curva flujo - volumen curva flujo - volumen n o r m a l
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CURVA
FLUJO - VOLUMEN
CURVA
FLUJO - VOLUMEN
N O R M A LN O R M A L
VENTILACION VOLUNTARIA MAXIMA VENTILACION VOLUNTARIA MAXIMA
CAPACIDAD VITAL FORZADACAPACIDAD VITAL FORZADA
CURVA FLUJO VOLUMENCURVA FLUJO VOLUMEN
MENU GENERAL
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 .
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).
VENTILACIÓN VOLUNTARIA MÁXIMA
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 (VEF1).
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.
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.
MENUEs poco usada en la actualidad por la aparición de técnicas mas sensibles y específicas. 1 de 1
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CAPACIDAD VITAL FORZADACAPACIDAD VITAL FORZADACAPACIDAD VITAL FORZADACAPACIDAD VITAL FORZADA
ESPIROGRAMAESPIROGRAMAESPIROGRAMAESPIROGRAMA
NORMALNORMALNORMALNORMAL
OBSTRUCTIVOOBSTRUCTIVOOBSTRUCTIVOOBSTRUCTIVO
RESTRICTIVORESTRICTIVORESTRICTIVORESTRICTIVO
MENU GENERAL
La presión es un equivalente a la energía por unidad de volumen entregada al sistema para mover el gas.
Pt = Pe + Pc
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)
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.
V = P / R.
Cuando las vías aéreas están obstruidas el gas que circula en el sistema con una resistencia (R) aumentada, a igual diferencia de presión (P) 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.
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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:
Volumen de Reserva Inspiratoria ( VRI, puntos ab ) producido por una inspiración forzada
Volumen de Reserva Espiratoria (VRE, puntos cd) producido por una espiración forzada
El gráfico es un espirograma que habitualmente se obtiene por una ventilación producida de manera voluntaria por el individuo estudiado.
Con estímulos como el CO2 se pueden producir movimientos máximos de manera involuntaria.
Volumen Residual ( VR, puntos de ) es el gas retenido en el pulmón y debe ser medido con otras técnicas
Volumen corriente ( Vc, puntos bc ) producido entre una espiración y una inspiración normal
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CV
Los volúmenes descritos antes pueden sumarse constituyendo capacidades
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.
Los volúmenes y las capacidades descritos pueden expresarse enlitroscentímetros cúbicos (cc) porcentaje ( % de valores elegidos, por ejemplo de la CV )
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.
La Capacidad Funcional Residual ( CFR, puntos ce ) es la suma del VRE y del VR que no se mide con esta técnica.
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CFR
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CV en un sistema de coorde nadas tiempo-volumen.
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La técnica propuesta por Tiffeneau (1945) es el registro de una espiración de la Capacidad Vital Forzada (CVF)
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.
El volumen espirado en el primer segundo (VEF1) 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 )
En la práctica médica se informa el Volumen Espiratorio en el primer segundo ( VEF1 ) y en el tercer segundo (VEF3 ) MENU3 de 4
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CVF
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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.
El volumen eliminado en el primer segundo (VEF1 ) es el 80% de la Capacidad Vital Forzada (CVF) .
El volumen eliminado en el tercer segundo (VEF3 ) es el 97% de la CVF. Hay un atrapamiento aéreo de 3% que 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 VEF1 por el tipo de esfuerzo espiratorio realizado; es un buen indicador de la presencia de una resistencia aumentada en las vías aéreas.
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b
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CPTCPT
CFRCFR
CVFPacientes que tienen asma, enfisema, bronquitis, presentan una reducción permanente o variable del calibre de las vías aéreas.
Estas variaciones dependen de la gravedad de la patología
el Volumen Residual (VR,puntos de) aumentado
la Capacidad Funcional Residual (CFR,
la Capacidad Pulmonar Total (CPT, puntos ae) aumentada.
Como consecuencia de su enfermedad tienen
la Capacidad Vital (CV, puntos ad) disminuida
VR
PATOLOGIAS OBSTRUCTIVAS
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puntos ce) aumentada
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CVL CVF
La Capacidad Vital en espiración lenta (CVL) que es producida a voluntad del paciente, sin exigencias de velocidad máxima para eliminar el aire.
La Capacidad Vital en esfuerzo espiratorio máximo (CVF) producida por una espiración forzada.
El VEF1 ( ) está disminuido por debajo del 80% de la CV lo que es una medida de la obstrucción.
Hay en esta patología una diferencia entre
La característica funcional de la patología obstructiva es la reducción fundamentalmente de los flujos espiratorios.
El VEF3 ( ) es inferior al 97%de la CV normal, lo que indica atrapamiento de aire en relación a una espiración normal.
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CV
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PATOLOGIAS RESTRICTIVAS
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.
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PATOLOGIAS RESTRICTIVAS
El VEF1 ( ) está aumentado por encima del 80%
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.
Estas dos variables cuantifican la disminución de la resistencia de las vías aéreas y la incorporación y eliminación de flujos altos.
El VEF2 ( ) indica que a los 2 segundos se ha eliminado el volumen de la CV.
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CV
CFR
CPT
CURVA FLUJO VOLUMENCURVA FLUJO VOLUMEN
CONDICIONES NORMALESCONDICIONES NORMALES
EDAD, SEXO o ETNIAEDAD, SEXO o ETNIA
ESFUERZO VENTILATORIOESFUERZO VENTILATORIO
ESFUERZO FISICOESFUERZO FISICO
MEZCLA HELIO - OXIGENOMEZCLA HELIO - OXIGENO
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..
P1
P
V
V
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V = ( P - P1) / R.
NEUMOTACOMETRO
P P1
TRASDUCTOR
AMPLIFICADOR
INTEGRADOR
Se mide la caída de presión ( P1 - P ) producida por la resistencia del circuito (R), una resistencia de valor conocido a través de la cual ventila el paciente.
El volumen (V l ) se obtiene con un integrador a partir de los datos de flujo.
Los valores de flujo y de volumen se grafican en un sistema X-Y constituyendo la curva flujo volumen.
R
El neumotacómetro se utiliza para la medición de las variables necesarias para luego graficar la Curva Flujo Volumen.
Se grafica el volumen en abcisas y el flujo en ordenadas.
Se calcula el flujo ( V l/min) con la presión medida con un trasductor diferencial a ambos lados de la resistencia conocida y fija del sistema.
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CURVA FLUJO VOLUMEN
Se usa una maniobra máxima en espiración y en inspiración forzada.
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Capacidad Vital (litros)
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La CFV permite diagnósticos diferenciales en cuanto a la vía aérea afectada al evidenciar enfermedades obstructivas; también se usa en patologías restrictivas.
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.
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Flu
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Capacidad Vital (litros)
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Al igual que en el espirograma se pueden identificar
a b
FEM 25
FEM 50
FEP
el Volumen de Reserva Espiratoria (VRE, puntos bc)el Volumen de Reserva Inspiratoria (VRE, puntos ae).
Ni en el espirograma, ni en la Curva Flujo Volumen se puede conocer el Volumen Residual (VR). El valor máximo de 5 litros (Capacidad Vital del individuo) es el que corresponde a la eliminación de ese volumen del pulmón al finalizar una espiración forzada.Ya se mencionó que ese punto es el 0% de la CV, como volumen intrapulmonar .
la Capacidad Vital (CV, puntos ec)
Los valores intermedios indican el volumen contenido en el pulmón (100, 50, 25 % de la CV) y los flujos correspondientes.
cbe ae c
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el Volumen Corriente (Vc, puntos ab)
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En ordenadas se representa el flujo espiratorio con signo positivo de 0 a 12 l / s en la parte superior del gráfico.
Se representan los flujos espiratorios máximos, los que tienen un valor que depende del volumen pulmonar y del calibre de las vías aéreas.
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Capacidad Vital (litros)
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Anteriormente se han descrito los diferentes volúmenes pulmonares, graficados en abcisas
El flujo inspiratorio se representa con signo negativo de 0 a -6 l/s en la parte inferior del gráfico.
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)
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Su valor depende de una suma de fenómenos, entre los cuales se puede mencionar la fuerza muscular, la retracción elástica del pulmón, el calibre de las vías aéreas. Sus valores disminuidos con respecto a los de predicción indican procesos obstructivos de las vías mayores (intra o extratorácicas) y de las vías menores. Puede tratarse solamente de un esfuerzo espiratorio inadecuado.
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Capacidad Vital (litros)
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FEM 25
FEM 50
FEP
Los flujos máximos a volúmenes espiratorios entre 50 y 25% de volumen intrapulmonar (FEM50 y FEM25) 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.
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)
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a b ce
f
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FEM50 50
FEM25 25
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FEP JOVEN
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ANCIANO
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
sexo altura (A)
peso (P) edad (E)
etnia
VALORES DE PREDICCION
Adulto caucásico sexo femenino, mayor de 20 años
FEP= 0.049*A -0.025*E-0.735 FEP= 6.1 l/s
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 masculino, menor de 20 años
FEP= 0.078*A -0.116*E-8.06 FEP= 10.2 l/s
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Capacidad Vital ( litros )
A
DIFERENTES ESFUERZOS VENTILATORIOS
Los flujos espiratorios máximos a volúmenes pulmonares altos (FEP) son muy dependientes del esfuerzo muscular.
Las curvas A, B, C, se generan con un esfuerzo espiratorio inadecuado y presentanFEP disminuído
FEM25 y FEM50 normal
REGION INDEPENDIENTE
DEL ESFUERZO
Los flujos espiratorios máximos a volúmenes intrapulmonares bajos (FEM50 y FEM25) no dependen del esfuerzo realizado y se modifican por el calibre de las vías aéreas.
La curva D representa un esfuerzo espirato rio adecuadoFEP normal
FEM25 y FEM50 normales
B
C
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Ver el capítulo Modelo de Pulmón, Curvas volumen presión
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Capacidad Vital ( litros )
A
B
C
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Los flujos máximos en las vías aéreas internas a la red elástica aumentan con aumentos de volumen pulmonar y de presión pleural.
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.
REGION INDEPENDIENTE
DEL ESFUERZO
El flujo máximo a volúmenes intrapulmonares pequeños ( FEM50 y FEM25 ) depende del calibre de las vías y del volumen pulmonar.
Es independiente del esfuerzo realizado.
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Ver el capítulo Modelo de Pulmón, Punto de igual presión
Retracción Elástica Pulmonar disminuida
Disminución del diámetro ánteroposterior del tórax
Disminución del estiramiento de los músculos
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ANCIANO
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).
Disminución de los espacios intercostales
Masa muscular reducida
Los flujos alcanzados en espiración forzada están reducidos.
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CAMBIOS DE VARIABLES VENTILATORIAS
Disminución de la CV
Disminución del VRI
Aumento de la CFR por aumento del VR
FEP mantenido relativamente normal
FEM50 disminuido en 40%
FEM25 disminuido en 50%
Hay modificaciones de las variables ventilatorias en individuos normales de edad avanzada (50 a 60 años)
Disminución progresiva de la PaO2
por estas y otras causas
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NORMAL
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.
Capacidad Vital (litros)
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La Ventilación Voluntaria Máxima (VVM) se ha descrito anteriormente. En condiciones normales se logra producir ventilaciones entre 100 y 120 litros por minuto.
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 FEM25, que es el mejor índice de obstrucción de vías menores.
Por ello y otras causas su uso es cada vez menor. MENU1 de 3
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Durante la realización de esfuerzos de diferente intensidad se modifican los flujos máximos generados durante la maniobra.
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.
ESFUERZO FISICO EN JOVEN
Esto significa que se pueden realizar esfuerzos intensos sin utilizar el total de las reservas ventilatorias.
Conociendo las respuestas normales se pueden detectar las diferentes alteraciones en los flujos máximos cuando se realizan esfuerzos físicos.
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ESFUERZO FISICO EN ADULTO
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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.
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FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
El flujo laminar tiene una relación lineal con el flujo
El árbol tráqueo bronquial es una mezcla de ambos flujos, con incremento de flujo turbulento en obstruc ciones de las vías.
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.
y el flujo turbulento con el cuadrado del flujo.
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El fluido ideal se desplaza con un frente plano por la ausencia de roce.
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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-O2 ( ) en relación a aire ( ) y a pesar de producirse presiones y flujos mayores se mantiene el flujo laminar. (Consultar un texto de Biofísica)
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.
MEZCLAS DE HELIO Y OXIGENO
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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
laminar en algunas regiones y turbulento en otras. Por ello se han utilizado mezclas de helio y oxígeno con fines diagnósticos en la realización de la CFV. (Ver el capítulo Patología)
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Capacidad Vital (litros)
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V isoV .
Con su uso se puede diferenciar una obstrucción fija de una variable, una posición intratorácica de otra extratorácica, como se desarrollará mas adelante.
En el individuo normal se produce un aumento del FEP y del FEM50 de 3 l/min.
FEM 50
. En tubos finos y rectos, de radio uniforme, se halla flujo laminar, salvo cuando las velocidades del fluido son muy grandes.
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El punto de isoflujo (VisoV) se produce al 10% de volumen intrapulmonar al comparar la CFV en aire y en He-O2
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FIN
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FIN DEL CAPITULO FIN DEL CAPITULO
CURVA FLUJO VOLUMEN
NORMAL
CURVA FLUJO VOLUMEN
NORMAL
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FIN