La capacidad de difusión del pulmón (D L ) (también conocida como factor de transferencia es otra expresión de la capacidad de difusión utilizada anteriormente) mide la transferencia de gas del aire en el pulmón a los glóbulos rojos en los vasos sanguíneos pulmonares. Es parte de una serie completa de pruebas de función pulmonar para determinar la capacidad general del pulmón para transportar gas dentro y fuera de la sangre. D L , especialmente D LCO , se reduce en ciertas enfermedades del pulmón y el corazón. D La medición del LCO ha sido estandarizada de acuerdo con un documento de posición [1] por un grupo de trabajo de la European Respiratory andSociedades torácicas americanas .
Capacidad de difusión | |
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Malla | D011653 |
Otros códigos | CPT: 94720 |
En fisiología respiratoria , la capacidad de difusión tiene una larga historia de gran utilidad, representa la conductancia del gas a través de la membrana alveolo-capilar y también tiene en cuenta los factores que afectan el comportamiento de un gas determinado con la hemoglobina. [ cita requerida ]
El término puede considerarse un nombre inapropiado ya que no representa ni difusión ni capacidad (como se mide típicamente en condiciones submáximas) ni capacitancia . Además, el transporte de gas solo tiene una difusión limitada en casos extremos, como en el caso de la captación de oxígeno con un nivel de oxígeno ambiental muy bajo o con un flujo sanguíneo pulmonar muy alto. [ cita requerida ]
La capacidad de difusión no mide directamente la causa principal de hipoxemia o bajo nivel de oxígeno en sangre, es decir, la falta de correspondencia entre la ventilación y la perfusión : [2]
- No toda la sangre arterial pulmonar va a áreas del pulmón donde puede ocurrir el intercambio de gases (las derivaciones anatómicas o fisiológicas), y esta sangre mal oxigenada se reincorpora a la sangre bien oxigenada del pulmón sano en la vena pulmonar. En conjunto, la mezcla tiene menos oxígeno que la sangre del pulmón sano solo, por lo que es hipoxémica.
- De manera similar, no todo el aire inspirado va a áreas del pulmón donde puede ocurrir el intercambio de gases (los espacios muertos anatómicos y fisiológicos ), por lo que se desperdicia.
Pruebas
La prueba de capacidad de difusión de una sola respiración es la forma más común de determinar. [1] La prueba se realiza haciendo que el sujeto sople todo el aire que pueda, dejando solo el volumen de gas residual del pulmón . Luego, la persona inhala una mezcla de gas de prueba rápida y completamente, alcanzando la capacidad pulmonar total lo más cerca posible. Esta mezcla de gas de prueba contiene una pequeña cantidad de monóxido de carbono (generalmente 0,3%) y un gas trazador que se distribuye libremente por todo el espacio alveolar pero que no atraviesa la membrana alveolar-capilar. El helio y el metano son dos de esos gases. El gas de prueba se mantiene en el pulmón durante unos 10 segundos, durante los cuales el CO (pero no el gas trazador) se mueve continuamente desde los alvéolos hacia la sangre. Entonces el sujeto exhala.
La anatomía de las vías respiratorias significa que el aire inspirado debe pasar por la boca, la tráquea, los bronquios y los bronquiolos ( espacio muerto anatómico ) antes de llegar a los alvéolos donde se producirá el intercambio de gases; en la exhalación, el gas alveolar debe regresar por el mismo camino, por lo que la muestra exhalada será puramente alveolar solo después de que se hayan exhalado 500 a 1000 ml de gas. [ cita requerida ] Si bien es algebraicamente posible aproximar los efectos de la anatomía (el método de las tres ecuaciones [3] ), los estados patológicos introducen una incertidumbre considerable en este enfoque. En su lugar, se descartan los primeros 500 a 1000 ml del gas expirado y se analiza la siguiente porción que contiene gas que ha estado en los alvéolos. [1] Al analizar las concentraciones de monóxido de carbono y gas inerte en el gas inspirado y en el gas exhalado, es posible calcularde acuerdo con la Ecuación 2 . Primero, la velocidad a la que el pulmón absorbe CO se calcula de acuerdo con:
- .
( 4 )
- El equipo de función pulmonar monitorea el cambio en la concentración de CO que se produjo durante la apnea, , y también registra el tiempo .
- El volumen de los alvéolos, , se determina por el grado en que el gas trazador se ha diluido al inhalarlo en el pulmón.
Similar,
- .
( 5 )
dónde
- es la concentración de CO fraccional alveolar inicial, calculada mediante la dilución del gas trazador.
- es la presión barométrica
Otros métodos que no se utilizan tan ampliamente en la actualidad pueden medir la capacidad de difusión. Estos incluyen la capacidad de difusión en estado estable que se realiza durante la respiración de marea regular, o el método de reinspiración que requiere la reinspiración de un depósito de mezclas de gases.
Cálculo
La capacidad de difusión del oxígeno. es el factor de proporcionalidad que relaciona la tasa de absorción de oxígeno en el pulmón con el gradiente de oxígeno entre la sangre capilar y los alvéolos (según las leyes de difusión de Fick ). En fisiología respiratoria conviene expresar el transporte de moléculas de gas como cambios de volumen, ya que(es decir, en un gas, un volumen es proporcional al número de moléculas que contiene). Además, la concentración de oxígeno ( presión parcial ) en la arteria pulmonar se considera representativa de la sangre capilar. Por lo tanto, se puede calcular como la velocidad a la que el pulmón absorbe oxígeno dividido por el gradiente de oxígeno entre los alvéolos ("A") y la arteria pulmonar ("a").
( 1 )
- (Para , diga "punto V". Esta es la notación de Isaac Newton para una primera derivada (o tasa) y se usa comúnmente en fisiología respiratoria para este propósito).
- es la velocidad a la que el pulmón absorbe oxígeno (ml / min).
- es la presión parcial de oxígeno en los alvéolos.
- es la presión parcial de oxígeno en la arteria pulmonar.
- es la presión parcial de oxígeno en las venas sistémicas (donde realmente se puede medir).
Por tanto, cuanto mayor sea la capacidad de difusión , más gas se transferirá al pulmón por unidad de tiempo para un gradiente dado de presión parcial (o concentración) del gas. Dado que es posible conocer la concentración de oxígeno alveolar y la tasa de absorción de oxígeno, pero no la concentración de oxígeno en la arteria pulmonar, es la concentración de oxígeno venoso la que generalmente se emplea como una aproximación útil en un entorno clínico.
El muestreo de la concentración de oxígeno en la arteria pulmonar es un procedimiento muy invasivo, pero afortunadamente se puede utilizar otro gas similar que obvia esta necesidad ( DLCO ). El monóxido de carbono (CO) se une estrecha y rápidamente a la hemoglobina en la sangre, por lo que la presión parcial de CO en los capilares es insignificante y el segundo término del denominador puede ignorarse. Por esta razón, el CO es generalmente el gas de prueba utilizado para medir la capacidad de difusión y la la ecuación se simplifica a:
- .
( 2 )
Interpretación
En general, un individuo sano tiene un valor de entre el 75% y el 125% de la media. [4] Sin embargo, los individuos varían según la edad, el sexo, la altura y una variedad de otros parámetros. Por esta razón, se han publicado valores de referencia, basados en poblaciones de sujetos sanos [5] [6] [7] , así como en mediciones realizadas en altitud, [8] para niños [9] y algunos grupos de población específicos. [10] [11] [12]
Los niveles de CO en sangre pueden no ser insignificantes
En los fumadores empedernidos, el CO en sangre es lo suficientemente grande como para influir en la medición de , y requiere un ajuste del cálculo cuando la COHb es superior al 2% del total.
Los dos componentes de
Tiempo es de gran importancia práctica, ya que es la medida general del transporte de gas, la interpretación de esta medida se complica por el hecho de que no mide ninguna parte de un proceso de varios pasos. Entonces, como ayuda conceptual para interpretar los resultados de esta prueba, el tiempo necesario para transferir CO del aire a la sangre se puede dividir en dos partes. El primer CO cruza la membrana capilar alveolar (representada por ) y luego el CO se combina con la hemoglobina en los glóbulos rojos capilares a un ritmo veces el volumen de sangre capilar presente (). [13] Dado que los pasos están en serie, las conductancias se suman como la suma de los recíprocos:
- .
( 3 )
Cualquier cambio en altera
El volumen de sangre en los capilares pulmonares. , cambia apreciablemente durante actividades ordinarias como el ejercicio . Simplemente inhalar trae algo de sangre adicional al pulmón debido a la presión intratorácica negativa requerida para la inspiración. En el extremo, inspirando contra una glotis cerrada, la maniobra de Müller lleva sangre al pecho. Lo contrario también es cierto, ya que exhalar aumenta la presión dentro del tórax y, por lo tanto, tiende a expulsar la sangre; la maniobra de Valsalva es una exhalación contra una vía aérea cerrada que se puede mover la sangre fuera del pulmón. Por lo tanto, respirar con dificultad durante el ejercicio traerá sangre adicional al pulmón durante la inspiración y expulsará la sangre durante la espiración. Pero durante el ejercicio (o más raramente cuando hay un defecto estructural en el corazón que permite que la sangre se desvíe de la alta presión, la circulación sistémica a la baja presión, la circulación pulmonar) también hay un aumento del flujo sanguíneo en todo el cuerpo y el pulmón. se adapta reclutando capilares adicionales para transportar el aumento de la producción del corazón, aumentando aún más la cantidad de sangre en el pulmón. Por lo tanto parecerá aumentar cuando el sujeto no está en reposo, especialmente durante la inspiración.
En caso de enfermedad, la hemorragia en el pulmón aumentará el número de moléculas de hemoglobina en contacto con el aire, y así se mediráincrementará. En este caso, el monóxido de carbono utilizado en la prueba se unirá a la hemoglobina que ha sangrado hacia el pulmón. Esto no refleja un aumento en la capacidad de difusión del pulmón para transferir oxígeno a la circulación sistémica.
Finalmente, aumenta en la obesidad y cuando el sujeto se acuesta, ambos aumentan la sangre en el pulmón por compresión y por gravedad y, por lo tanto, aumentan.
Razones por las cuales varía
La tasa de absorción de CO en la sangre, , depende de la concentración de hemoglobina en esa sangre, abreviado Hb en el CBC ( Recuento sanguíneo completo ). Hay más hemoglobina presente en la policitemia , por lo queestá elevado. En la anemia ocurre lo contrario. En ambientes con altos niveles de CO en el aire inhalado (como fumar ), una fracción de la hemoglobina de la sangre se vuelve ineficaz por su fuerte unión al CO, por lo que es análogo a la anemia. Se recomienda queajustarse cuando el CO en sangre sea alto. [1]
El volumen de sangre pulmonar también se reduce cuando el flujo sanguíneo se interrumpe por coágulos de sangre ( émbolos pulmonares ) o se reduce por deformidades óseas del tórax, por ejemplo, escoliosis y cifosis .
La variación de la concentración ambiental de oxígeno también altera . A gran altitud, el oxígeno inspirado es bajo y una mayor parte de la hemoglobina de la sangre está libre para unirse al CO; por lo tanto se incrementa y parece haber aumentado. Por el contrario, el oxígeno suplementario aumenta la saturación de Hb, disminuyendo y .
Enfermedades pulmonares que reducen y
Las enfermedades que alteran el tejido pulmonar reducen tanto y en una medida variable, y así disminuir .
- Pérdida de parénquima pulmonar en enfermedades como enfisema .
- Enfermedades que cicatrizan el pulmón ( enfermedad pulmonar intersticial ), como fibrosis pulmonar idiopática o sarcoidosis
- Hinchazón del tejido pulmonar ( edema pulmonar ) debido a insuficiencia cardíaca o debido a una respuesta inflamatoria aguda a alérgenos ( neumonitis intersticial aguda ).
- Enfermedades de los vasos sanguíneos del pulmón, ya sean inflamatorias ( vasculitis pulmonar ) o hipertróficas ( hipertensión pulmonar ).
Condiciones pulmonares que aumentan .
- Hemorragia alveolar Síndrome de Goodpasture , [14] policitemia , [15] derivaciones intracardíacas de izquierda a derecha , [16] debido al aumento del volumen de sangre expuesta al gas inspirado.
- Asma por mejor perfusión de ápices pulmonares. Esto es causado por el aumento de la presión arterial pulmonar y / o debido a una presión pleural más negativa generada durante la inspiración debido al estrechamiento bronquial. [17]
Historia
En cierto sentido, es notable que DL CO haya conservado tal utilidad clínica. La técnica se inventó para resolver una de las grandes controversias de la fisiología pulmonar hace un siglo, a saber, la cuestión de si el oxígeno y los otros gases eran transportados activamente dentro y fuera de la sangre por el pulmón, o si las moléculas de gas se difundían pasivamente. [18] También es notable el hecho de que ambas partes utilizaron la técnica para obtener evidencia de sus respectivas hipótesis. Para empezar, Christian Bohr inventó la técnica, utilizando un protocolo análogo a la capacidad de difusión en estado estacionario del monóxido de carbono, y concluyó que el oxígeno se transportaba activamente al pulmón. Su alumno, August Krogh, desarrolló la técnica de capacidad de difusión de respiración única junto con su esposa Marie , y demostró de manera convincente que los gases se difunden pasivamente, [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] un hallazgo que llevó a la demostración de que los capilares en la sangre se reclutaron para su uso según fuera necesario, una idea ganadora del Premio Nobel. [26]
Ver también
- DLCO
Referencias
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Otras lecturas
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enlaces externos
- Pulmonar + difusión + capacidad en la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Medical Subject Headings (MeSH)
- Enciclopedia MedlinePlus : 003854
- Pautas de práctica clínica de la Asociación Estadounidense de Cuidados Respiratorios
- Página de inicio de la Sociedad Estadounidense de Fisiología
- Página de inicio de la American Thoracic Society
- Página de inicio de la European Respiratory Society