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Espirómetro

Un espirómetro es un aparato que mide el volumen de aire inspirado y espirado por los pulmones . Mide la ventilación, es decir, el movimiento del aire hacia dentro y hacia fuera...

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Un espirómetro es un aparato que mide el volumen de aire inspirado y espirado por los pulmones . Mide la ventilación, es decir, el movimiento del aire hacia dentro y hacia fuera de los pulmones. El espirograma identifica dos tipos de patrones de ventilación anormales: obstructivos y restrictivos. Existen diversos tipos de espirómetros que utilizan diferentes métodos de medición (transductores de presión, ultrasonidos, manómetros de agua).

Pruebas de función pulmonar

El espirómetro es el principal instrumento utilizado para las pruebas básicas de función pulmonar (PFP). Estas pruebas permiten descartar enfermedades pulmonares como el asma , la bronquitis y el enfisema . Además, el espirómetro se utiliza con frecuencia para determinar la causa de la dificultad respiratoria, evaluar el efecto de los contaminantes en la función pulmonar, el efecto de la medicación y la evolución del tratamiento de la enfermedad. [ 1 ]

Razones para realizar la prueba

Historia

Un espirómetro de flotador simple utilizado en una demostración científica de una escuela secundaria.

Desarrollo temprano

El primer intento de medir el volumen pulmonar se remonta al período comprendido entre los años 129 y 200 d. C. Claudio Galeno , médico y filósofo romano, realizó un experimento volumétrico sobre la ventilación humana. Hizo que un niño respirara a través de una vejiga y observó que el volumen no variaba. El experimento resultó inconcluso.

  • En 1681, Giovanni Alfonso Borelli intentó medir el volumen de aire inspirado en una respiración. Para ello, construyó un tubo cilíndrico parcialmente lleno de agua, con una entrada de agua en la parte inferior. Se tapó las fosas nasales, inhaló por la abertura superior del cilindro y midió el volumen de aire desplazado por el agua. Hoy en día, esta técnica es fundamental para determinar parámetros del volumen pulmonar.

Siglo XIX

  • En 1813, Edward Kentish utilizó un sencillo "pulmómetro" para estudiar el efecto de las enfermedades en el volumen pulmonar. Empleó una campana de vidrio graduada invertida, sumergida en agua, con una salida en la parte superior controlada por un grifo. El volumen de aire se medía en pintas .
  • En 1831, Charles Thackrah describió un "pulmómetro" similar al de Kentish. Lo representó como una campana de cristal con una abertura para la entrada de aire desde abajo. No tenía corrección de presión. Por lo tanto, el espirómetro no solo medía el volumen respiratorio, sino también la fuerza de los músculos respiratorios. [ 2 ]
  • En 1845, Karl von Vierordt en su libro titulado "Physiologie des Athmens mit besonderer Rücksicht auf die Auscheidung der Kohlensäure" discutió su interés en medir con precisión el volumen de espiración. También completó medidas precisas de otros parámetros de volumen utilizando su "Expirador". Algunos de los parámetros que describió se utilizan hoy en día, incluido el volumen residual y la capacidad vital .
  • 1846 El espirómetro de agua para medir la capacidad vital fue desarrollado por un cirujano llamado John Hutchinson . Inventó una campana calibrada invertida en agua, que se utilizaba para capturar el volumen de aire exhalado por una persona. Hutchinson publicó su artículo sobre su espirómetro de agua y las mediciones que había tomado de más de 4000 sujetos, [ 2 ] describiendo la relación directa entre la capacidad vital y la altura, y la relación inversa entre la capacidad vital y la edad. También demostró que la capacidad vital no se relaciona con el peso a una altura determinada. Hutchinson es considerado el inventor de la capacidad vital porque descubrió que por cada pulgada de altura, la capacidad vital aumentaba en ocho pulgadas cúbicas. [ 3 ] También utilizó su máquina para predecir la mortalidad prematura. Acuñó el término "capacidad vital", que el estudio de Framingham afirmó que era un pronóstico eficaz para las enfermedades cardíacas. Creía que su máquina debería utilizarse para predicciones actuariales para las compañías que venden seguros de vida. [ 4 ]
  • En 1854, el Dr. M. Alton Wintrich desarrolló un espirómetro, más fácil de usar que el de Hutchinson. Realizó un experimento con 4000 sujetos y concluyó que existen tres parámetros que afectan la capacidad vital: la estatura, el peso y la edad. Su experimento arrojó resultados similares a los del estudio de Hutchinson.
  • En 1859, E. Smith desarrolló un espirómetro portátil que utilizó para medir el metabolismo de los gases.
  • En 1866, Henry Hyde Salter (1823-1871) añadió un quimógrafo al espirómetro para registrar el tiempo mientras se obtenían los volúmenes de aire.
  • En 1879, Gad J. publicó un artículo titulado "Neumatógrafo" que describía una máquina que permitía registrar los cambios en el volumen pulmonar.

Siglo XX

  • En 1902, Brodie TG fue el primero en utilizar un espirómetro de cuña de fuelle seco.
  • En 1904, Tissot introdujo el espirómetro de circuito cerrado.
  • En 1939, Compton, Dakota del Sur, desarrolló el pulmonómetro para su uso por la Alemania nazi.
  • En 1959, Wright BM y McKerrow CB introdujeron el medidor de flujo máximo.
  • En 1969, DuBois AB y van de Woestijne KP experimentaron con seres humanos utilizando el pletismógrafo de cuerpo entero.
  • 1974 Campbell et al. perfeccionaron el medidor de flujo máximo anterior, desarrollando una versión más barata y ligera [ 2 ].

Interpretación de la espirometría

Incluso con la precisión numérica que puede proporcionar un espirómetro, determinar la función pulmonar depende de diferenciar lo anormal de lo normal. Las mediciones de la función pulmonar pueden variar tanto dentro como entre grupos de personas, individuos y dispositivos espirómetros. La capacidad pulmonar, por ejemplo, puede variar con el tiempo, aumentando y disminuyendo a lo largo de la vida de una persona. En consecuencia, las ideas sobre lo que constituye "normal" se basan en la comprensión de las fuentes de variabilidad y pueden quedar sujetas a interpretación.

Tradicionalmente, las fuentes de variación se han entendido en categorías discretas, como edad, estatura, peso, sexo, región geográfica (altitud) y raza o etnia. A principios del siglo XX se realizaron esfuerzos globales para estandarizar estas fuentes y permitir un diagnóstico adecuado y una evaluación precisa de la función pulmonar. Sin embargo, en lugar de profundizar en la comprensión de las causas de dichas variaciones, el enfoque principal para abordar las diferencias observadas en la capacidad pulmonar ha sido "corregirlas". Utilizando los resultados de estudios comparativos de población, los atributos se combinan empíricamente en un "factor de corrección". Este valor se utiliza para formar un "valor de referencia" personalizado que define lo que se considera normal para un individuo. De esta manera, los profesionales pueden calcular la desviación porcentual de este valor predicho, conocida como "porcentaje del valor predicho", y determinar si la función pulmonar de una persona es anormalmente deficiente o excelente. [ 5 ]

En particular, la «corrección racial» o el «ajuste étnico» se ha programado de hecho en el espirómetro moderno. Las ideas preconcebidas de que las personas «blancas» tienen una mayor función pulmonar están arraigadas en la interpretación de las mediciones del espirómetro y se han reforzado a través de este estereotipo médico . En Estados Unidos, los espirómetros utilizan factores de corrección del 10-15 % para quienes se identifican como «negros» y del 4-6 % para quienes se identifican como «asiáticos». [ 6 ]

Directrices estándar

En 1960, la Comunidad Europea del Carbón y del Acero (CECA) recomendó por primera vez directrices para la espirometría. [ 7 ] Posteriormente, en 1971, la organización publicó valores predictivos para parámetros como índices espirométricos, volumen residual, capacidad pulmonar total y capacidad residual funcional . [ 8 ] La Sociedad Torácica Americana/Sociedad Respiratoria Europea también recomienda valores de referencia específicos para cada raza cuando estén disponibles. [ 9 ] Incluso hoy en día, la Guía de Capacitación en Espirometría del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional, vinculada al sitio web de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades, señala el uso de la corrección por raza y un valor de referencia específico para cada raza en el paso cuatro de la espirometría "normal". [ 10 ]

Motivaciones

El uso de valores de referencia y categorizaciones discretas de las fuentes de variabilidad se ha motivado por ideas de antropometría y capacidad vital. Los estudios han analizado específicamente la relación entre variables antropométricas y parámetros de la función pulmonar. [ 11 ]

Trascendencia

Hasta ahora, el uso de valores de referencia no ha tenido en cuenta la categorización social de raza y etnia. A menudo, las determinaciones son subjetivas o se atribuyen tácitamente por el profesional. Otra preocupación del uso de valores de referencia es el diagnóstico erróneo. [ 12 ] Este fue un factor importante en la gestión y el control de las indemnizaciones para los mineros en Gran Bretaña durante el período de entreguerras. En este contexto políticamente complejo, en el que no se podía confiar plenamente en la nueva tecnología de rayos X, el espirómetro representaba una prueba fiable de enfermedad respiratoria en términos numéricos que podía utilizarse en la compleja red de indemnizaciones. [ 13 ]

La evaluación de la capacidad vital también ha influido en otros sectores de la vida además de la medicina, incluyendo la evaluación de los solicitantes de seguros de vida y el diagnóstico de la tuberculosis. [ 5 ]

En cuanto al género, algunos estudios poblacionales no han indicado diferencias basadas en el género. [ 11 ] Cabe destacar que los espirómetros se han utilizado para evaluar la capacidad vital en la India desde 1929, registrando una diferencia estadísticamente significativa entre hombres (21,8 mL/cm) y mujeres (18 mL/cm). [ 14 ] Además, para 1990, alrededor de la mitad de los programas de formación pulmonar tanto en Estados Unidos como en Canadá se ajustaban según la raza y la etnia. [ 15 ]

El espirómetro popularizó las nociones de «correcciones raciales» y «ajustes étnicos», que sugerían que los individuos negros tenían pulmones más débiles que los blancos. Por ejemplo, Thomas Jefferson observó distinciones físicas entre diferentes razas, como una «diferencia en la estructura del aparato pulmonar», que hacía que los individuos negros fueran «más tolerantes al calor y menos tolerantes al frío que los blancos». [ 16 ] Las teorías de Jefferson fomentaron la especulación sobre el condicionamiento natural de los negros para el trabajo agrícola en las plantaciones del sur de los EE. UU. [ 17 ] Samuel Cartwright, apologista de la esclavitud y propietario de plantaciones, utilizó el espirómetro para afirmar que los negros consumían menos oxígeno que los blancos [ 18 ] además de las «peculiaridades» raciales que expuso en el New Orleans Medical and Surgical Journal , donde describió las diferencias raciales en el sistema respiratorio y sus implicaciones en el trabajo. [ 19 ]

Los estudios sudafricanos también utilizaron el espirómetro para abordar las diferencias raciales y de clase. Eustace H. Cluver realizó una investigación sobre la medición de la capacidad vital en la Universidad de Witwatersrand [ 20 ] y descubrió que las personas blancas pobres tenían una mala condición física, pero que esta era atribuible a problemas ambientales más que a la genética. Utilizando estos estudios, Cluver argumentó ante la Asociación Sudafricana para el Avance de la Ciencia durante la Segunda Guerra Mundial que mejorar tanto la nutrición como los programas de entrenamiento físico podrían ayudar a generar riqueza y ganar la guerra al aumentar la capacidad laboral de las personas de todas las razas, ya que su trabajo era necesario para lograr estos fines. [ 21 ] El racismo y el espirómetro volvieron a cruzarse en estos estudios cuando se realizó una investigación adicional sobre los efectos del entrenamiento físico en los reclutas blancos pobres; los estudios de capacidad vital mostraron que "el blanco pobre es biológicamente sano y puede convertirse en un ciudadano valioso" [ 22 ] pero no se hizo ningún comentario sobre el resultado de los sudafricanos negros.

Más allá de Estados Unidos y Sudáfrica, el espirómetro se utilizó en estudios raciales en la India en la década de 1920. Los investigadores descubrieron que la capacidad vital de los indios era menor que la de los occidentales. [ 23 ]

Alterar las interpretaciones

Muchos han cuestionado si los estándares actuales son suficientes y precisos. [ 24 ] [ 25 ] A medida que se desarrolla una sociedad multiétnica, el origen racial y étnico como factor se vuelve cada vez más problemático de utilizar. [ 26 ] Las ideas que vinculan la etnicidad con la falta de nutrición y el lugar de nacimiento en un país pobre pierden validez a medida que las personas emigran o nacen en naciones más ricas. [ 26 ]

Tipos de espirómetro

Pletismógrafo de cuerpo entero

Este tipo de espirómetro proporciona una medición más precisa de los componentes del volumen pulmonar en comparación con otros espirómetros convencionales. La persona se encuentra dentro de un espacio reducido durante la medición.

Neumotacómetro

Este espirómetro mide el caudal de gases detectando diferencias de presión a través de una malla fina. Una ventaja de este espirómetro es que el sujeto puede respirar aire fresco durante el experimento. [ 27 ]

Espirómetro totalmente electrónico

Se han desarrollado espirómetros electrónicos que calculan el caudal de aire en un canal sin necesidad de mallas finas ni piezas móviles. Funcionan midiendo la velocidad del flujo de aire mediante técnicas como transductores ultrasónicos o midiendo la diferencia de presión en el canal. Estos espirómetros ofrecen mayor precisión al eliminar los errores de momento y resistencia asociados a las piezas móviles, como molinos de viento o válvulas de flujo. Además, mejoran la higiene al permitir el uso de canales de flujo de aire totalmente desechables.

Espirómetro de incentivo

Este espirómetro está especialmente diseñado para favorecer la mejora de la función pulmonar.

Medidor de flujo máximo

Este dispositivo es útil para medir la eficacia con la que los pulmones de una persona expulsan el aire.

Espirómetro de tipo molino de viento

Este tipo de espirómetro se utiliza especialmente para medir la capacidad vital forzada sin usar agua; su rango de medición es amplio, desde 1000 ml hasta 7000 ml. Es más portátil y ligero que los espirómetros tradicionales con depósito de agua. Debido a la presencia de un disco giratorio, este espirómetro debe sostenerse horizontalmente al tomar las mediciones.

Vitalógrafo

Este instrumento se utiliza para medir la capacidad vital. Tiene una cámara cilíndrica metálica de doble pared llena de agua entre dos cilindros. [ 28 ]

Véase también

Notas a pie de página

  1. ↑ Pruebas de función pulmonar (URL consultada el 27 de diciembre de 2009)
  2. 1 2 3 Historial del espirómetro URL evaluado el 21 de noviembre de 2009
  3. ↑ McGuire, Coreen (septiembre de 2019) .«Las radiografías no mienten»: el Consejo de Investigación Médica y la medición de la discapacidad respiratoria, 1936-1945 . The British Journal for the History of Science . 52 (3): 447-465 . doi : 10.1017/ S0007087419000232 . PMC 7136074. PMID 31327321 .  
  4. ↑ Petty, Thomas L. (mayo de 2002). "La misteriosa máquina de John Hutchinson revisitada". Chest . 121 (5): 219S– 223S. doi : 10.1378/chest.121.5_suppl.219S . PMID 12010855 . 
  5. 1 2 Braun, Lundy (otoño de 2015). " Raza , etnia y función pulmonar: una breve historia" . Revista canadiense de terapia respiratoria . 51 (4): 99– 101. PMC 4631137. PMID 26566381 .  
  6. ↑ Hankinson, John L.; Odencrantz, John R.; Fedan, Kathleen B. (1 de enero de 1999). "Valores de referencia espirométricos de una muestra de la población general de EE. UU." American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine . 159 (1): 179– 187. doi : 10.1164/ajrccm.159.1.9712108 . PMID 9872837. S2CID 16197063 .  
  7. ^ Jouasset, D (1960). "Normalización de los equipos respiratorios funcionales en los países de la Comunidad Europea del Charbon y del Acier". Poumon Coeur . 16 : 1145-1159 .
  8. ↑ Cara, M; Hentz, P (1971). "Aidemémoire of spirographic practice for examination ventilatory function, 2nd edn". Industrial Health and Medicine Series . 11 : 1– 130.
  9. ^ Pelligrino, R; Viegi, G; Bursaco, V; Crapo, RO; Burgos, F; Casaburi, R (2005). "Estrategias interpretativas de pruebas de función pulmonar" . Revista respiratoria europea . 26 (5): 948– 68. doi : 10.1183/09031936.05.00035205 . PMID 16264058 . 
  10. ↑ "CDC - Publicaciones y productos de NIOSH - Guía de capacitación en espirometría de NIOSH (2004-154c)" . cdc.gov . Diciembre de 2003. Consultado el 14 de abril de 2017 .
  11. 1 2 Mohammed, Jibril; Maiwada, Sa'adatu Abubakar; Sumaila, Farida Garba (2015). "Relación entre variables antropométricas y parámetros de función pulmonar en niños de primaria" . Annals of Nigerian Medicine . 9 (1): 20– 25. doi : 10.4103/0331-3131.163331 . S2CID 75957978 . 
  12. ↑ O'Brien, Matthew J. (1 de abril de 2016). "Practique espirometría segura". RT para tomadores de decisiones en cuidados respiratorios . 29 (4): 10– 13. Gale A452290836 . 
  13. ↑ McGuire, Coreen (septiembre de 2019) .«Las radiografías no mienten»: el Consejo de Investigación Médica y la medición de la discapacidad respiratoria, 1936-1945 . The British Journal for the History of Science . 52 (3): 447-465 . doi : 10.1017/ S0007087419000232 . PMC 7136074. PMID 31327321 .  
  14. ↑ Dikshit, MB; Raje, S; Agrawal, MJ (julio de 2005). "Funciones pulmonares con espirometría: una perspectiva india-II: sobre la capacidad vital de los indios" (PDF) . Indian Journal of Physiology and Pharmacology . 49 (3): 257– 270. PMID 16440843 . 
  15. ↑ Ghio AJ, Crapo RO, Elliott CG (1990). "Ecuaciones de referencia utilizadas para predecir la función pulmonar". Chest . 97 (2): 400– 403. doi : 10.1378/chest.97.2.400 . PMID 2298065 . {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  16. ↑ Thomas Jefferson, "Notas sobre el estado de Virginia", en Raza y la Ilustración: Una antología , ed. Emmanuel Eze (Malden, Massachusetts y Londres: Blackwell Publishing, 1997), 98.
  17. ↑ Braun, Lundy. Inyectando la raza en la máquina: la sorprendente trayectoria del espirómetro desde la plantación hasta la genética . Minneapolis: U of Minnesota Press, 2014, pág. 28.
  18. ↑ Braun, Lundy. Inyectando la raza en la máquina: la sorprendente trayectoria del espirómetro desde la plantación hasta la genética . Minneapolis: U of Minnesota Press, 2014, pág. 29.
  19. ↑ Cartwright, Samuel A. (mayo de 1851). "Informe sobre las enfermedades y peculiaridades físicas de la raza negra". New Orleans Medical and Surgical Journal . 7 : 691–715 . OCLC 57141108 . 
  20. ↑ "In Memoriam". Revista Médica Sudafricana . 62 (4): 144. 1 de julio de 1982. hdl : 10520/AJA20785135_14737 .
  21. ↑ Braun, Lundy. Inyectando la raza en la máquina: la sorprendente trayectoria del espirómetro desde la plantación hasta la genética . Minneapolis: U of Minnesota Press, 2014, pág. 126.
  22. ↑ "Descubrimiento crucial sobre el problema de los blancos pobres". Johannesburg Sunday Times . 31 de mayo de 1941.
  23. ↑ Bhatia, SL (septiembre de 1929). " La capacidad vital de los pulmones" . The Indian Medical Gazette . 64 (9): 519– 521. PMC 5164571. PMID 29009702 .  
  24. ↑ Eng, Quentin Lefebvre; et al. (diciembre de 2014). "Prueba de espirómetros: ¿Son suficientes las curvas estándar de la Sociedad Torácica Americana?" . Respiratory Care . 59 (12): 1895–1904 . doi : 10.4187/respcare.02918 . hdl : 2078.1/130420 . PMID 25185146 .  
  25. ↑ Cooper, Brendan G (septiembre de 2007). "Valores de referencia en las pruebas de función pulmonar: ¿Todos para uno y uno para todos?" . Int J Chron Obstruct Pulmon Dis . 2 (3): 189– 190. PMC 2695193. PMID 18229558 .  
  26. 1 2 Moore, VC (2012). "Espirometría: paso a paso" . Breathe . 8 (3): 232– 240. doi : 10.1183/20734735.0021711 .
  27. ↑ "Neumotocómetro/Gráfico" . Consultado el 26 de diciembre de 2009 .
  28. ↑ Perks, WH; Sopwith, T.; Brown, D.; Jones, CH; Green, M. (agosto de 1983). " Efectos de la temperatura en las lecturas del espirómetro Vitalograph" . Thorax . 38 (8): 592– 594. doi : 10.1136/thx.38.8.592 . ISSN 0040-6376 . PMC 459617. PMID 6612650 .   

Lecturas adicionales

  • Lundy Braun, Infundiendo raza en la máquina: La sorprendente trayectoria del espirómetro desde la plantación hasta la genética. Minneapolis, MN: University of Minnesota Press, 2014.
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