Fisiología respiratoria: Fisiopatología respiratoria en decúbito lateral y decúbito prono
Autor principal: Jorge Muñoz Cáceres
Vol. XVII; nº 20; 810
Respiratory physiology: Respiratory pathophysiology in lateral decubitus and prone decubitus
Fecha de recepción: 21/09/2022
Fecha de aceptación: 27/10/2022
Incluido en Revista Electrónica de PortalesMedicos.com Volumen XVII. Número 20 Segunda quincena de Octubre de 2022 – Página inicial: Vol. XVII; nº 20; 810
AUTORES
Jorge Muñoz Cáceres, Víctor Lou Arqued, Beatriz Pascual Rupérez, Raquel De Miguel Garijo, Alberto Sainz Pardo, Laura Blasco Muñoz, Marta Nasarre Puyuelo
Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza, España).
Resumen
La fisiología respiratoria es una de los pilares más importantes para un anestesista, vamos a revisar los conceptos claves, para luego entender los efectos que tienen en los pacientes las posiciones decúbito lateral y decúbito prono. En el decúbito prono se produce una redistribución de la ventilación hacia las zonas dorsales del pulmón (zonas que se encuentran más colapsadas en el decúbito supino), además de una distribución más homogénea de la perfusión también en el prono, por lo que se establece una clara mejoría en la relación ventilación/perfusión. En la posición de decúbito lateral, el pulmón dependiente, disminuye su distensibilidad por varios factores, por lo que se altera su ventilación, con reducción de la capacidad funcional residual y formación de atelectasias, desde el punto de vista de la perfusión, es un pulmón hiperperfundido. Conocida la fisiopatología de cada posición, debemos conocer cuáles son sus riesgos y sus beneficios.
Palabras clave: Ventilación, perfusión, decúbito lateral, decúbito prono
Abstract
Respiratory physiology is one of the most important pillars for an anesthesiologist, we are going to review the key concepts, and then understand the effects that lateral decubitus and prone decubitus positions, have on patients. In the prone position there is a redistribution of ventilation towards the dorsal areas of the lung (areas that are more collapsed in the supine position), in addition to a more homogeneous distribution of perfusion also in the prone position, then we have an improvement in the ventilation/perfusion ratio. In the lateral decubitus position, the dependent lung, whose compliance decreases due to various factors, then ventilation decreases, with a reduction in residual functional capacity and the formation of atelectasis, from the point of view of perfusion, it is a hyperperfused. Knowing the pathophysiology of each position, we must know the risks and the benefits.
Keywords: Ventilation, perfusion, lateral decubitus, prone decubitus
Los autores de este manuscrito declaran que: Todos ellos han participado en su elaboración y no tienen conflictos de intereses. La investigación se ha realizado siguiendo las Pautas éticas internacionales para la investigación relacionada con la salud con seres humanos elaboradas por el Consejo de Organizaciones Internacionales de las Ciencias Médicas (CIOMS) en colaboración con la Organización Mundial de la Salud (OMS).
El manuscrito es original y no contiene plagio.
El manuscrito no ha sido publicado en ningún medio y no está en proceso de revisión en otra revista.
Han obtenido los permisos necesarios para las imágenes y gráficos utilizados.
Han preservado las identidades de los pacientes.
INTRODUCCIÓN:
La función esencial de la respiración transportar oxígeno a las células de nuestro organismo y eliminar el exceso de anhídrido carbónico producido por el metabolismo celular. El transporte de gas desde la atmósfera hasta los tejidos y viceversa está regulado por dos procesos activos -ventilación y circulación- encadenados en serie por un proceso pasivo de difusión a través de la membrana alveolo-capilar y de los tejidos. Además, cumple otras funciones importantes: Filtrar, calentar y humidificar el aire que respiramos, regular el pH (reteniendo o eliminando CO2), regularla temperatura (por pérdida de agua), conversión y producción de hormonas y producir sonido.
Varios son los gases que forman este aire ambiente: oxígeno (O2), nitrógeno (N2) y vapor de agua. A nivel del mar y a 760 mmHg de presión contiene 20,93% de oxígeno y a una presión parcial de 159 mmHg. En el interior de las vías aéreas el gas inspirado se satura totalmente de vapor de agua, cuya presión parcial a 38º de temperatura es de 47 mmHg, lo cual desciende la presión parcial de oxígeno en el gas inspirado aproximadamente a 150 mmHg. Pasivamente el oxígeno difunde por los capilares, y se sustituye por dióxido de carbono, finalmente la presión parcial de oxígeno en el alveolo se sitúa en torno 105mmHg. La arterialización de la sangre es diferente en diferentes regiones, los valores normales de PO2 y PCO2 son determinadas por la altura a la que se encuentran personas.
OBJETIVO:
Repasar las bases de la fisiología respiratoria y conocer los cambios fisiopatológicos respiratorios en decúbito lateral y decúbito prono.
MÉTODO:
Se trata de una revisión bibliográfica de artículos publicados en las siguientes bases de datos: PubMed y el buscador Google académico. Utilizando de idiomas: inglés y en español y con fecha de publicación entre 1990 y 2021.
Se revisan varios tipos de artículos, entre los cuales: metaanálisis, ensayos clínicos aleatorizados, revisiones sistemáticas y guías de práctica clínica.
RESULTADOS:
- Mecánica de la respiración
El nivel de ventilación está regulado desde el centro respiratorio en función de las necesidades metabólicas, del estado gaseoso y el equilibrio ácido-base de la sangre y de las condiciones mecánicas del conjunto pulmón-caja torácica.
La ventilación, se hace por dos movimientos: la inspiración y la espiración.
En la inspiración se produce un aumento de volumen del tórax producido por la contracción del diafragma y los intercostales.
En la espiración hay una retracción pasiva del pulmón por su elasticidad propia proveniente de las fibras del parénquima.
Los pulmones son sostenidos por una presión negativa, o sea subatmosférica, de la pleura. La Presión negativa de la cavidad pleural resulta de la tendencia del pulmón a retraerse y colapsar. Esto se conoce como presión intrapleural o intratorácica (-3 a -5 mmHg).
- Volúmenes pulmonares
El volumen de aire que entra en la vía respiratoria de forma cíclica se conoce con el nombre de volumen tidal o VT o volumen corriente o VC. Su valor normal es de 6-8 ml /kg de peso, 400 -500 ml adulto.
La cantidad de gas que conseguimos espirar a partir de una espiración forzada es el volumen de reserva espiratorio (VRE).
El volumen que queda en el interior de los pulmones tras una espiración forzada constituye el llamado volumen residual (VR).
La suma del VRE + VR constituye la capacidad residual funcional (CRF). La CRF constituye el volumen de gas existente en el pulmón cuando existe el equilibrio de las fuerzas de expansión de la caja torácica con las fuerzas de retracción (de igual magnitud, pero de sentido contrario) del parénquima pulmonar. La CRF es funcionalmente muy importante puesto que se relaciona directamente con el volumen de intercambio de gases y por lo tanto con la oxigenación, en Anestesia usado como la reserva de oxígeno durante la inducción anestésica. Equivale aproximadamente al 4% o a 40 mL/kg del peso corporal ideal, es decir, alrededor de 2,800 mL en el adulto de 70 kg. Se encuentra disminuida en los siguientes casos: Obesos, embarazadas, neonatos, decúbito supino y el uso de relajantes musculares
El volumen que somos capaces de inspirar a partir de una inspiración normal es el volumen de reserva inspiratorio (VRI).
La capacidad inspiratoria (CI) se define como la suma del VRI y del VT.
La suma de VRI + VT + VRE constituye la capacidad vital forzada (CV), mientras que la suma de CV + VR es la capacidad pulmonar total (CPT).
Una vez conocidos los diferentes volúmenes pulmonares, vamos a aclarar dos conceptos parecidos, la ventilación minuto y la ventilación alveolar minuto. (ANEXO 1)
- VE o ventilación minuto: Es la cantidad de gas que entra en contacto con el árbol traqueobronquial. VE = VT X FR, 500mL x 15 respiraciones al minuto son 7500mL. Pero todo este aire que entra a nuestro sistema respiratorio no se usa todo para el intercambio gaseoso en el alveolo.
- El espacio muerto anatómico es todo ese lugar de las vías de conducción en las que permanece el volumen inhalado de aire sin llegar a los alvéolos. El volumen aproximado de este espacio es de 150 ml y matemáticamente es igual a la diferencia entre volumen corriente y ventilación alveolar.
- VA o ventilación alveolar minuto: VE = (VT- EMA) X FR, (500mL -150 mL) x 15 respiraciones al minuto son 5000mL.
Capacidad de cierre: volumen pulmonar por debajo del cual se produce el cierre, o colapso, de la vía aérea pequeña (que al no ser cartilaginosa, se puede colapsar más facilmente) durante una espiración lenta, va desde el capacidad residual funcional hasta el volumen residual.
El volumen de cierre es todo el aire que queda en el pulmón a partir del instante en que se cierran las vías aéreas de pequeño calibre. Es la diferencia de la capacidad de cierre con la capacidad residual funcional
- Compliance:
Es la distensibilidad o capacidad del pulmón de dejarse distender, por un cambio de volumen con la presión. Para que el gas insuflado llegue a los pulmones se debe aplicar una presión que venza la resistencia elástica a la expansión que ofrecen los pulmones y la pared torácica. Es el inverso de la elastancia.
La medición de la compliance ya sea en sujetos normales, enfisematosos, o fibróticos, demuestra que este parámetro no es linear, sigue una función curva, con compliances bajas a bajos volúmenes, que aumenta a volúmenes medianos para disminuir ante volúmenes tidal excesivos por sobredistensión.
- Relación ventilación/perfusión
Los intercambios gaseosos entre el alvéolo y el capilar necesitan una adecuación entre la ventilación y la perfusión.
Las unidades alveolares que son perfundidas pero no ventiladas (shunt intrapulmonar; V/Q=0); aquellas unidades alveolares que son ventiladas pero no perfundidas (espacio muerto; V/Q=∞).. Como lo, normal es que haya diferencias de ventilación/perfusión entre las unidades alveolares, cada una de ellas se localiza en un punto a lo largo de la curva de V/Q, dependiendo de si están más bien ventiladas que perfundidas o a la inversa. (ANEXO 2)
La ventilación y la perfusión pulmonar son procesos intermitentes. La primera depende de la variación de los movimientos respiratorios y la segunda del bombeo producido por el corazón, principalmente. Sin embargo, la cantidad y composición del gas alveolar contenido en la capacidad residual funcional amortigua estas oscilaciones y mantiene constante la transferencia de gases.
- Diferencias regiones de la relación ventilación/perfusión
El efecto de la gravedad tiene una gran influencia sobre la ventilación alveolar debido a las características mecánicas de los pulmones y las vías aéreas, especialmente con la elasticidad pulmonar y la resistencia de las vías aéreas.
Los cambios de la perfusión en las diferentes áreas del pulmón pueden explicarse en parte por lo que se ha venido a llamar las zonas de West, nos muestra que la perfusión no es uniforme en todo el pulmón:
La zona 1 es aquella en la que la presión alveolar es superior a la presión arterial y ésta a la presión venosa. En esta zona el régimen de perfusión habitualmente es muy bajo y suele corresponder a las zonas más apicales del pulmón.
La zona 2 es aquella en la que la presión arterial supera a la presión alveolar y ésta a la presión venosa. En esta zona el flujo sanguíneo depende de la diferencia de presión arterial y alveolar.
La zona 3 es aquella en la que la presión arterial supera a la presión venosa y ésta a su vez a la presión alveolar, dependiendo en este caso el flujo de la diferencia de presión arterial y venosa y siendo ésta la zona en la que se encontrará el mayor volumen de flujo sanguíneo. Estas zonas descritas desde el punto de vista fisiológico, no tienen ninguna correlación anatómica.
Cabe comentar que el gradiente vertical de la perfusión es mayor que el de la ventilación, esto hace que la relación ventilación/perfusión aumenta desde las bases hasta los vértices de una forma no rectilínea.
En situación de hipoxia, el organismo se adapta con una «vasoconstricción pulmonar hipóxica», que es un mecanismo de redistribución selectiva del flujo sanguíneo hacia los alvéolos normóxicos o hiperóxicos.
En un pulmón en posición vertical la ventilación en las bases será mejor que en los vértices al tener una presión intrapleural menos negativa y unos alveolos más pequeños, pero sobre todo más distensibles (más compliance). Además, estará mejor perfundida obviamente, al contar con más presión y flujo sanguíneo por el efecto de la gravedad.
Ya por fin, podemos decir que las zonas dependientes de gravedad tienen más ventilación y mayor perfusión. (ANEXO 3)
- Alteraciones respiratorias en el decúbito lateral:
Posición usada en cirugía torácica, de mediastino, de estructuras retroperitoneales y en cadera
El pulmón dependiente, disminuye su compliance debido al peso de estructuras abdominales y torácicas, además los puntos de fijación del paciente a la mesa quirúrgica. En términos globales es un pulmón con menos ventilación, con disminución de la capacidad residual funcional y mayor tendencia a la formación de atelectasias por compresión. Desde el punto de vista de perfusión, es un pulmón hiperperfundido por efecto de gravedad y vasoconstricción pulmonar hipóxica.
En caso de hacer ventilación unipulmonar el efecto Shunt, ya existente, se eleva a su máximo exponente, le sigue el incremento del gradiente alveolo arterial y podría ocurrir hipoxemia.
Hipoxemia refractaria en decúbito lateral (pao2 < 70, sat 02< 90%)
- Subir FiO2 al 100%
- Establecer PEEP en pulmón ventilado
- Maniobras de reclutamiento alveolar
- Descartar un bloqueo de la luz del tubo
- Infundir oxígeno en el pulmón colapsado
- Descartar anemia o problemas cardiovasculares
- Terminar ventilando ambos pulmones
- Diferencias fisiológicas respiratorias en decúbito supino y prono
La posición supina se utiliza en la mayoría de los procedimientos quirúrgicos. Tiene efectos sobre la ventilación porque conduce a una significativa reducción de la capacidad residual funcional en el paciente anestesiado.
La posición en prono se utiliza para varios tipos diferentes de cirugía, incluyendo cirugía intracraneal y espinal y del tendón de Aquiles.
En decúbito supino se observa una distribución heterogénea de las densidades pulmonares, con claro predominio de los campos dorsales, mientras que en el decúbito prono se produce una rápida redistribución de las áreas ventiladas hacia las zonas dorsales y un aumento de la capacidad funcional de reserva.
Aunque lo que hace la mayor diferencia entre estas dos posiciones, es la distribución de la perfusión. Mucho más uniforme en diferentes regiones del pulmón para la postura prona y una distribución más dependiente en la posición supina.
Beneficios del decúbito prono:
- Mejoría de la perfusión y de la relación ventilación perfusión
- Mejora el manejo y expulsión de secreciones
- Aumenta la motilidad diafragmática
- Distribución de fuerzas torácicas que comprimen la caja torácica
- Aumento CRF
- Aumento del reclutamiento por PEEP
- Menor peso del corazón
- Menor daño pulmonar
Efectos adversos del decúbito prono
- Incremento de presión abdominal
- Compresiones nerviosas, articulares, cutáneas…
- Compresión de vías, desplazamientos de sondas…
- Acceso venoso difícil y RCP complicada
- Extubación
- Edema conjuntival, palpebral y facial
- Más requerimientos de sedantes y relajantes
CONCLUSIONES:
Las alteraciones que sufre el sistema respiratorio en las diferentes posiciones que adopta el paciente tanto en quirófano como en unidades de críticos pueden favorecer o empeorar su estado. Es importante conocer la fisiología de aparatos y sistemas.
La ventilación en posición prono es una estrategia segura más. Sin olvidar cuales pudieran ser sus complicaciones.
En la ventilación pulmonar selectiva es necesario estar familiarizados con los principios básicos que gobiernan la ventilación y la perfusión pulmonar.
Ver anexo
Bibliografía:
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- West JB. Fisiología respiratoria. 10th. Wolters Kluwer: Barcelona; 2016.
- Cervera G. Efectos del decúbito prono en el síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA). Med Intensiva. 2003; 27(7): 481-7
- Michael L. Función y estructura del sistema respiratorio. Fisiología Pulmonar. 7th. Mc Graw Hill. 2007
- Álvarez-Cruz E. Importancia de la fisiología pulmonar en la ventilación mecánica a un sólo pulmón. Rev mex anestesiol. 2017; 40 (1): 135-7.