Difusión de monóxido de carbono por respiración única




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Difusión de monóxido de carbono por respiración única

Dr. Hernando Sala Romanó

(Publicado por gentileza de la Sociedad de Tisiología y Neumonología de la Provincia de Buenos Aires)
La medición de la difusión de monóxido de carbono (CO) por respiración única (DLCO o TLCO y KCO) es hoy un test habitual en los laboratorios de función pulmonar ya que permite evaluar de manera no invasiva ciertos aspectos del intercambio de gases en el pulmón.

Lo que se intenta conocer es cuanto del CO inhalado pasa a la sangre. Dado que otros mecanismos como la avidez de la hemoglobina para el CO, el volumen capilar y las anomalías ventilación / perfusión (V/Q) y no la mera difusión, son el mecanismo principal por el cual la DLCO se altera, algunos autores prefieren denominar a esta parámetro como TLCO cambiando la palabra difusión por transferencia ya que este se ajusta mejor a la alteración fisiopatológica. De hecho si tenemos en cuenta que las capacidad de difusión del CO (DLCO) es la conductancia (inversa de la resistencia) del CO para llegar desde el alveolo a la sangre y que las barreras que el CO debe atravesar para llegar desde el alveolo hasta la sangre constituyen resistencias en serie y si consideramos que la resistencia total (1/DLCO) es la suma de 2 componentes: la resistencia de la membrana alveolo capilar (1/Dm) y la resistencia de la sangre (1/O.Vc) podemos expresar la situación como:

1/DL = 1/Dm + 1/ θ .Vc

Donde Vc es el volumen capilar pulmonar y θ una constante que representa la capacidad de ganancia de CO por cada unidad de volumen de sangre. Obviamente como difusión solo puede ser considerado el primero de los términos de la suma ya que el segundo (1/ θ.Vc) afecta la transferencia del CO pero no puede ser considerado como difusión entendida como pasaje de un gas a través de una membrana.


Metodología


La maniobra consiste en dar a inhalar toda la capacidad vital del paciente hasta llegar a capacidad pulmonar total, con un gas que tiene una concentración conocida de CO, esperar un tiempo hasta la espiración, habitualmente 10 segundos y analizar la concentración de CO en el gas espirado Es evidente que la concentración de CO del gas inhalado no es la que se va a encontrar en el alvéolo disponible para pasar a la sangre, sino que ese gas sufrirá una dilución cuando se ponga en contacto con el gas del volumen residual pulmonar del paciente. Por lo tanto debemos agregar a la mezcla de gas inspirado otro componente que se diluya igual que el CO pero que no pase a la sangre, es decir un gas inerte, de modo que el análisis del gas espirado permita inferir cuanto se ha diluido el CO y por lo tanto cual era su concentración en el gas alveolar antes de que comenzaran a transcurrir los 10 segundos.

La diferencia entre la concentración inicial (CO 0) y la final (CO1) es lo que se ha transferido a la sangre durante el tiempo determinado (BHT), eso se expresa como el cociente:


kCO = loge[CO0/CO1])/BHT
Como conocemos la dilución que a sufrido el gas inerte, el que generalmente es CH4 o helio, podemos determinar aproximadamente el volumen total del gas alveolar (VA), digo aproximadamente porque al ser una respiración única es improbable que el gas inspirado se diluya en todo el volumen pulmonar residual ya que los sectores del pulmón que tienen relación V/Q muy baja, es decir están mal ventilados, difícilmente equilibren su mezcla gaseosa con el gas inspirado.

Conocer el VA nos permite calcular el valor de la TLCO ya que en simple

TLCO = kCO .VA, en más complejo:
TL.CO = [kCO x VA STPD] /[PB-PH2O]
Desde que Marie Krogh (1) describiera el test en 1915 hasta finales de los 80 se analizaban ambos componentes del test, en los comienzos de los 90 se relativizó el análisis del kCO (4) poniéndose énfasis solo en la TLCO, recientemente Hughes y Pride (2) revalorizaron el análisis del kCO. Respecto a esta controversia, lo primero que aparece claro es que lo que estamos midiendo inicialmente son el kCO y el VA y calculamos la TLCO por lo tanto no nos parece adecuado analizar el comportamiento solo de la TLCO.
El kCO es el promedio de todos los kCO de los alvéolos individuales que estén ventilados. Dicho de otra manera los alvéolos normales con V/Q = 1 tendrán un determinado kCO y contribuirán al kCO global de acuerdo a su mayor o menor predominio en la distribución total de alvéolos.

Los alvéolos pobremente ventilados en relación a su perfusión, es decir los alvéolos con V/Q bajo, tendrán un kCO alto por dos razones, la primera es que tendrán más oferta de sangre para llevarse el CO y la segunda es que tendrán más oferta de superficie de membrana para la difusión del CO. La contribución de estos alvéolos con V/Q bajo al kCO global también dependerá del número relativo de unidades alveolares bajo esta condición. Los alvéolos con un V/Q de infinito es decir aquellos con 0 ventilación, perfundidos o no, no se manifiestan en el kCO, es decir que el kCO y la TLCO son insensibles a las unidades alveolares que funcionan como shunt.

Los alvéolos ventilados pero pobremente prefundidos, es decir con V/Q alto, tienen un kCO bajo por las razones exactamente opuestas a las antes analizadas. Su contribución al kCO total también estará en función de su peso específico en la distribución de este tipo de unidades dentro del conjunto de las unidades alveolares.

Desde que este test se utiliza se sabe que en sujetos normales, tanto el kCO como la TLCO cambian en la medida que cambia el volumen de aire de los pulmones, el volumen de sangre que pasa por los pulmones y la concentración de hemoglobina en sangre. Esta relación se muestra en las tres siguientes graficas (de Hughes y Pride)


Fig 1: Relación entre el kCO y el volumen alveolar. El kCO aumenta en la medida que cae el VA, llegando a aproximadamente 150 % (dependiendo de la edad) para un VA del 40%. Cuando las unidades alveolares están sobreinsufladas con VA mayor al 100% el kCO teórico cae por debajo del 100%.


Fig 2:Relación entre TLCO y VA. La TLCO disminuye ligeramente hasta un VA del 80% incrementando la pendiente de caída a menores volúmenes pulmonares.




Fig 3: Relación entre kCO y flujo sanguíneo pulmonar. La duplicación del volumen minuto implica un incremento de aproximadamente 15% en el kCO.

Relación entre el kCO y la concentración de hemoglobina.


El hecho central en la análisis del kCO y la TLCO es que para una correcta interpretación es necesario tener en mente cual es el mecanismo por el que la patología induce el cambio. De manera que un kCO del 100% puede ser considerado como normal en unas circunstancias o patológicamente bajo en otras (2-3).
Modelos de análisis
Modelo de pérdida de unidades alveolares.

El ejemplo paradigmático de esta situación lo constituye la resección pulmonar. Si un paciente es neumonectomizado y el pulmón remanente es normal se debe esperar, por un lado, que el volumen de las unidades alveolares remanentes esté uniforme y ligeramente incrementado por su función vicariante con lo que el kCO teórico caería ligeramente por debajo del 100% (ver la relación de la figura 1). Por otro lado toda la volemia pasaría por un solo pulmón y por ese motivo, al estar las unidades alveolares sobreperfundidas, el kCO de debe situarse en el orden del 115 % (ver fig 3). El resultado final de esas dos situaciones contradictorias es que en un paciente neumonectomizado el pulmón remanente deberá tener un kCO del 110 % como media de la normalidad y por lo tanto en ese caso un kCO del 100% debe considerarse como expresión de un pulmón remanente normal. La TLCO en esta circunstancia estará disminuida ya que el ligero incremento del kCO no logra compensar la caída del VA.


Modelo de pérdida de volumen

El mejor ejemplo de pérdida de volumen lo constituyen las enfermedades musculares que impiden una adecuada expansión pulmonar. En esas circunstancias la inmensa mayoría de los alvéolos estàn incompletamente llenos. Cabe esperar entonces que el kCO se comporte como en sujetos normales cuando hacen maniobras de difusión con un llenado pulmonar incompleto. En otras palabras si un paciente con una miopatía tiene un volumen alveolar del 50 % el kCO que debemos asumir como referencia deberá ser el de los sujetos normales al 50% de VA es decir alrededor del 140% dependiendo de la edad (ver figura 1). La TLCO en esa circunstancia estará disminuida pero menos que en el modelo anterior, ya que a disminución similar del valor del VA se lo multiplicará por un kCO superior.


Modelos especiales

Existen algunas circunstancias en el que el comportamiento del kCO nos ofrece información extra de las alteraciones fisiopatológicas existentes. En las enfermedades difusas pulmonares, especialmente en algunos tipos o grados evolutivos de fibrosis pulmonar idiomática, la lesión anatomopatológica predominante es la existencia de unidades alveolares completamente llenas de células y otras remanentes mas o menos indemnes. En esa circunstancia lo que cabe esperar es que las unidades alveolares funcionantes tengan un volumen de aire normal o ligeramente incrementado por función vicariante. Es evidente que si el valor de referencia del kCO es el que corresponde a un sujeto normal respirando a similar VA que el observado en el paciente estaremos infravalorando el valor observado. Aun más si se tiene en cuenta que en esta circunstancia no hay el incremento de la perfusión que se observa en la neumonectomía ya que a las unidades alveolares no ventiladas pueden tener menor flujo de sangre por vasoconstricción hipóxica pero perdurará cierto grado de incremento del shunt. Por lo tanto en estas condiciones un kCO del 100% será expresión de un buen intercambio de gases en las unidades pulmonares indemnes.

Otro modelo especial es el del enfisema en el que existe tres circunstancias determinantes. Hay déficit de perfusión por amputación del lecho vascular pulmonar y shunt. Dificultad en la mezcla del gas inspirado con el volumen residual . Finalmente las unidades alveolares tienen una relación volumen alveolar / membrana muy alta. La resultante de todo esto es un kCO caído con TLCO también disminuida.

Finalmente cabe resaltar al asma como un modelo complejo donde la difusión puede incrementarse, permanecer estable o disminuir, sin que se reconozcan exactamente los mecanismos implicados.

Bibliografía
1.- Krogh M. The difusión of gases through the lungs of man. J. Physiol. 1915;49:271-296.

2.- Hughes J. Pride N. In defence of the carbon monoxide transfer coefficient KCO (TL/VA) Eur Respir. J. 2001:17:168-174



3.- Connie C. Hsia M. Recruiment of lung diffusion capacity. Chest. 2002;122:1774-83.

4.- Chinn et all. Transfer factor (diffusing capacity) standardized for alveolar volume: reference values and application of a new linear model to replace KCO. Eur Respir. J. 1996:9:1269-77.


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