C2 ACC9 Flashcards
Estructuras de la barrera alveolocapilar
- Delgada capa de líquido con surfactante
- Epitelio alveolar
- Intersticio
- Endotelio capilar
- Plasma
- Membrana del eritrocito
Capacidad máxima de difusión
Es 2 veces mayor que la capacidad máxima de difusión medida en atletas olímpicos, lo que indica que el pulmón tiene una enorme reserva funcional en cuanto al intercambio gaseoso
Ley de Fick
Para la difusión alveolocapilar:
Flujo de gas = (Área x Diferencia de presiones parciales x Coeficiente de difusión) / (Grosor de la barrera)
Factor de barrera de la difusión de gases a nivel alveolar
- Área de intercambio gaseoso: cantidad de alvéolos adecuadamente ventilados y perfundidos
- Diferencia de presiones parciales del gas a uno y otro lado de la barrera
- Coeficiente de difusión del gas: se relaciona de forma directa con la solubilidad del gas e inversa con la raíz del PM del gas. El CO2 es 20 veces más difusible que el O2, por lo que alteraciones de la barrera alveolocapilar afectarán especialmente el intercambio de O2, sin afectar el intercambio de CO2
- Grosor de la barrera: se relaciona inversamente proporcional con la difusión
Coeficiente de difusión pulmonar
Si agrupamos los términos área, grosor de la barrera y coeficiente de difusión del gas, se forma el coeficiente de difusión pulmonar o DL, por ende la fórmula se reduce a:
Flujo de gas = DL x (P1 - P2)
Factor sanguíneo de la difusión de gases a nivel alveolar
El DL es directamente proporcional al contenido de sangre en el capilar pulmonar (V) y a la afinidad de la hemoglobina por el gas (θ).
(1/DL) = (1/Dm) + (1/θ x Vc)
Dm = capacidad de difusión de la membrana alveolocapilar (factor de barrera)
Condiciones que disminuyen la capacidad de difusión alveolocapilar
- Aumento del grosor de la barrera: edema intersticial/alveolar o fibrosis intersticial
- Disminución de la superficie de intercambio: enfisema pulmonar, disminución del GC, disminución del volumen de sangre capilar pulmonar
- Disminución de la captación por los eritrocitos: anemia, disminución del volumen de sangre capilar pulmonar
Condiciones que aumentan la capacidad de difusión alveolocapilar
- Aumento del volumen pulmonar (CPT, CVF o ventilación alveolar)
- Asma bronquial: por aumento de la perfusión (Q’) en ápices pulmonares
- Obesidad: por aumento de la perfusión total (Qt’)
Características de la difusión alveolocapilar del O2
- La sangre llega al capilar pulmonar con una PO2 de 40 mmHg, en tanto que la PO2 alveolar es de 100 mmHg (PAO2)
- En reposo el tiempo de contacto alveolocapilar es de 0.75 seg y el equilibrio de presiones de O2 se logra en 0.25 seg
¿Qué producen las alteraciones de la difusión alveolocapilar?
Es probable que las presiones parciales de O2 no alcancen a equilibrarse en 0.75 seg. Esto disminuirá la PaO2 en reposo, que se acentuará ante la actividad física debido al acortamiento del tiempo de contacto alveolocapilar.
Las alteraciones de la difusión alveolocapilar conducen a una hipoxemia que se acentúa con la actividad física
Difusión alveolocapilar del CO2
La sangre llega al capilar alveolar con PCO2 de 45 mmHg. En el alvéolo la PCO2 es de 40 mmHg (PACO2). Sin embargo, como el CO2 es más difusible que el O2, el equilibrio también se logra en 0.25 seg (o antes) a pesar de existir un gradiente de presiones menor.
Como la capacidad de difusión del CO2 es mucho mayor que la del O2, las alteraciones difusionales generalmente no se reflejan en cambios de la PaCO2
Desigualdad de la relación ventilación perfusión (V’/Q’)
La desigualdad de la relación V/Q es la PRINCIPAL CAUSA de hipoxemia y alteración del intercambio gaseoso. Los espacios aéreos que realizan intercambio gaseoso no solo deben estar ventilados, sino que debe haber circulación adecuada a la cuantía de la ventilación. La relación V/Q ideal es cercana a 1. El promedio en un pulmón normal es de 0.8, lo que indica que en todo el pulmón existe cierto grado de desigualdad de la relación V/Q
Situaciones de V/Q
- Si hay disminución extrema de la relación V/Q (ventilación igual a 0), sin cambios en la perfusión, se generará un cortocircuito (shunt) intrapulmonar veno-arterial, ya que en esa zona habrá flujo sanguíneo por los capilares alveolares sin intercambio gaseoso. Presiones parciales de O2 y CO2 similares a sangre venosa mixta
- Si hay aumento extremo de la relación V/Q, o sea, una zona sin perfusión en la que sí hay ventilación, se produce un aumento del espacio muerto, la ventilación se malgasta. Presiones parciales de O2 y CO2 similares al aire inspirado
Distribución de la V/Q en posición de pie
Tanto la perfusión como la ventilación de las unidades cambian desde la base al ápex del pulmón. Tanto la ventilación como la perfusión aumentan hacia las bases, pero la perfusión aumenta de manera más pronunciada. Esto resulta en que las unidades alveolocapilares de los ápices tienen una V/Q mayor que las de la base. Por lo tanto, las unidades oxigenan la sangre venosa de manera distinta a lo largo del pulmón porque las presiones parciales de O2 y CO2 son distintas
Clínica de las desigualdades de relación V/Q
La disminución de la relación V/Q tiene mayor trascendencia clínica.
Inicialmente las desigualdades V/Q se manifiestan por hipoxemia e hipercapnia. Ambas alteraciones estimulan a los quimiorreceptores, causando una respuesta de hiperventilación que normaliza la PaCO2, pero que no logra corregir totalmente la hipoxemia. Así, la alteración termina por expresarse como una hipoxemia con PaCO2 normal o disminuida
Causas de disminución de la relación V/Q
- Aumentos regionales de la resistencia de las vías aéreas
- Aumentos regionales de la perfusión capilar sin aumento de la ventilación
- Alteraciones regionales de la estructura pulmonar con cambios locales de la distensibilidad
- Alteraciones regionales de la movilidad torácica
- Shunt intrapulmonar, por disminución extrema de la relación V/Q (V/Q = 0)
Valores normales de la gasometría arterial (GSA)
PaO2: PaO2 estimada = 91 - (edad en años x 0.3)
PaCO2: 40 ± 5 mmHg
pH arterial: 7.400 ± 0.05
Hipoxemia e hipoxia
- Hipoxemia: disminución de la PaO2 por debajo del 90% de la PaO2 estimada según edad, es decir, PaO2 medida < 90% de la PaO2 estimada
- Hipoxia: estado en el cual el aporte de O2 (DO2) a los tejidos disminuye hasta alcanzar niveles bajo sus requerimientos metabólicos (VO2), lo que limita la producción de energía a partir del metabolismo aeróbico
Hipoxia hipoxémica
La hipoxemia puede conducir a hipoxia tisular (hipoxia hipoxémica), pero no es la única causa:
Aporte de O2 (DO2) = Flujo sanguíneo (FS) x Contenido de O2 en sangre arterial (CaO2)
Fórmula de CaO2
CaO2 = ([Hb] x SatO2% x 1.34) + (0.003 x PaO2)
- ([Hb] x SatO2% x 1.34) es la cantidad de O2 transportado por la Hb. Depende de la [Hb] en sangre y de su porcentaje de saturación. El producto se multiplica por 1.34 que es, en ml de O2, la capacidad máxima de transporte de O2 por gramo de Hb
- (0.003 x PaO2) indica la cantidad de O2 disuelto en el plasma. Por cada mmHg de PaO2 se transportan 0.003 ml de O2
Nivel crítico de aporte de O2 a los tejidos
En general fluctúa entre 8 y 10 ml/kg/min. Sin embargo, los distintos tejidos tienen un grado variable de vulnerabilidad a la hipoxia, siendo los más sensibles el tejido cerebral y el miocardio. El cese del flujo sanguíneo a la corteza cerebral induce alteraciones de la función cognitiva en 4 a 6 seg, pérdida de la consciencia en 10 a 20 seg y deterioro irreversible en 3 a 5 min
¿De qué dependen las manifestaciones clínicas de la hipoxemia?
Son inespecíficas y dependen de las condiciones físicas del px, de su nivel de actividad física regular y de si la hipoxemia es aguda o crónica. Mientras más rápida es la disminución de la PaO2 mayores son los trastornos, porque los mecanismos de compensación agudos son de capacidad limitada. Si es de instalación lenta (enfermedades crónicas pulmonares y cardíacas) hay tiempo para el desarrollo de mecanismos de compensación eficaces
Manifestaciones clínicas de la hipoxemia
Disnea, taquipnea, taquicardia, agitación psicomotora y/o cianosis. La cianosis desaparece a la vitropresión, se da por aumento de la [Hb] desoxigenada en sangre capilar > 5 g/dl o por la presencia de dishemoglobinemias (metahemoglobina > 0.5 g/dl, o carboxihemoglobina). Este es un signo tardío de hipoxemia, ya que en px con [Hb] normal (15 g/dl), el umbral de 5 g/dl de Hb desoxigenada se alcanza con saturación de 80%, lo que corresponde a PaO2 de 40 mmHg
Fórmula del gradiente alvéolo-arterial de PO2 o P(A-a)O2
P(A - a)O2 = PAO2 - PaO2
Fórmula de PAO2
Se calcula mediante la ecuación abreviada de los gases alveolares:
PAO2 = PiO2 - (PaCO2)/R
PiO2 = presión parcial de O2 en el aire inspirado
R = cociente respiratorio, relación entre la producción de CO2 y consumo de O2 (VCO2/VO2). Fluctúa entre 0.7 y 1, pero se considera 0.8
PaCO2
La cantidad de CO2 eliminado por minuto -que en condiciones estables es igual a la cantidad de CO2 producido (VCO2)- depende de la concentración de CO2 en el gas alveolar y de la VA:
Concentración alveolar de CO2 = (VCO2)/VA
Cálculo de presión alveolar de un gas a partir de la presión barométrica
PAgas (mmHg) = [(% concentración) x (P barométrica - P vapor de agua)] / 100
La P de vapor de agua suele ser 47 mmHg
Fórmula de la PaCO2
Hay que tener en cuenta que se puede igualar a la PACO2:
PaCO2 = k x VCO2/VA
k = 0.863 y VA = Fr x (VT - VD)
PaCO2 = [k x VCO2] / [Fr x (VT - VD)]
Causas de hipoxemia
La disminución de la PaO2 puede darse por 5 mecanismos:
- Hipoxemia por hipoventilación alveolar
- Hipoxemia por cortocircuito (shunt) veno-arterial intrapulmonar
- Hipoxemia por alteración de la relación V/Q
- Hipoxemia por trastorno difusional
- Hipoxemia hipobárica
Hipoxemia por hipoventilación alveolar
La hipoventilación provoca un aumento de la PaCO2 (> 45 mmHg), y ante la ausencia de enfermedad pulmonar subyacente, la P(A-a)O2 estará normal. Esto es porque existe una caída tanto de la PAO2 por una menor cantidad de aire inspirado, como de la PaO2 por la menor oferta a nivel del capilar pulmonar. Una P(A-a)O2 normal distingue a la hipoventilación alveolar de la alteración de V/Q, de los trastornos difusionales y del shunt intrapulmonar, donde la P(A-a)O2 está aumentada
Mecanismos de hipercapnia: VCO2 aumenta, VA constante
Se puede dar en ejercicio físico (aumenta más de 10 veces la VCO2 basal), hipertermia (aumento de 14% por cada 1°C), escalofríos o contracciones tónicas sostenidas (tétanos, que puede aumentar la VCO2 hasta el triple).
Normalmente, el aumento de VCO2 es detectado por SNC y se gatilla una respuesta compensatoria que aumenta la FR, normalizando la PaCO2. Sin embargo, en un px con alguna alteración de la mecánica pulmonar, un aumento de la VCO2 causará hipercapnia
Mecanismos de hipercapnia: VA disminuye, VCO2 constante
Puede darse por disminución del volumen corriente, aumento del volumen del espacio muerto, disminución de la FR, aumento de la resistencia inspiratoria o aumento de la relación VD/VT
Hipoxemia por cortocircuito (shunt) veno-arterial intrapulmonar
Su característica distintiva es que la administración de O2 puro (FiO2 = 1) durante 20 min no aumenta la PaO2 a > 500 mmHg, como sí ocurre con las otras causas de hipoxemia. Aquí la administración de O2 puro eleva la PO2 basal no más allá de 150 mmHg. Esto es por la transferencia de sangre desoxigenada venosa a la arterial, donde no hay intercambio gaseoso por ausencia de ventilación en los espacios alveolares (V/Q = 0)
Hipoxemia por alteración de la relación V/Q
Se caracteriza por mejorar con la actividad física, ya que aumenta tanto la ventilación como la circulación pulmonar, lo que homogeniza la relación V/Q. La PaCO2 inicialmente aumentada por el trastorno, eventualmente se normaliza o disminuye por la estimulación de los quimiorreceptores, que lleva a aumento de la VA
Hipoxemia por trastorno difusional
Característicamente empeora con la actividad física, porque se acorta el tiempo de contacto alveolocapilar. Se puede dar por ej por engrosamiento de la barrera alveolocapilar. Aquí, la hipoxemia de reposo se acentúa al término del ejercicio, al acortarse el tiempo de contacto alveolocapilar de la sangre (de 0.75 seg a 0.25 seg)
Hipoxemia hipobárica
La hipobaria es la disminución de la presión de O2 en el aire inspirado (PiO2). Es la hipoxemia de grandes alturas, por disminución de la presión barométrica. Por ley de presiones parciales la presión total de una mezcla gaseosa (como la atmósfera) es igual a la suma de las presiones parciales de los gases que la componen. Por esto, al disminuir la presión barométrica disminuirá proporcionalmente la presión parcial de cada uno de los gases componentes, y por esto la del O2 en el aire inspirado:
PiO2 = (Presión barométrica - 47) x FiO2
¿Cómo se define la insuficiencia respiratoria?
PaO2 < 60 mmHg con o sin PaCO2 > 45 mmHg
Aparición de disnea en insuficiencia respiratoria
La aparición de disnea habitualmente antecede a la alteración de la GSA, por el aumento del trabajo respiratorio y/o de la disminución de la capacidad neuromuscular. También contribuyen la hipoxemia, hipercapnia y acidosis. Los mecanismos son:
- Disminución de la distensibilidad de la pared torácica
- Disminución de la distensibilidad pulmonar
- Aumento de la resistencia de las vías aéreas
- Ventilación excesiva para el nivel de actividad
¿Cuándo se produce disnea?
La disnea se genera cuando existe una desproporción entre el esfuerzo de los músculos respiratorios y la ventilación lograda
Efectos de la hipoxemia en el organismo
- SNC: euforia y luego compromiso progresivo de conciencia
- Sistema CV: taquicardia, arritmias, HTA o hTA, vasoconstricción periférica
- Sistema respiratorio: hiperventilación (QR periféricos), vasoconstricción pulmonar, aumento del Hto y de la RVP (pulmonar)
- Función renal: aumento de la reabsorción de Na+, aumento de eritropoyetina
- Tracto GI: nada
- Metabolismo: aumento de P50 de la Hb (por aumento de 2.3 DPG)
- Balance ácido-base: alcalosis respiratoria, acidosis láctica (en PaO2 < 30 mmHg)
Efectos de la hipercapnia en el organismo
- SNC: compromiso progresivo de la conciencia, edema papilar, cefalea
- Sistema CV: taquicardia, aumento de PAS, hTA, vasodilatación y sudoración
- Sistema respiratorio: hiperventilación (QR centrales y periféricos)
- Función renal: aumento de la reabsorción de Na+ y HCO3-
- Tracto GI: dilatación y aumento del HCl
- Metabolismo: aumento de P50 de la Hb (por aumento de [H+] y aumento de PCO2)
- Balance ácido-base: acidosis respiratoria
Mecanismos de compensación renal en hipercapnia
En hipoventilación crónica se alcanzan concentraciones plasmáticas de HCO3- superiores en comparación a una hipoventilación aguda, lo que permite mantener el pH dentro de límites normales. Esto es porque los mecanismos de compensación renal de una acidosis respiratoria toman 4 días en alcanzar su máxima eficiencia, por lo que en una hipoventilación aguda la concentración de HCO3- alcanza un nivel muy inferior
Indicadores del intercambio gaseoso: Valores normales
P(A-a)O2: 2.5 + 0.2 x (edad en años)
PaO2/PAO2: 0.8
PaO2/FiO2: > 350 mmHg
Indicadores del intercambio gaseoso: Insuficiencia respiratoria
P(A-a)O2: aumentada
PaO2/PAO2: < 0.7
PaO2/FiO2: < 300 mmHg
Tipos de insuficiencia respiratoria según GSA
Permite conocer si la hipoxemia se acompaña o no de hipercapnia:
- Tipo I: insuficiencia respiratoria parcial o hipoxémica pura
- Tipo II insuficiencia respiratoria global o hipercápnica
Insuficiencia respiratoria parcial o hipoxémica pura
Se da por falla pulmonar que provoca una alteración del intercambio gaseoso. Esto puede ser por mecanismos de alteración difusional, alteraciones de relación V/Q o shunt intrapulmonar. Presenta niveles disminuidos de PaO2 (hipoxemia), mientras que los niveles de PaCO2 está normales o disminuidos (normo/hipocapnia). Esto último se da por la mayor difusibilidad del CO2 y por la hiperventilación inducida por la hipoxemia
Insuficiencia respiratoria global o hipercápnica
Hipoxemia acompañada de hipercapnia. Esto se da por hipoventilación alveolar, debido a falla de la bomba ventilatoria o del fuelle torácico (músculos inspiratorios, especialmente diafragma y músculos intercostales externos, encargados de generar una presión subatmosférica intrapleural que posibilita la entrada de aire).
El pulmón puede no estar comprometido, siendo la causa una falla ventilatoria torácica o extrapulmonar. También puede haber alteración de la mecánica respiratoria por fatiga de la musculatura inspiratoria o defecto en la mecánica pulmonar (aumento de resistencia elástica o resistencia al flujo aéreo)
Causas principales de falla de bomba ventilatoria para insuficiencia respiratoria tipo II
- El comando de los centros respiratorios que controlan los músculos respiratorios es inadecuado, donde la regulación central mediante QR no es llevada a cabo. Esto puede darse por anestésicos, intoxicación por sedantes o enfermedades de médula espinal
- Defecto mecánico de pared torácica (tórax volante), enfermedades del SN (Guilain-Barré), miopatías o hiperinflación (crisis asmática), los que generan desventaja mecánica
- Fatiga de los músculos respiratorios por una carga inspiratoria excesiva, siendo incapaces de generar una diferencia de presión pleural adecuada, a pesar de que la regulación central de la ventilación esté indemne
Índices de insuficiencia respiratoria tipo II
- FR > 30
- PaCO2 > 45 mmHg
- Capacidad vital < 15 ml/kg
- Presión inspiratoria máxima < 30 cm H20
- Ventilación voluntaria máxima < 20 L/min
¿Pueden coexistir la insuficiencia respiratoria tipo I y II?
Sí, pueden coexistir en el mismo px. Por ejemplo, un px con EPOC puede presentar al inicio hipoxemia pura por un mecanismo de alteración de la relación V/Q, y posteriormente hipercapnia por fatiga de sus músculos respiratorios
Tipos de insuficiencia respiratoria según velocidad de instalación y estado previo del sistema respiratorio
- Aguda: acá están las que producen insuficiencia respiratoria por alteración del intercambio gaseoso (tipo I) y por hipoventilación (tipo II)
- Crónica: se clasifican según el sistema u origen de la alteración
- Aguda sobre crónica
Causas de insuficiencia respiratoria aguda hipoxémica pura
- Alteraciones pulmonares difusas: EPA
- Alteraciones pulmonares focales: neumonía, atelectasia obstructiva
- Enfermedades pleurales: neumotórax a tensión o derrames pleurales extensos
- Disminución de la perfusión pulmonar: embolia pulmonar, shock
- Síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA)
Causas de hipoventilación alveolar de instalación aguda
- Depresión del SNC: sedantes o enfermedades del SNC (encefalitis, TEC, ACV)
- Alteraciones neurales y de la transmisión neuromuscular: traumatismo de la médula espinal, tétanos, ELA, Guillain-Barré, miastenia gravis, botulismo, intoxicación
- Anomalías musculares: distrofias musculares, atrofia muscular, prematurez
- Anomalías del tórax y pleura: hiperinsuflación aguda, traumatismos torácicos
- Enfermedades del pulmón y vías aéreas: crisis asmática, exacerbación de EPOC, EPA, neumonía u obstrucción de la vía aérea superior
Causas de insuficiencia respiratoria crónica
- Enfermedades que cursan con obstrucción de vías aéreas: EPOC, bronquiectasias y FQ
- Enfermedades pulmonares intersticiales crónicas: FPI, sarcoidosis
- Neoplasias pulmonares primarias y metastásicas
- Anomalías torácicas: xifoescoliosis, toracoplastía, obesidad mórbida o derrame pleural
- Enfermedades neuromusculares
- Compromiso respiratorio en colagenopatías: esclerosis sistémica, LES, polimiositis
- Enfermedades vasculares: TEP crónico