La capacidad de difusión, Cálculo, Prueba de funcionamiento, Interpretación, Historia


La capacidad de difusión es la parte de una serie completa de pruebas que se realizan para determinar la capacidad total del pulmón para el transporte de gas dentro y fuera de la sangre. DLCO se reduce en ciertas enfermedades de los pulmones y el corazón. Esta prueba ha sido estandarizada de acuerdo con un documento de posición de un grupo de trabajo de la European Respiratory y Sociedades American Thoracic.

En la fisiología respiratoria, la capacidad de difusión tiene una larga historia de gran utilidad, pero las palabras mismas son ahora engañosa porque son arcaica: ni medir ni es la difusión es el valor obtenido de esta prueba una capacidad ni siquiera una capacitancia, pero, de hecho, una conductancia. Mientras que la capacidad de difusión del término se retiene en los Estados Unidos por razones de continuidad histórica, se prefiere ahora factor de transferencia utilizando la terminología en Europa y en otros lugares. Sin embargo, hay 7 - 8 veces más citas para la terminología original en PubMed, por lo que cualquier cambio en el uso será lenta a suceder.

Peor aún, la capacidad de difusión del término es positivamente engañosa, ya que el transporte de gas no es la difusión limitada en todos menos en los casos más extremos, como el de la captación de oxígeno a muy bajo oxígeno del ambiente o de muy alto flujo sanguíneo pulmonar. Los críticos de la expresión "capacidad de difusión" argumentan que puede ser engañoso por otras razones también, y señalan dos problemas con el término. El primero es que la prueba no sólo mide la difusión a través de la membrana capilar alveolar, pero también tiene en cuenta los factores que afectan a la combinación química de un gas dado con la hemoglobina. La segunda crítica es que la prueba se mide normalmente en condiciones submáximas y no refleja una verdadera capacidad funcional. Por estas razones, el término "factor de transferencia" se ha propuesto para reflejar mejor el proceso fisiológico que se está midiendo.

Por último, la capacidad de difusión no mide directamente la causa primaria de la hipoxemia, o bajo oxígeno en la sangre, a saber, falta de coincidencia de ventilación a la perfusión:

  • No toda la sangre arterial pulmonar va a las áreas del pulmón, donde se puede producir el intercambio de gases, y esta sangre desoxigenada se reincorpora a la sangre bien oxigenada de pulmón sano en la vena pulmonar. Juntos, la mezcla tiene menos oxígeno que la sangre desde el pulmón sano solo, y así es hipoxémica.
  • Del mismo modo, no todo el aire inspirado pasa a las zonas de los pulmones, donde puede producirse el intercambio de gases, por lo que se desperdicia.

Cálculo

La capacidad de difusión de oxígeno es el factor de proporcionalidad que relaciona la tasa de consumo de oxígeno en el pulmón para el gradiente de oxígeno entre la sangre capilar y los alvéolos. En la fisiología respiratoria, es conveniente expresar el transporte de moléculas de gas como cambios en el volumen, desde entonces. Además, la concentración de oxígeno en la arteria pulmonar se toma para ser representativa de la sangre capilar. Por lo tanto, puede ser calculado como la relación entre el volumen del oxígeno consumido por el pulmón dividido por el gradiente de oxígeno entre los alvéolos y la arteria pulmonar.

  es la tasa de que el oxígeno es absorbido por el pulmón. 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.

Por lo tanto, cuanto mayor es la capacidad de difusión, el más gas será transferido en el pulmón por unidad de tiempo para un gradiente dado en la presión parcial del gas. Dado que puede ser posible conocer la concentración de oxígeno alveolar y la tasa de consumo de oxígeno - pero no la concentración de oxígeno en la arteria pulmonar - es la concentración de oxígeno venoso que se emplea generalmente como una aproximación útil en un entorno clínico.

El muestreo de la concentración de oxígeno en la arteria pulmonar es un procedimiento altamente invasivo, pero afortunadamente otro gas similar se puede utilizar en lugar que obvia esta necesidad. El monóxido de carbono se une fuertemente 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 en el denominador puede ser ignorada. Por esta razón, CO es por lo general el gas de ensayo utilizado para medir la capacidad de difusión y la ecuación se simplifica a:

Prueba de funcionamiento

La prueba de la capacidad de difusión de respiración única es la forma más común de determinar. La prueba se lleva a cabo haciendo que el golpe sujetos a cabo todo el aire que él/ella puede, dejando sólo el volumen pulmonar residual de gas. La persona entonces inhala una mezcla de gas de prueba rápida y completamente, alcanzando la capacidad pulmonar total medida de lo posible. Esta mezcla de gas de prueba contiene una pequeña cantidad de monóxido de carbono y un gas trazador que se distribuye libremente en todo el espacio alveolar, pero que no cruza la membrana capilar alveolar. El helio y el metano son dos de tales gases. El gas de ensayo se mantiene en el pulmón durante unos 10 segundos durante los cuales el CO se mueve de forma continua desde los alvéolos a la sangre. Luego exhala el tema.

La anatomía de las vías respiratorias trae consigo complicaciones, ya que el aire inspirado debe pasar a través de la boca, la tráquea, los bronquios y los bronquiolos antes de llegar a los alvéolos, donde se produce el intercambio de gases, en la exhalación, gas alveolar debe volver por el mismo camino, y por lo que la muestra exhalado será puramente alveolar sólo después de un 500 a 1000 ml de gas ha dejado el tema. Si bien es posible algebraicamente para aproximar los efectos de la anatomía, estados de enfermedad introducir una considerable incertidumbre a este enfoque. En su lugar, se tiene en cuenta la primera 500 a 1.000 ml del gas espirado y la siguiente porción que contiene gas que ha sido en los alvéolos se analiza. Mediante el análisis de las concentraciones de monóxido de carbono y gas inerte en el gas inspirado y en el gas exhalado, es posible calcular de acuerdo con la Ecuación 2. En primer lugar, la velocidad a la que se toma CO por el pulmón se calcula de acuerdo con:

 El equipo de la función pulmonar controla el cambio de la concentración de CO que se produjeron durante el mantenimiento de la respiración, y también se registra el tiempo. El volumen de los alvéolos,, se determina por el grado en el que el gas trazador se ha diluido por la inhalación en el pulmón.

Del mismo modo,

donde

 es la concentración de CO fraccional alveolar inicial, como se calcula por la dilución del gas indicador. 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 estacionario que se realiza durante la respiración corriente normal, o el método de respiración del aire exhalado que requiere nueva respiración de un depósito de mezclas de gases.

Interpretación

En general, un individuo sano tiene un valor de entre 75% y 125% de la media. Sin embargo, los individuos varían según la edad, el sexo, la altura y una variedad de otros parámetros. Por esta razón, los valores de referencia se han publicado, basado en poblaciones de sujetos sanos así como las mediciones hechas en la altura, para los niños y algunos grupos específicos de la población.

Niveles de CO en la sangre no sea insignificante

En grandes fumadores, CO sangre es lo suficientemente grande como para influir en la medición de, y requiere un ajuste del cálculo cuando COHb es mayor que 2% de la totalidad.

 Los dos componentes de

Si bien es de gran importancia práctica, siendo la medida general de transporte de gas, la interpretación de esta medición se complica por el hecho de que no mide cualquier parte de un proceso de múltiples pasos. Así como una ayuda conceptual en la interpretación de los resultados de esta prueba, el tiempo necesario para transferir CO desde el aire a la sangre se puede dividir en dos partes. Primero CO atraviesa la membrana capilar alveolar y CO se combina con la hemoglobina de las células rojas de la sangre capilar a una tasa de veces el volumen de la sangre capilar presente. Dado que los pasos están en serie, las conductancias agregar como la suma de los inversos:

 Cualquier cambio en la altera

El volumen de la sangre en los capilares pulmonares,, cambios apreciablemente durante las actividades ordinarias, tales como el ejercicio. Basta con inhalar trae un poco de sangre adicional en los pulmones debido a la presión intratorácica negativa requerida para la inspiración. En el extremo, inspirador con la glotis cerrada, la maniobra de Müller, saca sangre en el pecho. Lo contrario también es cierto, como la exhalación aumenta la presión dentro del tórax y así tiende a empujar la sangre hacia fuera, la maniobra de Valsalva es una exhalación contra una vía aérea cerrada que se puede mover la sangre fuera de los pulmones. Así respirando con dificultad durante el ejercicio traerá más sangre a los pulmones durante la inspiración y empujar la sangre hacia fuera durante la espiración. Pero durante el ejercicio también se incrementa el flujo de sangre por todo el cuerpo, y el pulmón se adapta mediante el reclutamiento de capilares extra para llevar el aumento de la producción del corazón, aumentando aún más la cantidad de sangre en el pulmón. Por lo tanto se parecen aumentar cuando el sujeto no se encuentra en reposo, sobre todo durante la inspiración.

En la enfermedad, la hemorragia en el pulmón aumenta el contenido de hemoglobina, y así aumentar.

Por último, se incrementa en la obesidad y cuando el sujeto se encuentra abajo, ambos de los cuales aumentar la sangre en el pulmón por compresión y por la gravedad y por lo tanto ambos aumentan.

 Razones por las que varía

La velocidad de captación de CO en la sangre,, depende de la concentración de hemoglobina en la sangre que, abreviada Hb en el CBC. Más hemoglobina está presente en la policitemia, y así es elevada. En la anemia, es todo lo contrario. En los entornos con altos niveles de CO en el aire inhalado, una fracción de hemoglobina de la sangre se vuelve ineficaz por su fuerte unión a CO, y así es análoga a la anemia. Se recomienda que se ajusta al CO sangre es alto.

El volumen de sangre pulmonar también se reduce cuando el flujo de sangre se interrumpe por coágulos de sangre o se reduce por deformidades de los huesos del tórax, por ejemplo, la escoliosis y la cifosis.

La variación de la concentración ambiental de oxígeno también altera. A gran altitud, el oxígeno inspirado es baja y más de la hemoglobina de la sangre es libre de unirse CO, por lo que se incrementa y parece aumentar. A la inversa, el oxígeno suplementario aumenta la saturación de la Hb, y disminuyendo.

 Las enfermedades pulmonares que reducen y

Las enfermedades que alteran el tejido pulmonar y reducen tanto a un grado variable, y así disminuyen.

  • La pérdida de parénquima pulmonar en enfermedades como el enfisema.
  • Las enfermedades que la cicatriz del pulmón, tales como fibrosis pulmonar idiopática, o sarcoidosis
  • La inflamación del tejido pulmonar por insuficiencia cardíaca, o debido a una respuesta inflamatoria aguda a los alérgenos.
  • Las enfermedades de los vasos sanguíneos en el pulmón, ya sea inflamatorias o hipertróficas.
  • Historia

    En un sentido, es notable que DLCO ha conservado tal utilidad clínica. La técnica fue inventada para resolver uno de los grandes controversias de la fisiología pulmonar hace un siglo, a saber, la cuestión de si el oxígeno y los otros gases fueron transportados activamente dentro y fuera de la sangre por el pulmón, o si las moléculas de gas difunden pasivamente. Notable es también el hecho de que ambas partes utilizaron la técnica para obtener evidencia de sus respectivos hipótesis. Para empezar, Christian Bohr inventó la técnica, usando un protocolo análogo al de la capacidad de difusión de estado estacionario para el monóxido de carbono, y llegó a la conclusión de que el oxígeno se transporta de forma activa en el pulmón. Su alumno, August Krogh desarrolló la técnica de la capacidad de difusión respiración única, junto con su esposa Marie, y convincentemente demuestra que los gases se difunden pasivamente, un hallazgo que llevó a la demostración de que los capilares de la sangre fueron reclutados en uso cuando sea necesario - idea de ganar un premio Nobel .