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Facultad de Medicina- Departamento de ciencias fisiológicas REPORTE DE LABORATORIO PRÁCTICA DE ESPIROMETRÍA VOLUMEN RESPIRATORIO Y FLUJO PULMONAR GRUPO: III MESA: 1 Profesor: Juan Carlos Lizarazo Integrantes: Laura León, Laura Gordillo, Andrea Guzmán, Camila Macea, Daniel Hernández, Leidy Taimal 17 de junio del 2019 RESUMEN En esta práctica se muestran los resultados obtenidos de una espirometría sobre una integrante de la mesa, la cual se encontraba en óptimas condiciones de salud. Usando el sistema Power lab- Lab tutor se registraron y calcularon datos acerca del volumen respiratorio y flujo pulmonar, como volumen tidal, volumen de reserva inspiratoria, volumen de reserva espiratoria y volumen residual. Adicionalmente, se realizó una prueba de restricción pulmonar para simular una persona con enfermedad respiratoria y así analizar los cambios observados. INTRODUCCIÓN La espirometría es un procedimiento fundamental para evaluar el rendimiento pulmonar y además el estado de salud. Nos da información de la cantidad de aire total que tienen nuestros pulmones y de la velocidad con la que desplazamos esos volúmenes de aire (flujos pulmonares).Se trata de una prueba muy simple pero que nos aporta una información muy valiosa, tanto de nuestra salud respiratoria, como de nuestro pronóstico de supervivencia. OBJETIVOS ● Objetivo General Interpretar correctamente cada uno de los registros tomados durante la práctica con el fin de interiorizar los conocimientos obtenidos en las clases teóricas acerca del funcionamiento de la ventilación pulmonar en pacientes sanos. ● Objetivos Específicos 1. Elaborar un registro gráfico por medio de Labtutor del volumen y la capacidad pulmonar de un paciente sano (voluntario). 2. Analizar el registro gráfico de la curva de flujo y volumen. 3. Hacer una comparación entre los valores estándares de volúmenes y capacidades pulmonares versus los obtenidos en el laboratorio. 4. Explicar las variaciones producidas en las capacidades y volúmenes pulmonares por una restricción pulmonar simulada a la que se sometió nuestro individuo de prueba. MARCO TEÓRICO Pruebas de espirometría

Durante las pruebas de función pulmonar con espirometría, el paciente lleva a cabo algunas maniobras respiratorias específicas, a partir de las cuales se determinan los parámetros de volumen y flujo del aire. Hay dos tipos de espirometrías básicas: ● Espirometría simple: La persona respira primero con normalidad. Luego tendrá que inspirar y espirar todo el aire que pueda. Así se mide el volumen de aire que entra y sale de los pulmones, y el máximo que podría entrar y salir. ● Espirometría forzada: La persona toma todo el aire que pueda y después lo suelta bruscamente hasta que no pueda expulsar más. Es la más útil para el estudio de broncopatías. Así se mide el flujo, es decir, la cantidad de aire por segundo que puede expulsar una persona.

Figura 1. Volúmenes y capacidades pulmonares. IRV: volumen de reserva inspiratorio, VT:volumen tidal o corriente , ERV:volumen de reserva espiratorio, RV: volumen residual, FRC: capacidad residual funcional, TLC: capacidad pulmonar total VC: capacidad vital, IC: capacidad inspiratoria. Tomado y adaptado de guía Lab tutor.

Los volúmenes pulmonares son los siguientes: 1. VT: Es la cantidad de aire que entra o sale de los pulmones con cada respiración normal; su valor en el adulto joven es de 500 ml. 2. IRV: Es el aire inspirado en un esfuerzo inspiratorio máximo después de una inspiración normal; su valor promedio es de 3 000 ml. 3. ERV: Es el aire que los pulmones expelen con un esfuerzo espiratorio máximo al final de una espiración normal; en condiciones normales su valor es de 1 100 ml. 4. RV: No puede medirse con el espirómetro ni con el neumotacómetro, es el volumen de aire que permanece en los pulmones tras una espiración forzada; su valor se aproxima a 1 200 ml. Las capacidades pulmonares se obtienen de la suma de dos o más volúmenes pulmonares y son: 1. IC: Corresponde al volumen de ventilación pulmonar más el volumen de reserva inspiratoria. Es la cantidad de aire que una persona puede respirar desde el nivel de

espiración normal y que distiende sus pulmones hasta su capacidad máxima (3 500 ml). 2. FRC: Incluye el volumen de reserva espiratoria más el volumen residual. Es la cantidad de aire que queda en los pulmones al final de una espiración normal (cerca de 2 300 ml). 3. VC: Es la suma del volumen de reserva inspiratoria, el volumen de ventilación pulmonar y el volumen de reserva espiratoria; su valor normal es de 4 600 ml. 4. TLC: Es el volumen máximo al que pueden dilatar los pulmones con el mayor esfuerzo inspiratorio posible (cerca de 5 800 ml); equivale a la capacidad vital más el volumen residual. En las mujeres, todos los volúmenes y las capacidades pulmonares son casi 25% menores que los de los varones, y estos valores son más altos en individuos de gran talla y atléticos que en personas de talla pequeña. Espirómetro: Es un producto sanitario usado en el campo de la salud para medir los volúmenes y capacidades del pulmón. Consta de un sistema de recogida de aire (puede ser de fuelle o campana) y de un sistema de inscripción montado sobre un soporte que se desplaza a la velocidad deseada. Los espirómetros electrónicos utilizan anemómetros, termistores, termoacopladores, neumotacómetros con turbinas para detectar electrónicamente el flujo y los volúmenes. Estos aparatos incluyen las funciones de medir, calcular, exhibir e imprimir los resultados, algunos incluyen el porcentaje de los valores normales predecibles en una cierta fracción de tiempo. La capacidad para dar funciones de memoria y el cálculo de porcentaje de los valores normales, incrementa la complejidad y el costo del equipo pero amplía el espectro de las pruebas y reduce el manejo manual de los datos. No obstante, es aconsejable el uso de los espirómetros de fuelle y de campana, debido a sus características de seguridad.(5)WIKIP

Figura 2. Equipo utilizado para medir volúmenes pulmonares mediante un neumotacómetro.

METODOLOGÍA A cada grupo en el laboratorio se le fue asignado una mesa con el equipo de Power lab y el computador con el software de Lab tutor ya instalado. Se armó el equipo usado para llevar a

cabo la prueba de espirometría y se conectó a la unidad PowerLab. Se posicionó cómodamente al voluntario de tal forma que no se alteren los registros en el programa. 1. Materiales ● Unidad Power Lab. ● Cabeza de flujo con neumotacómetro. ● Transductor del espirómetro. ● Filtro para el tubo de respiración. ● Pieza de boca estéril. ● Pinza nasal. Como el transductor del espirómetro es muy sensible a la temperatura, se recomienda mantenerlo alejado de la unidad Power Lab para evitar su calentamiento. 2. Montaje experimental Nuestro voluntario fué una mujer de 17 años sin problemas respiratorios. Con el uso del espirómetro se solicitó al paciente que introdujera la boquilla en su boca y ponga la pinza nasal, de modo que todo el aire que inspire y espire pase por el tubo del espirómetro. Y por medio de un dispositivo, las diferentes frecuencias, volúmenes y demás puedan ser registrados por el PowerLab y expresados como datos y gráficas por medio del programa LabTutor.

Figura 3. Montaje experimental. Aprecie a la izquierda un esquema de la correcta forma de conectar el equipo a la unidad Power Lab y al Pod. Tomado y adaptado de guía de Lab tutor. Observe a su derecha parte del procedimiento ejecutado en el laboratorio. 3. Procedimiento 3.1 Puesta a cero del Pod espirómetro Para poner el equipo en cero y evitar que los datos registrados se vean afectados por factores térmicos fue necesario: primero, construir el espirómetro y dejarlo en la mesa; segundo reiniciar el software e iniciar el registro; tercero pedirle al paciente que introduzca la boquilla y mantenga el espirómetro lo más horizontal posible; cuarto iniciar el programa y analizar la gráfica de volumen. Si la gráfica de volumen realizaba un trazo hacia arriba, cuando se le pedía al paciente que

espire, entonces se debía parar el registro, girar la cabeza de flujo y revisar que el trazo sea hacia abajo para corroborar que esté bien registrado. 3.2 Corrección del volumen El programa LabTutor, al tomar un registro genera automáticamente un valor llamado “coeficiente de corrección de volumen” que se obtiene al tomar un registro, en el cual se le pide al paciente que tome el espirómetro, se ponga la pinza nasal y haga una espiración para luego respirar con normalidad durante 1 minuto, nuevamente realiza una espiración y se dejan unos segundos adicionales de respiración normal; luego de esto se pausa el registro. Una vez se ha pausado el registro, se selecciona toda la sección de datos registrados durante los 60 segundos y se obtiene el coeficiente (usualmente es de 1,08) el cual se decide si aplicar o no, para nuestro caso fue aplicado.

Gráfico 1. Corrección de volumen 3.3 Capacidades pulmonares, volúmenes respiratorios, pruebas funcionales respiratorias y restricción pulmonar. En primer lugar se realizó un procedimiento (volúmenes y capacidades pulmonares), donde se le pedía al paciente que respire normalmente durante 60 segundos, y transcurrido este tiempo se le pide que realice una espiración, se dejan unos segundos adicionales de respiración normal y finalmente se detiene el registro; luego se hace el análisis y se registran los datos en una tabla. Para el test de función pulmonar, se le pide al paciente que respire normalmente durante 10 a 20 segundos y realice una inspiración y espiración “fuerte” al pasar los segundos, se repite

este procedimiento transcurridos 90 segundos para poder obtener mayor variación en los datos y notar diferencias, al igual que en el procedimiento anterior se realiza el registro de datos en una tabla. El último experimento buscaba simular una obstrucción pulmonar, para este experimento se le puso cinta adhesiva a un extremo del filtro y a esta se le hizo un agujero de 1cm de diámetro. Entonces con lo anterior preparado, se le pide al paciente que respire con normalidad y se analizan las diferencias con respecto a la primer prueba. RESULTADOS Y ANÁLISIS Gráfico 2. Resultados volúmenes y capacidades pulmonares

Ejercicio 1: volúmenes y capacidades pulmonares 1. Comente las diferencias entre los valores experimentales y pronóstico de capacidad vital (VC), capacidad residual funcional (FRC) y capacidad pulmonar total (TLC) en la tabla anterior. ¿ Qué podría causar esas diferencias si las hay?

Parámetro Respiratorio

Valor Experimental

Valor predicho

Diferencia

VC

3.61 L

4.6 L

0.9 L

FRC

2.55 L

2.3 L

0.2 L

TLC

5.08 L

5.8 L

0.7 L

Los resultados encontrados en nuestro experimento de espirometría en cuanto a VC, FRC, TLC son parecidos a los valores estandarizados,sin embargo se evidencia una diferencia en los valores resultantes, característica de errores y variables experimentales tales como el cambio de ambiente, equipos, experimentador, características fisiológicas del paciente como edad, sexo, patologías, hábitos, que son factores que representan cambios en los resultados obtenidos con valores distintos a los establecidos en un sujeto normal. 2. En la respiración tranquila el esfuerzo muscular se aplica principalmente a la inspiración; la espiración es sobre todo pasiva, debido a la retracción elástica del pulmón. ¿Podría relacionar este hecho con los patrones de flujo inspiratorio y espiratorio? Indicio: el patrón respiratorio normal es eficaz puesto que requiere un esfuerzo muscular únicamente durante un periodo breve. Generalmente el flujo inspiratorio es mayor debido a que la respiración dependen completamente del esfuerzo realizado, siendo el diafragma el principal músculo implicado en un individuo sano. Durante la inspiración la presión intrapleural desciende con respecto a la presión atmosférica, creando un gradiente de presión entre la boca y los pulmones, lo que favorece la entrada de aire hacia los alvéolos Durante la espiración los patrones de flujo son menores debido a que Los músculos espiratorios (músculos abdominales e intercostales internos), estando el diafragma relajado, se contraen activamente, generando una presión intra-pleural altamente positiva. En este momento la resistencia de la vía aérea es baja, ya que a capacidad pulmonar total los bronquios están dilatados debido a la tracción elástica sobre sus paredes. 3. Explique por qué no puede determinarse el Volumen Residual (RV) mediante la espirometría ordinaria. Mediante la espirometría podemos determinar los volúmenes de aire que entran y salen de los pulmones de un individuo, pero no el volumen que queda dentro de ellos en la exhalación ( volumen residual), para medir dicho volumen se necesitan de otras técnicas más complejas como dilución en helio,lavado de Nitrógeno y pletismografía corporal.

Gráfico 3. Test de función pulmonar

Gráfico 4. Resultados test de función pulmonar

Ejercicio 2: pruebas funcionales respiratorias 1. Comente las diferencias entre los valores experimentales y pronóstico de la capacidad vital máxima (FVC), del volumen espiratorio máximo en el primer segundo (FEV1) y del cociente FEV1/FVC en la tabla anterior.¿ Qué podría causar esas diferencias, si las hay? No se registraron los datos pronóstico. 2. Describa en sus propias palabras el significado fisiológico del cociente FEV/FVC1. FEV/ FVC1, nos permite saber el porcentaje de volumen total de la expiración que se realizó durante el primer segundo (dependerá de edad, sexo, altura, peso y origen) y este

nos permite determinar una anormalidad en la respiración del individuo y la determinación de una posible enfermedad si no se encuentra dentro de unos valores normales que deben ser mayores a 75% 3. Los resultados que obtuvo en las pruebas de respiración máxima o forzada ¿fueron constantes en las tres pruebas? Si no fue el caso, ¿ por qué no? Los resultados obtenidos en las tres pruebas muestran pequeños cambios entre las gráficas que pudieron verse afectadas por interferencias con el equipo, tiempo o cansancio por parte del voluntario ya que fue una prueba extensa. Gráfico 6. Prueba de restricción pulmonar

Gráfico 7. Análisis prueba de restricción pulmonar

Ejercicio 3: simulación de restricción pulmonar 1. En base a los datos obtenidos, ¿qué valores se han visto afectados por la restricción pulmonar simulada y por qué? Podemos observar que el valor obtenido en el flujo inspiratorio máximo (PIF) se vio alterado, ya que la cinta colocada en la boquilla (lo cual representa una obstrucción en las vías respiratorias) no permitió el paso de flujo normal de aire, a pesar de que el diafragma y los músculos asociados permitieron el aumento de longitud de la cavidad torácica. De igual manera al existir dificultad para realizar la inspiración , el volumen del gas será menor al normal, lo que reducirá la capacidad de almacenar aire en los pulmones, lo que argumenta la disminución en el valor del volumen espiratorio máximo en el primer segundo (FEV1) . También se observa una reducción en el valor correspondiente al flujo espiratorio máximo (PEF) lo cual concuerda con lo dicho anteriormente, teniendo en cuenta que el volumen de aire disponible para la exhalación durante una obstrucción es mínimo.

2. Explique en sus propias palabras los eventos fisiológicos ocurridos durante el ataque de asma simulado. Indicio: piense en cómo se sentía y de qué manera eso podría haber afectado su estado de bienestar general y su nivel de actividad. El no permitir el correcto ingreso de aire durante la inspiración, por el bloqueo incitado por la colocación de cinta adhesiva en el equipo, muestra una gran variación en el volumen de aire registrado por el programa, lo que podría simular una broncoconstricción de las vías respiratorias bajas que se puede dar por patologías como el asma. El voluntario presentó sensación de dificultad para respirar (disnea), sensación de presión en el pecho y retracción torácica por la disminución del volumen intratorácico debido al aire limitado dentro de los pulmones, luego de retirar el espirómetro se presentaron eventos de hiperventilación para compensar la demanda de oxígeno en los pulmones despejando la vía respiratoria.

Ejercicio 4: Pruebas funcionales respiratorias en diferentes voluntarios Parámetro respiratorio

Unidades

Voluntario 1 Mesa 1

Voluntario 2 Mesa 2

Voluntario 3 Voluntario 4 Mesa 3 Mesa 4

Flujo inspiratorio máximo (PIF)

L/min

237

449.61

132.5

176.8

Flujo espiratorio máximo (PEF)

L/min

312

491.14

37.6

206.7

Capacidad vital máxima (FVC)

L

2.37

3.09

1.7

1.2

Espiratorio máximo en el primer segundo (FEV1)

L

1.03

1.6

1.5

0.4

%FVC espirado por segundo (FEV1/FVC*100)

----

43 %

0.99

0.9

0.3

1. Comenta la gama de resultados mostrados en la tabla del ejercicio 4. Se evidencian diferencias en los resultados en cada voluntario, donde los valores más altos se presentaron en el voluntario de la mesa 2 ya que era un hombre jóven de talla alta

2. ¿Qué factores crees que podrían contribuir a las diferencias de parámetros respiratorios entre los voluntarios? Los valores normales van a depender de: edad, sexo, peso, altura y factores étnicos, son factores que van a variar en cada individuo, sin embargo existe la posibilidad de que dichos valores se puedan ver afectados por ciertas patologías.

CONCLUSIONES ● Los factores fisiológicos a los cuales pueden deberse los cambios en los parámetros respiratorios de un individuo a otro son la edad, sexo, peso, altura, el sedentarismo o práctica de algún deporte. ●

La presión alveolar es el factor conductor de la espiración forzada, dependiendo de la presión estática generada por el volumen pulmonar y de la presión intrapleural (transpulmonar) determinada por el esfuerzo muscular espiratorio.

●

Los máximos flujos se generan al inicio de la espiración forzada, a mayor volumen pulmonar. Luego interviene una inspiración máxima, determinando flujos bajos y expresión de la mayor parte de la capacidad vital.

●

la obstrucción al flujo aéreo sigue siendo esencial para el diagnóstico y la clasificación de patologías.

REFERENCIAS 1. Fernández Nancy, Manual de laboratorio de fisiología 6e, práctica 41: volúmenes y capacidades pulmonares. Consultado el 15/06/2019. Más información en www.accessmedicina.com 2. Página web: Sistema público de salud de la Rioja, espirometría. Consultado el 15/06/2019. Más información en https://www.riojasalud.es/ciudadanos/catalogomultimedia/neumologia/espirometria 3. Pérez Javier, Taller práctico de formación continuada de la SEMM para valoración de riesgos laborales en el aparato respiratorio:Espirometría. Consultado el 15/06/2019. Más información en http://www.semm.org/espir.html 4. Grupo MBE Galicia, Núñez María, Penín Susana y Lozano Silvia. Técnicas en AP: Espirometría forzada. Consultado el 16/06/2019. Más información en https://www.fisterra.com/material/tecnicas/espirometria/espirometria.pdf 5. García Francisco, Lores Vanesa,Rojo Blas. Evaluation of respiratory function (obstruction and air entrapment). Consultado el 16/06/2019. Más información en https://www.archbronconeumol.org/es-evaluacion-funcional-respiratoria-obstruccionatrapamiento--articulo-13112286