RESISTENCIA ELASTICA PULMONAR

COMPLACENCIA

RESISTENCIA ELASTICA PULMONAR

COMPLACENCIA

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Dentro de numerosas patologías pulmonares existe la pérdida de las propiedades elásticas inherentes a su estructura normal.La medición para detectar disminución de la complacencia pulmonar estudia patologías restrictivas como la fibrosis.

La fuerza que produce el estiramiento del pulmón es la presión intrapleural, que se mide de manera indirecta por medio de un catéter introducido en esófago, estructura adyacente con la pleura.

El espacio intrapleural es una cavidad cerrada al exterior a la que no se puede acceder directamente, salvo rotura del pulmón o de la cavidad torácica.Para poder interpretar las mediciones realizadas es necesario abordar los conceptos físicos referentes a las estructuras elásticas.

El aumento de la resistencia elástica pulmonar que se cuantifica con la complacencia, constituye una patología que aumenta el trabajo ventilatorio.

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clic.

OBJETIVOS

También existen patologías obstructivas con aumento de la complacencia y disminución de la resistencia elástica (ver la clase Ciclo Ventilatorio y PEEPi)

COMPLACENCIA PULMONAR

NORMAL

DISMINUIDA

AUMENTADA

COMPLACENCIA PULMONAR

NORMAL

DISMINUIDA

AUMENTADA

COMPLACENCIA ESTATICA

COMPLACENCIA DINAMICA

COMPLACENCIA ESPECIFICA

COMPLACENCIA ESTATICA

COMPLACENCIA DINAMICA

COMPLACENCIA ESPECIFICA

.MENUGENERAL

Los materiales elásticos presentan la propiedad de modificar su forma ante fuerzas externas y volver a su condición inicial al interrumpirse la acción.

Existe cierta confusión sobre los términos a ser aplicados, por lo que se ha optado por seguir la orientación de Philippe Meyer en su Fisiología Humana, editorial Salvat

La propiedad antes mencionada, se suele llamar extensibilidad o deformabilidad o elasticidad (E).

Se estudia con el módulo de Hooke o de elasticidad ( F / l ) produciendo un aumento unitario de longitud ( l ) por la

aplicación de la fuerza necesaria para lograr ese cambio ( F ).

E1 =F / l E2 =F / l

E1 < E2

Re1 < Re2

La elastancia y la resistencia elástica son menores en el elástico 1; se produce un aumento de longitud similar con una fuerza menor.

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PPUULLMMOONNAARR

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PPUULLMMOONNAARR

La complacencia ( C = l / F ) (“compliance“ en inglés) o la adaptabilidad o la distensibilidad se refiere al cambio de longitud ( l ) producido por la aplicación en el elástico lineal de una fuerza unitaria……. ( F ).

La complacencia ( C ) es alta y la resistencia elástica es baja en el elástico 1; se produce un aumento de longitud igual con una fuerza menor.

La elasticidad tiene una relación directa con la resistencia elástica

E aumenta Re aumenta

La complacencia tiene una relación inversa con la resistencia elástica

C aumenta Re disminuye

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C1 =l / ΔF C2 =l / F

C1 > C2

Re1 < Re2

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Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar.

Mecánica ventilatoria. Aspectos físicos

CCOOMMPPLLAACCEENNCCIIAA

PPUULLMMOONNAARR

Hay una dificultad adicional cuando los elásticos son tridimensionales, y la fuerza aplicada por unidad de superficie es una presión ( P ) y las modificaciones producidas son de volumen ( V ).

P V E = P / V

C = V / P

En el lenguaje de uso común, que a veces incluye su aplicación médica, la elasticidad y la distensibilidad o complacencia se consideran variables idénticas del sistema elástico.

Pero debe cambiarse este uso, pues el concepto físico determina que:

Elasticidad aumenta y la resistencia elástica aumenta

Complacencia aumenta y la resistencia elástica disminuye

Los sistemas elásticos biológicos varían con las modificaciones por la magnitud de la deformación, por la velocidad en que se produzca, por cambios irreversibles de las estructuras tridimensionales.

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Cuando se trata de cuantificar las variaciones en un elástico que no es lineal, sino tridimensional, como el pulmón, las modificaciones producidas serán de volumen (V) y la acción sobre el sistema elástico se producirá por una fuerza sobre la unidad de superficie, es decir una presión. ( P ). El término de complacencia se ha elegido en el actual desarrollo de los fenómenos elásticos pulmonares, a pesar del uso extendido de distensibilidad, adaptabilidad, capacitancia (“compliance” en inglés) .

El problema en fisiología respiratoria es la medición de las variables adecuadas para la cuantificación del fenómeno elástico producido en el cambio cíclico del sistema ( inspiración y espiración ).

La diferencia entre estas presiones es la responsable de las modificaciones producidas.Existen ciertas dificultades para su medición que se unen a otros problemas reales de interacción de estructuras, de posición corporal, de la presencia de sustancias que modifican las características elásticas.

La medición de los cambios de volumen no ofrecen mayores dificultades, aunque deben incluir sistemas fiables y reproducibles y los valores deben ser normalizados por la presión barométrica y la temperatura. La medición de la presión responsable del estiramiento del pulmón en inspiración ofrece las dificultades propias de un elástico tridimensional que tiene una presión interna ( PIM =Presión alveolar ) y una presión externa ( PEM = Presión pleural ).

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PPUULLMMOONNAARR

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PPUULLMMOONNAARR

En fisiología respiratoria existe una presión ral que se llama presión transpulmonar (PTP) existente en un sistema elástico compuesto por la pleura parietal y la visceral, con un espacio virtual interno que es el espacio intrapleural.

PTP

Cuando se desea cuantificar la resistencia elástica del pulmón, se procede a medir su complacencia (Cp) .

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4

3

2

1

-10 0 +10 +20

Cap

acid

ad V

ital l

itros

Para ello es necesario conocer la presión transmural (PTM) del sistema que está constituida por la presión extramural que en este caso es la de la cavidad pleural (PEM = Ppl) y la presión intramural que es la alveolar (PIM = PA).

PTM = PIM-PEM PTP = PA - Ppl

PA Ppl

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Complacencia

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Ca

pa

cid

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Vita

l litr

os

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PPUULLMMOONNAARR

Esto significa que para introducir un litro de gas al pulmón los músculos inspiratorios deberán realizar un trabajo que produzca un incremento de la PTP de 5 cmH20 y es una medida sumamente importante para detectar patologías con trabajo elástico aumentado o con complacencia disminuida como la fibrosis.

La graficación del volumen pulmonar en ordenadas

Se determina la pendiente a partir de la Capacidad Funcional Residual, que se reconoce por la posición ventilatoria del paciente al iniciar la inspiración.

V / PTP = 0.200 l / cmH20

El valor normal es

y de la presión transpulmonar ( PTP = PA – Ppl ) en abcisas permite obtener una curva de complacencia pulmonar. Se realiza en condiciones estáticas, sin flujo de gas

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De esta manera se mide la complacen cia estática (Cest) que se realiza a flujos muy bajos o nulos.

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-10 0 +10 +20

Cap

acid

ad V

ital l

itros

Habitualmente se considera la complacencia como la pendiente de la curva graficada con los valores de presión transpulmonar en abcisas (PTP = PA - Ppl) y de volumen pulmonar en ordenadas; se considera un valor único para cada pulmón.

Se analiza el trazado con una inspiración a partir de CFR y una posterior espiración a muy bajos volúmenes (flujo casi cero) o con equipos que interrumpen periódicamente el flujo por períodos muy cortos.

normal

0.200 l / cmH20

V / P 4 - 2 / 10

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NNOORRMMAALL

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clic

Se usa esta técnica con el fin de disminuir la incidencia en esta medida de la resistencia dinámica o de las vías aéreas y la influencia de la inercia de los tejidos.

Es necesario señalar que la curva completa tiene una pendiente baja a volúmenes pulmonares bajos, hecho que se repite a volúmenes altos.

Ver www.fisiologiaysistemas.com.ar.

Mecánica ventilatoria. Aspectos físicos

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DDIISSMMIINNUUIIDDAA

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-10 0 +10 +20

Cap

acid

ad V

ital l

itros

Cuando la complacencia disminuye se incrementa el trabajo ventilatorio elástico para incorporar un volumen dado; ello significa que queda una energía elástica acumulada mayor que en condiciones normales.Esto determina que al relajarse los músculos inspiratorios se libera una cantidad de energía que permitirá una espiración pasiva a flujos altos.

V / P disminuida

0.080 l / cmH20

Está disminuida en fibrosis pulmonar, falta de surfactante;

Si ingresan 0.08 l por cada centímetro de PTP, para incorporar 1 litro se deberá generar una PTP de -12.5 cmH20 ( normal 5 cmH20 ).

Por la alta retracción elástica del pulmón la espiración se realiza sin dificultad y con flujos altos.

Funcionalmente significa que para igual volumen inspirado es necesario realizar un mayor trabajo de los músculos inspiratorios.

V/ P disminuida 0.080 l/cmH20

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Esto determina que al relajarse los músculos inspiratorios se libera una cantidad de energía muy baja que obliga generalmente a realizar una espiración activa La complacencia está aumentada en enfisema, en algunos asmáticos y son casos en los que para igual volumen inspirado se genera una menor PTP. Pero por la baja retracción elástica del pulmón una espiración activa debe asegurar la salida del gas.

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Cap

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ital l

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AAUUMMEENNTTAADDAA

Cuando la complacencia au menta disminuye el trabajo ventilato rio elástico

Ello significa que para incorporar un volumen hay menor trabajo elástico de los músculos, por lo que la energía elástica acumulada es menor que en condiciones normales

V / P aumentada = 0.300 l / cmH20

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V / P 5.5-2.5 / 10

Aumentada

0.300 l/cmH20

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EESSTTAATTIICCAA

y un sistema para medir las variaciones de volumen en una espiración realizada a flujo muy bajo o nulo.

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PTP

V

Toda la exploración clínica para medir complacencia comprende la colocación de un catéter en esófago a fin de medir la presión pleural (Ppl)

Se acepta la complacencia medida como una expresión de la inversa de la resistencia elástica ofrecida por el pulmón en su estiramiento. Todo el análisis parte de las posibilidades reales de medición y del concepto de pulmón homogéneo. Pero la realidad es que hay una desigual distribución de la presión pleural y también del volumen en diferentes unidades ventilatorias, lo que determina la existencia de distinta complacencia en diferentes porciones del pulmón.

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Cap

acid

ad V

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En estas condiciones se mide también la presión en la boca (Pbo) que es equivalente a la presión alveolar (PA); la PTP se calcula o se mide con un trasductor diferencial.

-1 -8

-8 -15

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Aunque el catéter con un balón colocado en esófago, es una técnica simple, un adecuado manejo del equipo y una técnica de medición correcta son necesarias para obtener una información que se ajuste a la realidad.

Debe confirmarse la adecuada posición del catéter , para lo cual se realiza una serie de maniobras.

Primero debe ubicarse el balón en un punto en el que se vean las variaciones cardíacas de presión y luego sacar el catéter aproximadamente 2 cm. Una posición adecuada es también confirmada cuando la presión en la vía aérea y en esófago cambian en valores iguales durante una inspiración con el sistema cerrado o sin movimiento de gas.

El paciente debe estar en posición erecta ( no supina) o sentado, a fin de que las diferentes estructuras del mediastino no modifiquen los valores de presión, tanto disminuyéndolas como aumentándolas.

También se debe considerar la presencia de secreciones que pueden acumularse entre el balón y esófago, incluso tapando la vía. Puede ser necesario insertar un segundo balón para drenar las secreciones, si fuera necesario.

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EESSTTAATTIICCAA

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Es la manera de poder comparar los valores obtenidos por diferentes laboratorios.

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Frecuencia

Trabajo

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DDI I NNAAMMI I CCAA

La complacencia dinámica (Cdin) se obtiene a flujos elevados logrados por incremento de la frecuencia respiratoria; se considera una buena orientación sobre la presencia de obstrucción de las vías menores cuando su valor aumenta.

El trabajo ventilatorio elástico disminuye al aumentar la frecuencia ventilatoria

El trabajo ventilatorio resistivo o de las vías aéreas aumenta al aumentar la frecuencia ventilatoria.

Existe una zona de trabajo total mínimo el que se alcanza a una frecuencia respiratoria óptima.

Ello se debe a las características de la resistencia elástica que disminuye a medida que aumenta la frecuencia ventilatoria y la resistencia de las vías aéreas que aumenta de manera sustancial con el aumento de frecuencia respiratoria.

Si la complacencia dinámica tiene valores normales o menores que la complacencia estática es un índice de que no hay obstrucción importante de la vía aérea.

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DDI I NNAAMMI I CCAA

Cest

Cdin

15 30 45 60 75 90 Fr

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o o o o o oo oo

o o o

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Se grafica la complacencia estática ....... y la dinámica......, ante variacio nes de la frecuencia ventilatoria

Es fundamental entender las diferencias antes descritas a fin de determinar el tipo de prueba funcional que permitirá realizar un diagnóstico diferencial.

Sin embargo no es habitual pensar en la medición de complacencia para determinar la presencia de obstrucción en las vías aéreas.

La presencia de patologías mixtas es una realidad o una duda al momento de hacer un diagnóstico; esta prueba es un elemento fundamental para poder realizar una diferenciación.

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CCOOMMPPLLAACCEENNCCIIAA

EESSPPEECCIIFFIICCAA

Cuando se calcula la Cesp, es decir que se divide la Cest por un volumen reducido a la mitad, la resultante será el valor correspondiente a un individuo normal.

Es importante tener en cuenta que la variación de volumen depende de la diferente Capacidad Pulmonar Total (CPT) de los individuos. La complacencia específica (Cesp) tiene en cuenta esta diferencia de tipo individual y se calcula dividiendo la complacencia estática por la CPT.

Cest = 0.100 l / cmH20

No es habitual usar esta forma de expresión ni realizar estos cálculos, pero su importancia se hace evidente rápidamente si se mide la complacencia en un individuo absolutamente normal al que se le extirpa un pulmón y cuya CPT queda en 2.5 litros.

Suponiendo que la mecánica pulmonar se mantiene normal la Cest sería la mitad, pues con un descenso normal en la PTP inspira solo 100 cc.

Cest / CPT = 0.1 l / cmH20 / 2.5 litros

Cesp = 0.04 l / cmH20 por litro de volumen.

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Cest / CPT = 0.2 l / cmH20 / 5 litros

Cesp = 0.04 l / cmH20 / por litro de volumen pulmonar.

MENUconclusiones

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Se vuelve a insistir en lo desarrollado en otras clases. Hay una dificultad en incorporar los conceptos físicos a la descripción de los fenómenos biológicos. La propiedad de elementos que se deforman y vuelven a su condición inicial es llamada extensibilidad o deformabilidad o elasticidad (E).

El uso de la complacencia estática es común para detectar patologías pulmonares donde se modifica la resistencia elástica, como en fibrosis

La complacencia dinámica mide una propiedad específica de los tejidos pulmonares cuando se aumenta la frecuencia de repetición de estiramientos y acortamientos, con cambios de volumen. Cuando su valor aumenta con respecto a la complacencia estática es una indicación de obstrucción de las vías aéreas menores FIN

clicLa complacencia es una aproximación cuantitativa de esta propiedad cuando mide el estiramiento producto por un fuerza aplicadaElasticidad aumenta y la resistencia elástica aumentaSignifica que es un elemento menos extensibleComplacencia aumenta y la resistencia elástica disminuyeSignifica que para una misma fuerza se alcanza un mayor estiramiento.La rigurosidad en los términos es muy importante y se debe determinar con claridad lo que cada autor quiere significar al usar determinado nombre.

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clic

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CONCLUSIONES