Cumplimiento estático, dinámico y específico

Este capítulo es más relevante para la Sección F3 (ii) del Programa de estudios de primaria del CICM 2017, que espera que los candidatos al examen puedan «definir cumplimiento (estático, dinámico y específico)». Este ha sido un tema popular para los SAQ:

• Pregunta 17 del segundo artículo de 2019
• Pregunta 14 del primer artículo de 2016
• Pregunta 15 del primer artículo de 2014
• Pregunta 7 del segundo artículo de 2011
• Pregunta 1 (p.2) del segundo artículo de 2008

La mayoría de estos SAQ solicitan una definición de cumplimiento, así como métodos para medir el cumplimiento. La pregunta 14 de 2016 y la pregunta 1 (p. 2) del segundo documento de 2008 también pedían factores que afectan el cumplimiento. Aunque no se solicitó específicamente, la distinción entre cumplimiento estático y dinámico parece ser una característica esperada de una definición de alta puntuación, según los comentarios del examinador. El cumplimiento específico nunca se ha mencionado en ninguna de las preguntas y parece estar ausente de las vivas, o lo poco que sabemos de ellas.

En resumen:

En términos de recursos publicados revisados por pares, ninguno es mejor que el artículo de 2005 de Scott Harris. Está disponible de forma gratuita en Respiratory Care. fácil de seguir con este artículo gratuito como la principal fuente de información. También vale la pena leer la sección de cumplimiento de Nunn (p.29-31 de la octava edición), pero no contiene ninguna referencia al cumplimiento específico (aunque nunca ha aparecido en los artículos escritos).

Definición de distensibilidad pulmonar

La octava edición de Nunn «s proporciona la siguiente definición de distensibilidad pulmonar (pág. 17):

«La distensibilidad pulmonar se define como el cambio en el volumen pulmonar por unidad de cambio en el gradiente de presión transmural (es decir, entre el alvéolo y el espacio pleural)».

Esto se parece mucho a cualquier otra definición de distensibilidad pulmonar. Por ejemplo, Guyton & Hall (13ª ed) lo define como «el grado en el que los pulmones se expandirán para cada unidad de aumento en la presión transpulmonar (si se deja suficiente tiempo para alcanzar el equilibrio) «, que suena como si estuvieran definiendo la distensibilidad estática. Para la forma más básica, uno puede mirar a la Fisiología Pulmonar de Levitzky (8a ed.) que simplemente establece que «El cumplimiento se define como el cambio de volumen dividido por el cambio de presión». Con el fin de abreviar aún más este concepto para reducir preciosos segundos del tiempo de escritura de la respuesta:

Cumplimiento = ΔV / ΔP

Cumplimiento estático

Muchos autores han definido el cumplimiento estático de forma variable, pero la mayoría de las definiciones tienen un único enfoque común en la ausencia de flujo y el tiempo permitido para que los elementos móviles del sistema respiratorio se relajen y descansen. «Una curva P-V estática elimina los efectos resistivos y de impedancia sobre la presión», explica Harris (2005); lo que queda, supuestamente, es solo la distensibilidad del pulmón, la relación presión-volumen no adulterada. Tomando prestado y modificando ligeramente una definición de Miller «s Anesthesia:

El cumplimiento estático es el cambio de volumen dividido por el cambio de presión, medido en ausencia de flujo de gas.

Una definición como esta sugiere que medir cumplimiento estático, todo lo que necesita hacer es detener el flujo de gas. En realidad, esto no suele ser cierto. Digamos que está midiendo el cumplimiento. En el momento en que cierra el circuito respiratorio después de la inspiración, notará una caída de presión que se debe a la redistribución del gas entre las unidades pulmonares con diferentes constantes de tiempo. Seguramente diría que este no es un proceso «estático» y elige esperar unos segundos antes de registrar la medición. Sin embargo, a medida que pasan los segundos, puede notar que el volumen medido del pulmón disminuye. Esto se debe a El hecho de que el gas contenido en su interior está siendo absorbido por la circulación pulmonar. Por lo tanto, en el organismo humano vivo, nunca habrá una situación en la que se pueda registrar una relación presión-volumen verdaderamente estática, y Harris (2005) recomienda la término «cuasi-estático» para describirlos.

En términos de relevancia del examen, aparte de la definición antes mencionada, uno puede esperar con seguridad que se le pida que dibuje un diagrama para representar la relación de presión y volumen del humano pulmón. Si es así, uno podría hacer peor que reproducir la famosa relación descrita por Rahn et al en 1946, que por alguna razón fue el primero de tales esfuerzos. «Es notable que los fisiólogos hayan prestado tan poca atención en el pasado a la mecánica de respirar que no adequa Los datos ahora están registrados sobre las características de presión-volumen del tórax y los pulmones en hombres normales «, se quejaron los autores. Adquirieron hombres normales, ocluyeron sus fosas nasales con tapones de corcho y midieron las presiones de sus vías respiratorias en diferentes fracciones de su capacidad vital (los sujetos exhalaron completamente y luego inspiraron un volumen conocido de gas del espirómetro antes de realizar una retención de la respiración). Con estas maniobras, se demostró la siguiente relación:

El diagrama de arriba es idéntico a la Figura 6 del artículo original, pero se aburguesó un poco para modernizarlo para el consumo de los lectores modernos (ya nadie llama a ese volumen «aire residual»). Demuestra la curva de distensibilidad pulmonar clásica, donde la distensibilidad es mala a volúmenes bajos y altos, pero óptima justo por encima de la FRC, es decir, en el rango del volumen corriente normal.

Componentes de la distensibilidad estática

Obviamente, cuando bombea gas en el pecho de una persona, la relación presión-volumen será una combinación compleja de varios factores. De estos, los jugadores dominantes serán la pared torácica y los tejidos del pulmón mismo. Cuando se le pida que describa este concepto, es probable que un alumno de CICM regurgite esta ecuación:

Donde, como era de esperar, CRS es la distensibilidad del sistema respiratorio en su conjunto, CL es la distensibilidad del pulmón y CCW es la distensibilidad de la pared torácica. Por lo general, los libros de texto dan valores normales para estas distensiones; para el pulmón y la pared torácica, estos son 200ml / cm H2O.

La distensibilidad de los pulmones y la pared torácica está relacionada con las propiedades elásticas de estas estructuras, que se comentan en un capítulo sobre todas por sí mismos.

Histéresis en distensibilidad pulmonar estática

En condiciones normales (es decir, cuando no está lleno de solución salina), el pulmón no b e tienen como un sistema ideal, es decir, la energía invertida en su distensión no se devuelve tras la deflación. El resultado de esto es que la inflación y la deflación tienen diferentes relaciones presión-volumen, y la diferencia entre ellas se llama «histéresis», un término relacionado etimológicamente con «retraso» o deficiencia «que describe la dependencia del estado de un sistema de su historia. Si uno no estuviera preparado para las preguntas «definir histéresis», fácilmente podría romper y balbucear algo como «lo inspiratorio no parece lo espiratorio», por lo que probablemente valdría la pena invertir algo de tiempo en memorizar una definición más sólida. . He aquí uno de un excelente artículo de Escolar & Escolar (2004):

«La energía aplicada al pulmón en la inspiración no se recupera en la espiración. La propiedad de disipar energía recibe el nombre de histéresis. «

Una definición más concisa y memorable está disponible de una fuente mucho menos confiable:

«El volumen pulmonar a cualquier presión dada durante la inhalación es menor que el volumen pulmonar a cualquier presión dada durante la exhalación»

Tiene sentido esperar algo como esto en un bucle PV dinámico debido a los efectos de la resistencia (más sobre esto más adelante), pero se ve incluso en las mediciones de cumplimiento estático. Aquí, un diagrama de Harris ( 2004) demuestra la histéresis en un bucle PV estático utilizando el método de superjeringa. Las etiquetas agregadas demuestran que, para el mismo cambio de presión, la distensibilidad espiratoria es menor:

¿Por qué sucede esto? Hay cuatro razones principales.

• Reclutamiento y desreclutamiento: Los alvéolos colapsados tienen paredes que están pegadas entre sí y que requieren agregar d energia mecanica para abrir. Por el contrario, los alvéolos bien inflados son relativamente elásticos y requieren relativamente poca energía para inflarse más. Debido a esto, la relación presión-volumen de los alvéolos cambia después de que se han inflado por completo.
• El efecto de la tensión superficial alveolar: la tensión superficial en un pulmón desinflado es menor que en un pulmón completamente inflado porque las moléculas de surfactante alveolar están empaquetadas más juntas, aumentando su concentración en la interfase gas-líquido y por lo tanto disminución de la tensión superficial. Estas moléculas de fosfolípidos en la superficie de los alvéolos bien estirados están más separadas, lo que aumenta la tensión superficial y hace que el pulmón sea menos dócil. Por lo tanto, después de inflar completamente el pulmón, la curva de desinflado tiene una distensibilidad menor, es decir, hay un pequeño cambio de volumen sobre un cambio sustancial de presión
• La relajación del estrés se refiere a la pérdida de energía en el parénquima pulmonar que se produce con estiramiento. Esto se asemeja a la definición clásica de histéresis, como la cantidad de energía no recuperada que resulta de algo que es imperfectamente elástico. El pulmón imperfecto se estira, consume energía y luego la desperdicia cambiando la forma de sus fibras de colágeno y elastina en lugar de almacenarla para su posterior liberación.
• La absorción de gas durante la medición no es realmente una propiedad del parénquima pulmonar en sí, sino más bien un artefacto de medición. Como se mencionó anteriormente, la medición de la distensibilidad pulmonar estática tiene una cierta pausa incorporada en cada paso, lo que permite que parte del gas se absorba en los sistemas vivos, lo que provoca un cambio aparente en el volumen y la presión.

Cumplimiento dinámico

En contraste con el cumplimiento estático, el término «cumplimiento dinámico» parece referirse a algo vigoroso y móvil. La definición de cumplimiento estático se reutiliza fácilmente para adaptarse a:

El cumplimiento dinámico es el cambio de volumen dividido por el cambio de presión, medido en presencia de flujo de gas.

En esencia, es el mismo cumplimiento pero medido durante la inspiración y la espiración normales. El cumplimiento dinámico es siempre menor que el cumplimiento estático. La razón de esto es que la distensibilidad dinámica, además de la presión habitual de la pared torácica y la presión pulmonar, también incorpora resistencia al flujo de aire.

Esta es la principal diferencia entre la distensibilidad estática y dinámica. Existe una resistencia en las vías respiratorias que aumenta la presión en cada volumen, y esto depende del caudal de gas. La resistencia aumenta al aumentar el flujo de aire, especialmente cuando el flujo se vuelve turbulento. Como tal, la contribución de la resistencia de las vías respiratorias al cumplimiento dinámico aumenta a medida que aumenta el flujo de aire, lo que a su vez disminuye el cumplimiento.

Otra diferencia importante entre el cumplimiento estático y dinámico es la falta de una pausa de equilibrio en el momento de la medición. Con los métodos de medición de la distensibilidad estática, normalmente se mide un pulmón cuando está completamente quieto, después de que unos segundos hayan permitido que las unidades con constantes de tiempo más largas se llenen por completo. La medición de la conformidad dinámica ocurre sobre la marcha y no hay tiempo para que el aire se distribuya a esas unidades pulmonares más lentas. La consecuencia de esto es una mayor presión medida por unidad de volumen, es decir, una menor distensibilidad pulmonar. Además, cuanto más corto sea el tiempo inspiratorio y espiratorio, más influirá este efecto en el cumplimiento dinámico.

Entonces. El cumplimiento dinámico disminuye con el aumento del flujo de aire y un ciclo respiratorio más rápido. Ambos están presentes en pacientes taquipneicos. El término que se utiliza normalmente para describir esto es «dependencia de la frecuencia». Katsoulis et al (2016) demostraron esto maravillosamente en un grupo de pacientes asmáticos. Su gráfico (robado descaradamente del artículo original) demuestra la brecha cada vez mayor entre el cumplimiento estático y dinámico asociado con el aumento de la frecuencia respiratoria, particularmente donde hay una enfermedad de las vías respiratorias pequeñas.

Aparte de la contribución antes mencionada de la resistencia respiratoria a la presión total de las vías respiratorias, la distensibilidad dinámica también se ve afectada por la heterogeneidad de constantes de tiempo entre unidades pulmonares. Una inspiración rápida sólo tendrá tiempo para llenar los alvéolos «rápidos», generando así presión sobre la base de la distensibilidad de un volumen relativamente lento (el resto del volumen son alvéolos «lentos»). Esto también aumentará la dependencia de la frecuencia del cumplimiento dinámico.

Ahora, en esta etapa también es importante (aunque probablemente no sea relevante para fines de examen) señalar que, de hecho, la definición de cumplimiento dinámico utilizada aquí (y en muchos otros recursos) no es del todo precisa. Aunque eso es lo que los examinadores quieren que piense, la inclusión de la resistencia en la definición hace que el cumplimiento dinámico sea un nombre inapropiado. O más bien, sería más exacto decir que la ecuación,

Cdyn = VT / (PIP – PEEP)

donde

• VT es el volumen corriente
• PIP es la presión inspiratoria máxima
• PEEP es la presión espiratoria final positiva

no mide un cumplimiento de ningún tipo, porque la resistencia está incluida en la medición.

Además, en cualquier caso, la medición del cumplimiento dinámico que suele realizar el ventilador mecánico durante la función de rutina se determina a partir de la construcción de un circuito de presión-volumen durante la ventilación. Ese bucle permite al ventilador determinar dónde el flujo de gas es cero, es decir, dónde la presión de las vías respiratorias y la presión alveolar son iguales. El gradiente de la línea que conecta estos puntos es el cumplimiento dinámico. Sin embargo, el punto de flujo de gas cero no suele ser la presión inspiratoria máxima, sino algo más cercano a P1, la caída de presión que se produce al final de la inspiración:

Por tanto, en un paciente con ventilación mecánica, el Cdyn se calcula como:

Cdyn = VT / (P1 – PEEP)

donde

• VT es el volumen corriente
• P1 es la presión poco después del cese del flujo, que es ligeramente superior a la meseta presión que le daría cumplimiento dinámico
• PEEP es la presión espiratoria final positiva

cumplimiento específico

La necesidad del concepto de cumplimiento específico puede demostrarse mediante un simple experimento mental. Considere la relación presión-volumen de un niño de 20 kg. Se podría alcanzar una capacidad vital de quizás 1 L, a 20 cm H2O. Compárelo con un adulto, cuyo volumen pulmonar a 20 cm H2O podría ser 4L. ¿Significa esto que el adulto tiene una mayor distensibilidad pulmonar?

Por supuesto que no. Sin embargo, esto demuestra que el método estándar de comparar los números de distensibilidad pulmonar tiende a fallar cuando se intenta comparar la conformidad entre pacientes que tienen un tamaño diferente de manera cómica. Aquí es donde entra el cumplimiento específico.Según Harris (2005),

«El cumplimiento específico es el cumplimiento normalizado por un volumen pulmonar»

Ese volumen pulmonar normalizador suele ser el FRC. Por lo tanto, el cumplimiento específico se puede expresar como:

donde CTot es el cumplimiento pulmonar estático total y FRC se puede sustituir por cualquier volumen pulmonar. Debido a que el volumen pulmonar elegido también escala con el tamaño corporal, este parámetro debe permanecer constante independientemente de si uno es grande o pequeño. Considere: el niño con su cumplimiento pulmonar de 50 ml / cmH2O y un FRC de 500 ml tendría un cumplimiento específico de 50/500 = 0,1 ml / cmH2O. El adulto grande, con su cumplimiento de 200 ml / cmH2O y un FRC mayor de 2000 ml, también tendría un cumplimiento específico de 0,1 ml / cmH2O. El valor normal para esto generalmente se da como 0.05ml / cmH2O.

Factores que influyen en la distensibilidad pulmonar

Pregunta 14 de 2016 y Pregunta 1 (p.2) del segundo artículo de 2008 preguntó sobre los factores que afectan el cumplimiento. Particularmente, la pregunta de 2008 fue la que tuvo la mejor respuesta del modelo, que estableció claramente cuáles eran las expectativas de los examinadores. En resumen, estos factores son:

• Volumen pulmonar (afectado por PEEP, hiperinflación dinámica , etc.)
• Retroceso elástico del pulmón (afectado por la edad y estados de enfermedad, por ejemplo, el enfisema lo reduce)
• Disformidad de la pared torácica (afectado por lesiones torácicas, quemaduras, cirugía, por ejemplo, abierto pecho)
• Volumen de sangre pulmonar (una orejeta congestionada es menos compatible)
• La distensibilidad pulmonar dinámica también se ve afectada por la frecuencia respiratoria
• El surfactante pulmonar aumenta la distensibilidad pulmonar
• Postura (ver el capítulo sobre los efectos del posicionamiento sobre la mecánica de la respiración)

Los efectos de la frecuencia respiratoria sobre la distensibilidad dinámica ya se han discutido; los efectos del surfactante vale la pena discutirlos por separado.

La influencia del surfactante alveolar en la distensibilidad pulmonar

La mayoría de los libros de texto encuentran una manera de incorporar el surfactante pulmonar en la categoría de cosas que afectan el cumplimiento estático. Por lo general, se muestra un gráfico que demuestra el efecto que tiene la ausencia de tensioactivo en la distensibilidad del pulmón. La referencia para esto suele ser un famoso artículo de 1971 de T.E. Morgan, pero de hecho los datos experimentales originales fueron publicados en 1929 por Kurt von Neergaard. Desafortunadamente, el artículo original de Zeitschrift fur die gesamte experimentantelle Medizin ya no puede obtenerse por ningún medio razonable (barato), pero el gráfico es lo suficientemente famoso como para que se pueda encontrar una versión en todas partes. En algunos casos, por ejemplo, en el siguiente diagrama de Radford (1964), incluso se puede encontrar el número de serie del gato experimental original. Por alguna razón, todo el mundo siempre elige el gráfico del gato 27.

Primero se inflaron y desinflaron los pulmones de Cat 27 con aire. Luego, se sumergieron en solución salina y se inflaron con solución salina. El efecto fue sustancial. En el pulmón lleno de solución salina, se borró el efecto del surfactante sobre la tensión superficial de los alvéolos, y solo se midió la elasticidad del pulmón. El pulmón ahogado fue mucho más dócil que el pulmón lleno de aire.

Sin embargo, esto parece un diagrama irrelevante en este momento. Todo lo que describe es que la presencia de tensión superficial disminuye la distensibilidad pulmonar y que sin ella la distensibilidad del tejido pulmonar en sí es excelente. Es bien sabido que el tensioactivo aumenta la distensibilidad pulmonar, porque el agua por sí sola tiene una tensión superficial tan alta que los alvéolos colapsarían en masa y la distensibilidad pulmonar sería extremadamente mala. Seguramente, ¿sería mejor ilustrar este concepto? Un diagrama adecuado para este propósito proviene de un artículo de Lachmann et al (1980). Los autores lavaron todo el surfactante de los pulmones de los conejos y, por lo tanto, crearon condiciones que se asemejan al SDRA (consulte los gráficos robados a continuación).