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Reservados todos los derechos.
Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes, la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la
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© De la SEPAR.
© 2007. Grupo Ars XXI de Comunicación, S.L.
Passeig de Gràcia 84, 1ª pl. - 08008 Barcelona
www.ArsXXI.com
ISBN: 978-84-9751-354-8
Depósito legal: M-42550-2007
Impreso en España
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Coordinación
Pilar de Lucas
Presidenta del Comité de Formación Continuada
de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR)
Hospital Universitario Gregorio Marañón, Madrid
Directores
José Belda Ramírez
Consorci Hospital General Universitari, Valencia
Germán Peces-Barba Romero
Fundación Jiménez Díaz, Madrid
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AUTORES
Felip Burgos Rincón
Servicio de Neumología (ICT), IDIBAPS
Hospital Clínic. Barcelona
Pere Casan Clarà
Unitat de Funció Pulmonar
Departament de Pneumologia
Hospital de la Santa Creu i de Sant Pau
Facultat de Medicina. UAB. Barcelona
Diego Castillo Villegas
Unitat de Funció Pulmonar
Departament de Pneumologia
Hospital de la Santa Creu i de Sant Pau
Facultat de Medicina. UAB. Barcelona
Dra. Rosalía Domènech Clar
Médico adjunto
Servicio de Neumología y Servicio de
Hospitalización domiciliaria
Hospital Universitario La Fe. Valencia
Francisco García Río
Facultativo Especialista de Área
Servicio de Neumología
Hospital Universitario La Paz. Madrid
Jordi Giner Donaire
Unitat de Funció Pulmonar
Departament de Pneumologia
Hospital de la Santa Creu i de Sant Pau
Facultat de Medicina. UAB. Barcelona
Luis Compte Torrero
Médico adjunto
Servicio de Neumología
Hospital Universitario La Fe. Valencia
Sarah B. Heili Frades
Servicio de Neumología
Laboratorio de función pulmonar
Fundación Jiménez Díaz. Madrid
Alfredo de Diego Damiá
Jefe de Sección
Servicio de Neumología
Hospital Universitario La Fe. Valencia
Mª Jesús Rodríguez Nieto
Servicio de Neumología
Laboratorio de función pulmonar
Fundación Jiménez Díaz. Madrid
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Índice
Fisiopatología de la insuficiencia respiratoria crónica, mecánica . . . . . . . . .
respiratoria e intercambio de gases
1
Mª. Jesús Rodríguez Nieto y Sarah B. Heili Frades
Monitorización invasiva y no invasiva de los gases sanguíneos . . . . . . . . . . . . 17
Luis Compte Torrero, Alfredo de Diego Damiá y Rosalia Domènech Clar
Pruebas no rutinarias de la función pulmonar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Felip Burgos Rincón
Estudios de función muscular y de centros respiratorios . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Diego Castillo Villegas, Jordi Giner Donaire y Pere Casan Clarà
Tratamiento farmacológico de la insuficiencia respiratoria crónica . . . . . . . . 75
Francisco García Río
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
FISIOPATOLOGÍA DE LA INSUFICIENCIA
RESPIRATORIA CRÓNICA, MECÁNICA
RESPIRATORIA E INTERCAMBIO DE GASES
Mª Jesús Rodríguez Nieto y Sarah B. Heili Frades
Fisiopatología de la insuficiencia respiratoria crónica
Clásicamente se define la insuficiencia respiratoria (IR) como la situación en la que
falla la función principal del sistema respiratorio: el intercambio de gases. No se realiza
adecuadamente la captación de O2 desde la atmósfera a la sangre ni se elimina el CO2.
Para diagnosticar la IR es necesario realizar una gasometría que demuestre una pO2
menor de 60 mm Hg y una pCO2 superior a 45 mm Hg respirando aire ambiente al nivel
del mar (FiO2 del 21%). El valor de 60 mm Hg sólo es válido al nivel del mar, ya que con
la altura disminuye la presión atmosférica de O2 como consecuencia directa de la disminución de la presión barométrica. La cifra de 60 mm Hg como límite al nivel del mar tampoco se ha elegido de forma aleatoria. Se debe a la forma sigmoidea de la curva de disociación de la oxihemoglobina, donde vemos un punto de inflexión para valores de pO2
de 60 mm Hg que corresponde a una saturación de O2 del 90%. A partir de este punto
pequeños descensos en la pO2 suponen grandes cambios en la saturación de O2. Dado
que el valor de la saturación de O2 es el componente más importante del contenido arterial de O2 y por lo tanto del aporte de éste a los tejidos, las cifras inferiores a 60 mm Hg
pueden afectar a la oxigenación tisular.
No existe un período de tiempo definido que marque la diferencia entre la IR aguda
o crónica; la diferencia está en el establecimiento de los mecanismos compensadores
de adaptación que aparecen cuando la IR es crónica. Habría una tercera situación: la
IR aguda sobre una IR crónica estable.
Un parámetro importante es el gradiente alveoloarterial de O2 (AaPO2), que se
define como la diferencia entre la pO2 en el gas alveolar y la pO2 en la sangre arterial. En una persona sana con un intercambio de gases eficaz el AaPO2 no supera
los 10-15 mm Hg. Es un parámetro que mide bien la eficacia del pulmón como intercambiador de gases. Las enfermedades que afectan al parénquima pulmonar aumentan el AaPO2 mientras que si la IR es de causa extraparenquimatosa el AaPO2 es normal.
Cuando la IR se establece en el tiempo, se ponen en marcha mecanismos compensadores que intentan evitar la hipoxia tisular, como el aumento de la ventilación a través
del estímulo de la pO2 sobre los quimiorreceptores periféricos, la poliglobulia para
aumentar el contenido de O2 en la sangre e incrementar así el aporte de O2 a los tejidos,
el desplazamiento de la curva de disociación de la hemoglobina a la derecha, que facilita la liberación de O2 a los tejidos, y la vasoconstricción pulmonar, que intenta derivar
a la sangre unidades mejor ventiladas. Además de estos mecanismos de compensación
provocados por la hipoxemia, la hipercapnia y la acidosis respiratoria se compensan con
una retención de bicarbonato por los túbulos renales.
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Curso I
Tabla 1. Mecanismos fisiopatológicos de la insuficiencia respiratoria.
pO2
PCO2
AaPO2
Hipoventilación
Baja
Alta
Normal
Alteraciones V/Q
Baja
Normal o alta
Muy alto
Alteración de la difusión
Baja
Normal o baja
Alto
Efecto cortocircuito (shunt)
Baja
Normal o baja
Alto
↓ FIO2
Baja
Normal o baja
Normal
Mecanismos que originan la insuficiencia respiratoria (1, 2)
Los principales mecanismos fisiopatológicos que conducen a la IR se resumen en la
Tabla I, que presenta las distintas alteraciones en los gases sanguíneos y en la AaPO2.
Hipoventilación
La ventilación es el mecanismo por el que se introduce una mezcla de aire fresco en
el pulmón durante la inspiración, lo que se consigue por la expansión de la caja torácica. Mientras que la captación de O2 va a estar determinada fundamentalmente por el
gasto cardiaco y la perfusión pulmonar, la eliminación de CO2 depende directamente de
la ventilación alveolar:
pCO2 = (VCO2/VA) × K
Donde VCO2 es la producción de CO2, VA es la ventilación alveolar (que sería la ventilación total menos la ventilación del espacio muerto) y K es una constante. Así, si la VA
disminuye, la PCO2 aumenta proporcionalmente. Secundariamente, la disminución de la
VA producirá una disminución de la cantidad de O2 en el alvéolo y consecuentemente
hipoxemia. La IR debida a hipoventilación producirá hipoxemia e hipercapnia con
AaPO2 normal por problemas extrapulmonares (miopatías, neuropatías o alteraciones de
la caja torácica) que impiden una ventilación alveolar correcta.
Alteraciones de la relación ventilación-perfusión (V/Q)
El mecanismo más importante en las enfermedades pulmonares y de las vías aéreas. En un
pulmón normal la distribución de la ventilación y la perfusión no constituyen homogénea y
una unidad alveolocapilar no tiene una V/Q cercana a la unidad. En los vértices la ventilación es mayor que la perfusión y en las bases ocurre lo contrario. Algunas enfermedades,
como el asma, la EPOC o la neumonía, se caracterizan por la presencia de unidades con una
V/Q baja (efecto mezcla venosa), que producen hipoxemia arterial, inicialmente sin hipercapnia debido a la acción compensadora de unidades mejor ventiladas. En cambio, otras
enfermedades, como la embolia pulmonar o el enfisema, condicionan la presencia de unidades con V/Q alta (efecto espacio muerto), que apenas tienen repercusión gasométrica,
salvo la aparición de hipocapnia por el mecanismo compensador antes comentado.
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
Alteración de la difusión
El paso de gases desde el alvéolo hasta el capilar pulmonar se realiza por un proceso de
difusión pasivo, es decir, a favor del gradiente de presión. En condiciones normales las moléculas de O2 no tienen ninguna limitación para pasar del alvéolo al capilar. En las enfermedades intersticiales difusas donde está engrosada la membrana alveolocapilar se pensó que
éste podría ser el mecanismo de hipoxemiam pero actualmente se cree que la principal
causa de hipoxemia en estos enfermos es la alteración de la V/Q debido a la desestructuración del parénquima alveolar y la destrucción del lecho capilar pulmonar. La hipoxemia que
aparece en el esfuerzo en estos enfermos sí puede estar relacionada con una alteración de la
difusión por la disminución del tiempo de paso del hematíe por el capilar pulmonar.
Efecto cortocircuito (shunt)
El cortocircuito (shunt) capilar se define como la sangre que pasa del corazón derecho
al izquierdo atravesando capilares pulmonares que están en contacto con alvéolos no
ventilados sin aumentar por tanto el contenido de O2 en la sangre arterial. El efecto hipoxémico del cortocircuito depende de la magnitud del mismo. En personas sanas hay cortocircuitos fisiológicos (circulación bronquial y venas de Tebesio). Aunque pueden existir
cortocircuitos debidos a enfermedades raras, como malformaciones cardiacas o fístulas
arteriovenosas pulmonares, la causa más frecuente de IR debida a este mecanismo la
constituye la existencia de zonas no ventiladas pero perfundidas que se producen en atelectasias, neumonías o edema pulmonar. El cortocircuito cursa con AaPO2 alto e hipoxemia que no se modifica con la administración de O2 a altas concentraciones y sin hipercapnia por la hiperventilación secundaria a la hipoxemia.
Disminución en la FiO2
Es un mecanismo poco frecuente donde al disminuir la FiO2 disminuye la presión alveolar de O2 y se produce hipoxemia. El AaPO2 es normal y se provoca una hiperventilación compensadora con hipocapnia. En los sujetos que viven por encima de los 2.500 m,
los valores de pO2 están disminuidos en relación con la presión barométrica, hay hiperventilación alveolar con menor pCO2 y el pH es relativamente normal.
Otros mecanismos de la insuficiencia respiratoria
La disminución del gasto cardiaco o de la concentración de hemoglobina disminuye
el aporte de O2 a los tejidos. Cuando existe hipoxemia para mantener la actividad metabólica tisular se debe aumentar la fracción de extracción de O2. Esto disminuye la pO2
en la sangre venosa mixta y los pulmones tienen que oxigenar una sangre más desaturada, lo que agrava la hipoxemia preexistente. Es un mecanismo colateral pero con implicaciones terapéuticas distintas, como el soporte hemodinámico o transfusional.
Insuficiencia respiratoria crónica
Según las causas que origine la insuficiencia respiratoria crónica, ésta puede cursar con o
sin hipercapnia. Si fracasa la ventilación por enfermedades que afectan a la función de bomba
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Curso I
ventilatoria del sistema respiratorio (enfermedades neuromusculares de la caja torácica), se
produce hipoventilación (hipoxemia con hipercapnia), mientras que si lo que está alterado es
la vía aérea, la estructura pulmonar o la circulación pulmonar, son otros mecanismos los
implicados (alteraciones V/Q, difusión o cortocircuitos) y cursa inicialmente con hipoxemia
sin hipercapnia. Esto conlleva implicaciones terapéutica ya que la hipoxemia puede mejorar
con oxigenoterapia, mientras que es necesario mejorar la ventilación para prevenir la hipercapnia grave y la consiguiente acidosis respiratoria (3). Finalmente, en algunos casos la IR está
causada por más de un mecanismo que actúa simultáneamente. Un ejemplo sería un paciente con EPOC con grandes alteraciones V/Q que condicionan un gran incremento del espacio
muerto fisiológico, lo que, si no se acompaña de un aumento en la ventilación minuto, conlleva una disminución de la ventilación alveolar y la consiguiente hipercapnia.
Mecánica respiratoria
El intercambio pulmonar de gases se consigue por la acción de los músculos respiratorios, que provocan la expansión y compresión cíclica de la caja torácica.
Fisiológicamente, el pulmón y la caja torácica se interrelacionan gracias al espacio pleural, lugar con una mínima cantidad de líquido que permite transmitir al pulmón la acción
inspiratoria de los músculos respiratorios. La expansión de la cavidad torácica disminuye
la presión pleural, haciendo que la presión alveolar sea inferior a la de la boca, por lo
que el aire entra en los alvéolos. Lo contrario ocurre durante la espiración.
La mecánica respiratoria comprende el estudio de las fuerzas que regulan los movimientos del pulmón y de la caja torácica y su relación con los volúmenes y los flujos.
Depende de unas propiedades estáticas, que regulan las relaciones entre presión y volumen, y otras dinámicas, que lo hacen con las relaciones entre presión y flujo.
Propiedades elásticas del sistema respiratorio
El pulmón es un órgano elástico cuya tendencia natural es a estar retraído, mientras
que la caja torácica es un conjunto osteomuscular cuya tendencia natural es hacia su
expansión máxima, buscando la posición de TLC. Ambos logran una posición de equilibrio, en un momento intermedio del ciclo respiratorio, al final de una espiración no forzada en la FRC. La FRC representa el punto de equilibrio entre las fuerzas elásticas de
ambos componentes del sistema (4).
Entendemos por presión transmural de cualquier compartimento la diferencia entre la
presión interna y la externa. Así, la presión transpulmonar (Ptr) será igual a la presión alveolar (Palv) menos la presión pleural (Ppl). Para mantener los pulmones estáticos en un volumen
determinado es necesario que la presión transpulmonar equilibre exactamente la presión de
retracción elástica pulmonar. En estas condiciones Palv = Ppl + Pel. La presión alveolar equivale a la presión en la boca cuando no hay flujo aéreo y la glotis está abierta.
Curva presión-volumen
La distensibilidad pulmonar viene definida por el cambio de volumen que un gradiente
de presión transpulmonar es capaz de movilizar. Para determinar la relación presión-volumen de los pulmones deben medirse volumen pulmonar (Vl), Palv y Ppl. La Palv puede esti-
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Figura 1. Relaciones entre la presión elástica pulmonar y la de la caja torácica como determinantes de los
volúmenes pulmonares. TLC: capacidad pulmonar total; FRC: capacidad residual pulmonar; VR: volumen residual.
TLC
Caja torácica
pulmón
FRC
VR
–40
0
40
Presión retracción elástica (cm H2O)
marse con la medida de la presión en la boca durante una breve interrupción del flujo
aéreo y, como la Ppl es difícil de medir, se estima con la medida de la presión esofágica,
cuyo valor es muy parecido al de Ppl. Registrando la presión esofágica y la presión en la
boca a diferentes volúmenes pulmonares, se genera una curva cuya pendiente corresponde
a la distensibilidad estática pulmonar. La pendiente de la curva disminuye con el volumen,
es decir, una misma variación de presión provoca un cambio de volumen menor cuanto
más expandido esté el pulmón. Eso significa que el pulmón es menos distensible (más rígido) a medida que aumenta el volumen pulmonar. Además la curva presenta histéresis y se
observa que durante la deflación el volumen pulmonar es mayor que durante la inflación
para cualquier presión. La pendiente de la curva debe medirse 0,5 l por encima de la FRC,
ya que lo que interesa es saber la distensibilidad durante la respiración normal (5).
La distensibilidad depende de diversos factores, entre ellos la propia histología del pulmón con su matriz conectiva, compuesta fundamentalmente de fibras de colágeno y elastina (6), la tensión superficial de la película de líquido que tapiza los alvéolos que está
reducida favorablemente por la presencia de surfactante (7), y la interdependencia de cada
unidad alveolar con los alvéolos que la rodean, de forma que se sostienen mutuamente (8).
Propiedades elásticas de la caja torácica
Igual que el pulmón es elástico, la caja torácica también lo es, de forma que tiende a distenderse, oponiéndose así a la tendencia del pulmón a colapsarse. En situación de reposo
muscular (FRC) las presiones elásticas generadas por el pulmón y la caja torácica son iguaFisiopatología de la insuficiencia respiratoria crónica, mecánica respiratoria...
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Curso I
les pero en sentido opuesto, por lo que, tal como se observa en la figura 1, la resultante total
es nula. Un poco por encima del final de la inspiración en reposo, la caja torácica está en
su configuración de reposo, delimitando el volumen corriente. A TLC tanto el pulmón como
la caja torácica ejercen presiones de retracción que se oponen a la fuerza muscular inspiratoria. La TLC está principalmente determinada por la presión de retracción elástica del sistema respiratorio, cuya magnitud aumenta exponencialmente con el volumen hasta que la
presión de retracción iguala la presión máxima que los músculos pueden alcanzar. Por el
contrario, el VR no depende del comportamiento del pulmón, sino de la resistencia a la
compresión de la vía aérea, la cual aumenta de forma exponencial al disminuir el volumen
por debajo de la FRC. Cuando existan alteraciones en la estructura y función de la caja torácica, se modifica su distensibilidad y por lo tanto se afectan, los volúmenes pulmonares.
Propiedades dinámicas del sistema respiratorio
Durante la respiración deben desarrollarse además las presiones dinámicas que se
requieren para vencer la resistencia de las vías aéreas (Raw) y la resistencia tisular. En condiciones normales esta última es pequeña comparada con la Raw.
La Raw es la diferencia de presión entre los alvéolos y la boca dividido por la velocidad del flujo; sería el cociente entre la presión necesaria y el flujo obtenido. Varía con el
régimen de flujo y la anatomía de la vía aérea. Cuando el flujo es laminar, como ocurre
en las vías aéreas muy pequeñas, el flujo depende sobre todo de la viscosidad del gas. El
hecho de que estén dispuestas en paralelo y de que sean tan numerosas hace que su
menor diámetro no resulte en una resistencia mayor a la de las grandes vías aéreas y que
suponiga sólo el 20% de la resistencia total. Constituyen una zona silente, donde las técnicas habituales para medir los aumentos de resistencia que producen algunas enfermedades no logran captar precozmente su alteración. El flujo turbulento característico de las
grandes vías aéreas depende más de la densidad del gas que de su viscosidad. El volumen pulmonar también influye sobre la resistencia de las vías aéreas. Los bronquios están
sostenidos por el tejido pulmonar adyacente y su calibre aumenta a medida que el pulmón se expande. A medida que el volumen del pulmón disminuye, la resistencia aumenta con rapidez y llegan a cerrarse las vías aéreas muy pequeñas. Por tanto es lógico que
la resistencia se exprese en relación con el volumen pulmonar al que se ha medido, lo
que se denomina Raw específica o SRaw. El concepto de conductancia (Gaw) es el inverso
de la resistencia de la vía aérea y su relación con el volumen pulmonar de tipo lineal.
Compresión dinámica de las vías aéreas
Si un sujeto inspira hasta la TLC y a continuación espira con todas sus fuerzas hasta la
RV y registramos en un gráfico la curva flujo-volumen, vemos cómo el flujo aumenta rápidamente hasta alcanzar un pico y después disminuye en la mayor parte de la espiración
de una forma que apenas podemos alterar. En la figura 2 se muestran esfuerzos submáximos donde vemos que, a pesar de no alcanzar el pico de flujo, el trazado espiratorio siempre sigue la misma trayectoria. Esto revela que hay algún factor que limita el flujo espiratorio y que en la mayor parte del volumen pulmonar la magnitud del flujo no depende del
esfuerzo que se haga. Se debe a la compresión dinámica de las vías aéreas por la presión
intratorácica. Como sabemos, si aumenta la Ppl (presión generada por los músculos espiratorios), habrá una presión positiva alveolar que genera el flujo espiratorio. Pero la presión Ppl positiva comprime la vía aérea, especialmente la vía aérea central intratorácica,
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en la insuficiencia respiratoria
Figura 2. Relación entre el flujo y el volumen pulmonar en tres maniobras espiratorias realizadas con distintos
grados de esfuerzo desde capacidad pulmonar total hasta volumen residual. Una parte del trazado espiratorio
no depende del esfuerzo que se haga, sino de la compresión dinámica de las vías aéreas.
FLUJO
TLC
VOLUMEN
RV
aumentando su resistencia. Tanto el calibre de las vías aéreas como la presión de retracción elástica dependen del volumen pulmonar, que disminuye en el curso de la espiración.
Por lo tanto, a lo largo de la espiración y de forma progresiva la presión de retracción y el
calibre disminuyen y la resistencia al flujo aumenta. Así, en un punto determinado la presión dentro y fuera de la vía aérea es la misma e igual a la Ppl: punto de igual presión (EPP).
Si está en una zona colapsable se produce limitación dinámica al flujo aéreo. A partir de
ese momento el flujo deja de depender del esfuerzo realizado. Este fenómeno es el responsable de la reproducibilidad de las espirometrías. En procesos patológicos o con la edad,
el EPP puede desplazarse provocando el colapso de la vía aérea precozmente durante la
espiración, con el subsiguiente atrapamiento aéreo.
Distensibilidad dinámica
Hemos visto que la distensibilidad estática hace referencia a las relaciones entre presión y volumen en ausencia de flujo. Si existe flujo aparece otra variable: el tiempo. En
condiciones normales la distensibilidad dinámica es poco relevante, pero cuando aumenta la frecuencia ventilatoria se ponen en evidencia las distintas constantes de tiempo de
todas las unidades. Este parámetro puede ser útil en la detección precoz de alteraciones
de las pequeñas vías aéreas.
Intercambio de gases
Ya hemos visto que el intercambio de gases es la función primordial del sistema respiratorio y que hay distintos factores tanto pulmonares como extrapulmonares que influyen
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en el mismo. Pero, ¿cómo se mueven los gases entre el alvéolo y el capilar pulmonar? Por
difusión pasiva. En la fase gaseosa siguen la ley de Graham, que dice que la velocidad de
difusión de un gas es inversamente proporcional a su peso molecular. Por otra parte la ley
de Flick se aplica para explicar la difusión a través de los tejidos. Según esta ley la transferencia de un gas (Vgas) a través de una lámina de tejido en una unidad de tiempo es
directamente proporcional al área de difusión (A), al coeficiente de permeabilidad del
tejido para este gas (D) y a la diferencia de presiones parciales del gas (P1 - P2) en cada
lado de la membrana e inversamente proporcional al espesor de la misma (T).
Vgas = (A x D x (P1-P2))/T
Las variables del área y el espesor de la membrana no se pueden calcular. El coeficiente
de permeabilidad depende de las propiedades del tejido y del gas y es directamente proporcional a su solubilidad e inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular. El gas transportado a través de la membrana alveolocapilar puede considerarse como
transferencia (TL) o como difusión (DL). Físicamente representa un flujo de gas por unidad
de diferencia de presión parcial y se mide en unidades de ml/min mm Hg. Por eso tiene la
dimensión de una conductancia y su inversa, 1/DL, tiene la dimensión de una resistencia.
Considerando como 1 la tasa de difusión referida al O2, otros gases importantes en la
fisiología respiratoria tienen los siguientes valores: CO2 20,3, CO 0,85, N2 0,55 y He 1,01
(9). El CO2 difunde 20 veces más rápido que el O2 y por tanto es poco probable que en
las situaciones en las que la difusión de O2 este alterada, la eliminación de CO2 pueda
estar limitada por este mecanismo.
Componentes de la difusión alveolocapilar
El proceso de difusión alveolocapilar se compone de tres factores: el de membrana, el
capilar y el del flujo sanguíneo (fig. 3). El primero incluye por una parte todos los procesos de ventilación que contribuyen a que el gas pueda acceder al espacio aéreo de intercambio y por otra el fenómeno de superación de la membrana alveolocapilar. El factor
capilar incluye el proceso de difusión del gas en la sangre y su combinación con la hemoglobina y depende del volumen sanguíneo en contacto con el espacio alveolar. El tercer
factor, el del flujo sanguíneo, está relacionado con el gasto cardiaco, del que depende la
velocidad de paso de la sangre por el capilar pulmonar.
La arquitectura pulmonar dispone que la superficie de intercambio de la membrana
alveolocapilar ocupe casi la totalidad de la misma y que sólo una pequeña parte en contacto con el intersticio no participe del intercambio de gases. El capilar pulmonar, en
cambio, tiene aproximadamente la mitad de su superficie hacia la zona de intercambio
(membrana alveolocapilar) y la otra mitad hacia la zona intersticial. En un pulmón normal, la superficie total de la zona de intercambio puede ocupar 50 m2.
El transporte de gases dependerá del gradiente de presiones a ambos lados de la membrana (PA-c) y del coeficiente de difusión del gas, que dependerá de su solubilidad y peso
molecular y de las características de la membrana (Dm). Cuando el gas accede a la sangre el equilibrio es casi instantáneo, pero para combinarse con la Hb se necesita un
nuevo gradiente de presión a ambos lados de la membrana del hematíe, que dependerá
de la tasa de combinación de la Hb con el gas (q), el volumen sanguíneo capilar (Vc) y
el gradiente de presión venoso-capilar (Pv-c).
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Figura 3. Componentes de la difusión alveolocapilar.
Factor de membrana:
ventilación alveolar y
superación de la
membrana alveolocapilar
Factor capilar:
volumen capilar en
contacto con la
zona de intercambio
Factor sanguíneo:
velocidad de paso de
la sangre por la zona
de contacto
Volumen de gas ligado a la hemoglobina = q x Vc x Pv-c
(1)
La velocidad a la que los gases disueltos en la sangre capilar abandonan el lecho vascular alveolar depende del flujo capilar pulmonar, que puede influir en el transporte de
los gases disueltos en la sangre según el coeficiente de capacitancia de la sangre (b), el
flujo capilar pulmonar (Qc) y el gradiente arteriovenoso de presiones del gas (Pa-v), según
la fórmula:
Tasa de gases disueltos = b x Qc x Pa-v
(2)
Estos componentes pueden interconectarse entre sí para poder calcular el volumen de
gas transportado desde el espacio alveolar hasta el capilar cruzando la membrana alveolocapilar, que sería la suma del volumen de gas ligado a la hemoglobina (ecuación 1) más
el del gas disuelto en la sangre (ecuación 2), de manera que:
Dm x (PA-c) = q x Vc x Pv-c + b x Qc x Pa-v
Estos tres componentes pueden considerarse conductancias en serie y pueden determinar la capacidad de difusión total de los gases según la fórmula:
1/DL = 1/Dm + 1/(q x Qc + b x Vc)
La importancia y distribución de cada uno de estos componentes sobre la capacidad
de difusión dependerá de las características del gas, que hará que tengan más o menos
importancia el factor membrana, el volumen sanguíneo capilar o el factor circulación.
El sistema respiratorio ante las pruebas de estrés
El sistema respiratorio es capaz de adaptarse a distintas situaciones de estrés para
garantizar su tarea fundamental, que es el intercambio de gases. Hoy en día realizar vueFisiopatología de la insuficiencia respiratoria crónica, mecánica respiratoria...
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Curso I
Figura 4. Presión barométirca (mm Hg) en función de la altitud.
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
20.000
40.000
60.000
Altitud (pies)
los transoceánicos, inmersiones de buceo o deportes a grandes alturas son situaciones
cada vez más familiares en las que el sistema respiratorio experimenta importantes cambios en la distribución de la ventilación y de la perfusión, que pueden modificar el equilibrio ventilación-perfusión y, por tanto, alterar el intercambio gaseoso.
Vuelo
La presión atmosférica depende de la columna de aire que tiene encima el punto de
medición; por ello cuanto más alto estemos, más baja será la presión. Este descenso de
la presión es logarítmico (fig. 4), de tal modo que inicialmente pequeños cambios de altura producen importantes cambios de presión; así, a 20.000 pies (6.096 m) la presión
atmosférica es aproximadamente la mitad que al nivel del mar. La composición de la troposfera, que es la zona por donde vuelan los aviones comerciales, es constante (78% de
nitrógeno y 21% de oxígeno), aunque el ozono (presente en concentraciones muy bajas)
se incrementa con la altitud. Este gas es importante para filtrar la radiación ultravioleta,
pero es un gas tóxico para el sistema respiratorio, incluso a concentraciones muy bajas,
de menos de 1 ppm, que pueden alcanzarse en alguna zona del vuelo. Como la presión
parcial de un gas depende de la concentración y de la presión total, la presión de oxígeno depende directamente de la altitud y cae exponencialmente al ascender.
La atmósfera se puede dividir en tres zonas basándose en las respuestas fisiológicas del
hombre: la fisiológica, la fisiológicamente deficiente y la equivalente al espacio.
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
La zona fisiológica es aquella donde el cuerpo humano se encuentra bien adaptado y
donde el nivel de oxígeno es suficiente para mantener unas funciones normales; se
extiende desde el nivel del mar hasta los 3.000 m. No obstante en esta zona cambios rápidos de altitud pueden producir problemas menores por la expansión de los gases corporales atrapados. La zona fisiológicamente deficiente se extiende desde los 3.000 m a los
15.200 m. En esta zona el descenso de la presión barométrica puede producir una hipoxia ambiental crítica y puede ser necesario el uso de oxígeno suplementario. Desde el
punto de vista fisiológico a partir de los 15.000 m comienza el espacio. En esta zona un
hombre no puede sobrevivir, ni siquiera con oxígeno suplementario, dada la baja presión
ambiental, y además necesitará trajes presurizados. A partir de los 19.354,80 m la presión barométrica es menor que la presión del vapor de agua a 37 ºC y se produce la evaporación de los fluidos corporales.
Si la presión interna de los aviones dependiese directamente de la presión atmosférica
externa, dada por la altitud del vuelo, el ambiente sería incompatible con la vida. Por ello
los aviones deben ser presurizados, es decir, incrementar su presión respecto al exterior
y se necesita que la estructura esté reforzada para poder soportar la presión diferencial.
Dadas las dificultades técnicas y el coste, los aviones no son presurizados a la misma presión que el nivel del mar, sino a una presión intermedia que depende del tipo de avión
pero que suele estar próxima a la equivalente a los 2.400 m (8.000 pies) de altitud cuando los aviones se encuentran en su vuelo de crucero transoceánico. A esta altitud la presión ambiental de oxígeno es equivalente a respirar el 15,1% de oxígeno al nivel del mar.
Aunque esta hipoxia ambiental puede ser bien tolerada por sujetos sanos en reposo,
puede provocar problemas de oxigenación en pacientes con IR (10).
Cottrell et al (11) midieron la saturación con pulsioximetría en miembros sanos de las
tripulaciones y encontraron caídas de los valores medios de la saturación del 97 al
88,6%, pero con caídas individuales de hasta el 80%.
En caso de despresurización brusca se hace necesario el uso de máscaras de oxígeno
(obligatorias en el equipamiento de los vuelos comerciales) para sobrevivir.
Además de los problemas derivados de los cambios en la presión barométrica, la temperatura cae aproximadamente 2 ºC por cada 300 m, por lo que el aire debe de ser
calentado. Este aire normalmente tiene un bajo contenido en humedad (5%) y esto
puede ser la causa de problemas en algunos sujetos. Con el fin de ahorrar aire (y por lo
tanto combustible), disminuir los niveles de ozono (proveniente del aire exterior) y mantener una mejor humedad, actualmente la mitad del aire es recirculado a través de filtros especiales (HEPA), que filtran el 99,9% de las partículas, incluidas bacterias y virus.
Este aire filtrado y acondicionado fluye constantemente, recambiándose completamente cada 2-3 min.
Submarinismo
El buceo o submarinismo es la actividad de nadar por debajo del agua con o sin ayuda
de equipos especiales. El buceo presenta dos formas de practicarlo: la apnea (del griego
apnoia, «sin respiración»), técnica también conocida como buceo libre o a pulmón, y el
buceo con equipo, que puede ser con escafandra autónoma o buceo con botella (también denominado SCUBA, acrónimo inglés de Self Contained Underwater Breathing
Aparatus), o dependiente de superficie (SSD, Surface Supply Dive).
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Curso I
Las técnicas de apnea y SCUBA con aire pertenecen a la categoría deportiva o recreativa, que en los últimos años se han hecho populares. Las técnicas SCUBA con mezcla de gases (Nitrox, Heliox o Trimix) y SSD se consideran dentro de la categoría de
buceo técnico o profesional debido al riesgo y nivel de preparación requerido por el
buzo que las emplea. El buceo deportivo se limita en general a los -40 m de profundidad (aunque en apnea pueden alcanzarse profundidades más importantes), mientras
que el buceo profesional con mezclas especiales permite alcanzar profundidades de 100 m o más.
Fisiología del buceo: expansión de los gases atrapados
Para comprender mejor la situación que conlleva la inmersión, conviene recordar que
la presión generada en la base de una columna de líquido es proporcional a la altura de
la columna y la densidad del líquido. En el mar, la presión aumenta aproximadamente
una atmósfera (760 mm Hg) por cada 10 m de profundidad (12).
Conforme el buceador se sumerge, la presión ambiental y el aire, según la ley de
Boyle, ocupan menos espacio. A 10 m de profundidad, expuesto a 2 atmósferas, el volumen de aire que hay dentro del tórax ocupa la mitad de espacio (es más denso). Por el
contrario, conforme el buceador asciende, la presión ambiental disminuye y el volumen
de gas se expande. Si este aire no tiene salida (como podría ocurrir en un sujeto con crisis de asma, EPOC, sinusitis o inflamación de trompas de Eustaquio) o se contiene el aire
durante el ascenso, se produce el barotrauma. En el pulmón, se produce la rotura de los
alvéolos y aparece un neumotórax o la entrada de aire en los vasos sanguíneos, que produce una embolización gaseosa que puede afectar a distintos órganos. La causa más frecuente de barotrauma pulmonar y embolismo gaseoso es un ascenso rápido por pánico
mientras se sostiene la respiración.
Como consecuencia de la compresión de los volúmenes pulmonares, se produce un
incremento en la densidad de los gases. En el descenso también se detecta un incremento de la presión parcial de los diferentes gases a medida que aumenta la presión,
según la ley de Dalton, y, por tanto, se incrementa la cantidad de gases disuelta en los
diferentes tejidos, de acuerdo con la ley de Henry. Cuando se bucea a más de 25-30 m
de profundidad, aumenta la densidad de nitrógeno en el aire inspirado por el aumento
de presión y este nitrógeno en la sangre puede tener un efecto narcótico, que se soluciona en muy poco tiempo disminuyendo la profundidad de la inmersión. Otro problema que puede ocurrir durante el buceo es la enfermedad descompresiva (13), que ocurre cuando el nitrógeno disuelto en la sangre forma burbujas al disminuir la presión en
el ascenso.
En el buceo en apnea, la profundidad y el tiempo de inmersión dependen del grado de
entrenamiento y de las características del buceador. El límite involuntario de la apnea
aparece cuando se supera el llamado punto de ruptura, a partir del cual los estímulos químicos sobre el centro respiratorio fuerzan al individuo a respirar. Esto ocurre en individuos sanos cuando la PaO2 es de 50 mm Hg y la PaCO2 es de 45 mm Hg. Para la técnica de buceo en apnea, se realizan maniobras de hiperventilación previas a la inmersión
con el objetivo de disminuir la concentración de CO2 en la sangre y retrasar así el estímulo para la nueva inspiración. Durante el descenso aumenta la pO2 como consecuencia del aumento de la presión y además el consumo de O2 que supone la apnea se produce sin la «alarma» del aumento de CO2 (14). Cuando se inicia la ascensión, la pO2 baja
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
rápidamente, tanto por el consumo como por la disminución de la presión, lo que puede
producir una alteración del nivel de conciencia. Ésta es una de las causas más frecuentes
de accidentes entre los practicantes del buceo.
Durante el buceo en apnea se produce una respuesta fisiológica con bradicardia, disminución leve del gasto cardiaco, aumento de la tensión arterial y redistribución del flujo
sanguíneo. Todo esto disminuye el consumo de O2 posibilitando una mayor duración de
la inmersión (15).
Tras la inmersión se ha comprobado que existe una disminución entre el 12 y el 15%
de la capacidad de difusión de CO (DLCO). Esta reducción puede deberse a la aparición
de microémbolos gaseosos en la circulación venosa debido a la expansión de los gases
durante el ascenso detectados mediante Doppler precordial. En estudios realizados a
largo plazo no se encuentran diferencias en la DLCO entre buceadores profesionales y
sujetos normales (16).
Grandes alturas
Más de 140 millones de personas en el mundo viven a más de 2.500 m por encima del
nivel del mar, 80 millones en Asia y 35 en las montañas de los Andes.
Como se ha comentado anteriormente, el factor limitante de la altura es la disminución
progresiva de la presión parcial de oxígeno. La densidad del aire disminuye al subir desde
el nivel del mar, ya que allí la presión barométrica es de 760 mm Hg, mientras que a
3.048 m es de 510 mm Hg y alrededor de 5.000 m es la mitad. Pero lo importante es que
la presión de oxígeno también disminuye; así, al nivel del mar es de 150 mm Hg de media
y a 3.048 m es de 107 mm Hg. En el alvéolo la presión parcial de oxígeno también se
reduce, pasando de 100 mm Hg al nivel del mar a 78 mm Hg a 2.000 m y a 38 mm Hg
a 5.500 m aproximadamente.
Esta situación exige la puesta en marcha de un proceso de adaptación para que las personas puedan sobrevivir a grandes alturas.
Acomodación y aclimatación del sistema respiratorio a la altura
Hemos de utilizar estos dos términos para entender el sistema de adaptación a la altitud. Al principio se produce la acomodación donde al bajar el oxígeno en la sangre el
organismo reacciona con hiperventilación y taquicardia sobrecargando el sistema cardiorrespiratorio. Si la exposición a la hipoxia se prolonga, se inicia el proceso de aclimatación poniendo en marcha otros mecanismos de adaptación más «económicos» (aumento de la hemoglobina de la sangre, incremento de la vascularización de los tejidos y
aumento de la capacidad de las células para utilizar oxígeno).
Los dos mecanismos que afectan al sistema respiratorio son:
– Aumento de la ventilación
Los quimiorreceptores periféricos se estimulan por la disminución de la pO2 arterial
produciendo hiperventilación, que trata de compensar la hipoxia. Esta hiperventilación
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Curso I
produce hipocapnia y alcalosis respiratoria. El riñón compensa la alcalosis excretando
bicarbonato por los túbulos renales. Estos cambios inhiben el centro respiratorio en
contraposición de la estimulación hipóxica. Los centros respiratorios entonces reciben
dos respuestas contradictorias: una excitadora, la hipoxia, y otra inhibidora, la hipocapnia. Sin embargo, ahí entra el proceso de aclimatación ya explicado, porque a partir de los cinco días, aproximadamente, esta inhibición del centro respiratorio desaparece, volviendo la estimulación de los quimiorreceptores a la normalidad. La respuesta ventilatoria inicial a la mayor altitud es relativamente pequeña porque la alcalosis
tiende a contrarrestar el efecto estimulante de la hipoxia. Sin embargo hay un incremento sostenido de la ventilación durante los siguientes cuatro días porque el transporte de H+ al líquido cefalorraquídeo, o posiblemente una lactoacidosis que se presenta en el encéfalo, causa una caída en el pH del LCR que incrementa la respuesta a
la hipoxia. Aproximadamente a los tres días declina la respuesta ventilatoria en forma
gradual, aunque tal vez se necesiten años para tener el nivel inicial. En forma concomitante con la declinación de la hiperventilación (LCR) disminuye la sensibilización a
la hipoxia en forma lenta.
Algunos alpinistas responden con un fuerte impulso ventilatorio hipóxico, por lo que
pueden realizar ejercicios a alturas extremas mejor que otros individuos en los que no
se produce una respuesta tan intensa.
– Limitación de la capacidad difusora de oxígeno de los pulmones
La exposición a grandes alturas puede disminuir la difusión de O2 de los pulmones. Se
debe a la interacción de distintos factores (17): la disminución de presión atmosférica
de O2, la disminución de la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno en situaciones
de baja presión arterial de oxígeno y, por último, el tiempo de tránsito de la sangre a
través de los capilares pulmonares, que no resulta suficiente para producir un adecuado equilibrio de oxígeno. El resultado neto es que en grandes alturas hay un incremento en la diferencia alveoloarterial de oxígeno.
Sin embargo, en estudios realizados en sujetos que viven en altitud se ha visto un
aumento en la DLCO (18, 19). Se ha explicado de distintas formas, bien por un aumento del volumen de sangre capilar pulmonar (20), bien por un incremento en la capacidad de difusión de la membrana alveolocapilar (21).
La exposición aguda a la altura produce hipertensión pulmonar debida a vasoconstricción al nivel precapilar, inducida directamente por el estímulo hipóxico o indirectamente a través del incremento de los niveles de endotelina plasmática (22),
dando lugar al aumento de las resistencias pulmonares. La hipertensión pulmonar de
los habitantes sanos a grandes alturas aumenta con el nivel de altura y el grado de
ejercicio. Revierte tras una estancia prolongada al nivel del mar. El mal de montaña crónico se desarrolla cuando la adaptación a la altitud se pierde. Estos pacientes
tienen hipertensión pulmonar moderada-grave con hipoxemia y policitemia exagerada (23).
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MONITORIZACIÓN INVASIVA Y NO
INVASIVA DE LOS GASES SANGUÍNEOS
Luis Compte Torrero, Alfredo de Diego Damiá y Rosalia Domènech Clar
Introducción
El aparato respiratorio tiene como función esencial en el ser humano aportar el oxígeno que precisamos, como seres aeróbicos que somos, y propiciar la eliminación del dióxido de carbono que producimos como detrito de nuestro metabolismo. Así la evaluación
de estos gases sanguíneos es primordial en el diagnóstico del estado respiratorio de cualquier individuo y especialmente de aquellos que padecen problemas neumológicos (1-3).
La gasometría arterial nos informa, de manera fiable y bastante rápida, del estado del
intercambio gaseoso. Es la técnica de referencia para su evaluación, pero tiene como
inconvenientes que es invasiva y que sólo facilita una medida puntual. Para intentar subsanar estas limitaciones disponemos, desde hace tiempo, de otras técnicas que facilitan
la monitorización continua, cuando ésta es necesaria, incluso sin necesidad de obtener
una muestra de la sangre arterial (4).
El presente escrito es la parte teórica del curso organizado por el Comité de Formación
Médica Continuada de la SEPAR. Su objetivo es revisar la utilidad y recordar la interpretación de todas estas técnicas. El fin último es mejorar la atención de los pacientes con enfermedades respiratorias, en particular la de aquellos que tienen insuficiencia respiratoria.
Gasometría arterial
Junto con la espirometría es la exploración básica de la función respiratoria puesto que
nos informa, de manera integral, del resultado final de la oxigenación y de la ventilación.
Básicamente mide el potencial de hidrógeno (pH), la presión parcial de oxígeno y la presión parcial de dióxido de carbono, pero los equipos actuales cuantifican además la
hemoglobina, su saturación, las dishemoglobinas y, frecuentemente, el lactato.
Por lo tanto es el patrón oro para el diagnóstico y el seguimiento de la insuficiencia
respiratoria ya que nos permite valorar el estado del equilibrio ácido-base, el estado ventilatorio, el estado de la oxigenación y la capacidad de transporte de oxígeno.
Además alguna de las variables calculadas a partir de estas mediciones nos ayuda a
orientarnos sobre el origen, la gravedad y la evolución de la insuficiencia respiratoria (5).
Metodología
El paciente debe estar en reposo al menos 10 minutos antes de la punción arterial, que
realizamos con el paciente sentado, salvo que indiquemos lo contrario.
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La ingesta previa de medicación debemos individualizarla en función de la situación clínica y de la indicación de la prueba. Aunque las recomendaciones (4, 6) aconsejan abstenerse
de fumar previamente, es posible que esto no sea necesario si lo que queremos evaluar es la
capacidad de transporte de oxígeno que, de manera habitual, tiene un paciente fumador.
En algunos casos de pacientes con oxigenoterapia es necesario interrumpirla diez
minutos antes.
Debemos explicar la técnica previamente al paciente. La punción la realizaremos preferentemente en la arteria radial, a la altura del túnel carpiano. La segunda opción es la
arteria humeral a la altura de la fosa antecubital y, sólo en casos excepcionales, accederemos a la arteria femoral.
La existencia de circulación colateral en el área radial la podemos verificar mediante
la prueba de Allen. Después de localizar el pulso radial y cubital a la altura del túnel carpiano, provocamos una compresión suficiente para interrumpir el flujo arterial, hacemos
flexionar la mano al paciente 10 veces y liberamos la compresión de la arteria cubital.
Con la mano extendida cronometramos el tiempo que tarda en desaparecer la palidez. Si
es menor de 15 segundos significa que la circulación colateral es suficiente y, por lo tanto,
no corremos peligro de causar una isquemia de la mano en caso de que lesionemos la
arteria radial por vasoespasmo o trombosis. La prevalencia de circulación colateral cubital insuficiente se ha estimado en el 1,6% (2).
El procedimiento de la técnica de punción arterial simple es el siguiente (4):
– Limpiamos la piel con alcohol.
– Nos informamos sobre si el paciente tiene reacciones adversas a la anestesia local y
sobre si sigue una terapia anticoagulante.
– Inyectamos 0,3 ml de anestésico local sin adrenalina con una jeringuilla de insulina y
esperamos el tiempo necesario para que haga su efecto (7, 8).
– Hiperextendemos la muñeca y pinchamos con una aguja de un calibre igual o inferior
a 20 G. En nuestro medio disponemos de jeringuillas de material plástico especialmente pensadas para hacer gasometrías; antes usábamos, tal y como estaba recomendado,
jeringas de vidrio, pero hoy en día se utilizan poco por problemas higiénicos y económicos. El flujo de la sangre obtenido debe ser pulsátil.
– Vaciamos cualquier burbuja ubicada en el interior colocando la jeringuilla en posición
vertical. Sellamos la jeringa para evitar el intercambio de gases con el aire atmosférico. Hoy en día todos los dispositivos tienen unas piezas selladoras; antaño lo hacíamos
con plastelina.
– Para minimizar la formación de hematomas comprimimos con fuerza la zona puncionada y procedemos a su vendaje compresivo, que mantendremos 3 minutos y hasta
20 minutos si el paciente está anticoagulado.
– Propiciamos la mezcla de la sangre con el anticoagulante que hay en el interior del dispositivo mediante unos movimientos suaves de rotación entre ambas palmas de las manos.
Puesto que la sangre es un tejido vivo, el lapso de tiempo que discurre entre la obtención de la muestra y su análisis debe ser el menor posible. Lo mejor es que el análisis se
realice inmediatamente o, en todo caso, no exceder de 15 minutos. Si se produce demora en el estudio disminuirá la PaO2, aumentará la PaCO2 y se acidificará la muestra. Por
esto, si vamos a retrasarnos en el análisis conviene enlentecer el metabolismo de las células hemáticas enfriando la muestra colocándola en hielo picado (9).
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en la insuficiencia respiratoria
Salvo cuando la sangre sea recién obtenida, antes de introducir la muestra en el analizador
procedemos de nuevo a un agitado suave entre las dos manos, de tal manera que no se produzcan burbujas. Desechamos los 0,5 ml de sangre situados en el extremo distal del dispositivo para evitar que analicemos la muestra contaminada por el contacto con el aire ambiente.
La adecuada interpretación de los resultados sólo será posible si conocemos la presión
inspiratoria de oxígeno, para lo que debemos conocer la presión atmosférica y la fracción
inspiratoria de dicho gas (FiO2) o, como aproximación, el flujo de administración de oxígeno suplementario. Si la FiO2 no es conocida pero sabemos el flujo de oxígeno nasal,
nos podemos aproximar groseramente a este parámetro con la siguiente fórmula:
FiO2% = 20 + (flujo de oxígeno en l/min × 4)
A mayor flujo de oxígeno, más inexacto resulta este cálculo y no se utiliza por encima
de 6 l/min. En general, con los sistemas de bajo flujo, a mayor volumen circulante menor
FiO2, y viceversa (1).
Para la interpretación de los resultados también es importante conocer la temperatura
del paciente, aunque se ha afirmado que si oscila entre 35 y 39 ºC la modificación de los
resultados no tiene trascendencia clínica. El aumento de la temperatura corporal incrementará la PaO2 y la PaCO2 y disminuirá el pH y su disminución tendrá los efectos contrarios. Todos los equipos actualmente disponibles realizan las correcciones automáticamente respecto a la temperatura del paciente.
Asimismo todos los analizadores modernos son capaces de imprimir directamente la
lectura de los resultados, lo que ahorra tiempo y evita la transcripción de los resultados,
que resultaba en una fuente de errores.
El pH
El pH (potencial de hidrógeno) evalúa la concentración de hidrogeniones (H+), es decir
el grado de acidez de la sangre. Como esta concentración es muy pequeña empleamos
su logaritmo decimal para no usar muchos decimales. No tiene por lo tanto unidades.
Su expresión matemática es:
pH = – log [H+]
El signo menos es para no utilizar números negativos; así, empleamos el negativo del
logaritmo, que es un número positivo.
Su medición se lleva a cabo mediante el electrodo de Sanz. Su funcionamiento se basa
en el hecho de que entre dos soluciones con un pH distinto, separadas por una membrana de vidrio especial, aparece una diferencia de potencial que se relaciona con la diferencia en la concentración de H+ entre la sangre del electrodo medidor y la solución del
electrodo de referencia (cuyo pH es conocido). Al basar su funcionamiento en la medición de voltajes, a este tipo de electrodos se le denomina potenciométrico. Debe realizar
una calibración a un punto antes de cada análisis y otra a dos puntos cada 4 horas y cada
vez que la calibración a un punto dé errores (± 0,01).
El valor normal del pH en la sangre arterial está entre 7,35 y 7,45.
Monitorización invasiva y no invasiva de los gases sanguíneos
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La presión arterial de oxígeno
Es la presión parcial que ejerce el oxígeno disuelto en el plasma de la sangre arterial
(PaO2). Como unidades empleamos los milímetros de mercurio (mm Hg), que es lo mismo
que las unidades torr, aunque según diversos consensos internacionales es más recomendable el uso del kilopascal (kPa), que es la unidad de presión del Sistema Internacional
de Unidades. Un mm Hg equivale a 0,133 kPa o, lo que es lo mismo, aunque más fácil
de recordar, un kPa equivale a 7,5 mm Hg.
Se mide con el electrodo de Clark, cuyo principio de funcionamiento se basa en la
difusión de las moléculas de oxígeno a través de la solución electrolítica hacia la superficie del cátodo, donde se reduce cambiando la conductividad de la solución. Esto modifica la intensidad de la corriente que hay entre el ánodo y el cátodo proporcionalmente
a la pO2 de la muestra sanguínea analizada. Como mide el amperaje, es un electrodo
amperiométrico.
Esta lectura puede ser artefactada por la presencia de hidrocarburos halogenados en la
muestra; de éstos el halotano, que se usa como anestésico frecuentemente, produce una
sobrevaloración de la PO2.
Debe calibrarse a un punto (20% de O2) antes de cada análisis y a dos puntos (0% y
20% de O2) cada 4 horas y siempre que la calibración a un punto sea errónea (± 2 o 3 mm
Hg). Es recomendable una tonometría diaria de dos puntos y mensual o cada vez que haya
problemas con el electrodo o la membrana, a tres puntos (a 0%, 10% y 20% de O2) y
cuando se emplean muestras hiperóxicas con mezclas más ricas en oxígeno (4, 10).
La PaO2, y por tanto su valor de referencia, disminuye con la edad. Esta afirmación no
está exenta de controversia, ya que se ha publicado que no debe ser menor a 80 mm Hg,
pero también que en un individuo sano de 80 años la PaO2 puede ser hasta de 60 mm Hg.
En el neonato sano el rango de referencia es de 40 a 70 mm Hg (1).
Disponemos de diversas ecuaciones de predicción (4, 6, 11, 12) de la PaO2:
En sedestación: PaO2 en mm Hg = 104,2 – (0,27 × años de edad)
En supino: PaO2 en mm Hg = 103,5 – (0,42 × años de edad)
PaO2 en mm Hg = 0,1834 × presión atmosférica en mm Hg – (0,2452 × años de edad –
31,453)
PaO2 en mm Hg = 109 – (0,43 × años de edad)
Conocemos también estudios que nos han permitido saber que la PaO2 predicha no
sólo depende de la edad, sino también del peso, la talla y la PaCO2 (13). La siguiente
ecuación es válida para los individuos sanos de 40 a 74 años y el error típico estimado
de 7,48 mm Hg:
PaO2 en mm Hg = 143,6 – (0,39 × años de edad) – (0,56 × IMC)
– (0,5 × PaCO2 en mm Hg)
Donde IMC es el índice de masa corporal en kg/m2.
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en la insuficiencia respiratoria
Si a esta media predicha le restamos 12,26 mm Hg, que es el producto de 1,64 por el
error típico estimado, disponemos del percentil 5, que es el límite inferior de la normalidad.
Para los sujetos sanos de 75 a 90 años, en el mismo estudio, encontraron que no hay
dependencia respecto a los parámetros anteriormente citados y que el límite inferior de
la normalidad para la PaO2 era de 68,4 mm Hg.
La PaO2 normalmente será superior en posición sentada que en decúbito. Definimos
gasométricamente la ortodeoxia como un aumento paradójico con el decúbito supino de
la PaO2 mayor o igual a 5 mm Hg o al 15% respecto al valor basal en sedestación. Es uno
de los criterios diagnósticos del síndrome hepatopulmonar (14).
La PO2 en la sangre venosa mixta, obtenida de la arteria pulmonar mediante cateterismo, es un excelente parámetro para evaluar el estado hemodinámico del paciente. Sus
valores normales oscilan entre 37 y 43 mm Hg en reposo a la altitud del mar. Si aumenta indica un descenso del consumo de oxígeno o un aumento del gasto cardiaco y si desciende señala lo contrario.
La presión parcial de dióxido de carbono
La presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) es la presión parcial que ejercen las
moléculas de este gas disueltas en el plasma. Las unidades que empleamos en su medición son las mismas que utilizamos para la PO2 (kPa o mm Hg).
La medimos con el electrodo de Severinghaus. Es un electrodo de pH sumergido en
una solución tamponada de bicarbonato sódico separado de la muestra sanguínea por
una membrana que sólo permite el paso del CO2. El trasiego de este gas se producirá
hasta obtenerse el equilibrio de los dos compartimentos; el cambio de la concentración
de H+ que esto supone permite medir la PCO2 al ser detectado por el electrodo de pH,
que en este caso será también potenciométrico.
Se calibra a un punto (5% de CO2) antes de cada análisis y a dos puntos (5 y 10% de CO2)
cada 4 horas y cada vez que la calibración a un punto resulte errónea (± 3 mm Hg).
La PaCO2 no se modifica por la edad y sus valores normales en el individuo sano oscilan entre 35 y 45 mm Hg, que es un intervalo muy fácil de recordar, aunque también se
ha facilitado el rango de referencia de 32-45 mm Hg en mujeres y de 35-48 mm Hg en
hombres (1, 2, 4). Para su predicción tenemos la siguiente fórmula (11):
PaCO2 en mm Hg = 0,0385 × presión atmosférica en mm Hg + 1,162 × S + 7,916
Donde S es un coeficiente que varía según el sexo: vale 1 en los hombres y 0 en las
mujeres.
El CO2 que circula por la sangre disuelto en el plasma es una pequeña proporción del
total (el 5% en la sangre arterial y el 10% en la sangre venosa) que ésta lleva. La mayor
parte del CO2 es transportada formando compuestos carbamínicos (el 5% en la sangre
arterial y el 30% en la sangre venosa) y por el mecanismo del ión bicarbonato (el 90%
en la sangre arterial y el 60% en la sangre venosa).
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Los compuestos carbamínicos se forman cuando el CO2 se combina con aminoácidos;
siendo la carbaminohemoglobina el más importante de estos compuestos. La desoxihemoglobina tiene una mayor afinidad por este gas que la misma en su estado oxigenado,
por lo que, en el capilar pulmonar, la mayor presencia de oxihemoglobina facilita la liberación de CO2 al plasma y de ahí al alveolo produciéndose su eliminación. Este hecho lo
conocemos como efecto Haldane.
La hidratación del CO2 da lugar a ácido carbónico. La anhidrasa carbónica, que es una
enzima que está presente en los eritrocitos y en las células de los túmulos renales pero
no en el plasma, cataliza esta reacción. El ácido carbónico se disocia en ión bicarbonato y H+. Los H+ se enlazan con la hemoglobina y, de esta manera, el pH se mantiene estable. El bicarbonato pasa al exterior de la célula por gradiente y provoca una entrada de
anión cloro al interior del eritrocito desde el plasma con objeto de mantener la estabilidad eléctrica.
Como sabemos, la PaCO2, por la alta capacidad de difusión de este gas, es un indicador
directo de la idoneidad de la ventilación alveolar en relación al coeficiente respiratorio (R).
Saturación de la oxihemoglobina
La hemoglobina (Hb) es una proteína de 64.000 daltons formada por cuatro subunidades, cada una de las cuales está formada por el grupo hem, que es una porfirina que tiene
hierro en estado ferroso, unido a una cadena polipeptídica. La Hb normal del adulto se
compone en más del 95% de Hb A y está formada por dos cadenas α y dos cadenas β.
Como cada grupo hem mediante una reacción de oxigenación, se une reversiblemente
con una molécula de oxígeno, una molécula de Hb puede combinarse hasta con cuatro
moléculas de este gas.
La Hb tiene dos estructuras estables distintas: la oxihemoglobina y la desoxihemoglobina.
La concentración total de hemoglobina total (ctHb) nos proporciona una medida de la
capacidad potencial de transporte de O2.
La desoxihemoglobina tiene muchos puentes salinos entre las subunidades y dentro de
ellas. Conforme capta sucesivas moléculas de oxígeno, estos puentes se rompen y alcanza una conformación más relajada. Así, la reacción de cada hem con el oxígeno produce un cambio conformacional del resto de la molécula de Hb; esto hace que la captación
de las moléculas de oxígeno esté progresivamente facilitada.
La Hb unida al oxígeno es la oxihemoglobina (HbO2) y otorga a la sangre un color rojo
vivo. El porcentaje de la Hb que está unida al oxígeno es la saturación de la oxihemoglobina (SO2).
Si representamos en el eje de ordenadas de un gráfico la SO2 y en el eje de abscisas la
PO2 obtenemos la curva de disociación de la Hb que representamos en la figura 1, cuya
forma se describe tradicionalmente como de S itálica.
La Hb que no contiene oxígeno es la desoxihemoglobina, a la que también conocemos con el desconcertante nombre de Hb reducida, y proporciona un color púrpura a la
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Figura 1. Curva de disociación de la hemoglobina (Hb) (tomada de la referencia bibliográfica 2 con autorización).
sO2
sO2 (a)
0,9
0,8
sO2 (v)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
p50 pO2 (v)
0,2
0,1
0
20
0
2
4
pO2 (a)
40
60
6
8
pO2
80
10
12 kPa
Desviación
a la izquierda
c2,3-DPG
Temp.
pCO2
pH
FHbF
FCOHb
FMetHb
Desviación
a la derecha
c2,3-DPG
Temp.
pCO2
pH
FSHb
sangre. Decimos que es desconcertante porque esta Hb, desde el punto de vista químico
tiene el mismo estado electrónico que la HbO2 y por lo tanto no se puede decir que esté
reducida, pero esta denominación se ha generalizado y así la conocemos.
De la Hb derivan la carboxihemoglobina, la metahemoglobina y la sulfohemoglobina.
En conjunto las denominamos dishemoglobinas y tienen la característica de que no son
aptas para transportar oxígeno.
La carboxihemoglobina se produce por la unión del monóxido de carbono, mediante
enlaces covalentes, con el ión ferroso de la Hb. De esta manera la Hb queda inutilizada
para el transporte de oxígeno pues su afinidad por el CO es muy superior (200 a 250 veces)
a la que tiene por el O2. Además, a más presión parcial de Ca más afinidad de la Hb por el
oxígeno y viceversa. Esta dishemoglobina proporciona a la sangre una coloración rojo cereza característica del paciente con esta intoxicación. El rango de normalidad en no fumadores es del 0,5 al 1,5% de la ctHb (aunque también se ha facilitado la cifra de ≤ 2,5%) y en
fumadores del 2,1 al 9,3%. Las fuentes del Ca son el humo del tabaco, los motores y cualquier ignición de combustible fósil u orgánico, en particular si se da en un ambiente pobre
en oxígeno.
La metahemoglobina, que se genera cuando el ión ferroso de la Hb se oxida a férrico,
tiene la afinidad por el oxígeno alterada. Tiene un color parduzco y causa pseudocianosis con concentraciones en torno al 10%. Los agentes oxidantes que causan la formación
de esta Hb son los colorantes de la anilina, el nitrobenceno, el nitrotolueno, el óxido
nitroso, los nitratos (que pueden causar intoxicación por ingesta de agua del grifo en neoMonitorización invasiva y no invasiva de los gases sanguíneos
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natos), el ácido paraaminosalicílico, la benzocaína, la lidocaína, etc. En individuos sanos
la fracción de metahemoglobina oscila entre el 0 y el 1,5%.
La sulfohemoglobina se produce cuando hay una exposición de la Hb al ácido sulfhídrico y provoca cambios que la hacen inútil para el transporte de O2. La mayoría de los
oxímetros no la miden por ser muy rara.
Por último, la Hb fetal supone la mayor parte de la Hb del feto (tal y como indica su
nombre) e incluso la del recién nacido a término (85%). Tiene aumentada su afinidad por
el oxígeno. Se oxida con mayor facilidad que la del adulto y se convierte en metahemoglobina. La tabla 1 nos indica la fracción de la Hb fetal promedio según la edad. Puede
haber cifras anormalmente altas en algunas leucemias, en la anemia falciforme y en las
talasemias.
La fracción de hemoglobina oxigenada (FO2Hb) se calcula con la siguiente ecuación:
FO2Hb = SO2 × (1 – FCOHb – FMetHb)
Donde:
FCOHb es la fracción de carboxihemoglobina expresada de forma centesimal.
FMetHb es la fracción de metahemoglobina expresada de forma centesimal.
Por lo tanto, en ausencia de dishemoglobinas SO2 es igual a FO2Hb.
El diferente colorido de las distintas Hb supone un característico espectro luminoso y
esta circunstancia nos permite medirlas y distinguirlas mediante la espectrofotometría.
Esta técnica se basa en la emisión de uno o varios haces de luz de diferente longitud de
onda que son captados por un receptor amplificador que genera una corriente eléctrica
de intensidad proporcional a la absorción de la luz. Previamente se provoca la hemólisis
y se calibra el punto cero de referencia. A este análisis, cuando se practicaba independiente de la gasometría, se le denominaba CO-oximetría. Hoy en día se suele realizar de
manera conjunta con el estudio rutinario de gases en la sangre.
Al espectrofotómetro que emite longitudes de onda específicas para el espectro de la
oxihemoglobina lo denominamos oxímetro. Cuando no se dispone de este equipo la SO2
se evalúa mediante nomogramas.
Tabla 1. Fracción de hemoglobina fetal según la edad.
Edad
Nacimiento
70-90
1 mes
50-75
2 meses
25-60
3 meses
10-35
4 meses
5-20
6 meses
0-8
9 meses
0-5
1 año
Adultos
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Hemoglobina fetal (%)
0-2
0-0,4
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Una FO2Hb baja nos orienta a déficit en la captación de oxígeno, presencia de dishemoglobinas o a la desviación a la derecha de la curva de disociación de la oxihemoglobina (si excluimos las hipoxemias de origen extrapulmonar).
Afinidad de la hemoglobina por el oxígeno
La relación entre la PO2 y la SO2, como hemos señalado, tiene forma sigmoidea (fig. 1).
La P50 es la PO2 necesaria para obtener una SO2 del 50% con la sangre a 37 ºC, con una
PCO2 de 40 mm Hg y un pH de 7,40.
Su determinación la realizamos por tonometría con concentraciones de oxígeno del
3, 3,5 y 4%. La P50 la establecemos por interpolación en la recta que une los tres puntos así obtenidos. Actualmente cada gasometría nos facilita una estimación obtenida a
partir de los datos medidos en el propio análisis; con SO2 ≥ 97% esta estimación tiene
menos fiabilidad.
Este parámetro nos permite evaluar la afinidad de la Hb por el oxígeno. En el adulto
sano debe estar entre 25 y 29 mm Hg.
Cuando la afinidad de la Hb por el oxígeno se modifica, altera la posición de la curva
de disociación de la Hb. Si disminuye esta afinidad se traduce en una desviación de la
curva hacia la derecha, es decir, un aumento de la P50. Esta situación se da en la acidosis, la hipertermia, la hipercapnia y el aumento de 2,3 difosfoglicerato. Lo mismo ocurre
en presencia de algunas dishemoglobinas.
La disminución de la afinidad de la Hb por el oxígeno como consecuencia del aumento de la PCO2 y de la acidosis que produce la conocemos como fenómeno Bohr y es muy
trascendente, dado que facilita la liberación del oxígeno transportado por la Hb a los tejidos en los capilares periféricos.
En el caso contrario (alcalosis, hipotermia, hipocapnia y descenso del 2,3 difosfoglicerato) la afinidad aumentada se traduce en una desviación a la izquierda de la curva y la
evaluamos por una P50 disminuida.
El 2,3 difosfoglicerato es un anión que se encuentra en alta concentración en el interior de los eritrocitos, se une a las cadenas β de la desoxihemoglobina pero no a las de
la oxihemoglobina y disminuye el pH intracelular. Al nivel del mar su rango de normalidad es de 4,5 a 6,2 mmol/l. Su aumento se aprecia al rato de hacer ejercicio, en la hipoxia crónica, en las anemias crónicas y durante la aclimatación a la altitud. Por el contrario, el descenso del 2,3 difosfoglicerato se ha observado en la sangre almacenada para
transfusión, en la hipofosfatemia, en las sepsis y en otras situaciones críticas.
Alternativamente a la P50 se ha empleado la pendiente de la curva de disociación de
la Hb. El uso de este parámetro no se ha generalizado.
Contenido total de oxígeno
El contenido total de oxígeno de la sangre arterial (CaO2) es la cantidad total de oxígeno transportado por unidad de volumen de la sangre. Equivale a la suma de la cantidad
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de oxígeno unida a la Hb y la cantidad de este gas disuelta en el plasma. Su fórmula es
la siguiente:
CaO2 = (1,34 × FO2Hb × Hb) + (0,0031 × PaO2)
Donde:
El CaO2 lo cuantificamos en ml de oxígeno por 100 ml (es decir, por dl) o porcentaje
de volúmenes (vols%).
1,34 son los ml de oxígeno transportados por un gramo de Hb completamente saturada (en algunos textos se facilita la cifra de 1,39).
FO2Hb es la fracción de Hb oxidada expresada en forma centesimal.
Hb es la concentración de hemoglobina en g/dl.
PaO2 es la presión arterial de oxígeno en mm Hg.
0,0031 es el coeficiente de solubilidad del oxígeno en el plasma (coeficiente de
Bunsen), es decir, los ml disueltos en el plasma de un litro de sangre por cada mm Hg
de PO2.
Su rango de referencia en la sangre arterial en el hombre sano es de 18,8 a 22,3 y en
la mujer de 15,8 a 19,9 ml de oxígeno por 100 ml o volúmenes por ciento (vols%). El
contenido de oxígeno en la sangre venosa mixta en reposo es de alrededor de 15 volúmenes por ciento.
El aporte de oxígeno es el producto del contenido arterial de oxígeno multiplicado por
el gasto cardiaco en ml/min. Su valor promedio en el individuo sano es de 1.000 ml/min.
Gradiente alveoloarterial de oxígeno y cociente entre la presión arterial
de oxígeno y la fracción inspiratoria de oxígeno
El gradiente alveoloarterial de oxígeno (AaPO2) es la diferencia de PO2 que hay entre
el gas alveolar (PAO2) y la sangre arterial. La calculamos restando la PaO2, obtenida
mediante la gasometría, a la PAO2, calculada mediante la ecuación del gas alveolar, alguna de cuyas versiones son:
PAO2 = PIO2 - [PaCO2 × (1 - FiO2/R)]
PAO2 = PIO2 - (PaCO2/R)
Donde:
FiO2 es la fracción inspirada de oxígeno.
R es el coeficiente respiratorio, que es la relación entre la eliminación de CO2 y el consumo de O2. Si no lo medimos, solemos darle un valor de 0,8 o, si queremos afinar más,
0,825 (disminuye con el empleo de grasas en el metabolismo hasta 0,7 y aumenta con el
uso de carbohidratos incluso hasta 1).
PIO2 es la presión inspiratoria de oxígeno.
La calculamos con la siguiente fórmula:
PIO2 = FiO2 × (presión atmosférica - presión del vapor de agua, que es 47 mm Hg)
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Su valor normal aumenta con la edad puesto que la PaO2 disminuye y la PCO2 se mantiene estable. Disponemos de las siguientes ecuaciones de referencia (4, 11):
AaPO2 en mm Hg = 2,5 + (0,21 × edad en años)
AaPO2 en mm Hg = - 0,02 × presión atmosférica en mm Hg - 0,2344
× edad en años + 11,799
El límite superior de normalidad no está bien delimitado y se sitúa entre 15 y 30 mm Hg.
También podemos inferirlo de la ecuación de Cerveri et al (13) puesto que predice el límite inferior de normalidad para la presión arterial de oxígeno teniendo en cuenta la presión
arterial de CO2.
Como este parámetro no está influido por la ventilación por minuto nos permite estimar
el estado del intercambio de oxígeno; así, tradicionalmente se ha empleado como indicador de la gravedad de los trastornos del intercambio gaseoso pulmonar causados por la
alteración de las relaciones entre la ventilación y la perfusión, el cortocircuito y el trastorno de la difusión de gases. Por lo tanto su normalidad, en el contexto de una hipercapnia,
nos debe hacer pensar que el origen de la insuficiencia respiratoria es extrapulmonar, es
decir, que se trata de una hipoventilación alveolar pura. No obstante actualmente sabemos
que pacientes con alteraciones parenquimatosas (como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica) pueden tener el AaPO2 normal, si bien son pacientes cuya gravedad hace difícil que dicho problema pase desapercibido tanto en la anamnesis como en la exploración.
El AaPO2 puede ayudarnos a evaluar una gasometría en la que se constata una hiperventilación, puesto que la PaO2 puede estar normal y este parámetro aumentado. También
nos sirve para diagnosticar y estimar la gravedad de entidades nosológicas como el síndrome hepatopulmonar (14, 15) y el síndrome del distrés respiratorio del adulto (tabla 2).
Asimismo su uso está aconsejado en el control evolutivo de algunas enfermedades pulmonares intersticiales (16) en las que un cambio del AaPO2 de menos de 10 mm Hg de
amplitud indica estabilidad del proceso, una disminución de 10 o más mm Hg muestra
un empeoramiento y un aumento de 10 o más mm Hg supone una evolución favorable.
También es un parámetro útil para el seguimiento evolutivo de la insuficiencia respiratoria aguda o crónica agudizada, dado que incorpora en su cálculo la FiO2 y la PaCO2,
que varían a lo largo del proceso. Tiene el inconveniente de que es un parámetro muy
influido por la FiO2, de manera que su límite de normalidad aumenta hasta tal punto que
no se considera apropiado su uso cuando la FiO2 es superior al 40%. En este caso el
cociente entre la presión arterial de oxígeno y la fracción inspiratoria de oxígeno
(PaO2/FiO2) es el parámetro más aconsejado para valorar la eficacia del intercambio del
Tabla 2. Clasificación de la gravedad del síndrome hepatopulmonar.
Estadio
Leve
AaPO2 (mm Hg)a
PaO2 (mm Hg)b
≥ 15
≥ 18
Moderado
≥ 15
< 80 – ≥ 60
Grave
≥ 15
< 60 – ≥ 50
Muy grave
≥ 15
< 50 (< 300 con FiO2 = 1)
a
En mayores de 64 años de edad se considera anormal el valor mayor o igual a 20 mm Hg.
En mayores de 64 años de edad se considera normal el valor mayor o igual a 70 mm Hg.
b
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oxígeno su valor normal es superior a 450 mm Hg, aunque no tiene en cuenta la PaCO2;
esto no importa prácticamente con tan alta FiO2. De hecho se emplea en la tipificación
del síndrome del distrés respiratorio del adulto (17): se considera lesión pulmonar aguda
cuando es menor de 300 y síndrome del distrés respiratorio del adulto propiamente cuando es menor de 200 mm Hg; también en la titulación de la gravedad de las neumonías:
una relación PaO2/FiO2 menor de 300 es un criterio de gravedad y si es menor de 250 se
afirma que es un criterio de ingreso en la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) y en la
evaluación de la función del injerto previa al trasplante pulmonar.
Normalmente podemos tener una idea aproximada de la PaO2 esperable según la FiO2
en un individuo sano multiplicando esta última variable, expresada en forma porcentual,
por 5. Por ejemplo, si la FiO2 es del 0,3, multiplicamos 30 por 5 y la PaO2 que debemos
esperar es de 150 mm Hg (18).
Alternativamente también se ha propuesto, en el contexto del uso de altas FiO2,
el cociente entre las presiones arterial y alveolar de oxígeno (PaO2/PAO2). Es menos
variable con fracciones cercanas al 100% y en condiciones normales debe ser superior
a 0,8.
Cociente de mezcla venosa (Qs/Qt)
El cociente de mezcla venosa o cortocircuito (shunt) fisiológico es el porcentaje del
gasto cardiaco (Qt) capaz de explicar la hipoxemia de un paciente asumiendo que toda
ella estuviera causada por un efecto cortocircuito (también conocido como shunt), es
decir, por efecto del paso de sangre por unidades alveolares no ventiladas (relación entre
su ventilación y su perfusión igual a 0).
Si lo cuantificamos respirando aire ambiente su valor es mayor, ya que incluiremos un
porcentaje debido a que existen alvéolos poco ventilados pero perfundidos, por lo que,
en este caso, hablamos de cociente de mezcla venosa. Pero si previamente tenemos al
sujeto estudiado respirando oxígeno puro (durante un período igual o superior a 20 min),
las unidades con baja relación entre la ventilación y la perfusión y las que tienen trastornos de la difusión de gases también serán capaces de intercambiar oxígeno con la sangre
venosa mixta y, por lo tanto, el porcentaje obtenido será menor pero refleja el cortocircuito verdadero (que también denominamos shunt anatómico).
Para su medida debemos disponer del valor del contenido de oxígeno arterial, venoso
mixto (CvO2), lo que conlleva cateterizar una arteria pulmonar y capilar ideal (Cc’O2). De
este último parámetro asumimos su valor a partir de la PAO2 teórica. Empleamos esta
ecuación descrita por Berggren (18):
Qs/Qt = [(Cc’O2 - CaO2) / (Cc’O2 - CvO2)] × 100
Con las debidas asunciones, entre las cuales se incluyen la estabilidad hemodinámica
y metabólica, podemos emplear la siguiente ecuación, que, aunque más limitada, nos
permite estimar el QS/QT disponiendo tan sólo de una gasometría arterial respirando oxígeno puro; lo que tiene mayor interés clínico (asume una diferencia constante en los contenidos de oxígeno arterial y venoso mixto):
Qs/Qt = (Cc’O2 - CaO2) / 3,5 + Cc’O2 - CaO2
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Tabla 3. Evaluación de la gravedad del shunt anatómico.
Cortocircuito o shunt anatómico
%
Normal
< 10
Ligero aumento
10-19
Moderado aumento
20-29
Grave aumento
≥ 30
Donde:
Cc’O2 = (0,003 × 650) + (1,34 × concentración de hemoglobina)
CaO2 = (0,003 × PaO2) + (1,34 × concentración de hemoglobina × SaO2/100)
CvO2 = CaO2 - 5
Como expusimos anteriormente, a la constante 1,34 en algunos textos se le da el valor
de 1,39.
El resultado se expresa como porcentaje del gasto cardiaco. En los sujetos sanos no
debe superar el 5% y se debe a la circulación de sangre venosa mixta por las comunicaciones arteriovenosas intrapulmonares y también por las venas de Tebesio que no puede
oxigenarse, pero no se le suele conceder trascendencia clínica si no es igual o superior
al 10%. La tabla 3 explica una graduación de la gravedad del aumento del cortocircuito
o shunt.
Sospechamos que existe un efecto cortocircuito verdadero aumentado cuando detectamos hipoxemia refractaria, una de cuyas definiciones incluye: tener una PaO2 menor de
55 mm Hg con una FiO2 mayor de 0,35 o bien con una FiO2 menor de 0,35, presentar
una PaO2 menor de 55 mm Hg y que no aumenta al menos 10 mm Hg con el incremento en la FiO2 de 0,2. Desde el punto de vista operativo tiene interés definir la hipoxemia
refractaria como aquella que con una FiO2 de 0,5 no consigue obtener una PaO2 de, al
menos, 60 mm Hg.
También debemos sospechar que hay un Qs/Qt elevado cuando, tras 20 min de respirar oxígeno puro, en la gasometría encontremos una PaO2 menor de 400 mm Hg o un
AaPO2 mayor de 160 mm Hg.
El shunt fisiológico, en ausencia de shunt extrapulmonar, nos informa sobre el componente intrapulmonar de la hipoxemia.
Una limitación de este parámetro es que, en condiciones patológicas, existe una
dependencia muy estrecha entre las variaciones del gasto cardiaco en el cortocircuito
apreciado, de forma que todo incremento o descenso de aquél supone un cambio paralelo en el Qs/Qt. Además, cuando el cortocircuito se acompaña de trastornos de la relación entre la ventilación y la perfusión, todo aumento del gasto cardiaco o disminución
de la ventilación alveolar provoca un aumento del Qs/Qt, y viceversa, incluso cuando no
hay modificaciones en los equilibrios entre la ventilación y la perfusión pulmonares (1,
5,18). El criterio de referencia para la valoración del cortocircuito es la técnica de la eliminación de gases inertes múltiples, que es un procedimiento que la mayoría de los neuMonitorización invasiva y no invasiva de los gases sanguíneos
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mólogos conocen a base de leer de ella, pues no es de fácil acceso y supone una instrumentación nada desdeñable.
Cociente entre el espacio muerto fisiológico y el volumen corriente
(VD/VT)
El VD está formado por el espacio muerto anatómico y por el espacio muerto alveolar,
es decir, por el volumen de aire que entra en el pulmón en áreas que no están perfundidas. El espacio muerto anatómico es el volumen de las vías aéreas de conducción (faringe, tráquea, bronquios, etc.). El espacio muerto alveolar esta formado por aquellas unidades de intercambio de gases que están ventiladas pero no perfundidas.
Para su cálculo, además de una gasometría para evaluar la PaCO2, precisamos la medida de la PCO2 en el aire espirado mixto (PECO2), que llevamos a cabo mediante el uso
de una cámara de mezcla de gases o de una bolsa de Douglas. Empleamos la ecuación
de Bohr:
VD / VT = (PaCO2 - PECO2) / PaCO2
Donde:
VD es el espacio muerto fisiológico.
VT es el volumen corriente.
Asumimos que la presión parcial de dióxido de carbono en el gas alveolar es idéntica
a la arterial.
El espacio muerto anatómico ocupa un promedio de 150 ml y oscila entre 130 y
180 ml; su cálculo podemos realizarlo mediante la técnica del nitrograma de respiración única por el método de Fowler y también podemos según el peso (2 ml/kg) del individuo.
El VD supone, habitualmente, un tercio del VT (oscila entre el 20 y el 40%), aumenta
con la edad y disminuye con el ejercicio. Esta medida tiene como gran limitación su enorme variabilidad. Además, sin producirse cambios en las relaciones entre la ventilación y
la perfusión pulmonar, el aumento del gasto cardiaco o el descenso de la ventilación
alveolar determinan un incremento del VD/VT, y viceversa. También se modifica por la
frecuencia respiratoria y por el VT.
No obstante, si VD/VT es superior al 40%, es probable que el espacio muerto esté
aumentado. Debemos correlacionarlo siempre con la clínica del paciente y, especialmente si la espirometría es normal, debemos sospechar la presencia de una hipertensión arterial pulmonar o de un embolismo pulmonar (19, 20). El émbolo produce una interrupción
de la perfusión de las unidades alveolares afectas pero mantiene la ventilación, por lo que
genera una relación entre la ventilación y la perfusión aumentada. De todas formas el
hallazgo de un VD/VT alto tiene una mala especificidad, especialmente en pacientes con
enfermedades de las vías aéreas.
Un resultado inferior al 20% debe hacernos pensar en una ventilación alveolar aumentada o en problemas técnicos en la medida.
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Parámetros referidos al equilibrio ácido-base metabólico
El organismo dispone de varios sistemas de control del pH; además del control de la
ventilación y de la modificación del pH de la orina por los riñones, tenemos los llamados sistemas amortiguadores (tampones o búferes) que se reparten por toda nuestra anatomía. Éstos son sales parcialmente ionizadas, formadas por la combinación de un ácido
fuerte y una base débil, o viceversa, que se combinan rápidamente con cualquier base o
ácido y evitan los cambios excesivos en la concentración del ión hidrógeno. Los tampones son: CO3HNa/CO3H2, PO4HNa2/PO4H2Na y las proteínas por su naturaleza anfótera,
de las cuales la más importante es la Hb debido a su alta concentración (21).
Los equipos actuales, a partir de los resultados de pH, PCO2 y hematocrito, calculan
automáticamente los parámetros metabólicos del equilibrio ácido-base, como el bicarbonato, el CO2 total, el exceso/déficit de base y el bicarbonato estándar (1,3).
A la concentración de bicarbonato en el plasma (cHCO3) se le llama también bicarbonato real; se calcula a partir de los datos de pH y pCO2 en la ecuación de HendersonHasselbalch y su rango de referencia en adultos es de 21-28 mmol/l. El bicarbonato estándar (SBC) es la concentración de carbonato de hidrógeno en el plasma de sangre equilibrada, a 37 ºC, con una mezcla de gases con: PCO2 de 40 mm Hg y PO2 ≥ 100 mm Hg.
Esta medida busca eliminar el componente respiratorio del equilibrio ácido-base, es
decir, si baja orienta a una acidosis metabólica y si sube a una alcalosis del mismo tipo.
El exceso de base real (ABE) es la concentración de base o de ácido fuerte necesaria
para alcanzar un pH de 7,40 en el plasma a 37 ºC con una PCO2 de 40 mm Hg y con la
saturación de oxígeno real. Los valores positivos (exceso de base) indican un déficit relativo de ácidos no carbónicos mientras que los resultados negativos (déficit de base) indican un exceso relativo de ácidos no carbónicos. Representa la capacidad tampón o buffer total en la sangre, que incluye el bicarbonato, el fosfato, las proteínas y la Hb. El rango
de normalidad para el exceso de base es de menos 2 a más de 3 mmol/l.
El exceso de base estándar (SBE) es una expresión in vivo del exceso de base. Se considera un modelo del líquido extracelular (una parte de sangre se diluye en dos partes de su
propio plasma) y se calcula utilizando en la fórmula un tercio de la ctHb (alternativamente
puede utilizarse un valor estándar para la concentración de Hb del líquido extracelular total
de 3 mmol/l). Es independiente de la PCO2 de la muestra y se utiliza como reflejo de los
cambios en los componentes no respiratorios del estado ácido-base.
En realidad todos estos parámetros hay que interpretarlos siempre teniendo en cuenta
el pH y la PaCO2.
El ácido láctico, que es un ácido no volátil que producimos fundamentalmente en los eritrocitos, los leucocitos, los músculos y el cerebro. Cuando hay hipoxia en los tejidos el metabolismo celular se mantiene merced a la glucólisis anaeróbica que genera ácido láctico y éste
ión lactato e hidrogeniones. Normalmente circula por la sangre, se metaboliza principalmente en el hígado y se elimina por los riñones. La medida de la concentración de lactato (cLac)
nos proporciona una idea del desequilibrio entre la demanda de oxígeno tisular y el suministro del mismo. Si está aumentado hay que pensar en hipoperfusión, en disminución del
contenido de oxígeno o en ambos problemas a la vez. Nos ayuda a filiar las acidosis metabólicas y a estimar la intensidad del esfuerzo físico. También aumenta después de convulsionar y en algunas alteraciones metabólicas congénitas. Su descenso proporciona un dato de
buen pronóstico en los pacientes críticos. Su valor normal en reposo está comprendido entre
0,5 y 1,6 mmol/l.
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Curso I
Tabla 4. Fuentes de error en la gasometría arterial.
Muestra venosa
Punción arterial dolorosa (sin anestesia)
Exceso de heparina en la jeringa
Burbujas en la muestra
Muestra en contacto con el aire
Demora en el análisis de la muestra de más de 15 min
Muestra no conservada en frío
Muestra no agitada suficientemente
Análisis de la muestra que contiene el espacio muerto del dispositivo
Problemas referidos al mantenimiento, control de calidad y calibración
Desconocimiento de la fracción inspiratoria de oxígeno
Ignorancia de la temperatura del paciente
Leucocitosis superior a 50.000 leucocitos /ml
Interpretación de una gasometría arterial
En primer lugar debemos cerciorarnos de que no hay fuentes de error (tabla 4). En realidad, muchas veces no nos solemos plantear esta posibilidad hasta que algo no nos cuadra con la situación clínica.
Para la correcta interpretación de una gasometría debemos tener presentes los rangos de
normalidad para los diversos parámetros, que quedan resumidos en la tabla 5 (2, 4, 6, 20, 21).
Tabla 5. Valores de normalidad de la gasometría arterial (2, 4, 21).
Parámetros medidos
pH
PO2
PCO2
ctHb
SO2
FCOHb
FMetHb
cLac
Unidad
mm Hg
kPa
mm Hg
kPa
g/dl
mmol/l
%
%
%
mmol/l; mEq/l
mg/dl
Parámetros calculados
Unidad
cHCO3
SBC
ABE
SBE
P50
mmol/l
mmol/l
mmol/l
mmol/l
mm Hg
kPa
ml/dl
ctO2
32
Hombre
Hombre/Mujer
Mujer
7,35-7,45
83-108
11,07-14,40
35-48
4,67-6,40
13,5-17,5
8,4-10,9
32,45
4,27-6,00
12,0-16,0
7,4-9,9
95-99
0,0-0,8
0,2-0,6
0,5-1,6
4,5-14,4
Hombre
Hombre/Mujer
Mujer
21-28
22,5-26,9
21,8-26,2
– 2,0-+ 3,0
– 1,5-+ 3,0
– 3,0- + 2,0
24-28
3,2-3,8
18,8-22,3
15,8-19,9
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Tabla 6. Clasificación de las acidosis.
Acidosis metabólica
pH
PCO2
HCO3–
Descompesada (aguda)
↓
N
Parcialmente compensada (subaguda)
↓
↓
Compensada (crónica)
N
↓
↓
Acidosis respiratoria
EB
pH
PCO2
HCO3–
EB
↓
↓ (–)
↓
↑
N
N
↓
↓ (–)
↑
↑
↑
↑ (+)
↓ (–)
N
↑
↑
↑ (+)
Insuficiencia ventilatoria
N: dentro del rango normal. ↑: por encima del rango normal. ↓: por debajo del rango normal. (–): negativo. (+): positivo.
Una rutina a la hora de interpretarla evitará errores (1, 2, 20-23). En primer lugar evaluamos el pH; cuando éste aumenta por encima del rango de referencia hablaremos de
alcalosis o alcalemia y cuando desciende por debajo de este rango de acidosis o acidemia.
Al incremento de la PaCO2 por encima de 45-48 mm Hg lo denominamos hipercapnia y, si iguala o supera los 50 mm Hg, podemos hablar con propiedad de insuficiencia
ventilatoria (salvo en el caso de que se deba a una compensación ventilatoria de una
alcalosis metabólica). Si desciende por debajo de lo normal hablaremos de hipocapnia o
de hiperventilación alveolar.
Si partimos de una PaCO2 de 40 mm Hg y un pH de 7,40, con el aumento agudo de
la presión parcial arterial de CO2 de 20 mm Hg debemos esperar un descenso del pH
de 0,1, mientras que para obtener un aumento del pH de la misma magnitud la presión
parcial arterial de CO2 debe disminuir la mitad (10 mm Hg). Esta orientación nos puede
ayudar para evaluar la rapidez con la que se ha instaurado un cambio ventilatorio
agudo.
En las tablas 6 y 7 explicamos cómo clasificar, según los resultados de pH, PCO2,
bicarbonato y SBE, las alteraciones del equilibrio ácido-base, tanto de origen metabólico
como respiratorio. Semánticamente podemos plantearnos que hablar, por ejemplo, de
alcalosis respiratoria compensada o crónica es incorrecto, pues el pH es normal. En ese
caso podemos citar el trastorno como hiperventilación alveolar compensada o crónica;
Tabla 7. Clasificación de las alcalosis.
Acidosis metabólica
pH
PCO2
HCO3–
Descompesada (aguda)
↑
N
Parcialmente compensada (subaguda)
↑
↑
Compensada (crónica)
N
↑
↑
Acidosis respiratoria
EB
pH
PCO2
HCO3–
EB
↑
↑ (+)
↑
↓
N
N
↑
↑ (+)
↓
↓
↓
↓ (–)
↑ (+)
N
↓
↓
↓ (–)
Hiperventilación alveolar
N: dentro del rango normal. ↑: por encima del rango normal. ↓: por debajo del rango normal. (–): negativo. (+): positivo.
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Figura 2. Gráfico de Siggaard-Andersen para la interpretación del estado ácido-base (tomada de la referencia
bibliográfica 2 con autorización).
–10
–15
–20
150
cBase (Ecf)
10 20 30
mmol/l pCO en sangre
2
arterial, mm Hg 100
90
80
70
B
A
60
C
–25
50
40
N
G
30
F
E
D
20
pH en el plasma
arterial
10
6,8 6,9 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7 7,8
A Hipercapnia aguda E Hipocapnia crónica
B Hipercapnia crónica F Acidosis metabólica
lo mismo ocurre con la acidosis respiratoria compensada o crónica, a la que podemos
preferir llamar insuficiencia ventilatoria o hipoventilación crónica o compensada (1, 21,
22). También podemos utilizar con este fin el gráfico de Siggard-Andersen (fig. 2)
A continuación valoramos el estado de la oxigenación empezando por ver la FiO2 con
la que se ha realizado. Denominamos hipoxemia a la disminución de la PaO2 por debajo de 81 mm Hg en reposo y respirando aire ambiente al nivel del mar. La graduación de
su gravedad queda reflejada en la tabla 8. La presencia de hipoxemia no siempre comporta una situación patológica, pues puede deberse a la edad y a otras circunstancias
comentadas en el capítulo correspondiente. Toda hipoxemia grave o muy grave debe considerarse ligada a una situación patológica (salvo en gran altitud) y, en todo caso, tratarse por las consecuencias fisiológicas que supone (por estar en la zona de inflexión de la
curva de la saturación de la Hb pequeños descensos en la PaO2 comportan significativas
disminuciones en la SaO2 y por lo tanto en el ctO2).
El concepto de insuficiencia respiratoria (1, 4, 5) es biológico y se establece mediante
la gasometría cuando: la PaO2 es inferior a 60 mm Hg (hipoxémica), la PaCO2 es igual o
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Tabla 8. Gravedad de la hipoxemia.
Gravedad
PaO2 (mm Hg)
Leve
80-71
Moderada
70-61
Grave
60-45
Muy grave
Inferior a 45
superior a 50 mm Hg (hipercápnica) o se dan ambas circunstancias a la vez (global). Si
hay una comunicación intracardiaca derecha-izquierda no etiquetaremos la hipoxemia
como insuficiencia respiratoria; tampoco lo haremos si la hipercapnia se produce para
compensar ventilatoriamente una alcalosis metabólica. Los mecanismos causantes de
hipoxemia e hipercapnia los resumimos en la tabla 9. El tratamiento de este síndrome,
particularmente la oxigenoterapia y la ventilación mecánica, también estará dirigido por
los controles gasométricos.
La valoración del estado de la oxigenación si hay hipoxemia o el análisis está realizado con oxígeno suplementario; la completaremos con la evaluación del gradiente alveoloarterial de oxígeno (especialmente si hay alteraciones de la PaCO2) y el cociente entre
la presión arterial de oxígeno y la fracción inspiratoria de oxígeno (más útil con una FiO2
alta). También evaluaremos el cociente de mezcla venosa (si la hipoxemia no está bien
filiada en su etiología nos puede ayudar en la estimación del cortocircuito anatómico).
Seguiremos con la evaluación de la oximetría, que nos informa sobre la capacidad de
transporte de oxígeno, con la concentración de Hb, la SaO2, la fracción de Hb oxigenada, la fracción de Hb reducida y las dishemoglobinas.
El ctO2 de la sangre es el parámetro de la gasometría clave para conocer el estado del
transporte de O2 y, por ello, cuál es su oferta a los tejidos.
La afinidad de la Hb por el oxígeno la evaluamos mediante la P50. Es el parámetro que
mejor nos aproxima a cómo está la cesión de O2 a los tejidos.
La concentración de lactato nos puede ayudar a valorar si la oxigenación de los tejidos es suficiente para mantener el metabolismo aeróbico.
Existen programas informáticos, como el oxygen status algorithm, que permiten la
interpretación asistida por ordenador de la gasometría (22); en general sacan de pocos
apuros a la hora de interpretarlas, pero nos pueden ayudar si tenemos alguna duda.
Tabla 9. Mecanismos respiratorios causantes de hipoxemia e hipercapnia.
Hipoxemia
Hipercapnia
Anomalías en V/Q
Sí
No/Sí
Cortocircuito o shunt
Sí
No
Alteración de la difusión
Sí
No
Hipoventilación alveolar
Sí
Sí
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Curso I
Sistemas de monitorización intraarterial
Cateterización arterial y toma de muestras seriadas
Si precisamos cateterizar la arteria radial para realizar una monitorización frecuente de
los gases arteriales (por ejemplo para su control durante alguna prueba de esfuerzo),
empleamos la técnica de Seldinger con la utilización de un fiador, que propicia la introducción de una cánula intraarterial (1, 2, 4).
Cuando está cateterizado se coloca a un sistema de perfusión continua con presión
conectada a una llave de tres pasos. Nos permite también el control continuado y exacto de la tensión arterial. Para cada muestra hay que desechar un volumen de sangre de
tres a seis veces el espacio muerto de la línea para evitar la dilución de la muestra; por
esto con la monitorización prolongada hay peligro de provocar anemia.
Tiene la ventaja de que no provoca el dolor ni la hiperventilación de las punciones
repetidas y la muestra no puede contaminarse con sangre venosa.
Cuando deja de ser útil la retiramos, comprimimos hasta mantener la hemostasia completa 10 min y ponemos un vendaje compresivo durante 6 horas.
Las complicaciones suelen ser únicamente el dolor local y el hematoma. Lógicamente
hay que ser más cuidadoso a la hora de asegurarnos de que hay una correcta circulación
colateral que cuando realizamos una punción aislada ya que los fenómenos trombóticos,
embólicos e isquémicos son más frecuentes. También puede producirse la infección del
catéter (1, 2, 23, 24).
Monitorización intravascular
Cuando precisamos un control del intercambio de gases más frecuente o continuo y
prolongado tenemos que recurrir a la colocación intraarterial de un sistema de monitorización de medición directa de los mismos, que no precisa la extracción de la muestra de
sangre.
Al principio se empleó el propio electrodo de Clark adaptado y posteriormente cromatógrafos de gases o espectrómetros de masas, pero su exactitud está puesta en entredicho
y ha dejado de usarse.
Actualmente los monitores intravasculares, que miden PO2, PCO2 y pH, se basan en la
colocación intraarterial de un sensor de fibra óptica llamado optodo (1, 4, 25).
Muestras capilares
Especialmente en el caso de los lactantes y de los niños pequeños, en los que la punción arterial es muy complicada, podemos plantearnos la alternativa de realizar una pun-
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Figura 3. Cómo obtener muestras capilares (tomada de la referencia bibliográfica 2 con autorización).
ción capilar. También se emplea en Medicina del deporte. Pincharemos en un territorio
bien vascularizado, como el talón en niños menores de seis meses o (en niños mayores y
adultos) la yema de los dedos corazón o anular y en el lóbulo de las orejas. Previamente
arterializamos la zona mediante el masaje y el empleo de un vasodilatador tópico o calor
(lámpara o paño a menos de 45 ºC) durante 5-10 min. Procedemos a obtener unas gotas
de sangre mediante una pequeña incisión inflingida con una lanceta (1, 2, 4).
Tras limpiar con alcohol, procedemos a obtener la muestra (fig. 3). Eliminamos las primeras gotas contaminadas por líquido intersticial, dejamos de apretar la zona para favorecer la circulación, esperamos a que se forme la gota de sangre, aplicamos el tubo al
centro de la gota con una inclinación de 10-45º aspirándola por capilaridad, eliminamos
las burbujas, taponamos el capilar y desinfectamos la herida, la hemostasiamos y la tapamos.
Finalmente procedemos a su lectura, que nos proporcionará un valor de PO2 menor al
arterial pero que nos puede orientar y, en todo caso, nos da una idea de su evolución
durante la monitorización del paciente. También nos facilita valores de pH, PCO2, lactato, etc. (26).
Pulsioximetría
La medición de la SaO2 por pulsioximetría (SpO2) ha cambiado el estudio y el control
de los pacientes respiratorios en las últimas dos décadas. Su naturaleza no invasora y su
fácil acceso han proporcionado una herramienta fundamental para el neumólogo; por
ello sus posibilidades y limitaciones debemos conocerlas.
Como hemos dicho anteriormente el oxímetro es el espectrofotómetro que emite longitudes de onda específicas para el espectro de la oxihemoglobina. El pulsioxímetro es un
equipo que mide la proporción entre la oxihemoglobina y la Hb reducida basándose en
que la primera absorbe más luz infrarroja y menos luz roja que la segunda. Este principio
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(que es el mismo que se emplea en la gasometría para medir la SaO2) lo utilizó por primera vez Mathes en 1935, pero sólo empezó a ser una técnica disponible a partir de los
trabajos de Aoyagi en 1972. Estos primeros equipos utilizaban ocho longitudes de onda
distintas y eran menos precisos que los que tenemos ahora. Los modernos pulsioxímetros,
introducidos en la rutina médica a mediados de la década de los 80, exploran sólo dos
longitudes de onda y pueden medir la luz absorbida o la reflejada. La medición es
incruenta y rápida. La obtenemos introduciendo un dedo (el más utilizado es el índice),
debidamente limpio, en una pinza que consta de dos partes: en una hay dos diodos emisores de luz (LED, Light Emmiting Diodes), uno de los cuales genera luz roja (660 nm) y
el otro luz infrarroja (905, 910 o 940 nm, según el fabricante), y en la otra un fotodetector. Un avance muy importante fue la técnica de sustracción digital, gracias a la cual es
posible medir selectivamente la saturación arterial de la Hb. El fundamento del procedimiento es el siguiente: con cada latido cardiaco se produce una onda de pulso que dilata las arterias pequeñas del dedo y fluye sangre más oxigenada. Si a los valores máximos
obtenidos durante esta onda de pulso les restamos los valores mínimos obtenidos entre
onda y onda, que corresponden a la absorción de la luz por estructuras que no son pulsátiles (como la sangre venosa, el tejido subcutáneo, piel y uña), la diferencia corresponde a la sangre arterial (27).
Para relacionar la diferente absorción de luz roja e infrarroja con la diferente proporción de Hb oxigenada y la desoxihemoglobina se emplean unas tablas obtenidas empíricamente. Por ejemplo, una proporción entre la absorción de luz roja e infrarroja de 0,5
se corresponde con una SaO2 del 100%, mientras que una proporción de 2 corresponde
a una saturación del 0%.
Debemos conocer que el parámetro que mide es la SO2 y no la FO2Hb. La diferencia
de la SpO2 y SaO2 ha sido estimada en tan sólo el 1,8% para una saturación comprendida entre el 57 y el 75% (28). Los fabricantes declaran una exactitud del 2-3%, según la
zona de la curva de saturación en la que nos encontremos (disminuye con saturaciones
por debajo del 75%, con tendencia a la sobrevaloración). La tabla 10 nos sirve para orientarnos en cuanto a la PaO2 esperable para una determinada SaO2.
Con la altitud la SaO2 disminuye y luego mejora por efecto de la aclimatación.
Disponemos de ecuaciones que nos permiten estimar la SpO2 promedio y el límite inferior de la normalidad en función de la altitud (desde el nivel del mar hasta los 4.230 m)
Tabla 10. Relación esperada entre la SaO2 y la PaO2.
SaO2 (%)
100
98,4
95
90
80
73
60
50
38
PaO2 (mm Hg)
677
100
80
59
48
40
30
26
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para las personas no aclimatadas y para las aclimatadas (que es común para los habitantes de las tierras altas); son las siguientes (29):
SpO2 en no aclimatados = 98,8183 - 0,0001 × h - 0,000001 × h2
SpO2 en aclimatados = 98,2171 - 0,0012 × h - 0,0000008 × h2
LIN SpO2 en no aclimatados = 93,4309 - 0,00009 × h - 0,000001 × h2
LIN SpO2 en aclimatados = 94,0931 - 0,0012 × h - 0,0000008 × h2
Donde:
SpO2 es la saturación arterial de oxígeno medida por pulsioximetría expresada en porcentaje.
h es la altitud medida en metros.
LIN es el límite inferior de la normalidad.
Los equipos al encenderse realizan una prueba de autodiagnóstico, pero no se calibran, por lo tanto observar su concordancia con los resultados de las gasometrías periódicamente es algo más que deseable.
Las medidas pierden fiabilidad en las siguientes circunstancias: ictericia, pigmentación
cutánea intensa, presencia de colorantes intravasculares, hipoperfusión cutánea (hemodinámica inestable, hipotermia, etc.), proximidad de lámparas infrarrojas de calentamiento, anemia grave (con Hb inferior a 5 g/dl) y presencia de carboxihemoglobina (particularmente si es > 3%) o metahemoglobina.
La pulsioximetría también nos puede servir para ajustar la prescripción de oxigenoterapia (una vez establecida mediante gasometría) según la propuesta de Guyat et al. (30)
que describimos a continuación.
Condiciones:
– El paciente habrá seguido su terapia habitual.
– Debe estar en reposo; si ha realizado un esfuerzo (como subir escaleras), esperamos al
menos 20 minutos.
– Las medidas las realizaremos en sedestación.
Procedimiento:
– Si el paciente llega con oxígeno lo retiramos y esperamos 20 min o hasta que la SpO2
sea menor del 80%, en cuyo caso se inicia la oxigenoterapia sin esperar más.
– La iniciamos con un flujo de oxígeno de 1 a 2 l/min mediante gafas nasales.
– Si la SpO2 a los 20 min es menor del 90%, debemos aumentar 1 l/min cada 20 min
(nosotros aumentamos de 0,5 en 0,5 l).
– Hasta obtener una SpO2 ≥ 90%.
Comentarios:
– Probablemente es más seguro buscar una SpO2 en torno al 92%.
– Debemos tener en cuenta que no controlamos la PaCO2 y que, en insuficiencia respiratoria hipercápnica, debemos realizar la gasometría una vez establecido el flujo de
oxígeno necesario para compensar la hipoxemia.
Ya los primeros pulsioxímetros tenían la posibilidad de ofrecer un registro continuo de
sus resultados en papel pero su análisis era muy laborioso. Actualmente, muchos modeMonitorización invasiva y no invasiva de los gases sanguíneos
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los tienen la capacidad de almacenar sus resultados para ser posteriormente volcados a
un ordenador y debidamente analizados con los correspondientes programas informáticos. Esto nos facilita el análisis de la monitorización de los pacientes, pero muy especialmente la realización de trazados nocturnos a fin de evaluar alteraciones respiratorias
durante el sueño, realizar el control de los pacientes con ventilación mecánica no invasiva y los estudios durante el esfuerzo.
La pulsioximetría nocturna (31), en el estudio del síndrome de apneas e hipopneas durante el sueño (SAHS), nos facilita los siguientes datos fundamentales: SpO2 basal, SpO2 media,
SpO2 mínima, tiempo de duración del trazado (normalmente los programas tienen la opción
de excluir aquellas partes del trazado con artefactos, desconexiones o en las que nos consta que no ha dormido), porcentaje del tiempo total en el que la SpO2 es menor del 90%
(conocido como CT90) e índice de desaturaciones superiores al 3% por hora (que son las
que consideramos significativas). El CT90 es el parámetro más sensible para este propósito,
pero su especificidad es mala ya que también se ve alterado por problemas que frecuentemente se solapan, como la EPOC y la hipoventilación. Consideramos normal un CT90 ≤
1%, una alteración leve hasta el 5%, moderada hasta el 25% y grave por encima de este
porcentaje. Mayor especificidad para el diagnóstico del SAHS tiene el índice de desaturaciones superiores al 3% por hora; sólo le debemos conceder credibilidad si calcula la desaturación a partir de la SPO2 inmediatamente anterior al evento y no si la calcula a partir
de la basal. Cifras superiores al 5 o al 10% sugieren SAHS, aunque la especificidad es escasa. La valoración subjetiva de desaturaciones mayores al 3% en dientes de sierra durante al
menos el 15% del trazado se ha considerado que sugiere SAHS. Esta morfología se considera típica del SAHS y de la respiración de Cheyne-Stokes, mientras que las desaturaciones
prolongadas nos orientan a hipoventilación, obesidad, EPOC y problemas toracógenos.
El uso del pulsioxímetro en el cribado del SAHS es controvertido; su sensibilidad y
especificidad varían mucho en función de la gravedad de los casos, la patología asociada, el laboratorio y el equipo empleado. Se ha establecido una sensibilidad entre el 30 y
el 100% y una especificidad entre el 23 y el 99%. Como es lógico, es más útil en el diagnóstico de personas sanas, salvo por la sospecha de SAHS. En general, no está recomendado establecer el diagnóstico de este síndrome mediante la pulsioximetría, pero se
defiende su utilidad para priorizar los estudios en los medios en los que exista demora en
las pruebas más adecuadas, como la poligrafía respiratoria y la polisomnografía convencional (que por cierto incorporan la pulsioximetría).
Por último, podemos utilizar la pulsioximetría para la adecuada titulación del flujo de
oxígeno suplementario portátil necesario para la deambulación según el siguiente procedimiento:
– Prueba de marcha de 6 min (en otros protocolos proponen 5 min) en pasillo o en tapiz
rodante llevando la fuente de oxígeno.
– Debe haber tomado su tratamiento habitual.
– A la velocidad a la que pasea habitualmente, puede llevar bastón, andador, etc.
– Si se repite el estudio debe hacerse tras un reposo de 20 min. Idealmente el primer test
deberíamos efectuarlo aportando aire comprimido a modo de placebo.
Valoración del flujo de oxígeno:
– Inadecuado: SpO2 menor del 90% durante más del 80% del tiempo del estudio. Si es
del 80-84%, repetiremos la prueba con un incremento del flujo de oxígeno de 2 l/min,
si está entre 85 y 89% la repetiremos con tan sólo 1 l/min de aumento.
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– Adecuado: SpO2 ≥ 90% por ≥ 80% del tiempo del estudio.
– Además del la repercusión de la oxigenoterapia en la SpO2, evaluaremos la distancia
recorrida y la disnea.
Capnografía volumétrica
La capnografía volumétrica es el análisis del trazado de la curva formada por la concentración de CO2 en el eje de ordenadas y por el volumen espirado en una respiración
a VT en el eje de abscisas.
La llevamos a cabo utilizando normalmente un analizador de la concentración de CO2
en gas mediante la técnica de la cuantificación de la absorción de los rayos infrarrojos.
El trazado del capnograma consta de tres fases (fig. 4). La fase I nos muestra la casi nula
presión de CO2 en el gas que ha permanecido en el espacio muerto anatómico. La fase II
representa el incremento de su presión parcial conforme el gas eliminado tiene una mayor
proporción del gas procedente de los alvéolos. La fase III se debe a la estabilización de la
PCO2 en el aire que procede completamente de la zona de intercambio de gases (1, 2, 20).
Esta exploración nos permite evaluar el espacio muerto por el método de Fowler, la
presión teleespiratoria de CO2, el volumen de CO2 por ciclo respiratorio, la pendiente de
la fase II y la pendiente de la fase III.
Figura 4. Capnografía volumétrica. ETCO2: presión teleespiratoria de CO2. PII: pendiente de la fase II. PIII:
pendiente de la fase III. VDanat: espacio muerto anatómico. VDalv: espacio muerto alveolar. VTalv: volumen
corriente alveolar.
VDalv
III
PIII
PCO2
PII
ETCO2
II
IV
I
VDanat
VTalv
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Volumen
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Curso I
Como el espacio muerto representa el componente ineficaz de la ventilación, su análisis periódico es una herramienta clave en la monitorización de la ventilación mecánica.
Así, después de la PaCO2, se considera un parámetro sensible en la evaluación de la ventilación alveolar.
La pendiente de la fase III la valoramos como un parámetro que evalúa el grado de
homogeneidad de la distribución de la ventilación. Aumenta en los pacientes con broncoespasmo, con enfisema y con colapso pulmonar en el contexto de la ventilación mecánica y se aplana en el tromboembolismo pulmonar, con la alveolización pulmonar de los
niños durante la maduración pulmonar (18, 32) y con el empleo de estrategias de reclutamiento alveolar durante la ventilación mecánica.
La presión teleespiratoria de CO2 en sujetos sanos debe ser similar a la presión alveolar
de la misma, que sabemos que es prácticamente igual a la PaCO2, dada la gran difusibilidad de este gas (con una diferencia de 2 mm Hg como máximo). Por lo tanto puede ser
considerada una valoración no invasiva de dicho parámetro. El aumento de la diferencia
de presión alveolo teleespiratoria de CO2 es un signo de desigualdad ventilación-perfusión
por aumento del espacio muerto fisiológico; como el espacio muerto anatómico no varía,
este cambio se deberá al aumento de la ventilación del espacio muerto alveolar.
En general infraestima la PaCO2 (se han proporcionado datos sobre su exactitud como –
2,56 ± 8,4 mm Hg, y otros mucho menos aceptables como – 22,51 ± 13 mm Hg [33, 34]).
Incluso en el mejor supuesto, tiene escasa capacidad de predicción de la verdadera PaCO2
(intervalo de confianza al 95% de – 3 a + 16 mm Hg [34, 35]). Además en pacientes con obstrucción de la vía aérea la ausencia de meseta en la fase III hace menos fiable el resultado.
Su uso está generalizado en Anestesiología y Pediatría y parece que se le presta más
atención a la tendencia de la medida que al dato aislado.
El cociente VD/VT podemos estimarlo de manera no invasiva utilizando la presión teleespiratoria de CO2 como reflejo de la PaCO2; así, la ecuación de Bohr quedaría como
sigue:
VD/VT = (PetCO2 - PECO2)/PetCO2
Donde:
PetCO2 es la presión teleespiratoria de CO2.
PECO2 es la presión de CO2 en el aire espirado mixto.
A esta opción recurrimos frecuentemente durante las pruebas de esfuerzo.
Medición transcutánea de los gases
El hecho de que la piel puede intercambiar gases con la atmósfera es conocido desde
finales del siglo XIX (1).
Con la medición transcutánea de los gases tratamos de conseguir una equiparación de
los gases de la sangre capilar cutánea con el medio de líquido electrolítico de contacto
42
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que rodea al sensor. Dicho sensor tiene los electrodos de medición de los gases cubiertos por su membrana correspondiente. El líquido se mantiene entre la piel y el sensor merced a un adhesivo con forma de ventosa.
Para facilitar este intercambio gaseoso a través de la piel deberemos desqueratinizarla, aplicando una friega antes de colocar el electrodo, y vasodilatarla para conseguir la
arterialización del flujo de sangre capilar, gracias al calentamiento que produce el propio sensor. Este aumento de la temperatura es uno de los principales problemas de la
medición ya que artefacta la medida porque aumenta el metabolismo local y también
porque produce una desviación de la curva de saturación de la Hb y, si mantenemos
demasiado tiempo el sensor sin cambiarlo de ubicación, puede incluso provocar leves
quemaduras.
Una de las principales limitaciones es la mala perfusión cutánea, lo que hace problemático su uso en pacientes con inestabilidad hemodinámica. También puede darse una
lectura errónea de la presión de oxígeno como consecuencia del uso de algunos gases
anestésicos, como el halotano. Los cambios en los gases sanguíneos se observan en el
analizador transcutáneo con unos minutos de demora.
La medida fiable estabilizada de la presión transcutánea de CO2 (PtcCO2) se obtiene
más rapidamente que la de la presión transcutánea de oxígeno (PtcO2) gracias a que la
difusibilidad del primer gas es 20 veces mayor. El tiempo de estabilización puede acortarse produciendo un calentamiento de la piel aún mayor durante los primeros 5 min de
la medición.
Los equipos se calibran mediante gases con mezclas de precisión apropiadas antes de
cada estudio. Los equipos actuales son capaces de aportar resultados y tendencias en
tiempo real en la propia pantalla y posteriormente proporcionan el estudio del registro
continuo, a modo de Holter, para su análisis.
Sería el método ideal para la monitorización, incruenta y continua, de los gases sanguíneos si no fuera por la lentitud de la medida, la demora en detectar los cambios y,
sobre todo, porque la adecuada concordancia respecto a la gasometría no está firmemente establecida (33-37); se ha evaluado su intervalo de confianza al 95% respecto a la
PaCO2 en – 6 a + 9 mm Hg. En todo caso parece preferible a la PetCO2 (35) como medida no invasora de la PCO2. Por razones obvias su uso es más frecuente en Neonatología
y Pediatría (37). Se ha empleado en pacientes críticos, en el control de la ventilación
mecánica, en el estudio de los trastornos respiratorios del sueño, etc.
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PRUEBAS NO RUTINARIAS
DE LA FUNCIÓN PULMONAR
Felip Burgos Rincón
Introducción
Se dice que existe insuficiencia respiratoria (IR) cuando el sistema respiratorio no consigue oxigenar la sangre arterial de forma adecuada, cuando no impide la retención de CO2
o en ambas situaciones a la vez (1). Por acuerdo internacional los valores de PaO2 menores
a 60 mm Hg y/o de PaCO2 mayores a 50 mm Hg indican IR (tabla 1).
Aunque estos valores sirven de referencia internacional para delimitar la existencia de
IR, es importante hacer notar que han sido obtenidos a partir de «aire ambiente al nivel
del mar» ya que la PaO2 está relacionada directamente con la fracción inspirada de oxígeno (FiO2) y la presión atmosférica (3, 4). Si cualquiera de las dos disminuye, en el caso
de la presión atmosférica por incremento de la altitud sobre el nivel del mar, también
existirá IR, aunque no directamente debida a la incapacidad del sistema respiratorio. La
cifra de PaO2 de 60 mm Hg no es estrictamente aleatoria sino que se relaciona con la
curva de disociación de la hemoglobina. La forma sigmoidal de ésta implica que valores
de PaO2 por encima de 60 mm Hg se acompañan de pequeños cambios en la saturación
de la hemoglobina que presenta la seguridad de una saturación por encima del 90%
(fig. 1). En cambio, con valores de PaO2 por debajo de 60 mm Hg la relación entre PaO2
y saturación de la hemoglobina es lineal, de manera que cambios de la PaO2 se traducirán en iguales cambios en la saturación, que, a su vez, influirán en la oxigenación de los
tejidos.
Manifestaciones clínicas de la insuficiencia respiratoria
En otro capítulo de este curso se aborda con detalle este apartado. Sin embargo, es
necesario recordar que los datos clínicos de la IR están ocasionados, por un lado, por la
Tabla 1. Valores normales para gases arteriales respiratorios en reposo.
PaO2
97-102 mm Hg
PaCO2
34-38 mm Hg
AaPO2
5-6 mm Hg
Hemoglobina
14,9 g/100 ml
Capacidad de O2
20 ml/100 ml
Contenido de O2
19,8 ml/100 ml
Combinado con Hb
19,5 ml/100 ml
Disuelto en O2
0,30 ml/100 ml
Saturación de oxihemoglobina
Presión atmosférica
97,5%
760 mm Hg
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Curso I
Figura 1. Curva de disociación de la hemoglobina.
% Sat
100
75
60 mm Hg
50
25
0
P50
PaO2 (mm Hg)
enfermedad de base y, por otro, por la sintomatología derivada de la existencia de hipoxemia e hipercapnia.
Síntomas de hipoxemia e hipercapnia
La tolerancia a la hipoxemia y a la hipercapnia va a depender del tiempo y de la rapidez de instauración, siendo habitual que las formas crónicas se desarrollen de forma insidiosa (tabla 2). La coloración azulada de piel y mucosas o cianosis es un signo bastante
característico de la existencia de hipoxemia.
La hipoxemia crónica puede producir las siguientes alteraciones:
– Hipertensión pulmonar, agravada si existe acidosis respiratoria, que va a conducir a la
aparición de cor pulmonale crónico, caracterizado por ingurgitación yugular, edemas
y hepatomegalia de estasis.
– Aumento del gasto cardiaco, que eleva aún más la sobrecarga cardiaca.
– Efectos deletéreos sobre la función miocárdica, especialmente si existe coronariopatía
asociada.
Tabla 1. Diferencias entre insuficiencia respiratoria aguda y crónica.
Aguda
Crónica
pH
Acidosis
Normal
HCO3
Normal
Elevado
Alteración respiratoria
Ausente
Presente
Síntomas
Bruscos
Progresivos
Tolerancia
Hemoglobina
48
Mala
Buena
Normal
Poliglobulia
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
– Trastorno de la función renal con tendencia a la retención de sodio.
– Alteraciones de la función del sistema nervioso central caracterizadas por cefaleas,
alteraciones mentales e intelectuales, somnolencia e incoordinación motora.
– Alteraciones hematológicas, como la poliglobulia.
La existencia de hipercapnia puede producir cefaleas, temblores, sensación de abotargamiento y somnolencia, con tendencia a alterar el ritmo sueño-vigilia. En las descompensaciones agudas estos datos clínicos empeoran llegando a la obnubilación y al
coma hipercápnico, presentando en ocasiones alteraciones ventilatorias como respiración de Kussmaul (generalmente asociada a estados de acidosis) o de Cheyne-Stokes
(observada en estados de narcosis hipercápnica). En la práctica los efectos de la hipoxemia se pueden superponer a los de la hipercapnia.
Síntomas de la enfermedad causal
Un dato clínico bastante común a todas las causas de IR es la existencia de disnea, cuya
intensidad va a ser muy variable. Existen una serie de mecanismos de adaptación que contribuyen a disminuir la sensación de disnea. Uno de ellos es la retención de bicarbonato,
que, al reducir la acidosis, contribuye a disminuir el impulso ventilatorio y a prevenir el
deterioro muscular inspiratorio. También podrían participar los opiáceos endógenos en respuesta al estrés respiratorio, cuyo efecto va a ser la reducción del impulso a pesar de retener CO2. De este modo un paciente que tolera un cierto grado de retención de CO2 puede
presentar menos disnea que un paciente con igual grado de deterioro funcional, que
requiere un alto nivel de esfuerzo respiratorio para mantener la PCO2 en cifras normales.
Tanto en la IR aguda como en la descompensación de una crónica pueden aparecer
datos clínicos de alarma, como aumento de disnea, respiración rápida y superficial,
empleo de músculos accesorios de la ventilación, aparición de descoordinación toracoabdominal, existencia de sudoración y disminución del nivel de conciencia con tendencia a la obnubilación. En estos casos hay que sospechar que estamos en presencia de una
IR e instaurar las medidas terapéutica adecuadas.
Intercambio de gases: prueba de difusión
El intercambio de oxígeno y CO2 entre la circulación pulmonar y el alvéolo es el principal objetivo del aparato respiratorio. Para su determinación se emplea el monóxido de
carbono (CO) por ser una molécula con gran afinidad por la hemoglobina, que atraviesa
la membrana alveolocapilar de manera similar al oxígeno y cuyo gradiente alveoloarterial no se modificará a lo largo del capilar. Esta transferencia de moléculas se realiza por
un proceso de difusión pasiva, que está regulada por las leyes físicas de difusión de los
gases expresada en la ecuación de Fick. En otras palabras, la capacidad de difusión o difusión libre de CO (DLCO) o transferencia libre de CO (TLCO) es el volumen de CO transferido a la circulación por unidad de tiempo y por presión parcial alveolar de CO y sus
resultados se expresan en ml/min/mm Hg (5).
Para su determinación se pueden emplear varios métodos pero se pueden resumir en dos:
el método de respiración única, que es la técnica más utilizada y que se explica en otro capíPruebas no rutinarias de la función pulmonar
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Curso I
Figura 2. Medición de la difusión de monóxido de carbono y acetileno por el método de reinhalación. Las mediciones
se realizan reinhalando rápida y profundamente una mezcla con una concentración inicial de gases conocida. Donde
VA, el volumen alveolar, se calcula sumando el volumen respiratorio durante la maniobra al volumen residual medido
por el método de dilución de un gas trazador, en este caso argón. PB es la presión barométrica. Las fracciones
alveolares de CO iniciales y finales se obtienen, analizando muestras de gas de la bolsa de recogida en dos momentos
separados por un intervalo de tiempo conocido o midiendo la concentración de un gas inerte al principio y al final de
la maniobra. Se calculan la concentración inspiratoria de CO y el factor de dilución obtenido del gas inerte y se
equipara con la concentración de CO la final del período de reinhalación.
REINHALACIÓN
Volumen
Argón
Acetileno
Monóxido de carbono
0
4
8
12
16
20
Tiempo (segundos)
24
28
tulo de este curso, y el método de respiraciones múltiples. Este método está reservado para
pacientes que no pueden hacer los 10 segundos de apnea o que no colaboran bien, como
los niños. Existen dos, el método del estado constante (más usado) y el de reinhalación. En
el primero, el paciente respira una baja concentración de CO, sobre el 0,1%, durante 30
segundos aproximadamente, el CO espirado hasta alcanzar un estado constante. En este
momento se mide la transferencia de CO y la PaCO. Sus principales inconvenientes son que
tiene una baja reproducibilidad y que el resultado depende del volumen minuto. En el método de reinhalación el paciente respira durante 30 segundos de una bolsa cerrada con una
concentración baja de CO y He y reinhala su contenido, normalmente a volumen corriente
elevado y sobre 30 respiraciones por minuto. La DLCO se calcula a partir de las concentraciones iniciales y finales de He y CO, de manera similar a la respiración única. Al igual que
en el estado estable, su resultado también se ve influido por el patrón respiratorio. Su ventaja es que puede determinar la DCO en pacientes con volúmenes muy bajos (fig. 2).
Técnica de eliminación de gases inertes múltiples (TGIM)
Es una técnica de análisis del intercambio pulmonar de gases extremadamente sensible y específica pero que, por su dificultad metodológica, no se emplea nunca en la prác-
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en la insuficiencia respiratoria
Figura 3. Valores normales de VA/Q.
Estudios de ventilación-perfusión
Ventilation (•) and blood flow (•), l/min
0,9
0,8
dead space
Valores normales
≤ 0,60
0,7
LogSD Q
0,6
LogsSD V
≤ 0,65
Shunt
< 1%
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
shunt
LogSD
0,0
0,01
0,1
1
10
Ventilation/perfusion ratio
100
Cardús J, et al.
AJRCCM 1997; 156: 648
tica clínica habitual; su empleo se restringe a laboratorios con amplia experiencia en la
técnica interesados en un análisis fisiopatológico muy específico de los diferentes factores intra y extrapulmonares que gobiernan el intercambio de gases. La utilización de la
TGIM ha aportado desde mediados de la década de los 70 (cuando fue introducida por
primera vez) información fisiopatológica de primer orden en enfermedades pulmonares
de muy diversa índole (3) (EPOC, fibrosis pulmonar, TEP, asma, neumonía, etc.).
La TGIM se basa en el análisis de la eliminación pulmonar de seis gases (SF6, enfluorano, halotano, ciclopropano, éter y acetona), de solubilidades diferentes, que se administran por vía venosa. En condiciones de estado estable (steady state), se mide su
concentración en aire espirado, sangre arterial y sangre venosa mixta mediante cromatografía de gases. Estos datos, junto a otros de carácter general, como presión atmosférica,
FiO2, hemoglobina, etc.), se introducen en un programa informático cuyo resultado final
es una distribución de los cocientes VA/Q basada en un modelo matemático que simplifica todo el parénquima pulmonar en un modelo de 50 unidades alveolares, como se
muestra en la figura 3.
La figura 3 muestra en el eje de las abscisas el valor de los diferentes cocientes VA/Q
de estas 50 unidades alveolares desde 0 (shunt) hasta 100 (espacio muerto) y en el eje de
las ordenadas la cantidad de ventilación o perfusión que cada una de ellas recibe. En esta
misma figura se presenta la distribución de cocientes VA/Q obtenida en un individuo sano
(6). Obsérvese que tanto la ventilación como la perfusión se distribuyen en unidades
alveoIares cuyos cocientes VA/Q oscilan entre 0,1 y 10. No existen shunt ni espacio muerto (excepto el anatómico). Por el contrario, el panel A (fig. 4) muestra la distribución de
cocientes VA/Q obtenida en un paciente con EPOC tipo enfisema. Obsérvese que tanto la
distribución de la ventilación como la de la perfusión son mucho más anchas (dispersas)
que en el caso anterior y que existe perfusión distribuida a unidades alveolares poco venPruebas no rutinarias de la función pulmonar
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Curso I
Figura 4. Distribuciones de ventilación alveolar (círculos abiertos) y perfusión pulmonar (círculos cerrados) en
función de 50 unidades alveolares (abscisas), de cero (cortocircuito) a infinito (espacio muerto).
La distribución bimodal en la ventilación alveolar (A) se observa en los casos con enfisema predominante;
la distribución bimodal en la perfusión pulmonar (B) se observa en cualquier fenotipo de EPOC.
Espacio muerto
43% O*
Ventilación o flujo sanguíneo (l · m–1)
A
Espacio muerto
45% O*
B
0,75
0,75
0,50
0,50
0,25
0,25
0,00
0
Cortocircuito
2%
Cortocircuito
0%
0,01
0,00
0,1
1,0
Cociente VA-Q
10
100
0
0,01
0,1
1,0
Cociente VA-Q
10
100
tiladas, cuyo cociente VA/Q es inferior a 0,1 (efecto mezcla venosa) e incluso igual a 0
(shunt); simultáneamente (panel B: cualquier fenotipo de EPOC), existe ventilación distribuida a unidades alveolares escasamente perfundidas (cociente VA/Q superior a 10) (efecto espacio muerto). La TGIM proporciona también información sobre una hipotética limitación en la difusión del oxígeno desde el gas alveolar hasta la sangre capilar, como la
que puede aparecer en algunas enfermedades intersticiales, especialmente con el ejercicio físico.
Test de tolerancia al esfuerzo
Introducción
Uno de los síntomas más característicos del individuo enfermo es su incapacidad para
realizar y/o mantener un ejercicio físico normal. Las causas que generan dicha incapacidad son múltiples y variadas. Cuando la enfermedad que las motiva se halla suficientemente avanzada, son incluso obvias. Sin embargo, en estadios iniciales de la enfermedad, o en algunas entidades determinadas, el individuo puede mostrar signos de intolerancia al esfuerzo sin que pueda determinarse su causa a partir de la exploración clínico-funcional realizada en reposo. El test de tolerancia al esfuerzo permite comprobar
dicha limitación y, en muchos casos, establecer su origen. En consecuencia, debe indicarse un test de esfuerzo en todas aquellas circunstancias en las que la sintomatología
del paciente no quede suficientemente explicada por la exploración funcional obtenida
en reposo (7).
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
Estos test incluyen la medida del consumo de oxígeno, la producción de CO2, la ventilación minuto, el registro electrocardiográfico, la medida de la tensión arterial, la oximetría y la gasometría en la sangre arterial. Puesto que el objetivo de estas pruebas es
obligar a los órganos y sistemas implicados en el transporte de oxígeno a aumentar su función, incluso hasta alzar o aproximarse a sus límites para analizar la respuesta, para su
realización se necesitan ejercicios que requieran masas musculares importantes, como la
marcha o carrera (tapiz rodante) y el pedaleo (cicloergómetro).
Las pruebas progresivas de esfuerzo están indicadas en general cuando el paciente se queja
de disnea de esfuerzo o intolerancia al ejercicio. Si el síntoma es dolor torácico, la prueba más
apropiada probablemente sea una prueba de estrés cardiaco realizada por cardiólogos.
Los pulmones, el corazón, las circulaciones pulmonar y periférica y la maquinaria
energética de los músculos deben responder apropiadamente y de forma coordinada para
satisfacer las necesidades de los músculos activos durante el ejercicio: para ello a medida que aumenta la intensidad del esfuerzo se ven obligados a usar una parte cada vez
mayor de su reserva funcional hasta que se alcance su respuesta máxima o aparezcan los
síntomas relacionados con aproximarse a la respuesta máxima que obliguen al sujeto a
disminuir la intensidad del esfuerzo o a parar. En ambos casos el órgano o sistema en
cuestión limita el ejercicio. Por ello, como las pruebas de esfuerzo clínicas hacen posible
la reproducción en el laboratorio de los síntomas del sujeto mientras se mide la respuesta fisiológica a un estímulo estandarizado, permiten objetivar y cuantificar la intolerancia
al ejercicio y detectar o descartar anomalías en los sistemas implicados.
Indicaciones clínicas
Las indicaciones de estas pruebas son:
1. La valoración de la tolerancia al ejercicio y de los factores limitantes del mismo:
– La objetivación de la limitación de la capacidad de esfuerzo.
– El análisis de los factores limitantes de la capacidad de esfuerzo.
– La distinción entre disnea de origen respiratorio o cardiaco.
– El estudio de la disnea no explicable por las pruebas en reposo.
2. Valoración clínica, funcional y pronóstica y detección de alteraciones que se producen
o empeoran acusadamente con el ejercicio en enfermedades pulmonares crónicas:
– EPOC.
– Enfermedades intersticiales.
– Fibrosis quística.
– Hipertensión pulmonar primaria
3. Valoración legal de la discapacidad por enfermedades respiratorias.
4. Prescripción de ejercicio para terapia (en rehabilitación) o por otros motivos.
5. Valoración preoperatoria en la cirugía de reducción pulmonar.
6. Valoración de los efectos de intervenciones terapéuticas.
Pruebas de esfuerzo constantes
Indicaciones:
– Evaluación de la respuesta a distintas intervenciones, como rehabilitación cardiopulmonar, tratamiento broncodilatador, cirugía de resección de volumen y otros.
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– Mediciones fisiológicas que requieren estabilidad o un cierto tiempo para llevarlas a
cabo: hemodinámicas, gasto cardiaco por rebreathing, curvas de flujo/volumen en ejercicio, hiperinsuflación dinámica o cinética de la respuesta del intercambio de gases.
– Validación de puntos obtenidos durante las pruebas progresivas.
– Calibraciones biológicas de los equipos.
Pruebas de campo
Las pruebas de ejercicio realizadas en el laboratorio (incremental o de carga constante)
son útiles e insustituibles para el análisis de problemas específicos. Sin embargo, los requerimientos propios de un laboratorio de ejercicio con equipo son relativamente complejos (8).
Las pruebas de campo presentan menores requerimientos tecnológicos, lo que las hace
practicables para la evaluación de la tolerancia al ejercicio fuera del laboratorio de función pulmonar.
Estas pruebas no deben considerarse alternativas a las pruebas de laboratorio, sino complementarias para su utilización en la práctica clínica habitual. Los protocolos simples
de ejercicio más populares son: la prueba de marcha durante un período controlado (6 o
12 min), la prueba de lanzadera y las pruebas de subida de escalones. En la actualidad, la
prueba de 6 min (6MWD) es, sin duda, el protocolo simple más utilizado.
Los perfiles de demanda metabólica (VO2) de diferentes modalidades de pruebas de
tolerancia al ejercicio se comparan en la figura 5 y las características de las pruebas de
ejercicio se describen a continuación.
Prueba de escaleras
La subida de escalones, descrita en 1948, fue una de las primeras pruebas simples utilizadas para evaluar la tolerancia al ejercicio en pacientes. Presenta una reproducibilidad
Figura 5. Perfil del VO2 en cuatro protocolos de ejercicio efectuados en un mismo paciente con enfermedad
pulmonar obstructiva crónica (EPOC).
2.000
VO2: pico
1.600
1.200
Escalera
6MWT
INCREMENTAL
SHUTTLE
800
400
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Tiempo, mh
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9 10 11
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en la insuficiencia respiratoria
Figura 6. Recorrido que hay que seguir durante la realización de la prueba de marcha de lanzadera. Los conos
que indican el cambio de sentido están colocados a una distancia de 0,5 m de los extremos del perímetro de
marcha para permitir el giro del paciente.
0,5 m
9m
0,5 m
individual aceptable cuando se controlan las condiciones de realización de la prueba y
presenta un alto grado de aplicabilidad (hay una escalera en cualquier centro sanitario).
Sin embargo es una prueba que carece de estandarización suficiente. La demanda metabólica depende de factores como el peso corporal del paciente, la altura de los escalones, la velocidad de subida o el grado de apoyo sobre la barandilla de la escalera, lo que
plantea importantes problemas en cuanto a la estandarización de la prueba y por tanto
su comparación entre centros, así como la ausencia de valores de referencia, representan
un inconveniente para la utilización clínica de esta prueba.
Prueba de lanzadera (shuttle test)
Se empezó a utilizar en 1992 como una prueba de tipo incremental para evaluar la
tolerancia al ejercicio en pacientes con EPOC. Mediante una señal sonora, provista por
una grabación, se indica la velocidad de marcha al paciente a lo largo de un corredor de
10 m señalizado por dos conos situados 0,5 m antes de cada borde (fig. 6).
El paciente cuenta con un tiempo predeterminado para recorrer la distancia que separa, un cono de otro. La velocidad de marcha se incrementa a cada minuto, hasta 12 niveles de velocidad. Al finalizar la prueba se contabiliza la totalidad de metros caminados.
La prueba termina cuando se pone de manifiesto una limitación sintomática (disnea,
molestias en las extremidades inferiores, etc.) o bien cuando el sujeto no es capaz de
alcanzar el cono de uno de los extremos en el tiempo del que dispone dos veces consecutivas. La prueba de lanzadera ha demostrado muy buena correlación con el VO2
pico obtenido, durante la realización de una prueba de ejercicio incremental convencional, con la distancia caminada, en la prueba de 6MWD y con la calidad de vida relacionada con la salud. Al tratarse de una prueba con alto grado de estandarización y
buena reproducibilidad, permite una buena comparación de los resultados obtenidos en
diferentes centros sanitarios. Sin embargo, la falta de valores de referencia representa
una cierta limitación para utilización clínica. Resulta altamente sensible para detectar
cambios fisiológicos generados por programas de entrenamiento físico. En resumen, se
trata de una prueba simple de ejercicio incremental potencialmente útil, menos utilizada que la de 6 MWD y, por tanto, con menos información disponible para su validación
clínica.
Distancia caminada en seis minutos (6 MWD)
Los primeros intentos de evaluar la capacidad funcional midiendo la distancia recorrida durante un período controlado datan de 1982. Butland et al comparan la prueba de
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Figura 7. Recorrido que hay que seguir durante la realización de la prueba de 6 min marcha. Los conos que
indican el cambio de sentido están colocados a una distancia de 0,5 m de los extremos del perímetro de
marcha para permitir el giro del paciente.
50 cm
29 m
50 cm
marcha de 12 min con otras variantes más cortas (2, 6 y 12 min). Se observa la variabilidad de los resultados aumenta al incrementar el tiempo de marcha y el poder discriminativo se reduce al disminuir la duración de la prueba; ello se propone la 6MWD a modo
de compromiso entre reproducibilidad y poder discriminativo. Una revisión reciente concluye que «la prueba de marcha de 6 min es fácil de realizar, bien tolerada y la que mejor
refleja las actividades de la vida diaria» (fig. 7). Se trata en efecto de una prueba muy sencilla que evalúa una actividad desarrollada diariamente por los pacientes, como es caminar, y que presenta pocos requerimientos tecnológicos. La 6MWD presenta una buena
correlación en el VO2 pico y con la calidad de vida relacionada con la salud y se trata de
una prueba altamente sensible para detectar cambios, después de intervenciones terapéuticas, como el entrenamiento físico; asimismo muestra una buena correlación con los
cambios o en la percepción de la disnea. Se utiliza en aproximadamente un 80% de los
programas de rehabilitación respiratoria (7-9) de pacientes un EPOC y cuenta con ecuaciones de predicción publicadas.
Los aspectos relacionados con la estandarización de la 6MWD son muy importantes
para optimizar la utilización de la prueba y para que se reduzcan de forma muy significativa. Los aspectos relevantes para la adecuada estandarización son: el grado de incentivo durante las pruebas, la longitud del pasillo, el número de pruebas que se deben realizar en un determinado paciente y los criterios de administración de oxígeno durante la
prueba.
Las pruebas simples de ejercicio son útiles para la caracterización clínica de los
pacientes en lo que respecta a la limitación de la tolerancia al ejercicio y deben considerarse complementarias de la pruebas de ejercicio convencional, que aportan información
irremplazable. El tipo de pruebas que se va a utilizar debe seleccionarse de acuerdo con
las preguntas clínicas específicas en cada caso. Cabe señalar que la 6MWD es probablemente la que reúne los criterios necesarios para ser recomendada como prueba de referencia por su simplicidad, bajos requerimientos tecnológicos, buena reproducibilidad y
bajo riesgo cardiopulmonar (9, 10).
Estudio del control de la ventilación
Cuando las exploraciones comentadas en éste y otros capítulos de este curso son normales o están ligeramente afectadas, pueden efectuarse otras exploraciones funcionales,
como el estudio del control de la ventilación. El estudio de los centros respiratorios tuvo
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
un especial auge en las últimas décadas debido, fundamentalmente, al progresivo conocimiento de los síndromes de hipoventilación alveolar, las alteraciones respiratorias
durante el sueño y las alteraciones ligadas a enfermedades neuromusculares. Las pruebas
más utilizadas en el laboratorio son el análisis del patrón ventilatorio, la presión de oclusión en el 0,1 segundo (P0,1) y los estudios de quimiosensibilidad (11).
Exploración del patrón ventilatorio
El patrón ventilatorio expresa de forma global el control de la respiración y de los cambios que se establecen en él para compensar las alteraciones morfológicas o funcionales
del aparato respiratorio. Existen diferentes métodos de medida del patrón ventilatorio:
– Determinación mediante máscara facial o pieza bucal (tipo buzo). El paciente respira
de forma tranquila a través de una de ellas, que está conectada a un espirómetro.
– Pletismografía inductiva respiratoria (Respitrace®). Consiste en la colocación de unas
bandas torácicas y abdominales que van a registrar los cambios de volumen que se producen con la respiración
Las variables que hay que considerar en el estudio del patrón respiratorio son:
–
–
–
–
–
–
VE: ventilación minuto.
FR: frecuencia respiratoria.
VT: volumen corriente.
Ti: tiempo inspiratorio.
Ttot: duración total del ciclo respiratorio.
Ti/Ttot: relación entre tiempo inspiratorio y tiempo total (fracción de tiempo del ciclo
total que se utiliza para la inspiración, por lo que sería una medida del timing u oscilador central).
– VT/Ti: flujo inspiratorio medio VT/Ti (MIF) representa el volumen corriente alcanzado
durante la inspiración y viene a traducir el impulso neuromuscular o estímulo inspiratorio inicial (drive).
Medida de la presión de oclusión en el 0,1 segundo
La P0,1 corresponde a la presión medida en la boca durante los 100 primeros milisegundos de la inspiración, realizada con la vía aérea ocluida. Se admite que en un estadio tan precoz el sujeto no responde de forma voluntaria a la oclusión y, por tanto, la
medida expresa el impulso respiratorio central. Está indicada siempre que se deba valorar la posible presencia de alteraciones en la génesis del estímulo ventilatorio o en la respuesta de los centros moduladores de la ventilación ante determinados estímulos físicos
o químicos.
Estudios de quimiosensibilidad
La respuesta de los quimiorreceptores se estudia midiendo el comportamiento de la
ventilación, el patrón ventilatorio y la P0,1 ante un estímulo químico, sea respirando mezclas de gas con valores bajos de O2 (estimulación hipóxica) o enriquecidas en CO2 (estimulación hipercápnica) y valorando las modificaciones que se producen en ventilación,
patrón ventilatorio y presión de oclusión.
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El estudio de la respuesta ventilatoria a la hipercapnia puede llevarse a cabo mediante dos tipos de técnicas:
– Método del estado estable (Lloyd y Cunningham). En éste el paciente respira una mezcla constituida por O2 21%, CO2 6-8% y resto nitrógeno. Se realiza un control continuo de los niveles de CO2 en el aire espirado hasta que se estabilizan, hecho que tiene
lugar generalmente a los 8-10 min.
– Método de respiración en circuito cerrado o rebreathing: el paciente respira y reinspira en una bolsa que contiene una mezcla gaseosa con una concentración conocida de
CO2 (habitualmente un 7%) y que ha sido enriquecida con oxígeno. Es una técnica que
resulta más rápida y que permite alcanzar un mayor estímulo, por lo que prácticamente ha desplazado al método del estado estable descrito anteriormente.
En ambos casos se mide el incremento de la respuesta ventilatoria y de la P0,1 en relación a su valor inicial (valor basal). El resultado se describe mediante la pendiente de respuesta que relaciona la ventilación y la presión de oclusión con la PCO2 (VE/PCO2;
P0,1/PCO2). Existe una gran variabilidad en la respuesta mostrada por sujetos sanos, de
manera que el rango VE/PCO2 oscila entre 2 y 6 l/mm Hg y el rango considerado normal
para la P0,1 /PCO2 entre 0,12 y 2,64 cm H2O/mm Hg.
La hipoxemia, al igual que la hipercapnia, se acompaña de un incremento, tanto en la
ventilación (VE) como en la P0,1. En este caso la relación no es lineal, sino curvilínea, existiendo, por el contrario, una relación inversa lineal entre el grado de saturación y el incremento en las medidas de la ventilación. La respuesta a la hipoxemia depende, sobre todo,
de los quimiorreceptores carotídeos.
Aunque existen varios procedimientos de medida, el más utilizado es la estimulación
hipóxica isocápnica progresiva. Consiste en la reinspiración en una bolsa llena de aire,
conectada a un filtro destinado a la absorción de CO2. De esta forma se produce una
caída progresiva en la saturación de O2, manteniéndose estables los niveles de CO2. La
prueba finaliza cuando la saturación de O2 cae por debajo del 80% (12).
Al igual que ocurría con la hipercapnia, la respuesta ventilatoria a la hipoxemia muestra una gran variabilidad, de manera que el cociente se sitúa entre -0,18 y -4,90 l/min/%.
Los cambios de la P0,1 también son muy variables, con un rango que se sitúa entre -0,01
y – 0,23 cm H2O/%.
Gasto cardiaco
El gasto cardiaco Q/T equivale al producto del volumen sistólico del ventrículo izquierdo y la frecuencia cardiaca. Sus modificaciones son causa poco valorada de alteraciones
del intercambio pulmonar de gases. El principio de Fick establece que:
QT x (CaO2-CvOz) = VO2
Donde CaO2 y CvO2 corresponden a los contenidos de oxígeno en sangre arterial y venosa mixta (arteria pulmonar) la VO2 al consumo tisular de O2 y QT al gasto cardiaco. En
condiciones normales, en reposo el VO2 sólo depende de la actividad metabólica del
organismo; por tanto, si en estas circunstancias se produce una disminución del QT
(infarto de miocardio, por ejemplo), la diferencia arteriovenosa de contenidos de oxígeno (CaO2 –CvO2) aumentará. Esto se produce a expensas de la disminución del CvO2 y,
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Bases fisiológicas y procedimientos diagnósticos
en la insuficiencia respiratoria
en consecuencia, de la PO2 en la sangre venosa mixta (PvO2). Cualquier disminución de
la PvO2 supone una carga extra para el parénquima pulmonar, que ha de conseguir oxigenar adecuadamente una sangre que llega a los pulmones con un contenido de oxígeno más bajo (13).
Este mecanismo de alteración del intercambio pulmonar de gases es poco valorado en
la práctica. Sin embargo, tiene una característica terapéutica fundamental: es insensible
a todas las acciones terapéuticas destinadas a mejorar otros factores reguladores del intercambio de gases, sean intrapulmonares (oxigenoterapia, broncodilatadores, corticoesteroides, antibióticos, etc.) o extrapulmonares (ventilación mecánica). Por el contrario, un
correcto soporte hemodinámico (administración de volumen intravascular, fármacos
vasoactivos, etc.) es de gran efectividad terapéutica.
Bibliografía
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2000.
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5. Casan P, Burgos F, editores. Manual SEPAR de procedimientos 3: Procedimientos de evaluación
de la función pulmonar. Madrid: Luzan 5; 2002.
6. Cardús J, Burgos F, Diaz O, Roca J, Barberà JA, Marrades RM, Rodríguez-Rosin R, Wagner PD.
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12. Tratado de insuficiencia respiratoria. P de Lucas, R Güell, JM Rodríguez González-Moro, A
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13. Función pulmonar aplicada. Agustí GN, editor. Mosby/Doyma; 1995.
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ESTUDIOS DE FUNCIÓN MUSCULAR
Y DE CENTROS RESPIRATORIOS
Diego Castillo Villegas, Jordi Giner Donaire y Pere Casan Clarà
Introducción
El conjunto de la «bomba ventilatoria» está actuado por músculos y dirigido desde
diferentes centros neuronales. Si el intercambio de gases se mantiene entre sus límites de
referencia, la acción neuromuscular se realiza de forma adecuada. Por el contrario, si el
resultado final (pH, PO2 y PCO2) está alterado, su origen puede y debe evaluarse a partir
del funcionamiento de los músculos respiratorios y del control central de la ventilación.
El correcto funcionamiento del sistema se realiza con el conjunto corporal en bipedestación y en situación de reposo. En decúbito supino se produce una reducción de la capacidad residual funcional y los músculos respiratorios trabajan en condiciones deficitarias, por
lo que se modifica la relación ventilación/perfusión y se reduce la PO2. En ejercicio se
ponen a prueba las reservas funcionales de todos los órganos y sistemas y, lógicamente,
también los pulmones, que deben exprimir su capacidad de intercambio de gases.
Los músculos respiratorios pueden afectarse por reducción o pérdida de su capacidad
de generar fuerza, por la imposibilidad de mantenerla a lo largo del tiempo, en lo que se
define como endurance o aguante muscular, y porque estos músculos se fatiguen. Cada
una de las enfermedades puede tener uno o varios de estos elementos pero hemos de
poder diferenciarlos y cuantificarlos en el laboratorio de función pulmonar (1). A su vez,
el patrón ventilatorio está definido por los elementos que intervienen en la consecución
de la ventilación, es decir, volumen (Vt) y frecuencia respiratoria (FR). Una forma actual
de evaluarla es a partir de sus elementos más intrínsecos, driving (Vt/Ti) y timing (Ti/Ttot).
También, en cada enfermedad pueden modificarse estos dos componentes.
Las pruebas respiratorias realizadas en el laboratorio tienen una finalidad clínica práctica (diagnóstico, evaluación terapéutica, pronóstico, etc.) o pertenecen al terreno de la
investigación. En ambos casos, las más destacadas se desarrollan a continuación.
Procedimientos para el estudio de la función muscular
Aspectos generales
Los músculos respiratorios son los elementos contráctiles responsables de generar los cambios de presión intratorácica que provocarán el flujo de aire en los pulmones (2). De su correcto funcionamiento depende la ventilación alveolar. Dado que apenas disponen de períodos
de descanso, en contraposición a otros músculos esqueléticos, se han adaptado para convertirse en músculos con una gran capacidad aeróbica, permitiendo una elevada utilización del
oxígeno para la extracción de energía. Sin embargo, hay diversas circunstancias que pueden
provocar el fracaso de los músculos respiratorios, sea por el aumento de la demanda del tra-
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Curso I
Tabla 1. Causas de disfunción muscular respiratoria.
Mayores demandas ventilatorias o energéticas
EPOC y sus exacerbaciones
Agudización grave del asma
Edema pulmonar
Enfermedades intersticiales pulmonares
Obesidad mórbida
Alteraciones de la caja torácica
Síndrome del distrés respiratorio del adulto (SDRA)
Ejercicio
Hipoxia e hipercapnia
Hipertermia y fiebre
Menor capacidad de respuesta neuromuscular
Enfermedades pulmonares crónicas (EPOC y asma crónica)
Paresia/parálisis del diafragma
Decondicionamiento por desuso (incluye estados de postventilación mecánica)
Efectos de la cirugía toracoabdominal mayor
Hemiplejía y cuadriplejía
Otros procesos neurológicos o de la placa motora
Miopatías primarias y secundarias
Enfermedades inflamatorias sistémicas
Disminución de la oferta energética al músculo
Anorexia de causa orgánica (neoplasias)
Anorexia nerviosa
Nutrición parenteral/enteral insuficiente
Endocrinopatías
Anemia
Hipovolemia
Insuficiencia cardiaca
Diarrea grave
bajo respiratorio, la disminución de la energía aportada al músculo o por un defecto intrínseco de éste (tabla 1) (3).
Para evaluar la gravedad de la disfunción muscular se utilizan principalmente las pruebas de función pulmonar, aunque no deben obviarse la historia clínica y las técnicas de
imagen (tabla 2) (3).
Dentro de las técnicas utilizadas en el laboratorio de función pulmonar podemos diferenciar entre aquellas más generales (técnicas de función pulmonar convencional) y
aquellas dirigidas a evaluar aspectos más específicos del trabajo muscular (fuerza, aguante o fatiga).
Técnicas de función pulmonar convencional en el estudio de la función muscular
Las pruebas convencionales (espirometría, volúmenes, gasometría, etc.) son utilizadas
principalmente para establecer la gravedad de la enfermedad y su progresión, dado que
debido a su baja especificidad no son útiles para el diagnóstico. No obstante, en ocasiones la disfunción muscular se sospecha inicialmente por una alteración en estas pruebas.
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Tabla 2. Principales pruebas para la evaluación de la función muscular y respiratoria
en la práctica clínica.
Exploración física
Técnicas de imagen
Técnicas de función pulmonar convencional
Determinación de las presiones respiratorias máximas (en la boca, en la cavidad nasal o en el esófago)
Cálculo de la presión transdiafragmática
Estimulación eléctrica del nervio y los centros frénicos
Estimulación magnética (transcraneal, cervical y de nervios frénicos)
Estimulación por inhalación de mezclas de gases (hipoxia y/o hipercapnia)
Recogida y procesamiento de la señal electromiográfica
Prueba incremental de resistencia muscular
Prueba de resistencia con carga constante submáxima
Ventilación voluntaria máxima
Evaluación del riesgo de fatiga mediante determinación de los índices tensión-tiempo
– Espirometría forzada
En pacientes con debilidad muscular no suele apreciarse un patrón obstructivo.
Generalmente, dado que la espirometría supone un esfuerzo (sobre todo al final de la
espiración y de la inspiración), en pacientes con dicha disfunción se observa una disminución de los flujos en estos dos puntos, lo cual provoca una curva más redondeada.
Además, esto puede reflejarse también en un aumento de la relación FEV1/FVC. Por último, en enfermos con disfunción muscular de la vía aérea superior o alteraciones extrapiramidales, es posible observar oscilaciones de flujo llamadas sawtooth (dientes de sierra).
– Volúmenes pulmonares
El hallazgo más común en pacientes con debilidad muscular es la reducción de la
capacidad vital (CV). Esta refleja no sólo la pérdida de capacidad muscular (tanto inspiratoria como espiratoria), sino la reducción en la compliance que también acompaña a
los pacientes con debilidad muscular crónica. La CV destaca por dos aspectos: posee una
excelente estandarización con valores de referencia correctamente establecidos y una
notable sensibilidad para monitorizar la progresión de la enfermedad en alteraciones
musculares moderadas y graves. Su declinamiento sirve para predecir la supervivencia en
la esclerosis lateral amiotrófica (4) y la distrofia muscular de Duchenne (5). Sin embargo
la CV tiene baja especificad para el diagnóstico de las alteraciones musculares.
Finalmente, la variación postural de la CV (entre supino y decúbito supino), que en sujetos sanos varía entre un 5 y un 10%, está aumentada en alteraciones diafragmáticas y
puede ser una prueba óptima para el estudio de dicho músculo (6).
– Ventilación voluntaria máxima
La determinación de la ventilación voluntaria máxima (VVM) no es comúnmente recomendada en pacientes con afectación muscular, dado que no posee ventajas sobre la CV,
pero puede ser útil en el seguimiento de los trastornos extrapiramidales.
Estudios de función muscular y de centros respiratorios
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Curso I
– Gases arteriales
Los pacientes con debilidad muscular pueden presentar una hipoxemia diurna leve.
Por su parte, la PaCO2 en trastornos leves o moderados suele estar disminuida como reflejo de la hiperventilación. La hipercapnia diurna es infrecuente a menos que la fuerza
muscular esté reducida por debajo del 40% de la prevista o la CV esté reducida por debajo del 50% de la prevista; por ello, la elevación de la concentración de bicarbonato es
una pista importante que nos puede hacer sospechar la presencia hipercapnia en trastornos menos graves. Hay que tener en cuenta que por ejemplo en el síndrome de Duchenne
la hipercapnia está relacionada con una menor supervivencia. En definitiva, los gases
arteriales valoran la consecuencia funcional del trastorno muscular.
– Estudios durante el sueño
El papel de los estudios nocturnos en pacientes con enfermedad respiratoria de origen
muscular no está aclarado. Es evidente que aquellos en los que se esté considerando la ventilación no invasiva nocturna deben ser estudiados durante el sueño. Debido a que no hay
evidencia de que el tratamiento de los trastornos nocturnos sin repercusión clínico-gasométrica mejore el pronóstico de vida, no está recomendado el estudio de todos los pacientes.
Dicho esto, es evidente que una medida simple como la pulsioximetría nocturna puede evidenciar desaturaciones durante la noche, principalmente en fase REM. Además inicialmente muchos pacientes sólo presentan hipercapnia nocturna, por lo que su medición puede
servir para detectar la hipoventilación nocturna. Es evidente que los pacientes que presenten síntomas de hipoventilación diurna (somnolencia, astenia y cefalea matutina) deben ser
estudiados durante el sueño, principalmente mediante polisomnografia.
– Transferencia de monóxido de carbono
Generalmente, la DLCO se encuentra ligeramente reducida o normal, mientras que la
KCO suele estar aumentada. Su alteración se debe a la incapacidad para la distensión de
los pulmones. Su principal aplicación es descartar otras afectaciones pulmonares.
– Pruebas de ejercicio
Pueden ayudar a determinar el principal factor que limita la capacidad de ejercicio,
especialmente si se sospecha o si existen enfermedades pulmonares o cardiacas.
Fuerza
La fuerza muscular es la expresión tensional de la máxima capacidad contráctil. Dado
que ésta es una estimación difícil de obtener en los músculos respiratorios, la fuerza se
estima a partir de las presiones respiratorias generadas y los cambios de volumen pulmonar. Las pruebas para el estudio de la fuerza se dividen en volitivas o no volitivas y presentan diferentes grados de invasividad.
Técnicas para la evaluación de la fuerza
Para evaluar la fuerza se debe disponer en el laboratorio de función pulmonar de un
equipamiento más amplio del habitual. En primer lugar, debemos disponer de un trans-
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ductor de presión. Actualmente existen en el mercado diferentes transductores con una
fiabilidad excelente. Sin embargo, es importante resaltar que estos transductores deben
ser correctamente calibrados periódicamente y que además en función de su rango y sensibilidad serán válidos para realizar las diferentes mediciones. Es decir, algunas estimaciones requieren que el transductor sea capaz de variaciones de unos pocos centímetros
de agua, mientras que otros permiten márgenes superiores.
En segundo lugar, para realizar las estimaciones directamente en la cavidad torácica de
manera invasiva, se deberá colocar a través de la nariz un catéter; una vez situado correctamente en el tubo digestivo, permitirá conocer tanto la presión esofágica (Peso) como la
gástrica (Pgas). Ambas se corresponden respectivamente con la presión pleural y la abdominal. Existen diferentes tipos de catéter: ballon catheter systems, liquid-filled catheters y
catheter-mounted microtransducers. El más extendido es el primero. Presentan una
correcta estandarización (7) y su inserción apenas presenta complicaciones en manos
experimentadas.
Por último, para medir las presiones respiratorias en la vía aérea, nariz o boca, se suelen utilizar air-filled catheters, adaptados a la pieza nasal o bucal. La primera suele ser
una pieza suave, capaz de ocluir la fosa nasal y en la que se puede adaptar el catéter.
Respecto a las piezas bucales, existen diferentes modelos. Se debe tener en cuenta que
en función de su diseño pueden variar los resultados. Cuentan con una válvula que permite ocluir el extremo distal y una pequeña fuga para prevenir el cierre de la glotis durante las maniobras inspiratorias y espiratorias.
En función del sistema que se utilice se podrá llevar a cabo un estudio más o menos
específico. Los sistemas no invasivos, dado que miden las presiones en la vía aérea, permiten obtener una estimación razonable de la presión alveolar y por ello de la presión
pleural, dado que tan sólo hay una ligera pérdida de presión a través de la vía aérea. Sin
embargo, no permiten discriminar la raíz del problema, como, diferenciar un problema
diafragmático de la musculatura accesoria. Para ello son necesarios los sistemas invasivos, que permiten estimar la presión transdiafragmática (Peso – Pgas). Ésta es debida principalmente a la acción del diafragma. Es fácil suponer que las medidas menos invasivas
son más sencillas y mejor toleradas por el paciente, aunque, como se mencionó anteriormente, proporcionan menos información que las más invasivas.
Maniobras voluntarias
La principal ventaja de las maniobras voluntarias es que proporcionan una estimación
de la fuerza muscular de manera sencilla y bien tolerada por el paciente. Presentan la
desventaja de que no podemos asegurar que el paciente esté realizando su máximo
esfuerzo; es decir, pacientes con baja actividad neuronal pueden mostrar valores por
debajo del límite normal, sin que esto signifique que tengan una alteración muscular,
pero esto no puede discriminarse con estas pruebas.
– Presión estática máxima inspiratoria y espiratoria
La medición en la boca de la presión estática máxima inspiratoria y espiratoria es la forma
más sencilla de evaluar la fuerza muscular respiratoria. Se determinan durante una maniobra
máxima con la vía respiratoria ocluida. Las presiones obtenidas reflejan la fuerza desarrollaEstudios de función muscular y de centros respiratorios
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da por los músculos respiratorios junto a la fuerza pasiva elástica de retracción (recoil) del
aparato respiratorio y la pared torácica (Prs). En la capacidad residual funcional (CRF) esta presión es cero, por lo que la medición desde la CRF refleja mejor el esfuerzo respiratorio. Sin
embargo, la mayoría de los autores realizan la maniobra de inspiración desde el volumen
residual (VR) dado que es más fácil para el paciente obtener mayores presiones. Por lo tanto,
en la mayoría de los laboratorios se utiliza esta segunda técnica, reservando la primera para
los estudios de investigación, pues es más precisa. En definitiva, debemos asumir que las presiones obtenidas durante las maniobras reflejan la fuerza muscular, si la Prs es substraída, aunque los valores de referencia utilizados generalmente no restan dicha fuerza.
La ventaja de las presiones máximas respecto a la CV es que son más sensibles para
detectar disfunción muscular, dado que disminuciones en la fuerza muscular tienen
lugar antes de que disminuya el volumen. Sin embargo, la CV presenta menos variaciones interindividuos e intra-individuo respecto a las presiones máximas, lo cual permite
una mayor estandarización de dicha técnica.
Existen en la bibliografía diferentes métodos para obtener las presiones máximas. En
este capítulo, a fin de estandarizar la maniobra, desarrollaremos la metodología propuesta por el documento de consenso de la ATS/ERS en 2002 (7).
Se utilizan piezas bucales flanged dado que se dispone con facilidad de ellas y son más
cómodas de usar por los pacientes, especialmente en aquellos con enfermedad neuromuscular. Con dichas piezas se obtienen valores ligeramente inferiores a las denominadas rubber tube, pero esta diferencia no tiene repercusión clínica, por lo que éstas sólo se utilizan
en protocolos de investigación. La pieza bucal se une a un tubo rígido, corto, con una
three-way tap o una válvula para permitir la respiración normal después de un esfuerzo
respiratorio máximo. Este tubo requiere una conexión al manómetro y una pequeña fuga
(2 mm de diámetro) para prevenir el cierre de la glotis durante la maniobra de inspiración
máxima y reducir el uso la musculatura bucal durante la maniobra espiratoria.
La fuerza inspiratoria y espiratoria debe mantenerse idealmente durante 1,5 segundos
para que la máxima presión mantenida durante 1 segundo pueda ser registrada.
Habitualmente el pico de presión es superior pero se cree que es menos reproducible. Los
datos obtenidos deben ser registrados de forma analógica o digitalizados para su medición. Los transductores de presión deben ser calibrados regularmente con manómetro de
fluidos con la línea de base igual a la presión atmosférica.
Dado que es una prueba dependiente del esfuerzo del paciente, es importante que el
instructor motive enérgicamente al sujeto. Por lo tanto, es necesario un técnico experimentado en pruebas de función pulmonar para su realización. La prueba se realiza con
el paciente sentado, sin necesidad de usar pinzas nasales. Para la prueba inspiratoria se
utiliza la maniobra de Mueller desde el VR y en la espiración la maniobra de Valsalva
desde la capacidad pulmonar total (CPT). Se deben evitar las fugas alrededor de la pieza
bucal (como si mordiesen la pinza) y sujetarse las mejillas durante la espiración. Se escogerá el mayor valor de tres maniobras que varíen menos de un 20% entre ellas.
La principal virtud de esta maniobra es que se trata de una prueba ampliamente extendida para la medición de la fuerza muscular respiratoria. Existen valores de referencia
para niños y adultos sanos. Es una prueba bien tolerada por los pacientes. Su principal
dificultad es una correcta realización de la técnica. Su principal inconveniente es que
depende de la motivación del paciente.
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En nuestro entorno, se utilizan como valores de referencia los publicados por Black y
Hyatt (8). No obstante, una presión inspiratoria máxima (Pimáx) de - 80 cm H2O normalmente excluye una disfunción muscular clínicamente relevante. Una presión espiratoria
máxima (Pemáx) normal con Pimáx baja sugiere un problema diafragmático.
Las presiones respiratorias estáticas generadas con la vía aérea ocluida pueden ser
estimadas mediante un ballon catheter system introducido en el esófago. Esto permite
conocer tanto la presión pleural como abdominal. Su principal indicación es estudiar de
forma individual la fuerza de grupos musculares, principalmente el diafragma, además
de en pacientes que no son capaces de realizar la maniobra volitiva. Estas pruebas se
realizan generalmente desde la CRF. La información sobre valores de referencia es limitada. El documento de consenso de la ATS/ERS (7) recomienda esta prueba sólo como
una herramienta de investigación en laboratorios de función muscular con técnicos
entrenados.
– Sniff test
El sniff es una maniobra corta, intensa y voluntaria realizada a través de una o ambas
fosas nasales sin ocluir. Produce la contracción del diafragma y otros músculos inspiratorios. Para que la maniobra sea correcta, el esfuerzo debe ser máximo, lo cual es accesible a la mayoría de los pacientes, aunque con entrenamiento. Diversos autores han defendido que el sniff genera mayor presión diafragmática que las presiones máximas estáticas.
Presenta una contundente asociación con la presencia de patología muscular.
Para la medición de la máxima presión con el sniff test es necesario animar al sujeto a
realizar el mayor esfuerzo posible. Una o ambas fosas nasales deben estar abiertas para
permitir el paso del aire. La prueba se realiza con el paciente sentado, en una posición
cómoda, iniciando la maniobra desde el final de la espiración. Normalmente, el paciente no necesita una información muy detallada de cómo realizar la maniobra, pero necesita una serie de intentos para alcanzar una presión plateau (de 5 a 10 intentos).
La presión es determinada por un wedging catheter colocado en una fosa nasal a través de una pieza nasal. Existen diferentes materiales para ésta. El paciente inspira a través de la fosa contralateral que permanece abierta. La presión obtenida refleja la presión
nasofaríngea, que es relativamente similar a la presión alveolar. En enfermos con EPOC
existe una mayor diferencia, por lo que se tiende a infraestimar los valores, aunque no se
cree que tenga repercusión clínica. Por otro lado, al ser una maniobra dinámica el transductor de presión deber responder a frecuencias mayores de 10 Hz (mayor que para
mediciones estáticas).
El sniff test ha demostrado ser más sencillo que el resto de medidas para estimar la fuerza de los músculos respiratorios. En enfermos con esclerosis lateral amiotrófica, se ha
observado una mayor reproducibilidad de esta maniobra respecto a las presiones máximas estáticas o la espirometría (9). El sniff test debe formar parte de la evaluación clínica
de la fuerza respiratoria.
Los valores de referencia presentan una horquilla de normalidad muy amplia debido a
la diferencia de fuerza entre los individuos. En nuestro medio no disponemos de valores
de referencia. No obstante, valores mayores de -70 cm H20 en hombres y -60 cm H20 en
mujeres generalmente descartan afectación muscular inspiratoria.
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Por supuesto, en investigación el sniff se usa para determinar las presiones respiratorias
mediante dispositivos intratorácicos. Al igual que con las presiones máximas estáticas, el
ballon catheter system introducido en el esófago es el dispositivo más utilizado. La presión transdiafragmática obtenida es incluso mayor que con las presiones estáticas porque,
como se explicó anteriormente, se cree que es la mejor maniobra para conocer la fuerza
diafragmática. Valores superiores a 100 cm H2O en hombres y 80 cm H2O en mujeres se
consideran normales.
– Cough test
El interés de la estimación de las presiones durante la tos radica en que los músculos
responsables de la tos, los abdominales, son también los principales músculos espiratorios. Además la reducción de la tos puede predisponer a infecciones respiratorias. La presión pico tos puede ser medida en la boca, el esófago o el estómago. Las dos últimas se
han utilizado en investigación. No existen series extensas de valores de referencia para la
presión pico tos. Publicaciones recientes han propuesto su implicación con el pronóstico de enfermedades de la motoneurona (10).
Maniobras involuntarias
Consisten en generar una fuerza contráctil máxima sin la participación de la voluntad
del sujeto mediante la estimulación del músculo. Ésta puede realizarse por medios físicos
o químicos. Su principal ventaja es que nos permite estudiar la capacidad muscular en
aquellos pacientes incapaces de colaborar o con baja motivación en las pruebas volitivas.
Dentro de la estimulación física existen principalmente dos técnicas: la estimulación eléctrica transcutánea y la estimulación magnética de los nervios frénicos. La primera es la más
utilizada. Sin embargo, presenta una serie de limitaciones (aprendizaje, material, recogida de
valores y efectos secundarios) que han frenado su difusión frente a la estimulación magnética. Ésta, de reciente introducción en el terreno de la Neumología, permite el estudio de los
grupos musculares (incluso de manera más selectiva) sin causar molestias al sujeto.
La estimulación magnética se divide en diferentes modalidades. Las principales son
la estimulación magnética cervical, la estimulación magnética cervical anterior y la
estimulación magnética propia de los nervios frénicos (unilateral o bilateral). Hay en la
bibliografía valores de referencia para estas diversas técnicas. Recientemente además
se está intentando mejorar la recogida de las presiones (en la boca) para evitar mediciones agresivas (esófago). Actualmente, su utilidad está reducida al campo de la investigación.
Resistencia
La resistencia es la capacidad para mantener un esfuerzo submáximo durante un
tiempo determinado. Así pues, las pruebas determinan el período de tiempo en el que
puede mantenerse la carga. Los esfuerzos submáximos pueden evaluarse mediante el
uso de sistemas resistivos o de tipo umbral. Generalmente se utilizan estos últimos porque permiten obtener un patrón ventilatorio más regular. En este sistema, la vía aérea se
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encuentra ocluida por una válvula que se abre cuando se alcanza un punto de presión
determinado.
Las pruebas de resistencia necesitan un equipamiento mínimo consistente en una válvula umbral (modalidad inspiratoria o espiratoria) adaptable a un circuito mediante una
válvula adicional de dos vías y un registro de presión para monitorizar la carga y el tiempo de aguante. Deben ser realizadas por personal entrenado y deben evitarse en pacientes con signos de inestabilidad ventilatoria o debilidad muscular franca, ya que pueden
provocar el fracaso muscular.
Respecto al tipo de pruebas existen dos modalidades: incrementales o de carga constante. Se considera que las pruebas de carga submáxima constante, en las que se evalúa
el tiempo en el que ésta puede mantenerse, son más específicas para la evaluación de la
resistencia muscular. Para determinar la carga, utilizamos un porcentaje de la presión
estática máxima. La prueba finaliza cuando el sujeto es incapaz de abrir el dispositivo valvular después de tres esfuerzos máximos consecutivos.
No se dispone de valores de referencia aplicables a poblaciones generales, dado que
es un procedimiento utilizado básicamente en el terreno de la investigación.
Fatiga
La fatiga se define como la pérdida de capacidad para generar fuerza y/o velocidad
muscular esquelética que se recupera con el descanso (2). Las pruebas que se realizan
van dirigidas a evaluar la reserva ante el fracaso contráctil provocado por el aumento del
trabajo respiratorio. Para poder distinguir la fatiga de la debilidad (reducción de la fuerza
en un momento determinado) y del daño muscular es preciso que su determinación se
realice mediante una serie de mediciones en el tiempo.
Se distinguen tres tipos de fatiga: a) central, b) periférica a altas frecuencias y c) periférica a bajas frecuencias. En la primera la afectación está en el sistema nervioso, mientras
que en el resto está relacionada con el músculo y la unión neuromuscular.
Para la completa caracterización de la fatiga muscular necesitamos una compleja serie
de mediciones. Se han diseñado distintas técnicas para medir la fatiga respiratoria. Sin
embargo, y aunque han sido utilizadas en investigación, no hay descrita una técnica que
haya sido correctamente desarrollada y evaluada para permitir la monitorización de la
fatiga respiratoria en la práctica clínica. Además muchas de estas técnicas son invasivas
y complejas. Por el contrario, las más sencillas presentan el problema de ser poco específicas y no medir directamente la fatiga muscular. De todas las maniobras usadas en
investigación, la estimulación eléctrica o magnética del nervio es la mejor técnica y en
un futuro podría ser utilizada en el campo clínico.
Patrón respiratorio: volumen corriente (tidal) y frecuencia respiratoria
La monitorización del patrón respiratorio es una medida simple: la aparición de altas
frecuencias respiratorias y volúmenes circulantes bajos se relaciona con el aumento de la
carga inspiratoria y la reducción de la capacidad muscular. Esto puede conducir a la fatiga muscular. Por ello la aparición de este patrón puede ser una señal de alarma. Su evaEstudios de función muscular y de centros respiratorios
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luación resulta sencilla pues la frecuencia respiratoria es fácil de determinar y para la
obtención del volumen circulante podemos utilizar neumotacómetros o equipos de
tomografía por impedancia eléctrica (11).
Movimientos toracoabdominales
La observación de los movimientos toracoabominales ayuda a detectar alteraciones en
el uso de la musculatura. Tanto la presencia de respiración paradójica como el aumento
de contracción de la musculatura accesoria son signos del incremento de la carga de trabajo inspiratoria y de la pérdida de fuerza del diafragma. Por lo tanto es un parámetro clínico útil para la detección de alteraciones musculares, aunque, debido a que puede aparecer ante otras patologías, no es un indicador específico de fatiga muscular.
Índice tensión-tiempo de los músculos inspiratorios
Se estima que existe un umbral de fatiga para cada músculo, determinado por la fuerza y duración de la contracción muscular. El índice de tensión-tiempo se define por la
ecuación siguiente (12):
P: presión respiratoria a volumen corriente. Pmáx: presión máxima.
Ti: tiempo inspiratorio. Ttot: tiempo inspiratorio total.
El cálculo se puede realizar tanto para la totalidad de los músculos respiratorios (TTMR),
para la que es preciso conocer las presiones en la boca o esofágicas, como del diafragma
(TTdi), debiendo entonces estimar la presión transdiafragmática. Cuando la respiración es diafragmática, el umbral se sitúa en torno a 0,15-0,18 para el diafragma y 0,30 para la totalidad.
Para la estimación de este valor es preciso medir la presión esofágica y/o gástrica
mediante un balloon catheter system. La ventaja de esta técnica es que permite conocer
el umbral de cada músculo en cada paciente. Sin embargo, esta estimación no ha sido
determinada en todas las patologías respiratorias y los valores críticos fueron estimados
en personas sanas. Además es una prueba volicional, que depende del paciente para estimar la presión máxima. Por lo tanto, el índice tensión-tiempo es una técnica utilizada en
investigación, sin aplicación clínica en nuestros días.
Tasa de relajación máxima (MMR)
Se define como el porcentaje de caída en la porción correspondiente a la relajación,
valorada en la curva de presión respiratoria en 10 m/s. Puede estimarse en las curvas de
presión nasal, bucal, esofágica o transdiafragmática. Su utilidad se reduce a los laboratorios de investigación clínica.
Control de la ventilación
Aspectos generales
El objetivo de la ventilación es mantener un correcto equilibrio gaseoso y de ácidobase ante las diferentes demandas. Diferentes estímulos químicos y físicos permiten al sis-
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tema nervioso central conocer dicho estado para poder ejercer un control óptimo. Así
pues, el patrón ventilatorio está determinado a cuatro niveles:
– Control reflejo (o automático): diversos grupos neuronales situados en el tronco del
encéfalo determinan conjuntamente, a través de neuronas inhibitorias y excitatorias, la
ritmicidad del patrón respiratorio, integrando a su vez estímulos procedentes de los
receptores periféricos y de los centros volicionales.
– Control voluntario: situado al nivel del córtex parietofrontal motor, así como en áreas
subcorticales, permite adaptar mediante de la estimulación de los centros pontomedulares la respiración durante las diferentes actividades del comportamiento humano.
– Control químico: los cuerpos carotídeos y aórticos detectan cambios en la presión parcial sanguínea de pO2, pCO2 y H+ que son transmitidos al centro reflejo.
– Control físico: diferentes receptores mecánicos evalúan cambios en la pared torácica,
el diafragma y la vía aérea, que también son integrados en el encéfalo.
La aparición de hipercapnia o hipoxemia reflejará, por lo tanto, un fracaso ventilatorio. Éste puede estar determinado por un fallo en la bomba o por un incorrecto control
de dicha bomba. El estudio del patrón ventilatorio y su respuesta ante determinados estímulos nos permitirá profundizar en un posible fallo a este segundo nivel (13).
Patrón de la ventilación
La medición del patrón ventilatorio se realiza mediante el análisis de diversas variables: volumen/minuto (Vñ), frecuencia respiratoria (Fr), volumen corriente (Vc), tiempo
inspiratorio (Ti), duración total del ciclo respiratorio (Ttot); y diversos conceptos: Ti/Ttot
(timing), que define la fracción inspiratoria del ciclo, respiratorio y VC/Ti (driving) o
flujo inspiratorio medio, que es el índice de intensidad del impulso inspiratorio. La
determinación de estas variables se realiza mediante máscara facial o pieza bucal
adaptada a un neumotacógrafo o espirómetro convencional, pletismografía de inducción, pletismografía optoelectrónica o magnetometría, siendo el primer sistema el más
difundido.
La respuesta neuronal ante diferentes estímulos para mantener la ventilación alveolar,
lo que se ha definido como impulso neuronal, y su repercusión en el patrón ventilatorio
se estudian mediante una serie de pruebas indirectas que, sin embargo, no son medidas
del impulso real (dado que éste en la actualidad no se puede determinar). La más importante, y la que tiene más utilidad clínica, es la medición de la presión de oclusión de la
vía aérea en los primeros 100 ms (P0,1).
Medida de la presión de oclusión de la vía aérea en el primer segundo
La P0,1 consiste en la medición de la presión generada por los músculos respiratorios
contra la vía aérea cerrada al final de la espiración. Refleja la presión inspiratoria disponible para iniciar la inspiración y se considera relativamente independiente de la mecánica pulmonar y del control volicional de la respiración.
Se mide en la boca en los primeros 100 ms del inicio de la inspiración con la vía aérea
ocluida. Se requiere una boquilla acoplada a una válvula unidireccional, como una válEstudios de función muscular y de centros respiratorios
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vula en Y de Collins, unida en la parte inspiratoria al neumotacógrafo (y éste a su vez a
un transductor de presión), además de un sistema de oclusión. La válvula de oclusión se
activa justo al final de la espiración; existen diferentes dispositivos manuales o eléctricos.
La técnica consiste en producir una serie de oclusiones inspiratorias durante la ventilación a intervalos determinados, habitualmente unas cinco o seis veces, y se utiliza el valor
medio. Los valores de referencia de la P0.1 son 1-3 cm H2O, con un coeficiente de variación del 50% (14).
Respuesta ventilatoria
Hipercapnia
La respuesta ventilatoria a la hipercapnia se mide mediante la inhalación de una concentración estable (método de Lloyd y Cunningham) o mediante su aumento progresivo
(método de Read). En el primer caso, al circuito antes descrito se añade un saco de
Douglas con una mezcla gaseosa que contiene una concentración determinada de CO2
(5-8%) que se ha de mantener constante. Después de un período de 10-12 min se realizan las determinaciones de volumen/minuto y P0,1.
No obstante, la técnica más difundida para evaluar la respuesta ventilatoria al CO2 es
la de Reed, también conocida como rebreathing. En este sistema, después de la medición basal del patrón ventilatorio y de la P0,1, se añade una concentración de CO2 y O2
determinada en la parte inspiratoria del circuito a través de una bolsa de 5-10 l de volumen. Después se cierra el circuito, de manera que el individuo reinhala una mezcla
gaseosa con alto contenido de oxígeno y en el que el contenido de CO2 va aumentando respiración a respiración hasta llegar a una meseta de 60-70 mm Hg. Durante la prueba se registran la concentración de CO2 en el aire exhalado al nivel de la boca (PCO2),
la P0,1 y los parámetros del patrón ventilatorio. La respuesta se estudia mediante el
cociente que relaciona la ventilación y la presión de oclusión con CO2 exhalado (Vñ
/PCO2; P0,1/PCO2). Los valores de referencia para Vñ /PCO2 oscilan entre 2 y 6 l/mm Hg
y 0,12-2,64 cm H20/mm Hg para la P0,1/PCO2, aunque existe una gran variabilidad en
sujetos sanos.
Hipoxia
Para la respuesta a la hipoxia existen igualmente estudios con concentraciones fijas o
variables. En el primer caso el circuito es idéntico al descrito anteriormente para la prueba con CO2 a concentración fija. Usualmente se utilizan mezclas con una concentración
de O2 del 10%. La estabilidad se alcanza en un período breve, 2 min, al cabo de los cuales se determinan los parámetros ventilatorios, la P0,1, así como la fracción inspirada de
O2 (FiO2) y la saturación arterial de O2 (SaO2) medida por pulsioximetría.
Al igual que en el apartado anterior, el método más difundido es el diseñado por
Rebuck y Campbell, la estimulación hipóxica isocápnica progresiva. Consiste en la reinhalación de una bolsa llena con aire, conectada a un filtro destinado a la absorción de
CO2. Así, se produce una caída progresiva en la SaO2, manteniéndose estables los niveles de CO2. La prueba finaliza cuando la SaO2 cae por debajo del 80%. Los resultados se
registrarán con la SaO2 y la FiO2 frente a Vñ y P0,1.
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TRATAMIENTO FARMACOLÓGICO DE LA
INSUFICIENCIA RESPIRATORIA CRÓNICA
Francisco García Río
Introducción
Para afrontar el tratamiento farmacológico de la insuficiencia respiratoria es conveniente
considerar los diferentes mecanismos patogénicos de este síndrome y evaluar las posibilidades de intervención sobre los mismos. Al margen de la respiración de bajas concentraciones
de oxígeno en relación con la altitud, el desarrollo de insuficiencia respiratoria crónica es
debido a hipoventilación alveolar, desequilibrio de la relación ventilación-perfusión, efecto
shunt (cortocircuito arteriovenoso) o trastornos en la difusión alveolocapilar de oxígeno.
Por su elevada prevalencia, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) es una
de las causas más importantes de insuficiencia respiratoria crónica. En la misma, el
desequilibrio ventilación-perfusión (V/Q) y la hipoventilación alveolar, en relación con la
fatiga muscular, la hiperinsuflación o el desarrollo de un proceso de adaptación central a
la sobrecarga mecánica, suelen ser los principales determinantes del fallo respiratorio (1).
De forma simplificada, la insuficiencia respiratoria crónica en la EPOC y en otras enfermedades podría ser clasificada de origen intrapulmonar (desequilibrio V/Q y, con menos frecuencia, shunt o alteración de la capacidad de difusión alveolocapilar) o de origen extrapulmonar (fallo de la bomba ventilatoria). En este sentido, se podría considerar que el trastorno intrapulmonar ocasiona hipoxemia y que el extrapulmonar origina hipercapnia.
Desde un punto de vista estrictamente teórico, también se podría mantener que el gradiente alveoloarterial de oxígeno se encuentra elevado en los trastornos intrapulmonares y normal en el fallo de la bomba. Sin embargo, estas dos consideraciones no resultan exactas en
la EPOC, puesto que existen importantes interacciones entre ambos mecanismos. En general, el fallo de una parte es seguido por el de otra. Las alteraciones que originan hipoxemia
en los pacientes con EPOC se caracterizan a menudo por una mecánica pulmonar anormal,
que incrementa el trabajo respiratorio (de resistencia o elástico) y aumenta las demandas
energéticas. Si además se tiene en cuenta que la hipoxemia reduce la cantidad de energía
disponible, se podría originar fatiga muscular y fracaso de la bomba ventilatoria (1). Por otra
parte, cuando la afectación inicial es de la bomba ventilatoria, se suele desarrollar incapacidad para toser, lo que favorece la acumulación de secreciones y posibles atelectasias, por
lo que la relación V/Q empeorará, originando hipoxemia (1).
No cabe duda de que el tratamiento de elección ante la insuficiencia respiratoria crónica es la oxigenoterapia domiciliaria y, en algunos casos, la ventilación mecánica no
invasiva. Resulta sobradamente demostrado que la oxigenoterapia domiciliara mejora la
oxigenación y el pronóstico de pacientes con EPOC e insuficiencia respiratoria crónica
(2, 3). No obstante, la supervivencia a los tres años de los pacientes con insuficiencia respiratoria crónica que reciben oxigenoterapia es cercana al 50% (4). Además, tampoco
conviene dejar de considerar que tanto la enfermedad de base que origina la insuficiencia respiratoria crónica como la propia oxigenoterapia domiciliaria tienen una notable
repercusión sobre la calidad de vida relacionada con la salud de estos pacientes.
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Ante esta situación, resulta imprescindible considerar las diversas opciones farmacológicas disponibles para contribuir, al menos parcialmente, a la mejora de la hipoxemia o
de la hipercapnia, pero sobre todo para disminuir los síntomas y mejorar la calidad de
vida de estos pacientes. En cualquier caso, es obvio que en la insuficiencia respiratoria
crónica el tratamiento farmacológico desempeña un papel coadyuvante con la oxigenoterapia domiciliaria o la ventilación mecánica no invasiva. Sólo en circunstancias excepcionales, en las que exista una contraindicación para ambas opciones terapéuticas, se
podría plantear como tratamiento único.
Los fármacos empleados en pacientes con insuficiencia respiratoria crónica se pueden
clasificar en estimulantes respiratorios y principios activos empleados en el tratamiento
convencional de la enfermedad de base.
Estimulantes respiratorios
Tienen por objetivo corregir la hipoventilación alveolar y, en algún caso, mejorar la
relación V/Q. Aunque su efecto terapéutico es muy limitado y no se ha generalizado su
aplicación clínica, a continuación se describen las principales características de los más
representativos.
Bismesilato de almitrina
Es un agonista de los quimiorreceptores arteriales periféricos que aumenta la descarga eléctrica del nervio del seno carotídeo e induce vasoconstricción pulmonar (5).
Además de incrementar el impulso inspiratorio central, también se ha propuesto que
podría mejorar la PaO2 sin estimular la ventilación alveolar. Se ha comprobado que origina vasoconstricción pulmonar y potencia la vasoconstricción pulmonar hipóxica inducida por otros agentes (catecolaminas, prostaglandina F2α y antiinflamatorios no esteroideos), actuando a nivel precapilar, con poco o nulo efecto sobre la circulación sistémica (6). Como consecuencia, podría favorecer la redistribución del flujo sanguíneo
desde zonas pobremente ventiladas y mejorar la relación V/Q. De hecho, en algunos
pacientes se ha demostrado que la almitrina origina una mejoría de la PaO2 con reducción del desequilibrio V-Q (7), aunque también aumenta ligeramente la presión arterial
pulmonar (6).
Los efectos agudos de la administración de bismesilato de almitrina han sido ampliamente estudiados en modelos animales. Se ha demostrado que sus efectos hemodinámicos y sobre el intercambio gaseoso son dosis-dependientes (8). En modelos porcinos de
lesión pulmonar aguda, la perfusión de 1 mg/kg/min resulta la dosis más eficaz para
incrementar la PaO2 y reducir el shunt intrapulmonar (Qs/Qt) (8). Además, se ha sugerido que podría existir cierto sinergismo con otros agentes. Así, se ha referido que la administración de 1 mg/kg/min de almitrina asociada a óxido nítrico inhalado (10 ppm) tiene
un efecto aditivo y logra mejorías más acusadas de la PaO2, del shunt intrapulmonar y de
la perfusión de zonas con una V/Q normal que la monoterapia (9). Algunos de estos efectos también han sido reproducidos en seres humanos. Se ha descrito que la administración de almitrina induce una mejoría aguda del intercambio gaseoso durante la respiración de aire ambiente u oxigenoterapia en pacientes con insuficiencia respiratoria debida a EPOC (10). En pacientes con síndrome del distrés respiratorio del adulto o lesión pul-
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monar aguda, también se ha objetivado un intenso sinergismo entre la almitrina y el
óxido nítrico (11).
Por otra parte, algunos datos de modelos animales sugieren que la almitrina también
podría ejercer alguna acción sobre los músculos respiratorios. Su perfusión aumenta la fuerza y resistencia diafragmática en ratas jóvenes, aunque este efecto no se mantiene en animales de mayor edad (12). También se ha comprobado que puede mejorar la rapidez y magnitud de recuperación de la fatiga de fibras diafragmáticas, probablemente por cambios en
el calcio intracelular, relaciones ADP/ATP o eliminación de radicales libres de oxígeno (13).
Los efectos de la administración prolongada de almitrina han sido evaluados fundamentalmente en pacientes con EPOC. Estudios no controlados describieron un incremento sostenido de la PaO2 y un descenso en la PaCO2 (14). Aunque algunos estudios iniciales sugirieron que podía incrementar la presión arterial pulmonar en pacientes con EPOC,
esto no ha sido confirmado en un estudio controlado a largo plazo (15). No obstante, la
utilidad clínica de la almitrina resulta muy cuestionable en función de los resultados de
diversos ensayos clínicos más recientes (16, 17).
Górecka et al (16) llevaron a cabo un estudio multicéntrico, controlado, aleatorizado
y a doble ciego en el que trataron a 115 pacientes con EPOC (FEV1 medio 34 ± 13%) e
hipoxemia moderada (PaO2 56-65 mm Hg) con 100 mg/día de almitrina por vía oral o
placebo durante 12 meses. En conjunto, el tratamiento con almitrina logró una mejoría
de la PaO2 de 3,2 ± 6,6 mm Hg (p = 0,003), con un efecto del tratamiento entre almitrina y placebo de 3,4 mm Hg (p = 0,003). A su vez, en el grupo de pacientes tratados con
almitrina (n = 57), se identificó a un 33% de sujetos respondedores, en los que el incremento de la PaO2 fue mayor (10,2 ± 5,3 mm Hg) y se acompañaba de una disminución
de la PaCO2 (16).
Otros autores han estimado que el subgrupo de pacientes con EPOC respondedores a
la almitrina, definido por un aumento de la PaO2 ≥ 5 mm Hg, podía suponer un 64% (18)
o un 58% (19) de los enfermos con hipoxemia moderada-grave.
Sin embargo, los efectos secundarios de la almitrina no son desdeñables. Debido a una
degeneración axonal, muchos pacientes experimentan una neuropatía sensitiva periférica, que es especialmente frecuente después de tratamientos orales prolongados (9-25
meses), que alcanza una incidencia del 30% (6). De hecho, en el ensayo clínico de
Górecka et al (16), la polineuropatía periférica obligó a interrumpir el tratamiento en un
9% de pacientes tratados con almitrina. También se ha descrito pérdida de peso, que
puede afectar hasta a un 8% de enfermos (16), y disnea por incremento de la presión en
la arteria pulmonar, desencadenada principalmente durante la administración aguda (17).
La almitrina también puede afectar a la fosforilación oxidativa en las mitocondrias hepáticas, por inhibición de la síntesis de ATP o deterioro de la regulación del transporte de
electrones a partir del complejo NADH-citocromo Q reductasa (6), dando lugar a acidosis metabólica y a alteración de las enzimas hepáticas (6).
Debido a que los efectos secundarios, sobre todo la neuropatía periférica, parecen
resultar dosis-dependientes, se ha propuesto una pauta de tratamiento intermitente, con
una dosis de 50 mg/día (si el peso < 75 kg) o 100 mg/día (si el peso ≥ 75 Kg), alternando
con períodos de supresión del fármaco durante 30 días cada tres meses (18).
Con objeto de evaluar la eficacia clínica de esta pauta de tratamiento intermitente,
Saas-Torres et al. (17) realizaron un ensayo aleatorizado, doble ciego y controlado con
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placebo (17). Trataron a 81 pacientes (70 ± 3 años) con EPOC estable (FEV1 medio 35 ±
11%) e hipoxemia (PaO2 ≤ 65 mm Hg), con almitrina (50 o 100 mg/día, con descanso de
un mes tras 3, 6 y 9 meses de tratamiento) o placebo durante un año. Esta pauta resultó
muy bien tolerada y no se identificaron efectos secundarios relevantes. Sin embargo, el
estudio tampoco logró detectar diferencias en los gases arteriales, en la pulsioximetría
nocturna, en la tolerancia al ejercicio (evaluada mediante la distancia recorrida en la
prueba de la caminata de 6 min) ni en la calidad de vida relacionada con la salud después de un año de tratamiento con almitrina o placebo (17). A su vez, tampoco resultó
posible detectar un subgrupo de enfermos respondedores a la almitrina (17).
Estos resultados, claramente negativos, ponen en cuestión la utilidad clínica del bismesilato de almitrina en el tratamiento de pacientes con EPOC e insuficiencia respiratoria
crónica. No obstante, se ha sugerido que su administración combinada con otros estimulantes respiratorios podría resultar más eficaz. En concreto, se ha descrito un efecto sinérgico entre la almitrina y el acetato de medroxiprogesterona, que se podría evidenciarse
por una mejoría de los gases arteriales a las dos semanas de iniciado el tratamiento (20).
Doxapram
El hidrocloruro de doxapram es un estimulante del sistema nervioso central utilizado
como estimulante respiratorio, pero con un limitado papel en el manejo de la insuficiencia respiratoria. Otros agentes analépticos del mismo grupo, niquetamida y etamivan, han
dejado de ser utilizados como estimulantes respiratorios porque las dosis eficaces resultaban muy próximas a los niveles tóxicos (21).
La administración intravenosa de doxapram origina un incremento del volumen
corriente y de la frecuencia respiratoria, aumentando la ventilación minuto e induciendo,
por tanto, un descenso concomitante de la PaCO2, así como una ligera elevación de la
PaO2. En animales de experimentación, se ha comprobado que este efecto está mediado
por un aumento del impulso neuromuscular debido a la estimulación del cuerpo carotídeo y resulta dosis-dependiente (21). También es capaz de antagonizar el bloqueo de la
respuesta ventilatoria al CO2 originada por opiáceos y antagonizar la depresión respiratoria provocada por etanol. A su vez, se ha comprobado que también actúa sobre el sistema cardiovascular, aumentando el volumen sistólico y la presión arterial (21).
Su principal aplicación clínica es el tratamiento de la insuficiencia respiratoria hipercápnica aguda, cuando no resulta posible la ventilación mecánica. Por su reducida vida
media, debe ser administrado en infusión intravenosa continua (1-4 mg/min) y utilizado
en asociación con otras medidas de soporte, tales como oxigenoterapia, broncodilatadores, fisioterapia y ventilación mecánica no invasiva. Su aplicación está absolutamente
contraindicada en la insuficiencia respiratoria secundaria a agudización asmática grave,
embolismo pulmonar, edema pulmonar, neumotórax u otras causas de insuficiencia respiratoria no hipercápnica (21, 22).
Sus efectos secundarios más importantes provienen de la estimulación general del sistema nervioso central, que pueden manifestarse como fasciculaciones, espasmo o convulsiones generalizadas. También se han descrito crisis hipertensivas y arritmias (21,22).
En una revisión sistemática se ha analizado su utilidad en la insuficiencia respiratoria
debida a una exacerbación de la EPOC (23). Sobre un total de cuatro ensayos clínicos,
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que incluyen a 176 pacientes, doxapram sólo resultó marginalmente superior al placebo
en la prevención del deterioro gasométrico, por lo que únicamente podría tener algún
beneficio en las primeras horas de la agudización (23).
Progestágenos
Los progestágenos sintéticos abarcan un grupo de sustancias, tales como la medroxiprogesterona o el acetato de clormadinona, que actúan a través de los receptores de la
progesterona, con una amplia variabilidad en número, afinidad o función.
Su efecto está mediado por un aumento de la sensibilidad de los quimiorreceptores
centrales o periféricos, así como por una alteración en el procesamiento central del
impulso neural del cuerpo carotídeo, aumentando la respuesta ventilatoria a la hipoxia y
a la hipercapnia (24). Incluso se ha demostrado que este efecto estimulante respiratorio
se mantiene alguna semana después de suprimido el fármaco.
La mayor parte de información sobre su utilidad clínica proviene de series muy limitadas. Saaresranta et al (25) evaluaron el efecto del tratamiento sucesivo y cruzado con placebo o acetato de medroxiprogesterona (60 mg/día) durante 14 días en 13 mujeres postmenopaúsicas (67 ± 6 años) con episodios previos de insuficiencia respiratoria hipoxémica o hipercápnica, pero con una PaCO2 basal media actual de 42,8 ± 4,9 mm Hg y una
PaO2 media de 71,2 ± 9,2 mm Hg. Respecto al placebo, el tratamiento con medroxiprogesterona inducía una reducción de la PaCO2, que era de 6,3 mm Hg al finalizar el tratamiento y de 3 mm Hg tres semanas después, para retornar a su situación basal a las seis
semanas del cese del tratamiento (25). Como consecuencia, se demuestra que elevadas
dosis de medroxiprogesterona logran un efecto estimulante con escasos efectos secundarios, que se mantiene hasta tres semanas después de suspendido el fármaco. Sin embargo, no se registró cambio alguno inducido por la medroxiprogesterona sobre la PaO2
basal (25).
Frente a ello, se ha descrito algún caso aislado en el que ciclos de 60 mg/día de progesterona durante dos semanas pueden mantener una mejoría de la PaO2 y de la PaCO2
durante un año de tratamiento (26). Sin embargo, se trata de estudios no controlados, por
lo que deben ser considerados con cautela. En pacientes con insuficiencia respiratoria
crónica, la medroxiprogesterona también podría tener un efecto beneficioso sobre la
regulación cardiaca autónoma, objetivado por un incremento de la variabilidad de la frecuencia cardiaca (27).
Acetazolamida
Es un inhibidor de la anhidrasa carbónica que también posee cierto efecto como estimulante respiratorio. Parece que dicha acción está mediada por la inducción de acidosis metabólica que estimula tanto los quimiorreceptores periféricos como los centrales (28). Aunque
la información disponible es limitada, se ha descrito que disminuye la hipoxemia nocturna
y la respiración periódica en altitud (29). También se ha referido que la administración de
acetazolamida puede mejorar los gases arteriales en pacientes con EPOC (30).
Vos et al. (29) compararon los efectos de la administración de oxigenoterapia, acetazolamida (250 mg/12 horas), clormadinona (25 mg/12 horas) o placebo durante una
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semana en 53 pacientes hipoxémicos con EPOC. Comprobaron que la acetazolamida
consiguió una mejoría de la PaO2 diurna similar a la oxigenoterapia (14,2 mm Hg) y superior a los otros dos grupos de tratamiento. La acetazolamida también originó una mejoría
de la saturación nocturna, significativa respecto al placebo, aunque de menor magnitud
que con la oxigenoterapia (4 frente al 7%), sin agravar la retención de CO2 (29). Pese a
que los resultados de este estudio resultan muy llamativos por reflejar que la acetazolamida mejora la oxigenación diurna y nocturna sólo ligeramente menos que la oxigenoterapia pero sin agravar la retención de CO2, resultan todavía insuficientes para precisar su
indicación en enfermos con insuficiencia respiratoria crónica.
Tratamiento farmacológico convencional
Puesto que la insuficiencia respiratoria crónica es la manifestación de la fase final de
algunas enfermedades, resulta evidente que su tratamiento también debe contemplar la
enfermedad de base. Existen diversas guías y normativas sobre el tratamiento específico
de tales trastornos (31), así como alguna excelente revisión genérica sobre el tema (32).
Por tanto, en las páginas siguientes sólo se realizarán algunas consideraciones generales
sobre dos de los grupos farmacológicos más destacados: los broncodilatadores y los glucocorticoides inhalados.
Broncodilatadores
Su acción principal se debe a la relajación del músculo liso de las vías aéreas, aunque
también poseen cierta actividad antiinflamatoria e inmunomoduladora. Aunque no suelen lograr grandes mejorías en el FEV1, a menudo inducen cambios más acusados en los
volúmenes pulmonares, haciendo que descienda el volumen residual y la hiperinsuflación dinámica, lo que permite reducir la disnea e incrementar la tolerancia al ejercicio
(33, 34). Se diferencian tres grupos: agonistas β2-adrenérgicos, anticolinérgicos y metilxantinas.
Agonistas β2-adrenérgicos
De forma habitual, se clasifican en agonistas selectivos de los receptores β2-adrenérgicos de corta duración, como el salbutamol o la terbutalina, y agonistas de larga duración,
como el salmeterol o formoterol. Su estructura química es variable. El salbutamol y el salmeterol tienen un radical CH2OH en posición 3, lo que les convierte en una saligenina.
La terbutalina tiene la estructura del resorcinol por la configuración 3,5 hidroxilo, mientras que el formoterol posee un grupo formino y no tiene cadenas alifáticas laterales (32).
Su mecanismo de acción se desencadena por la fijación al receptor β2-adrenérgico,
que es una glucoproteína de forma helicoidal que atraviesa la membrana celular, con un
peso molecular de 64.000 a 80.000 daltons (35). Una vez que el fármaco agonista se fija
a la porción activa del receptor, se activa la subunidad a de la proteína G, que actúa como
transductora de las señales externas que alcanzan la membrana celular. Origina la activación de la adenilciclasa en la superficie de la membrana celular, lo que promueve la
formación intracelular de 3,5-adenosín monofosfato cíclico (AMPc). El 3,5-AMPc actúa
como segundo mensajero intracelular y activa la proteinquinasa A, que fosforiliza diver-
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sas proteínas intracelulares e inhibe la fosforilación de la cadena ligera de la miosina, promoviendo el intercambio transmembrana de calcio y sodio, lo que ocasiona una disminución del Ca2+ intracelular. A su vez, el 3,5-AMPc inhibe la liberación del Ca2+ desde
los depósitos intracelulares, favoreciendo la relajación del músculo liso bronquial y la
broncodilatación (35). Otro mecanismo broncodilatador, independiente de la 3,5-AMPc,
consiste en la apertura de los canales del potasio en la membrana celular del músculo
liso bronquial, por acción directa de la unión del β-agonista al receptor β.
El perfil de la respuesta broncodilatadora (intensidad, rapidez y duración) dependerá
de la concentración del fármaco en la proximidad del músculo liso, del grado de activación del receptor y de las propiedades farmacológicas de cada sustancia (32-34). En este
sentido, el salbutamol y la terbutalina son moléculas hidrofílicas, por lo que consiguen
interaccionar directamente con los receptores, difundir rápidamente a los tejidos y
comenzar su acción de forma inmediata. Sin embargo, su efecto desaparece rápidamente (4-6 horas), por lo que se consideran broncodilatadores de acción corta. El salmeterol
y el formoterol son lipofílicos, por lo que pueden entrar y fijarse a las membranas celulares estimulando durante más tiempo el receptor β2-adrenérgico (más de 12 horas), por lo
que se los considera broncodilatadores de acción prolongada. Sin embargo, el formoterol tiene un mecanismo de acción diferente, ya que por su carácter hidrofílico puede
alcanzar el receptor desde la fase acuosa, lo que le otorga mayor rapidez de acción.
Las principales indicaciones de los agonistas β2-adrenérgicos se centran en el alivio
inmediato de la disnea en la EPOC o en el asma y en el tratamiento de las agudizaciones
asmáticas, para lo que podría resultar suficiente el empleo de los fármacos de acción
corta, aunque también se podría considerar el formoterol como tratamiento a demanda.
No obstante, su principal indicación es el tratamiento de la fase estable de la EPOC
moderada o muy grave o del asma persistente (31, 32).
En general, los agonistas β2-adrenérgicos tienen una buena tolerancia clínica y la
mayoría de sus efectos secundarios son poco relevantes. Se ha descrito temblor fino en
extremidades, calambres musculares, vasodilatación periférica, hipertensión arterial,
taquicardia, cefaleas, hiperglucemia, hipocaliemia, sequedad de la mucosa oral y disgeusia (32).
Resultan más llamativos que en enfermos con una gran hiperrespuesta bronquial; pueden producir un efecto broncoconstrictor paradójico al inicio del tratamiento. También se
ha descrito un fenómeno hipoxémico paradójico al inicio del tratamiento en algunos
pacientes con EPOC. El incremento de la ventilación de unidades alveolares mal perfundidas podría deteriorar todavía más la relación V/Q y, por tanto, justificar dicho comportamiento. Sin embargo, es necesario mencionar que se trata de un trastorno transitorio y
muy poco frecuente.
Por otra parte, la exposición de la vía aérea a estos fármacos durante un largo período
de tiempo produce una disminución del número de receptores β de la membrana. Esto
justifica la progresiva disminución del efecto de los agonistas β2-adrenérgicos de acción
prolongada, fenómeno denominado tolerancia farmacológica o taquifilaxia (35).
La única contraindicación absoluta para su aplicación en pacientes con insuficiencia
respiratoria crónica consistiría en la administración simultánea de algún agente β-bloqueante, aunque no se recomienda su empleo rutinario en niños menores de seis años y
se deberían prescribir con precaución en el primer trimestre del embarazo. En algunas
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enfermedades, como el hipertiroidismo, la diabetes mellitus descompensada o cualquier
cardiopatía, también es aconsejable considerar detenidamente su indicación, por sus
efectos secundarios y posibles interacciones. Se ha comprobado que los agonistas
β2-adrenérgicos incrementan el riesgo de arritmias por prolongación del espacio QT, circunstancia que resulta favorecida por la administración simultánea de antidepresivos tricíclicos, antihistamínicos, fenotiazinas, diisopiramida o quinidina. También incrementan
el riesgo de hipertensión arterial en caso de tratamiento combinado con inhibidores de la
monoaminooxidasa. En definitiva, la toxicidad cardiovascular global de este grupo farmacológico se potencia por la administración simultánea de otros simpaticomiméticos, teofilina, anestésicos halogenados, L-dopa, tiroxina, oxitocina o alcohol.
Anticolinérgicos
Se dispone de un anticolinérgico de acción corta (bromuro de ipratropio) y de otro de
acción prolongada (bromuro de tiotropio); el segundo es más selectivo, con una potencia
unas 10 veces superior a la del ipratropio y una duración del efecto cercana a las 24 horas (32).
Su mecanismo de acción se debe al bloqueo de los receptores muscarínicos del
músculo liso de la pared bronquial y, posiblemente también, los de las glándulas submucosas. En la fibra muscular lisa de la vía aérea se han descrito tres tipos de receptores
muscarínicos: M1, M2 y M3. Los receptores M1, que se localizan en los bronquios, en
los ganglios parasimpáticos, en las glándulas submucosas y en las paredes alveolares,
intervienen en la transmisión ganglionar, por lo que refuerzan la broncoconstricción. Los
receptores M2 se ubican en las terminaciones postganglionares de los nervios parasimpáticos y actúan inhibiendo la acción de la acetilcolina. Los receptores M3 se sitúan en las
fibras musculares lisas de las grandes vías aéreas y en las glándulas submucosas.
Favorecen la broncoconstricción y la secrección mucosa. El bromuro de ipratropio es un
antagonista no selectivo de los receptores muscarínicos que bloquea competitivamente la
acción de la acetilcolina en todos los tipos de receptores (32, 34). Por el contrario, el bromuro de tiotropio tiene una acusada selectividad y produce un bloqueo prolongado de
los receptores muscarínicos M3 (34). Esto determina la mayor intensidad y duración de
su efecto broncodilatador.
En general, se acepta que este grupo de broncodilatadores poseen una mayor eficacia
en la EPOC que en el asma, probablemente por su capacidad de revertir el hipertono
vagal que existe en la primera. Se ha demostrado que mejoran la función pulmonar, la
calidad de vida y la tolerancia al ejercicio de pacientes con EPOC, sin desarrollar un
fenómeno de taquifilaxia (34). El tiotropio también ha demostrado reducir significativamente el atrapamiento aéreo, con un aumento de la capacidad inspiratoria y una disminución de la capacidad residual funcional y del volumen pulmonar teleespiratorio mantenido en el tiempo (34). Este último aspecto podría resultar especialmente importante en
pacientes con EPOC e insuficiencia respiratoria crónica, puesto que se ha demostrado
que la hiperinsuflación dinámica es responsable de gran parte de la hipercapnia desarrollada por estos pacientes y puede contribuir al agravamiento de la hipoxemia (1).
Además, también se ha demostrado que los anticolinérgicos tienen capacidad para
inhibir parcialmente la broncoconstricción producida por el ejercicio, por la hiperventilación, por la inspiración de aire frío o por la inhalación de agentes irritantes inespecíficos (32).
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El bloqueo colinérgico puede dar lugar a diversos efectos secundarios, como la disminución de la secreción lagrimal, salival y sudorípara, así como a una alteración de la acomodación ocular, midriasis o aumento de la presión intraocular. También puede ocasionar erupciones cutáneas, favorecer la retención urinaria y producir taquicardias. Sin
embargo, los efectos secundarios del bromuro de ipratropio o del bromuro de tiotropio
suelen ser de carácter leve. El más habitual es la sequedad de boca, que suele resultar
bien tolerada y revierte al suspender el tratamiento. También se han descrito casos de irritación faríngea, taquicardia leve y estreñimiento (34). Con carácter más excepcional, se
ha referido broncoconstricción paradójica, irritación conjuntival, transtornos de la acomodación o hipertensión intraocular (32).
Por todo ello, la única contraindicación absoluta para su empleo es la hipersensibilidad conocida a atropínicos. No obstante, se deben utilizar con precaución en glaucoma
de ángulo estrecho, hiperplasia prostática u obstrucción del tracto urinario. También es
recomendable evaluar detenidamente su indicación en caso de insuficiencia renal moderada o grave (32).
Metilxantinas
Son el único grupo de fármacos broncodilatadores de uso primordial por vía oral, aunque cada vez se emplean menos por sus interacciones medicamentosas y por sus frecuentes efectos adversos, consecuencia de su estrecho margen terapéutico.
Aunque no se conoce con precisión, se acepta que su mecanismo de acción es multifactorial (36). Ejercen una débil inhibición sobre la fosfodiesterasa, lo que aumenta los
niveles de AMP y GMP cíclicos, relajando las fibras musculares lisas de la vía aérea y de
los vasos pulmonares. Posiblemente, también actúan al inhibir la acción de la adenosina
y la síntesis de prostaglandinas, así como al aumentar la liberación de catecolaminas y al
disminuir la concentración intracelular de calcio. Además se ha demostrado que pueden
estimular el centro respiratorio, incrementar la potencia contráctil del diafragma, inhibir
la liberación de mediadores inflamatorios por los mastocitos, favorecer la función mucociliar, aumentar la diuresis, disminuir la hipertensión pulmonar y elevar la fracción de
eyección de ambos ventrículos (36).
En la actualidad, su indicación se limita al empleo como broncodilatadores de segunda
línea en el tratamiento de la EPOC estable, ajustando la dosis para obtener una concentración plasmática en 10-20 mg/l, y en la exacerbación de la EPOC (31). Se debe tener presente que no están indicados en el tratamiento inicial de la agudización asmática.
Aunque sólo se consideran contraindicaciones la existencia de hipersensibilidad
demostrada a las metilxantinas o la insuficiencia hepática o renal grave y avanzada, sus
efectos secundarios son muy numerosos; abarcan manifestaciones cardiovasculares, gastrointestinales y nerviosas (32). Deben emplearse con especial precaución en enfermos
con insuficiencia cardiaca congestiva, insuficiencia hepática o mayores de 55 años, puesto que depuran el fármaco a menor velocidad y requieren menos dosis. Por el contrario,
el hábito tabáquico o la dieta hiperproteica incrementan el metabolismo del fármaco.
En cuanto a sus numerosas interacciones, debe recordarse que propranolol, alopurinol,
macrólidos, clindamicina, ciprofloxacino, cimetidina o anticonceptivos disminuyen el
metabolismo de las teofilinas, por lo que obligan a reducir su dosis. Por el contrario, fenoTratamiento farmacológico de la insuficiencia respiratoria crónica
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barbital, barbitúricos, carbamazepina, benzodiacepinas, fenitoína, difenilhidantoína,
rifampicina o isoproterenol incrementan su catabolismo, por lo que se requerirán mayores
dosis. A su vez, las metilxantinas aumentan la toxicidad de digitálicos, la potencia diurética de la furosemida y la capacidad taquicardizante de la reserpina (32).
En definitiva, los broncodilatadores están indicados en los pacientes con EPOC puesto que en la mayoría de enfermos desencadenan una respuesta favorable al lograr una disminución de la disnea y un incremento de la tolerancia al ejercicio, que no siempre se
correlacionan con cambios espirométricos (31). Además, en pacientes con EPOC moderada-grave reducen el número de exacerbaciones y mejoran la calidad de vida (31). Los
broncodilatadores de acción corta (bromuro de ipratropio, salbutamol o terbutalina) son
eficaces en el control rápido de los síntomas, por lo que resultan recomendables como
tratamiento a demanda en pacientes con deterioro sintomático. Para el tratamiento continuado de la enfermedad estable se recomiendan los broncodilatadores de acción prolongada (salmeterol, formoterol o bromuro de tiotropio), puesto que reducen los síntomas
y mejoran la calidad de vida relacionada con la salud (31), aumentan la tolerancia al ejercicio (34) y disminuyen el número de exacerbaciones (32). También existe evidencia de
que la asociación de bromuro de tiotropio y un agonista β2-adrenérgico de acción prolongada consigue un mayor efecto broncodilatador (31). En este contexto, las metilxantinas sólo se recomiendan como fármacos de segunda línea, cuando su introducción origine una mejoría clínica significativa sin efectos secundarios destacables (31).
Glucocorticoides inhalados
Debido a que actúan en diversos puntos de la cascada inflamatoria, se ha considerado su empleo en muchas enfermedades. Aunque su utilidad en el asma está fuera de cualquier discusión, en las últimas décadas se ha desarrollado un creciente interés por su
papel en el control funcional y sintomático de la EPOC (37).
De hecho, se especula que los corticoides inhalados podrían tener algún efecto sobre
el desequilibrio del sistema proteasas/antiproteasas y sobre la reacción inflamatoria que
caracteriza a la EPOC, con predominio de linfocitos T CD8+, células mononucleares,
neutrófilos y macrófagos. Aunque su mecanismo de acción no está completamente definido, cada vez es mayor la evidencia que demuestra que los corticoides inhalados son
capaces de alterar la reacción inflamatoria de la EPOC, como se comprueba por la reducción del óxido nítrico exhalado, aun sin ocasionar cambios significativos en el FEV1.
Diversos estudios a corto y medio plazo han tratado de evaluar el efecto de los corticoides inhalados sobre la historia natural de la EPOC. En un metaanálisis que engloba la
mayoría de ensayos clínicos aleatorizados y controlados con placebo realizados en
pacientes con EPOC, con adecuada exclusión de asmáticos, y en los que la principal
variable analizada fue el deterioro del FEV1 con un período mínimo de seguimiento de
24 meses, se concluye que no tienen efecto sobre el deterioro de la función pulmonar a
largo plazo (38).
Sin embargo, y aun sin demostrar un efecto significativo sobre la función espirométrica de los pacientes con EPOC, se ha comprobado que disminuyen el número de exacerbaciones de pacientes moderados-graves. Su eficacia ha sido analizada en una reciente
revisión sistemática (39) que incluye nueve ensayos clínicos aleatorizados, controlados
con placebo, con una duración mínima de seis meses. En cuatro de los ensayos seleccio-
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nados, se realizó tratamiento previo con corticoides sistémicos. El análisis global demuestra que los corticoides inhalados disminuyen la tasa de exacerbaciones en un 30% (intervalo de confianza del riesgo relativo al 95% [95% IC]: 0,58-0,84), independientemente
del tratamiento previo con corticoides sistémicos. La principal discrepancia entre los
ensayos analizados radicaba en la definición de exacerbación.
Aunque algunos estudios epidemiológicos previos sugerían que los corticoides inhalados podrían disminuir la morbimortalidad por EPOC, esto no ha sido comprobado en un
ensayo clínico específico (40).
Los potenciales beneficios ocasionados por los corticoides inhalados en algunos
aspectos de la EPOC no están exentos de efectos adversos. El uso de corticoides inhalados se ha relacionado con efectos secundarios dosis-dependientes, como cataratas,
supresión adrenal u osteoporosis. Se ha descrito una mayor frecuencia de hematomas
cutáneos (10%), así como de hipertensión de reciente diagnóstico (5%), fracturas óseas,
cataratas, miopatía o diabetes. En una revisión sistemática sobre los efectos secundarios
de los corticoides inhalados (39) se obtiene que incrementan la candidiasis orofaríngea
(riesgo relativo: 2,1) y los hematomas cutáneos (RR = 2,1) y reducen los niveles medios
de cortisol (RR = 0,84).
En resumen, las últimas guías terapéuticas recomiendan considerar su empleo en la
EPOC moderada-grave, puesto que reduce el número de exacerbaciones y produce un
incremento del FEV1 y una mejoría de la calidad de vida (31). Sin embargo, la respuesta
a los glucocorticoides inhalados no es uniforme en todos los pacientes con EPOC y no
resulta predecible en función de la respuesta a los corticoides sistémicos o por la prueba
de broncodilatadores. Además, un reciente ensayo clínico multicéntrico no ha logrado
demostrar un efecto sobre la supervivencia (40).
Se ha propuesto que los corticoides inhalados podrían tener un efecto aditivo con el
uso de broncodilatadores, principalmente agonistas β2-adrenérgicos y teofilinas. De
hecho, se han aportado algunos datos que, en estudios de corta duración, demuestran
una mayor mejoría funcional y sintomática que con la monoterapia. A más largo plazo y
en pacientes con EPOC moderada-grave, el tratamiento combinado de agonistas β2-adrenérgicos de larga duración y glucocorticoides inhalados permite obtener una mejoría adicional de la función pulmonar y de los síntomas respecto a la monoterapia, así como una
reducción más acentuada de las exacerbaciones (40).
Las razones por las que el tratamiento combinado podría ser mejor que la monoterapia todavía son objeto de especulación. En el asma se ha comprobado que los agonistas
β2-adrenérgicos de larga duración potencian los efectos antiinflamatorios de los corticoides. Además, es conocido que los corticoides aumentan el número de receptores β2 y que
el tratamiento combinado es más eficaz que la monoterapia para disminuir la liberación
de IL-8 desde el músculo liso de las vías aéreas (37).
Otros fármacos
Aunque en el tratamiento de la EPOC o del asma se pueden considerar otros fármacos,
como mucolíticos, antioxidantes, antileucotrienos o inmunosupresores, entre otros, no se
dispone de información específica sobre su efecto en pacientes con insuficiencia respiratoria crónica.
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Conclusiones
El tratamiento esencial de la insuficiencia respiratoria crónica consiste en la oxigenoterapia y, en algunos casos, en la ventilación mecánica no invasiva. No obstante, antes
de aplicar estas medidas terapéuticas es necesario optimizar el tratamiento de la enfermedad de base que ha precipitado el fallo respiratorio. En este sentido, los broncodilatadores permiten mejorar la función pulmonar, disminuir la disnea, aumentar la tolerancia al
ejercicio e incrementar la calidad de vida relacionada con la salud de muchos enfermos.
Los corticoides inhalados también podrían ser considerados en pacientes con asma o con
EPOC moderada-grave, puesto que inducen una mejoría clínica y funcional y reducen el
número de exacerbaciones. Además, el tratamiento combinado con broncodilatadores de
acción prolongada y glucocorticoides inhalados resulta más eficaz.
Aunque diversos fármacos podrían ser considerados estimulantes respiratorios, su efecto en la mejoría de la insuficiencia respiratoria es nulo o muy escaso, por lo que no existe suficiente evidencia para recomendarlos de forma rutinaria.
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