ACTUALIZACIONES
PRUEBAS DE FUNCION PULMONAR EN LACTANTES
Dr. Esteban KeklikianINTRODUCCION
En los primeros meses de la vida los pulmones presentan una serie de cambios estructurales y fun-cionales relacionados con el desarrollo; las injurias que alteren este proceso de crecimiento normal pueden ser responsables de alteraciones persisten-tes en el sistema respiratorio. Hasta no hace mu-cho tiempo el conocimiento de las propiedades mecánicas de los pulmones en esta etapa de su evolución era limitado, siendo muy difícil evaluar tanto los daños funcionales que producían las en-fermedades respiratorias como la respuesta a los diferentes tratamientos.
En las dos últimas décadas se desarrollaron nuevos métodos de evaluación de la función pul-monar en lactantes. Diversos estudios usando es-tos métodos nos han dado ya muchos daes-tos so-bre el proceso normal de crecimiento y desarrollo de las vías aéreas y el pulmón de los lactantes, el efecto de varias injurias perinatales y postnatales (biológicas, ambientales y mecánicas) sobre estas estructuras y permitieron además estudios epide-miológicos sobre asma bronquial en edades muy tempranas.
Las pruebas que describiremos aquí permitirán estudiar:
1. Los Flujos Espiratorios Forzados. 2. La mecánica pulmonar.
3. Los patrones respiratorios a Volumen Corriente.
1. ESTUDIO DE LOS FLUJOS ESPIRATORIOS FORZADOS
La relación entre flujo y volumen forzados fue descripta por primera vez por Hyatt y col. en 19581. Desde entonces las investigaciones han llegado a la conclusión que el flujo espiratorio máximo (FEM) de la porción descendente de la curva flujo volumen es independiente del esfuerzo (limitación al flujo) y refleja indirectamente el calibre de la vía aérea periférica2,3. La medición de FEM se ha estandari-zado y se ha convertido en herramienta fundamen-tal para la evaluación de la función pulmonar.
En las dos últimas décadas se han desarrollado y popularizado métodos para la evaluación de FEM en niños pequeños y lactantes, como la técnica de la deflación forzada4, que requiere que el niño se encuentre intubado, y el método de compresión tóraco-abdominal rápida (RTAC)5. Nos dedicaremos aquí a la descripción y análisis de esta última téc-nica por ser la utilizada con mayor frecuencia.
Técnica de Compresión Tóraco-Abdominal Rápida
Los lactantes se deben sedar con hidrato de cloral a 50-100 mg/kg. oral. La maniobra produce un flujo espiratorio forzado al aplicarse una presión brusca sobre el abdomen y el tórax al final de la ins-piración corriente usando una chaqueta inflable conectada a una fuente de aire a presión positiva6
El Dr. Esteban Keklikian es pediatra neumonólogo y dirije
el Laboratorio de Estudios Funcionales Respiratorios en lactantes del Hospital Francés. Es reconocida su amplia experiencia en este tema.
normal de los pulmones durante la infancia tempra-na y ha permitido describir las alteraciones funcio-nales que se encuentran en diferentes enfermeda-des respiratorias agudas y crónicas en pediatría9-12. Estos métodos se han utilizado además para conocer los cambios de la función pulmonar luego de estímulos broncoconstrictores y broncodilatado-res, demostrando que niños normales y niños con bronquitis sibilante, fibrosis quística y enfermedad respiratoria neonatal tienen reactividad bronquial au-mentada13-19. Estímulos broncoconstrictores evalua-dos con esta técnica han producido caídas en los flujos en un porcentaje significativo de niños sanos y en algunos niños sibilantes20. Los lactantes con broncomalacia presentan caída de flujos con codilatadores y aumento de los mismos con bron-coconstrictores21.
La medición de flujos espiratorios forzados ha revelado no sólo la disfunción de la vía aérea y las respuestas a la terapia en lactantes con enferme-dad respiratoria, sino también permitió identificar un grupo de niños normales que se encuentran con riesgo de sufrir futuros problemas respiratorios: al-gunos estudios epidemiológicos sugieren que una función pulmonar alterada previamente precede y predice el desarrollo de sibilancias recurrentes y una incidencia aumentada de enfermedad respiratoria baja en el lactante20. Otros estudios en niños nor-males han demostrado el efecto negativo del humo de tabaco sobre la función pulmonar del recién na-(Figura 1). Se mantiene la compresión por 1 o 2
segundos de acuerdo al grado de obstrucción res-piratoria. El flujo se mide en la apertura de la boca mediante un neumotacógrafo adosado a una más-cara facial. La señales de flujo se integran digital-mente para obtener señales de volumen y ambas son presentadas en tiempo real en un monitor. Se debe establecer el punto de fin de espiración co-rriente o capacidad residual funcional (CRF) antes de la compresión de la chaqueta. Esta maniobra produce una curva flujo volumen parcial forzada. La CRF se ha usado por convención como el punto de referencia para la medición del flujo espiratorio for-zado (V°maxFRC, con las siglas en inglés)7 (Figura 2). La presión de compresión de la chaqueta se au-menta gradualmente hasta llegar al flujo máximo obtenible. En lactantes la presión de la chaqueta normalmente varía entre 40 a 100 cm/H2O. En mu-chos niños con obstrucción significativa de la vía aérea la limitación al flujo se obtiene a bajas pre-siones, en cambio en niños normales es difícil lle-gar al límite de flujos a la máxima presión de com-presión. En la mayoría de los estudios el coeficien-te de variación en el mismo paciencoeficien-te ha sido 10 a 15%, por lo tanto es razonable obtener tres medi-ciones que no varíen en más de 10%6-8.
Todavía existe controversia sobre el origen de los flujos medidos de esta manera, sin embargo el uso de mediciones de flujos espiratorios forzados ha fa-cilitado nuestro conocimiento sobre el crecimiento
Figura 2: Ejemplo de curva flujo/volumen parcial forzada. V°maxFRC= Flujo máximo a capacidad funcional residual.
Figura 1: Esquema del sistema de la prueba de función pulmonar por com-presión toraco-abdominal rápida (RTAC).
Hacia la tira de registro
Integrador Sistema de registro Volumen Máscara y neumotacógrafo Bolsa plástica Port para bolsa Entrada de aire al manómetro Reservorio de presión Vent. con clamp ajustable Válvula de
descarga doble vía
efectividad del tratamiento con surfactante en neonatos y con corticoides en enfermedades pulmo-nares intersticiales en niños pequeños y permite también evaluar la severidad de la fibrosis quística en lactantes. La medición de R sirvió para evaluar la acción de broncodilatadores en esta edad, de-mostrando que puede existir una respuesta positi-va a los beta2 agonistas en los recién nacidos pre-maturos desde las primeras semanas de vida.
Métodos
Las técnicas para la medición de la C y R pue-den ser clasificadas en pasivas, cuasiestáticas y di-námicas. Todas ellas requieren la medición de flu-jos, presión y volumen. La mecánica dinámica es medida durante la respiración espontánea o asisti-da mecánicamente y las estáticas mediante técnicas que ponen en reposo los músculos respiratorios.
a) Técnicas Dinámicas
La técnica de Mead y Withemberger fue usada en la mayoría de los estudios originales en lactan-tes31,32. En este método se utiliza la medición de la presión intraesofágica para calcular la C y la R pul-monares y de la caja torácica obteniéndose así múltiples puntos durante el ciclo respiratorio que permiten el dibujo de una curva de presión y volu-men que puede ser analizada. Su forma e inclina-ción dan una idea del estado elástico del pulmón, con los nuevos métodos digitalizados se puede ver la variación de los componentes elásticos y resisti-vos de acuerdo a las modificaciones del estado del sistema respiratorio y las respuestas de éste a cam-bios en los métodos de ventilación. Esta modalidad ha sido muy útil en la mejor comprensión del con-cepto de hiperinsuflación durante la ventilación mecánica. Esto permite hoy manejar el sistema res-piratorio en general y el pulmón en particular de una forma mas eficiente desde el punto de vista mecá-nico, evitando así lesiones debidas al método de ventilación (barotrauma).
Para la medición de la mecánica dinámica exis-ten otros métodos más complejos y reservados para el ámbito de la investigación como la pletismogra-fía corporal, oscilación forzada y para lactantes ven-tilados la técnica del interruptor.
b) Técnicas Pasivas y Cuasiestáticas
Las técnicas que se analizarán a continuación permiten la medición de C y en algunos casos de R pero no sirven para separar entre los distintos componentes (pulmonares, caja torácica y la vía aérea), por estos motivos se recomiendan las téc-nicas dinámicas para el estudio de la propiedades mecánicas del pulmón.
El método mas utilizado es el de oclusión múlti-ple para medir C y el de curva flujo-volumen para medir C, R y constante de tiempo.
cido y el lactante22. En los últimos años se descri-bió la enfermedad pulmonar crónica post-viral en el lactante, caracterizándose las alteraciones funcio-nales mediante esta evaluación23,24,25. En estos pa-cientes la función pulmonar se encontró marcada-mente disminuida con limitación al flujo tanto forza-do como a volumen corriente, sin respuesta signifi-cativa a broncodilatadores y con desfavorable evo-lución longitudinal.
Curva flujo-volumen forzada a volúmenes elevados
Con la técnica previamente descripta (curva flu-jo volumen parcial forzada) se evalúan los fluflu-jos en una porción parcial de la espiración, ya que se prac-tica durante la respiración corriente. Con la obtención de una curva flujo-volumen forzada pero a volúmenes elevados se puede obtener un espi-rometría clásica en el lactante con datos más feha-cientes y de menor variabilidad.
Se ventila al niño (siempre sedado) con un flujo inspiratorio continuo hasta una presión de 30 cm/ H2O que es la presión en el sistema respiratorio cerca de la capacidad vital, realizándose luego el estudio en la misma forma antes descripta. Así se obtiene una curva flujo volumen completa a capa-cidad vital26. De ella se pueden calcular parámetros como volumen espiratorio forzado en 0.5 segundos, en el primer segundo, o la capacidad vital forzada y también flujos forzados instantáneos en distintos tramos de la pendiente espiratoria como flujos al 25, 50 o 75% de la capacidad vital.
Valores de Referencia
Los estudios que han reportado valores norma-les de referencia de flujos espiratorios forzados en un número significativo de pacientes son escasos, destacándose los correspondientes a los grupos de Tucson y de Boston8,27. Cada centro especializado en pruebas funcionales respiratorias en lactantes debe tener valores de referencia propios, dado que los métodos aún se encuentran poco estandarizados. En resumen, los métodos de evaluación de los flujos espiratorios forzados permite medir en forma directa el grado de obstrucción de la vía aérea a lo largo de su trayecto y objetivar la respuesta de la misma a fármacos broncodilatadores y broncocons-trictores.
2. ESTUDIO DE LA COMPLIANCE (C) Y LA RESISTENCIA (R)
Se han desarrollado diversos métodos para eva-luar niños en los que la colaboración es imposible con el objetivo de obtener información acerca del desarrollo y crecimiento de los pulmones y la pa-red torácica mediante la medición de C y R28-30. La medición de C sirve para evaluar, por ejemplo, la
Ambos métodos asumen que se pone en prácti-ca el reflejo de Hering-Breuer, que permite la total relajación de la bomba respiratoria equiparando así las presiones en la boca con la presión alveolar.
1. Oclusión Múltiple
En esta técnica la presión es medida en la boca o en la salida de un tubo endotraqueal durante cor-tas oclusiones en múltiples respiraciones espontá-neas, estas oclusiones se hacen a diversos volúme-nes por encima del nivel de fin de espiración. Las mediciones individuales relacionan el volumen con la presión y de la unión de los distintos puntos así obtenidos surge la curva de compliance33.
2) Flujo-Volumen pasiva
Este método fue originalmente diseñado para medir lactantes34,35. Incluye la medición de la pre-sión durante una oclupre-sión al final de una inspiración a volumen corriente provocando el reflejo de Hering Breuer, luego de desocluir la vía aérea se obtiene una espiración pasiva de la cual surge una pendien-te de flujo y la línea tangenpendien-te a la misma permitien-do de esta manera obtener la compliance y resisten-cia de una espiración simple, esta maniobra se pue-de repetir varias veces para confirmar el resultado. Esta técnica es especialmente útil en pacientes intubados ya que es relativamente fácil de aplicar.
Valores de referencia e interpretación
Los valores de resistencia de la vía aérea son altos al nacimiento pero decrecen rápidamente du-rante el primer año de vida36. Lo opuesto ocurre con la compliance pulmonar y del sistema respiratorio que aumenta linealmente en la infancia temprana37,38. Es importante el cambio que sufre el sistema respiratorio a lo largo de la infancia en términos de contribución de los distintos componentes a la re-sistencia. Durante los primeros meses y años, la vía aérea central (su calibre y arquitectura) contribuye a la mayor parte de la resistencia respiratoria; mien-tras que con el crecimiento, esta relación cae brus-camente. Esto explica porqué los síntomas obstructivos son más frecuentes durante la infancia.
3. ESTUDIO DE LOS PATRONES RESPIRATO-RIOS A VOLUMENES CORRIENTES
a) Medición de volumen corriente y patrón respiratorio
La frecuencia respiratoria (FR) fue históricamen-te utilizada para evaluar el aparato respiratorio pero no permite caracterizar las alteraciones de la fisiología respiratoria en los lactantes. El volumen corriente (Vt) en niños normales aumenta en rela-ción con el incremento de peso corporal mientras que la frecuencia respiratoria disminuye. Este cam-bio en el patrón respiratorio se debe a una
dismi-nución de la compliance de la caja torácica con el crecimiento. El Vt y la FR ofrecen buena informa-ción acerca de los requerimientos ventilatorios dado que el patrón de la respiración corriente puede re-flejar indirectamente la mecánica respiratoria. Algu-nos estudios sugieren que el patrón de respiración corriente puede ser un indicador sensible de enfer-medad pulmonar39,40.
Métodos
El Vt es medido con neumotacógrafo y máscara facial, debiendo aclararse que la sola aplicación de la máscara facial altera la frecuencia respiratoria41. El método mas usado analiza la forma de la es-piración corriente. El patrón espiratorio corriente se mide a través de relación de tiempo al pico de flujo espiratorio (Tme) dividido por el tiempo total espiratorio (TE), (Tme/TE).
Valores de referencia e interpretación
Diferentes estudios muestran los valores norma-les de Vt40,42. El Vt durante el primer año de vida es más o menos constante 7-9 ml/Kg. Estos valores son mas consistentes que los de FR. En recién na-cidos de término durante las primeras 48 hs se en-contró diferencia entre el patrón respiratorio de va-rones y mujeres, siendo el Tme/TE de aquellos menor, probablemente debido a la diferencia de tamaño de la vía aérea entre ambos sexos43.
b) Medición de la Movilidad de la Caja Torácica
En los niños prematuros la compliance de la caja torácica puede ser muy elevada, de 5 a 7 veces la pulmonar44. La consecuencia funcional de esta alta complacencia es que la bomba respiratoria es me-nos eficiente en la movilización del volumen corrien-te. Parte de la presión aplicada es para mover aire hacia el interior, pero otra buena parte se usa para mover el tórax. Comprender bien la mecánica de la caja torácica es importante para entender la función respiratoria total en los niños recién nacidos de tér-mino y pretértér-mino. Las propiedades de la caja torá-cica que han sido medidas en lactantes incluyen: 1 ) compliance de la caja (Cw);
2 ) la contribución por separado de los comparti-mientos torácico (RC) y abdominal (AB) para mantener el Vt;
3 ) la coordinación entre ambos compartimientos (sincrónico, asincrónico, paradójico)45-47.
Las mediciones realizadas sobre la superficie toráco-abdominal ofrecen la posibilidad de evalua-ción no invasiva de la ventilaevalua-ción (Vt, Ti/Ttot), y además pueden ser útiles para aportar datos sobre la fisiología del control respiratorio (apneas centra-les, obstructivas o mixtas). La presión negativa intratorácica excesiva asociada con enfermedad obstructiva de la vía aérea puede retardar el movi-miento de la caja torácica con respecto al abdomen
llevando al asincronismo o a la respiración paradó-jica. La cuantificación de este asincronismo es útil para evaluar la gravedad de la enfermedad respi-ratoria47,48,49.
Método
La pletismografía respiratoria por inducción (RIP) es el método más usado para evaluar la movilidad de la caja torácica. Se utilizan transductores de inductancia eléctrica en forma de bandas elásticas que calibradas pueden diferenciar las contribucio-nes de RC y AB sobre el Vt.
Se determina el ángulo de fase a partir de los movimientos de ambos compartimentos (tórax y abdomen): el movimiento sincrónico absoluto (ø= 0º) se refleja en una curva cerrada y de sentido po-sitivo, a medida que aumenta la asincronía la cur-va se abre y el ángulo aumenta, la movilidad pura-mente paradójica (ø=180º) se refleja en una curva cerrada con pendiente negativa. (Figura 3)
Valores de referencia e interpretación
La contribución media del compartimento torá-cico (RC) al Vt durante el sueño tranquilo es de 35% durante los primeros tres meses y al año igua-la a igua-la del adolescente (60%)48. La movilidad del torax es sincrónica en recién nacidos de término y lactantes pequeños durante el sueño tranquilo (ø medio = 8º, rango 0 a 25%). La movilidad puede ser asincrónica en recién nacidos pretérminos nor-males con un ø medio = 58º (rango 0 a 157º), sien-do en este grupo la movilidad más sincrónica en la posición prona que en la supina49. La enferme-dad pulmonar tiene efectos directos sobre el asin-cronismo tóraco-abdominal que se relaciona bien con las alteraciones en la C y R50,51. El asincronis-mo mejora luego de la administración de bronco-dilatadores en lactantes con obstrucción de la vía aérea baja51. Con este sistema incruento y que no requiere sedación del paciente se puede practicar
el estudio en una simple cuna, al lado de la ma-dre, y de esa manera obtener, en forma indirecta, una evaluación del estado de la mecánica pulmo-nar.
CONCLUSION
Ahora es posible la práctica de la medición de la función pulmonar en lactantes. Se ha demostra-do que son útiles para revelar el normal funciona-miento de los pulmones y en predecir y vigilar la evolución la enfermedad respiratoria en el lactante y su respuesta al tratamiento. No obstante todavía es limitada su aplicación generalizada por su difícil acceso y por la falta de estandarización de los di-ferentes métodos.
Dada la complejidad para la realización de es-tos estudios y el relativo escaso número de lactan-tes que acceden a ellos en un mismo centro, estu-dios colaborativos multicéntricos se propone llevar a cabo para investigar:
1 ) El desarrollo normal de la mecánica respiratoria en los lactantes.
2 ) El impacto de factores pre y postnatales sobre el desarrollo del sistema respiratorio
3 ) La historia natural de enfermedades respiratorias mayores en la infancia como asma, fibrosis quís-tica, displasia broncopulmonar, bronquiolitis, etc. 4 ) El efecto de intervenciones terapéuticas sobre
estas enfermedades.
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