CURVA FLUJO VOLUMEN NORMAL VENTILACION VOLUNTARIA MAXIMA CAPACIDAD

CURVA FLUJO - VOLUMEN NORMAL

VENTILACION VOLUNTARIA MAXIMA CAPACIDAD VITAL FORZADA CURVA FLUJO VOLUMEN MENU GENERAL

VENTILACIÓN VOLUNTARIA MÁXIMA La medición de la Ventilación Voluntaria Máxima (VVM) para el estudio de obstrucción de las vías aéreas fue propuesta por Hermansen (1933). Los valores de predicción para poblaciones normales fueron publicados por Baldwin (1945). Se instruye al paciente para que respire rápido e intensamente por un período de 12 segundos y la VVM es el volumen total de aire espirado en un minuto. clic La VVM es muy dependiente de la presencia de flujos altos y por ello es afectada por cambios en la resistencia de las vías aéreas. Los valores normales pueden alcanzar entre 150 y 200 l/min y es una variable muy influida por la capacidad muscular del individuo. Se puede calcular un valor similar multiplicando por 37 el volumen en espiración forzada en el primer segundo (VEF 1). Está usualmente reducida en pacientes con obstrucción de las vías aéreas. Cuando un individuo utiliza el 60% de la VVM se acepta que supera el umbral disneico e interrumpe su actividad. Es poco usada en la actualidad por la aparición de técnicas mas sensibles y específicas. 1 de 1 MENU

CAPACIDAD VITAL FORZADA ESPIROGRAMA NORMAL OBSTRUCTIVO RESTRICTIVO MENU GENERAL

Cuando las vías aéreas están obstruidas el gas que circula en el sistema con una resistencia (R) aumentada, a igual diferencia. de presión (DP) entre los extremos de la vía aérea genera un flujo (V) menor al normal; esto determina entonces que en la unidad de tiempo ingrese o se elimine un volumen de gas menor al normal para esa diferencia de presión. . clic V=DP/R La presión es un equivalente a la energía por unidad de volumen entregada al sistema para mover el gas. Está compuesta de presión efectiva o gravitacional (Pe), que es una característica de los fluidos sin movimiento y la presión cinética (Pc) que se incorpora cuando los fluidos adquieren movimiento (vea el capitulo Aspectos Físicos) Pt = Pe + Pc clic Cuando la velocidad de eliminación del gas se aumenta por una obstrucción y mas aún por una espiración forzada en obstrucción, la energía cinética utilizada por el sistema es mayor y la energía efectiva es menor. A igual Pt, el desplazamiento del gas por Pe se reduce. Cuanto mas estrecho sea el tubo mayor será la pérdida de energía como presión cinética y solo se podrá mantener el flujo aumentando el trabajo ventilatorio. Esta propiedad se aprovecha para cuantificar y hacer mas evidente la obstrucción de las vías aéreas. MENU 1 de 1

Si un individuo ventila a través de una válvula de doble vía se puede realizar un registro de los movimientos inspiratorios y espiratorios en reposo, que permiten conocer los valores de: clic Volumen corriente ( Vc, puntos bc ) producido entre una espiración y una inspiración normal Volumen de Reserva Inspiratoria ( VRI, puntos ab ) producido por una inspiración forzada clic Volumen de Reserva Espiratoria (VRE, puntos cd) producido por una espiración forzada clic Volumen Residual ( VR, puntos de ) es el gas retenido en el pulmón y debe ser medido con otras técnicas El gráfico es un espirograma que habitualmente se obtiene por una ventilación producida de manera voluntaria por el individuo estudiado. Con estímulos como el CO 2 se pueden producir movimientos máximos de manera involuntaria. MENU 1 de 4

% 100 75 50 25 0 CV Los volúmenes descritos antes pueden sumarse constituyendo capacidades clic La Capacidad Vital ( CV, puntos ad ) es la suma del Volumen de Reserva Inspiratoria (VRI, puntos ab), del Volumen Corriente (Vc, puntos bc) y del Volumen de Reserva Espiratoria (VRE, puntos cd). Se logra con movimientos máximos. clic La Capacidad Pulmonar Total ( CPT, puntos ae ) es la suma de la CV y del Volumen Residual (VR, puntos de); este último volumen no se puede medir por la espirometría. clic La Capacidad Funcional Residual ( CFR, puntos ce ) es la suma del VRE y del VR que no se mide con esta técnica. Los volúmenes y las capacidades descritos pueden expresarse en litros centímetros cúbicos (cc) porcentaje ( % de valores elegidos, por ejemplo de la CV ) MENU 2 de 4

La técnica propuesta por Tiffeneau (1945) es el registro de una espiración de la Capacidad Vital Forzada (CVF) en un sistema de coorde nadas tiempo-volumen. CV % 100 75 50 Al dividir el volumen eliminado en alguno de los tiempos señalados por el volumen máximo espirado, que es la capacidad vital se obtiene un valor porcentual o su fracción unitaria. c lic CFR 25 0 0123 segundos El volumen espirado en el primer segundo (VEF 1) se usa como medida funcional en obstrucción de las vías aéreas. El valor del flujo de aire se calcula usando el volumen espirado y el intervalo de tiempo en que se elimina; se expresa como litro / segundo. también se utilizan los valores porcentuales o de fracción unitaria ( VEF / CVF ) clic En la práctica médica se informa el Volumen Espiratorio en el primer segundo ( VEF 1 ) y en el tercer segundo (VEF 3 ) 3 de 4 MENU

% 100 El volumen eliminado en el primer segundo (VEF 1 ) es el 80% de la Capacidad Vital Forzada (CVF). CVF 75 50 clic 25 0. 0123 segundos El volumen eliminado en el tercer segundo (VEF 3 ) es el 97% de la CVF. Hay un atrapamiento aéreo de 3% queda dentro del pulmón luego de la espiración forzada. Se ha propuesto el Flujo Medio Máximo (FMM) calculado entre 25% y 75% de la CVF. Es una variable menos afectada que el VEF 1 por el tipo de esfuerzo espiratorio realizado; es un buen indicador de la presencia de una resistencia aumentada en las vías aéreas. Para comparar estas variables en valores absolutos ( l / s ) hay numerosas tablas con datos de predicción en función de sexo, edad, grupo étnico. Los valores normales se comparan con los obtenidos en el individuo estudiado, señalando los aumentos o disminuciones en valor absoluto o porcentual. MENU 4 de 4

PATOLOGIAS OBSTRUCTIVAS Pacientes que tienen asma, enfisema, bronquitis, presentan una reducción permanente o variable del calibre de las vías aéreas. Como consecuencia de su enfermedad clic tienen la Capacidad Vital (CV, puntos ad) disminuida clic CVF CPT a CFR b c d clic el Volumen Residual (VR, puntos de) aumentado la Capacidad Funcional Residual (CFR, puntos ce) aumentada clic e 01 2 3 VR S SEGUNDOS . la Capacidad Pulmonar Total (CPT, puntos ae) aumentada. Estas variaciones dependen gravedad de la patología 1 de 2 de MENU la

CVL CVF a La característica funcional de la patología obstructiva es la reducción fundamentalmente de los flujos clic espiratorios. El VEF 1 ( ) está disminuido por debajo del 80% de la CV lo que es una medida de la obstrucción. clic b c El VEF 3 ( ) es inferior al 97%de la CV normal, lo que indica atrapamiento de aire en relación a una espiración normal. d clic e La Capacidad Vital en espiración lenta (CVL) que es producida a voluntad del paciente, sin exigencias de velocidad máxima para eliminar el aire. clic La Capacidad Vital en esfuerzo espiratorio máximo (CVF) producida por una espiración forzada. 01 2 3 S SEGUNDOS Hay en esta patología una diferencia entre 2 de 2 MENU

PATOLOGIAS RESTRICTIVAS CV CPT % 100 75 CFR 50 25 clic 0 clic Hay pacientes que tienen disminución de compliance o aumento de la resistencia elástica pulmonar. Ello ocurre en neumonía, fibrosis, atelectasia, cifoescoliosis; presentan una tracción aumentada de la red elástica pulmonar lo que produce disminución del tamaño de la caja torácica y de los volúmenes pulmonares. También hay aumento del calibre de las vías aéreas por tracción elástica. En esta patología se encuentra que la Capacidad Vital (CV, puntos ad) está disminuida el VR (puntos de) está disminuido y la CFR (puntos ce) también. la CPT (puntos ae) está disminuida. 1 de 2 MENU

PATOLOGIAS RESTRICTIVAS CV clic CPT CFR clic . El VEF 1 ( ) está aumentado por encima del 80% El VEF 2 ( ) indica que a los 2 segundos se ha eliminado el volumen de la CV. Estas dos variables cuantifican la disminución de la resistencia de las vías aéreas y la incorporación y eliminación de flujos altos. Debe hacerse notar que la gravedad de la patología restrictiva depende del aumento de la resistencia elástica pulmonar, lo que incrementa el trabajo ventilatorio. También hay aumento de la desigualdad V/Q y del cortocircuito intrapulmonar. MENU 2 de 2

CURVA FLUJO VOLUMEN CONDICIONES NORMALES ESFUERZO VENTILATORIO EDAD, SEXO o ETNIA ESFUERZO FISICO MEZCLA HELIO - OXIGENO MENU GENERAL

NEUMOTACOMETRO El neumotacómetro se utiliza para la medición de las variables necesarias para luego graficar la Curva Flujo Volumen. R. Se mide la caída de presión ( P 1 - P ) producida por la resistencia del circuito (R), una resistencia de valor conocido a través de la cual ventila el paciente. V = ( P - P 1) / R P 1 P TRASDUCTOR . V AMPLIFICADOR clic . . INTEGRADOR V . flujo ( V l/min) con la Se calcula el presión medida con un trasductor diferencial a ambos lados de la resistencia conocida y fija del sistema. El volumen (V l ) se obtiene con un integrador a partir de los datos de flujo. clic Los valores de flujo y de volumen se grafican en un sistema X-Y constituyendo la curva flujo volumen. Se grafica el volumen en abcisas y el flujo en ordenadas. MENU 1 de 6

CURVA FLUJO VOLUMEN 12 Flujoe (l/s) 10 8 6 clic 4 Flujoi (l/s) 2 clic 0 -2 -4 -6 0 1 2 3 4 5 6 Capacidad Vital (litros) Se usa una maniobra máxima en espiración y en inspiración forzada. Se registra gráficamente la relación del flujo aéreo con respecto al volumen. En el eje de las abcisas se presenta el volumen pulmonar, de 0 a 5 litros, que corresponden a la Capacidad Vital. El valor 0 indica que el individuo está en el fin de la inspiración sin haber comenzado aún la eliminación de gas del pulmón; hay 100% de la CV dentro del pulmón. El valor 5 indica que el individuo está en el fin de la espiración, con eliminación máxima de gas del pulmón; hay 0% de la CV dentro del pulmón. La CFV permite diagnósticos diferenciales en cuanto a la vía aérea afectada al evidenciar enfermedades obstructivas; también se usa en patologías restrictivas. 2 de 6 MENU

Al igual que en el espirograma se pueden identificar el Volumen Corriente (Vc, puntos ab) 12 FEP Flujoe (l/s) 10 clic 8 clic 6 4 2 Flujo i (l/s) clic ee 0 -2 -4 -6 0 1 el Volumen de Reserva Espiratoria (VRE, puntos bc) el Volumen de Reserva Inspiratoria (VRE, puntos ae). la Capacidad Vital (CV, puntos ec) Ni en el espirograma, ni en la Curva Flujo FEM 50 Volumen se puede conocer el Volumen Residual (VR). El valor máximo de 5 litros (Capacidad FEM 25 Vital del individuo) es el que corresponde a la eliminación de ese volumen del c b aa c pulmón al finalizar una espiración forzada. Ya se mencionó que ese punto es el 0% de la CV, como volumen intrapulmonar. Los valores intermedios indican el clic volumen contenido en el pulmón (100, 50, 25 % de la CV) y los flujos 6 2 3 4 5 correspondientes. MENU 3 de 6 Capacidad Vital (litros).

Anteriormente se han descrito los diferentes volúmenes pulmonares, graficados en abcisas En ordenadas se representa el flujo espiratorio con signo positivo de 0 a 12 l / s en la parte superior del gráfico. 12 Flujoe (l/s) 10 Se representan los flujos espiratorios máximos, los que tienen un valor que depende del volumen pulmonar y del calibre de las vías aéreas. El flujo inspiratorio se representa con clic signo negativo de 0 a -6 l/s en la parte inferior del gráfico. 8 6 4 2 Flujoi (l/s) . 0 -2 -4 -6 0 1 2 3 4 5 6 Capacidad Vital (litros) Se alcanzan rápidamente los flujos máximos y se mantiene altos hasta el ingreso de la mayor parte del gas al pulmón. Generalmente se usan los flujos espiratorios, ya que cumplen la condición de alcanzar un valor máximo fijo a cada volumen pulmonar. (ver el capitulo Modelo de pulmon) 4 de 6 MENU

Flujoe (l/s) Si al ser completada una inspiración máxima se le indica al individuo la realización de una espiración forzada, se genera el Flujo Espiratorio Pico. (FEP) Su valor depende de una suma de 12 fenómenos, entre los cuales se puede mencionar la fuerza muscular, la FEP 10 retracción elástica del pulmón, el calibre de las vías aéreas. c l i c Sus valores disminuidos con respecto a 8 los de predicción indican procesos 6 obstructivos de las vías mayores (intra o FEM 50 extratorácicas) y de las vías menores. 4 Puede tratarse solamente de un esfuerzo FEM 25 espiratorio inadecuado. Flujoi (l/s) 2 0 -2 -4 -6 0 1 2 3 4 5 6 Capacidad Vital (litros). Los flujos máximos a volúmenes espiratorios entre 50 y 25% de volumen intrapulmonar (FEM 50 y FEM 25) están fundamentalmente determinados por el calibre de las vías aéreas menores. Sus valores disminuidos con respecto a los de predicción indican procesos obstructivos como asma, enfisema, bronquitis. MENU 5 de 6

VALORES DE PREDICCION FEP Los valores de predicción se obtienen midiendo los datos necesarios en poblaciones extensas y se calcula la correlación con variables que inciden en sus valores JOVEN f 8 6 50 FEM 50 4 25 FEM 25 2 12 10 a e 0 0 1 2 3 b 4 c 5 ANCIANO 6 clic sexo altura (A) peso (P) edad (E) etnia Se presentan dos ecuaciones, a título de ejemplo, que se usan a fin de establecer los valores normales de la población; corresponden a Knudson y col. Adulto caucásico sexo femenino, mayor de 20 años 8 6 4 2 clic FEP= 0. 049*A -0. 025*E-0. 735 FEP= 6. 1 l/s Adulto caucásico sexo masculino, menor de 20 años 0 FEP= 0. 078*A -0. 116*E-8. 06 -2 FEP= 10. 2 l/s -4 -6 . 6 de 6 MENU

DIFERENTES ESFUERZOS VENTILATORIOS REGION INDEPENDIENTE DEL ESFUERZO 10 8 D 6 C 4 clic B 2 A 0 . Los flujos espiratorios máximos a volúmenes pulmonares altos (FEP) son muy dependientes del esfuerzo muscular. Los flujos espiratorios máximos a volúmenes intrapulmonares bajos (FEM 50 y FEM 25) no dependen del esfuerzo realizado y se modifican por el calibre de las vías aéreas. La curva D representa un esfuerzo espirato rio adecuado FEP normal FEM 25 y FEM 50 normales -2 -4 -6 0 1 1 2 3 4 5 clic Las curvas A, B, C, se generan con un esfuerzo espiratorio inadecuado y presentan. 6 FEP disminuído Capacidad Vital ( litros ) Ver el capítulo Modelo de Pulmón, Curvas volumen presión FEM 25 y FEM 50 normal 1 de 2 MENU

Los flujos máximos en las vías aéreas internas a la red elástica aumentan con aumentos de volumen pulmonar y de presión pleural. REGION INDEPENDIENTE DEL ESFUERZO 10 8 D 6 C 4 B 2 clic A 0 . -2 -4 -6 0 1 1 2 3 4 5 6 Capacidad Vital ( litros ) Ver el capítulo Modelo de Pulmón, Punto de igual presión Los flujos de las vías aéreas externas a la red elástica disminuyen cuando hay aumentos de la presión pleural. Esta acción antagónica impide que aumentos de esfuerzos espiratorios produzcan aumentos de flujo a un determinado volumen pulmonar. El flujo máximo a volúmenes intrapulmonares pequeños ( FEM 50 y FEM 25 ) depende del calibre de las vías y del volumen pulmonar. Es independiente del esfuerzo realizado. 2 de 2 MENU

CAMBIOS FISICOS POR EDAD Son variadas las modificaciones que se producen con la edad y que conducen a una modificación de la Curva Flujo Volumen (CFV). 12 ANCIANO 10 Los flujos alcanzados en espiración forzada están reducidos. 8 Retracción Elástica Pulmonar disminuida 6 4 Disminución de los espacios intercostales 2 Disminución del diámetro ánteroposterior del tórax 0 Disminución del estiramiento de los músculos -2 -4 Masa muscular reducida 1 de 2 -6 0 1 2 3 4 5 6 MENU

CAMBIOS DE VARIABLES VENTILATORIAS Hay modificaciones de las variables ventilatorias en individuos normales de edad avanzada (50 a 60 años) 12 Disminución de la CV NORMAL 10 ANCIANO Disminución del VRI 8 6 Aumento de la CFR por aumento del VR 4 FEP mantenido relativamente normal 2 FEM 50 disminuido en 40% 0 FEM 25 disminuido en 50% -2 Disminución progresiva de la Pa. O 2 por estas y otras causas -4 -6 0 1 2 3 4 5 6 2 de 2 MENU

La Ventilación Voluntaria Máxima (VVM) se ha descrito anteriormente. En condiciones normales se logra producir ventilaciones entre 100 y 120 litros por minuto. 12 10 8 12 10 6 clic 4 . . 2 i Capacidad Vital (litros) -4 -6 0 1 2 3 4 5 Pero el gran aumento de frecuencia respiratoria impide la relajación muscular al iniciar la nueva inspiración. Alcanza valores de la Curva Flujo Volumen que no son los mas adecuados para cuantificar obstrucción de las vías aéreas. Es importante entender que en la VVM no se incorpora el FEM 25, que es el mejor índice de obstrucción de vías menores. 0 -2 Cuando los esfuerzos ventilatorios son máximos y se repiten en forma continuada durante 12 segundos se puede calcular la Ventilación Voluntaria Máxima en l / min. Es una variable que se usó durante muchos años para cuantificar obstrucción. 6 Por ello y otras causas su uso es cada vez menor. MENU 1 de 3

ESFUERZO FISICO EN JOVEN 12 Durante la realización de esfuerzos de diferente intensidad se modifican los flujos máximos generados durante la maniobra. 10 8 clic 6 En el individuo joven los flujos máximos producidos durante el esfuerzo alcanzan los valores de la Curva Flujo Volumen solo en unos pocos puntos y normalmente no la sobrepasa. . 4 2 Esto significa que se pueden realizar esfuerzos intensos sin utilizar el total de las reservas ventilatorias. 0 -2 -4 -6 0 1 2 3 4 5 6 Conociendo las respuestas normales se pueden detectar las diferentes alteraciones en los flujos máximos cuando se realizan esfuerzos físicos. 2 de 3 MENU

ESFUERZO FISICO EN ADULTO 12 10 8 clic 6 4 2 . 0 -2 -4 1 2 3 -6 0 1 2 3 4 5 Se describió anteriormente la disminución de los flujos máximos en el individuo de edad avanzada. También hay diferencias entre la respuesta al esfuerzo del individuo joven y del adulto. Los flujos que se alcanzan durante el esfuerzo superan los valores máximos de la Curva Flujo Volumen obtenida en una espiración forzada voluntaria. Los mecanismos de control ventilatorio son evidentemente diferentes en la maniobra voluntaria y por esfuerzo, fenómeno que debe ser tenido en cuenta. Es por ello que algunos investigadores usan la CFV en esfuerzo para determinar de manera específica una limitación ventilatoria. MENU 3 de 3 6

FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO El flujo laminar se produce por el desplazamiento de las capas superpuestas del fluido en movimiento, en un desplazamiento ordenado, donde las capas centrales tienen mayor velocidad que las adyacentes a las paredes del tubo. Se considera cercano al flujo en los fluidos ideales y se encuentra en algunos casos en los fluidos reales. clic El fluido ideal se desplaza con un frente plano por la ausencia de roce. . El flujo laminar tiene una relación lineal con el flujo . . y el flujo turbulento con el cuadrado del flujo. El árbol tráqueo bronquial es una mezcla de ambos flujos, con incremento de flujo turbulento en obstruc ciones de las vías. 1 de 3 MENU

MEZCLAS DE HELIO Y OXIGENO Se usan mezclas enriquecidas con Helio, lo que conduce a una disminución de la relación entre densidad y viscosidad, factores que disminuyen el número de Reynolds y la tendencia a generar flujos turbulentos a partir de la velocidad crítica. La velocidad crítica (vc) aumenta de valor con He-O 2 ( ) en relación a aire ( ) y a pesar de producirse presiones y flujos mayores se mantiene el flujo laminar. (Consultar un texto de Biofísica) clic El resultado es una disminución del flujo turbulento y una disminución del trabajo ventilatorio a flujos altos que se suele producir en presencia de obstrucción de las vías aéreas. Al realizar la Curva Flujo Volumen con mezclas que contienen Helio se establecen diagnósticos diferenciales, en cuanto a la magnitud y ubicación anatómica de la obstrucción. MENU 2 de 3

En tubos finos y rectos, de radio uniforme, se halla flujo laminar, salvo cuando las velocidades del fluido son muy grandes. El árbol tráqueobronquial, como se ha mostrado antes, es un sistema de ramas de distribución irregular que produce turbulencia: se puede hallar en patología segmentos obstruidos, que al producir cambios de dirección en el fluido que se mueve, produce un flujo turbulento. Aún en condiciones normales, durante una respiración en reposo, el flujo es Flujoe (l/s) laminar en algunas regiones y turbulento en otras. Por ello se han utilizado mezclas de helio 12 clic y oxígeno con fines diagnósticos en la 10 realización de la CFV. (Ver el capítulo 8 Patología) FEM 50 En el individuo normal se produce un 6 aumento del FEP y del FEM 50 de 3 l/min. . 4 2 0 Flujo i (l/s) . -2 -4 -6 0 1 2 3 4 . El punto de isoflujo (Viso. V) se produce al V iso. V 10% de volumen intrapulmonar al. comparar la CFV en aire y en He-O 2 Con su uso se puede diferenciar una obstrucción fija de una variable, una posición intratorácica de otra extratorácica, como se desarrollará mas adelante. 5 Capacidad Vital (litros) 6 FIN 3 de 3 MENU

. FIN DEL CAPITULO CURVA FLUJO VOLUMEN NORMAL FIN MENU GENERAL