los espaciosalveolares del pulmn estn comunicados conla boca, donde la presin del aire es equiva-lente a la atmosfrica. Por tanto, para que elaire entre en los pulmones se debe generardentro de stos una presin menor que laatmosfrica, es decir, una presin negativa,

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I Introduccin a la espirometra

Distensibilidad esttica o compliance esttica (Cst)

Se define como el aumento de volumen de los pulmones por cadaunidad de aumento de presin alveolar. Normalmente es de 130 ml por cadaaumento de 1 cm de H2O de presin alveolar.

La distensibilidad representa, pues, la capacidad de expandirse que tieneel pulmn. Est facilitada por la estructura elstica del pulmn y por la exis-tencia del surfactante pulmonar, que reduce mucho la tensin superficial enlos alvolos. Como queda dicho, la distensibilidad va a depender fundamen-talmente de la presin alveolar.

i

para que el aire fluya desde el exterior hacialos alvolos. Y al contrario, para la espiracin,la presin en las vas areas debe ser positiva(mayor que la atmosfrica), para que el airevaya desde los alvolos hasta el exterior.

La contraccin de los msculos respirato-rios hace que las paredes de la caja torcicase alejen del pulmn; a su vez, la retraccinelstica de ste hace que tienda a colapsarse,alejndose de la pared torcica. Estas dosfuerzas contrapuestas hacen que se genereuna presin negativa en el espacio intrapleu-ral, que se transmite al pulmn, permitiendo laentrada de aire a los alvolos y haciendo asque el pulmn se distienda. sta es la llamadapresin pleural (Ppl).

La Ppl es negativa durante la inspiracin;sin embargo, durante la espiracin forzada laPpl se hace positiva. As, durante la espiracinforzada son dos las presiones que actansobre el alvolo para permitir la salida de aire:la presin pleural (Ppl) y la presin de retrac-cin elstica (Pst). La suma de ambas consti-tuye la presin alveolar (Palv):

Palv = Ppl + Pst

Ahora es fcil deducir por qu a la presinde retraccin elstica se la denomina tambinpresin transpulmonar, ya que la Pst es igual ala diferencia de presiones entre la pleura y elalvolo:

Pst = Palv Ppl

Para comprender mejor la actuacin de lasdiferentes presiones sobre las vas respirato-rias y la generacin de flujos, vamos a fijarnosen un esquema que reduce todo el rbol res-piratorio a un solo alvolo y una sola vaarea, y que se denomina modelo unicompar-timental (fig. 1).

En el ejemplo, la Palv es de 30 cm H2O,pero en la boca se equipara a la presinatmosfrica (0). Eso significa que a lo largo dela va area la Palv se va reduciendo progresi-vamente, por efecto de la resistencia que lapropia va area opone a su paso.

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Inspiracin Espiracin

Principales Diafragma Abdominales (recto anterior)Intercostales externos Intercostales internos

Accesorios EsternocleidomastoideoEscalenosDorsal anchoPectorales

TABLA IMsculos que intervienen en la respiracin

Al reducirse la Palv, llega un momento enque se iguala con la Ppl, es decir, la presindentro y fuera de la va area es la misma. Alpunto en que esto sucede se le denominapunto de igual presin (PIP) o, en ingls,equal pressure point (EPP). A partir del PIP, laPpl es superior a la presin intraluminal, y porlo tanto se produce el colapso de la va areasi no est protegida por cartlago. Si el PIP caeen una zona de la va area sin cartlago, seproduce el colapso de la va y por tanto unalimitacin dinmica al flujo areo, con atrapa-miento areo e hiperinsuflacin pulmonar.

A la zona comprendida entre el alvolo y elPIP se la denomina corriente arriba (upstre-am) o zona perifrica, y a la comprendidaentre el PIP y el exterior, corriente abajo(downstream) o zona central.

Veamos ahora qu sucede con la genera-cin de flujos. El flujo generado en el alvoloes directamente proporcional a la Pst, quecomo hemos visto depende tambin del volu-men inicial. As pues, a mayor volumen inicial,mayor Pst y, por tanto, mayor flujo.

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I Introduccin a la espirometra

Resistencia de la va area (Raw)

Es la resistencia que la va area opone al paso del aire. Depende sobretodo del calibre til de la va area, que a su vez est condicionado fun-

damentalmente por el volumen de aire en la va (es decir, a mayor volumen, mayorcalibre de la va y menor Raw). Cuando el volumen es la capacidad pulmonar total,la Raw es prcticamente nula.

Las pequeas vas areas en conjunto slo aportan el 20% de la Raw, ya que seconsideran conjuntamente, con una seccin equivalente al 80% del rea total de lasvas respiratorias. El 80% de la Raw se localiza en las grandes vas (trquea y bron-quios principales y lobares).

El inverso de la Raw es la conductancia (Gaw), que es directamente proporcional alvolumen pulmonar.

i

PIP

Presin atmosfrica = 0

Pst + Ppl = Palv

10 + 20 = 30

Pst=10

Ppl=20

+ 18+ 20+ 22+ 24+ 26+ 28+ 30

Fig. 1. Modelo unicompartimental delpulmn para mostrar la relacin entrepresiones y el punto de igual presin (PIP)(modificado de Mndez Lanza et al.,1997).

Pero, adems, el flujo se ve dificultado porla Raw, siendo inversamente proporcional asta; por tanto:

As, en el upstream el flujo generadodepende fundamentalmente de la presin deretraccin elstica (Pst), mientras que en eldownstream depende fundamentalmente dela colapsabilidad de la va area y del valor dela presin pleural, que es la que acta a partirdel PIP.

Al realizar una maniobra de espiracin for-zada partiendo de un volumen dado, la nicasolucin para incrementar el flujo consiste endisminuir la Raw, ya que la Pst es fija en cadasujeto para un mismo volumen. Esto se logramoviendo el PIP hacia los alvolos, a medidaque se va reduciendo el volumen restante. Enlos sujetos sanos el PIP comienza en la tr-quea, para desplazarse a los bronquios loba-res cuando se ha eliminado un 50%-60% de lacapacidad vital. El colapso de la va areaslo se producira a volmenes muy bajos,cuando el PIP llega a vas sin cartlago.

Sin embargo, en algunos procesos patol-gicos, el PIP puede desplazarse hacia las vasde menor tamao, provocando su colapso enfases precoces de la espiracin, producindo-se as el fenmeno de atrapamiento areo.

POR QU SE USALA ESPIROMETRA FORZADA?

Cuando partimos de la capacidad vital, alincrementarse la presin pleural se aumentael flujo progresiva y rpidamente hasta alcan-zar un flujo mximo que corresponde al fujoespiratorio mximo (FEM) o peak-flow de lacurva de flujo/volumen. Sin embargo, cuando

los volmenes son menores del 70% de lacapacidad vital, por mucho que incremente-mos la presin pleural (es decir, el esfuerzoespiratorio), no se consigue aumentar el flujo.

Por esta razn se utiliza la espiracin for-zada, ya que una vez alcanzada una maniobrade capacidad vital forzada adecuada, el flujova a depender de la presin elstica y de laresistencia de las vas areas, y no del esfuer-zo del sujeto.

Podemos, pues, dividir la curva deflujo/volumen en tres partes:

Una primera parte que dura hasta alcan-zar el 70% de la capacidad vital forzada(es decir, hasta que se ha expulsado el30% de dicha capacidad). Esta primeraparte es esfuerzo-dependiente, e incluyeuna etapa de aceleracin del flujo hastaalcanzar el FEM y una segunda etapa dedeceleracin inicial hasta alcanzar elpunto de limitacin del flujo.

La segunda parte comprende prctica-mente el resto de la espiracin, y esesfuerzo-independiente.

La ltima parte es la parte final de la espi-racin, y en ella los flujos disminuyen demanera lenta y anrquica. Es una partemuy variable, y podra decirse que repre-senta el 10% de la espiracin.

Si relacionamos las curvas de flujo/volumeny de volumen/tiempo, podemos ver las mismasfases en ambos tipos de curva (fig. 2).

VOLMENES PULMONARES

La medicin de los volmenes pulmona-res estticos se realiza mediante la llamadaespirometra simple. Esta maniobra consisteen registrar, en un espirmetro de agua (vercaptulo 2) o en uno de los modernos espir-

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Flujo =PstRaw

metros computarizados, el ciclo inspira-cin/espiracin completo, tanto a volmenesnormales como haciendo maniobras de inspi-racin y espiracin mximas. De esta formase obtiene la grfica que podemos ver en lafigura 3.

As se obtienen cuatro volmenes bsi-cos (volumen tidal, volumen de reserva ins-

piratoria, volumen de reserva espiratoria yvolumen residual) y cuatro capacidades, queson la suma de dos o ms volmenes (capa-cidad inspiratoria, capacidad residual funcio-nal, capacidad vital y capacidad pulmonartotal).

Es importante sealar que, aunque en lafigura 3 se representan, a efectos docentes,

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I Introduccin a la espirometra

Volumen (I)

Fase III

Fase II

Fase I

Tiempo (s)1 2 3 4 5 6 7Flujo (l/s)

Fig. 2. Fases de la curva deflujo/volumen y su rela-cin con la curva de volu-men/tiempo.

Capacidadinspiratoria (IC)

Volumende reservainspiratoria (IRV)

Capacidadvital

Capacidadpulmonartotal (TLC)

Volumentidal (TV)

Capacidad residualfuncional (FRC)

Volumende reservaespiratoria (ERV)

Volumenresidual (VR)

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

Fig. 3. Volmenes ycapacidades pulmo-nares.

junto a los dems el volumen residual, lacapacidad residual funcional y la capacidadpulmonar total, estas tres medidas no sepueden registrar mediante la espirometra,dado que el volumen residual slo puedemedirse utilizando tcnicas ms complejas,

como la dilucin de helio o la pletismografacorporal.

En la tabla II se expone la denominacinen castellano e ingls de las distintas medi-das reseadas, as como su abreviatura enambos idiomas.

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TABLA IIDenominacin y abreviaturas de los volmenes

y capacidades pulmonares, en castellano e ingls

Castellano

Volmenes:

Volumen tidal VT Volumen de reserva inspiratoria VRI Volumen de reserva espiratoria VRE Volumen residual VR

Capacidades:

Capacidad inspiratoria CI Capacidad residual funcional CRF Capacidad vital CV Capacidad pulmonar total CPT

Parmetros espiromtricos:

Capacidad vital forzada CVF Volumen espiratorio forzado

en el primer segundo VEMS Relacin VEMS / CVF x 100 VEMS/CVF% ndice de Tiffeneau VEMS / CV% Flujo espiratorio mximo FEM

Flujo espiratorio forzado entre el 25% y el 75% de la CVF FEF25-75%

Ingls

Volmenes:

Tidal volume TV Inspiratory reserve volume IRV Expiratory reserve volume ERV Residual volume RV

Capacidades:

Inspiratory capacity IC Functional residual capacity FRC Vital capacity VC Total lung capacity TLC

Parmetros espiromtricos:

Forced vital capacity FVC Forced expiratory FEV1

volume in the first secondFEV1/FVC% o FEV1%

FEV1/ VC% Peak expiratory flow o PEF o

peak expiratory flow rate PEFR Forced expiratory flow rate

between the 25% and 75%of FVC FEF25-75%

Cuando respiramos normalmente move-mos slo una parte limitada de nuestra capa-cidad pulmonar, que en condiciones normaleses suficiente para las necesidades del orga-nismo. Ese volumen se denomina volumennormal, volumen corriente o volumen tidal(TV), y es de unos 500 ml en el adulto normal.

Pero nuestros pulmones son capaces deintroducir ms aire haciendo una inspiracinms profunda, hasta alcanzar el mximo volu-men de aire que puede ser inspirado desdeuna inspiracin normal; es el llamado volumende reserva inspiratoria (IRV).

De forma anloga, desde una espiracinnormal podemos expulsar an una determina-da cantidad de aire; es el volumen de reservaespiratoria (ERV).

Sin embargo, a pesar de haber logradoexpulsar todo el aire que somos capaces demovilizar, an queda una determinada canti-dad de aire en los pulmones; es aire que nopodemos movilizar, y se denomina volumenresidual (RV). Este aire residual sirve para evi-tar el colapso de las vas areas, y ademspermite el intercambio gaseoso en el alvoloentre dos respiraciones. Si no fuese por esteaire que queda, las concentraciones de oxge-no y CO2 en la sangre tendran grandes osci-laciones en cada respiracin. Como quedadicho, el volumen residual no se puede medirmediante la espirometra, y su clculo requie-re tcnicas ms complejas, como la dilucinde helio o la pletismografa.

Si consideramos la cantidad de aire queuna persona puede inspirar desde una situa-cin de espiracin normal hasta la mximacapacidad de los pulmones, vemos que equi-vale a la suma del volumen tidal y del volumende reserva inspiratoria, y se denomina capaci-dad inspiratoria (IC).

Si al final de una espiracin normal medi-mos la cantidad de aire que queda en los pul-

mones, obtenemos la capacidad residual fun-cional (FRC), que es la suma del volumen dereserva espiratoria y del volumen residual.

Nos interesa tambin conocer cul es lamxima cantidad de aire que podemos movili-zar durante la respiracin. Esa cantidad laobtenemos sumando el volumen tidal, el volu-men de reserva inspiratoria y el volumen dereserva espiratoria. Obtenemos as la capaci-dad vital (VC).

Por ltimo, es igualmente interesanteconocer cul es la cantidad total de aire quecabe en los pulmones, es decir, cul es lacapacidad pulmonar total (TLC); la obtenemossumando el volumen tidal, el volumen dereserva inspiratoria, el volumen de reservaespiratoria y el volumen residual.

Es importante resear que la capacidadvital obtenida en una espirometra simple, esdecir, con una respiracin reposada o lenta, esligeramente diferente de la que ms tardeveremos que se obtiene en la espiracin for-zada. Por ello, a la primera se la denominacapacidad vital lenta (slow vital capacity, SVC)o simplemente capacidad vital (VC), mientrasque a la segunda se la denomina capacidadvital forzada (forced vital capacity, FVC).Aunque en individuos sanos ambas son prc-ticamente iguales, en presencia de patologala FVC puede ser menor que la VC, debido ala compresin dinmica en el segmento deldownstream de la va area.

La capacidad pulmonar total (TLC) puedeverse afectada en diversas enfermedades pul-monares, neuromusculares y estructurales deltrax. As, la TLC se ve disminuida en casosde fibrosis pulmonar, ya que sta limita laadaptabilidad (compliance), y por tanto restavolumen al pulmn, lo mismo que en caso deedema pulmonar en el curso de enfermeda-des cardiovasculares o de otro tipo. Tambinpuede verse disminuida por parlisis de deter-

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I Introduccin a la espirometra

minados msculos respiratorios, tal comosucede en ciertas lesiones medulares, puestoque la presin pleural generada es muy baja,y por tanto el pulmn moviliza muy poco aire.Otro tanto sucede en las deformidades de lapared torcica como la cifoescoliosis impor-tante, que limita la movilidad del trax y, portanto, la capacidad de llenado de los pulmo-nes. Todo este conjunto de causas por las quese obtiene una TLC disminuida se conocencomo patologas restrictivas.

Como ya se ha sealado, la TLC no sepuede calcular a partir de una espirometra;por tanto, para la aproximacin de sospechade patologa restrictiva se usa la capacidadvital (VC), que estar tambin reducida por lasmismas causas que la TLC.

Sin embargo, debemos tener cuidado conesta idea de que la FVC disminuida traduce unproblema restrictivo, pues dejamos al margenun parmetro importante: el volumen residual.En efecto, en patologa obstructiva de ciertaimportancia, encontraremos una FVC igual-mente disminuida sin que exista patologa res-

trictiva. Eso se debe a que la compresin din-mica del downstream de la va area provocael colapso de la misma, generando atrapa-miento areo (hiperinsuflacin) y aumentandode esta manera el volumen residual. Como laTLC es la suma de la VC y el RV, se compren-de fcilmente que en estas circunstanciasencontraremos una VC disminuida que nospuede hacer interpretar errneamente queexiste restriccin, cuando en realidad la TLCes normal. La diferencia entre ambas situacio-nes se puede ver claramente en la figura 4.

As pues, una FVC disminuida en unaespirometra no permite deducir que se tratede una restriccin. Para ello debera comple-tarse el estudio de los volmenes pulmonaresen un laboratorio de funcin pulmonar. Todolo ms, como veremos ms adelante, siencontramos un patrn restrictivo en la espi-rometra en ausencia de signos de obstruc-cin, podemos sospechar una enfermedadrestrictiva, que en todo caso se confirmarpor la clnica y el estudio completo de losvolmenes pulmonares.

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RV

VC

VC

RV

VC

RV

ObstructivoRestrictivoNormal

Fig. 4. Capacidad vital y volumen residual en patologa restrictiva y obstructiva.

Inicio1.1 Introduccin a la espirometra1.1.1 Fisiologa pulmonar: el proceso de la respiracin

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