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Flujo sanguineo y ventilacion pulmonares: ?nuevo paradigma?

Blood flow and pulmonary ventilation: New paradigm?

Introduccion

Los trabajos de West y otros (1-3), realizados con isotopos radioactivos de gases como el xenon, mostraron que la ventilacion y la perfusion aumentaban en sentido cefalico-caudal, diferencias que se explicaron por los cambios en la presion pleural ocasionados por el peso mismo del pulmon, para la ventilacion y por el efecto de la fuerza de la gravedad para la perfusion. La presion que mantiene los alveolos abiertos, la presion transpleural, resulta de la diferencia entre la presion alveolar y la presion pleural. En la base la presion pleural se hace menos subatmosferica, resultando en alveolos de menor volumen, con mayor distensibilidad y, en consecuencia, mayor ventilacion relativa. La gravedad impone una mayor presion hidrostatica a la sangre que desciende a las bases y una perdida de presion a la que asciende a los apices, dando origen a las zonas de West, conceptos acogidos en los textos clasicos de fisiologia respiratoria (4,5). Hallazgos posteriores demostraron que los cambios en los volumenes pulmonares modifican el efecto de la gravedad (6).

Con las tecnicas imagenologicas utilizadas en los estudios pioneros de West se obtenian medidas de flujo sanguineo cuyo promedio se aplicaba a zonas del parenquima pulmonar ubicadas en el mismo plano horizontal. Con las tecnicas actuales de alta resolucion, que permiten establecer diferencias muy pequeuas de flujo en un mismo plano horizontal, se demuestra una alta variabilidad del flujo sanguineo de un mismo plano isogravitacional en cortes de 1mm de espesor (7). En cortes de 50 mm se observan cambios marcados en la perfusion y la ventilacion en el plano vertical, relacionadas con la gravedad, sin diferencias en plano horizontal (8), lo que explica los hallazgos de estudios precursores de West y otros posteriores. En contraste, los estudios de alta resolucion, como la tomografia axial computarizada o la tomografia por emision de positrones, han demostrado cambios en la distribucion de la ventilacion y la perfusion en planos isogravitacionales (9).

Diferencias en la ventilacion

En un principio la distribucion de la ventilacion pulmonar se determino mediante isotopos radiactivos de gases como el [sup.133]Xe, cuya baja absorcion lo hizo el elemento de eleccion. El rastreo del gas radiomarcado se efectuaba con detectores que proveian una imagen bidimensional de una estructura tridimensional altamente compleja como el pulmon. El uso de la tomografia de alta resolucion muestra zonas con mayor ventilacion en un mismo plano horizontal y hacia los hilios pulmonares (10).

Diferencias en la perfusion

La gravedad se considero, entonces, el factor determinante para la distribucion de la ventilacion y el flujo sanguineo pulmonares: en la medida en que nos alejamos, en sentido cefalico, de la arteria pulmonar su presion hidrostatica disminuye resultando en una disminucion del flujo sanguineo hacia los apices y aumenta hacia las bases donde el flujo sanguineo sera mayor (11). Por otro lado, el peso propio del pulmon impone cambios en la presion pleural y, en consecuencia, en el tamaho de los alveolos, en su capacidad de distenderse y finalmente en su ventilacion.

Estudios realizados en estados de gravedad cero, microgravedad e hipergravedad cuestionan estos postulados (12,13). Montmerle et al. (12) encontraron diferencias en medidas subrogadas como las oscilaciones cardiogenicas, empleadas como indicador de la diferencia en la concentracion de oxigeno y dioxido de carbono en las unidades pulmonares, y estas, a su vez, como reflejo de las diferencias en la perfusion pulmonar.

La evaluacion de la distribucion de la ventilacion y la perfusion en cerdos realizada por Altemeier et al. (14) mediante analisis de varianza cuantifico la contribucion de la estructura en las diferencias de la ventilacion y la perfusion atribuyendole un 74,0 [+ o -] 4,7% para la ventilacion y un 63,3 [+ o -] 4,2% para la perfusion; la contribucion de las fuerzas gravitacionales y de los cambios posturales careceria de la importancia fundamental que tradicionalmente se le atribuia.

Estudios posteriores (10,14) correlacionaron las diferencias encontradas en el flujo sanguineo con el volumen de tejido pulmonar. En el analisis con resonancia magnetica funcional y medicion de la densidad regional de protones usando la tecnica Fast Low Angle SHot (FLASH), Hopkins et al. (15) encontraron que cuando se normalizan las diferencias encontradas en la perfusion con la densidad de tejido, la distribucion del flujo sanguineo es uniforme a lo largo del pulmon. Es asi como se propone el efecto Slinky: un resorte sujeto a la gravedad se deforma por su propio peso. El analisis con tomografia computarizada cuantitativa por emision de fotones permite postular que las diferencias encontradas en la distribucion del flujo sanguineo y la ventilacion tambien pueden ser debidas a las modificaciones que suceden en el parenquima pulmonar con los cambios de posicion, que serian responsables, en mayor grado, de las diferencias. Las modificaciones ocasionadas por el cambio de supino a prono causan variaciones en la distribucion del tejido pulmonar. A favor de esta teoria se encuentran las diferencias entre el decubito lateral izquierdo y el derecho. En el primero el pulmon dependiente es el de menor volumen, y en estas condiciones los cambios en la ventilacion y la perfusion no favorecen al pulmon dependiente.

Los experimentos de la ultima decada han dado origen al modelo estructural de la fisiologia pulmonar que sustituye el concepto de formacion embriologica aleatoria de los vasos y bronquios pulmonares por un modelo fractal, cuya caracteristica principal es la repeticion de una estructura basica en la que la anatomia vascular y la bronquial obedecen a una relacion matematica constante (16-18). Desde los bronquios fuente comienza a observarse una division asimetrica de las vias aereas; bronquio izquierdo/bronquio derecho igual a 0,8, que se continua sin cambios hasta las ultimas divisiones y que se repite en los vasos sanguineos. Dicha division asimetrica seria la responsable principal de las diferencias en la ventilacion y la perfusion pulmonares.

Conclusiones

El modelo de West ha constituido el fundamento para el entendimiento de la distribucion de la perfusion y de la ventilacion pulmonares, tiene aplicacion en variadas situaciones medicas y de manera muy particular en los modos ventilatorios empleados en varios escenarios clinicos y quirurgicos; baste recordar la ventilacion con variacion constante de la posicion del paciente en diversas patologias, entre las que sobresale el SDRA y la anestesia para cirugia de torax en decubito lateral y ventilacion unipulmonar sustentadas conceptualmente en los supuestos del modelo gravitacional.

Algunas revisiones secundarias concluyen que es positivo el efecto de la ventilacion en decubito prono en los pacientes con SDRA severo; con todo, esta informacion debe ser evaluada con cautela antes de integrarla a la practica, dado que el beneficio obtenido puede ser superado por el riesgo de complicaciones relacionadas con la movilizacion del paciente, como extubacion, perdida de las lineas central o arterial y ulceras de presion. Adicionalmente, la ventilacion en prono constituye una aproximacion simplista a los modelos en cuestion; el problema del intercambio gaseoso esta mas probablemente relacionado con las alteraciones de la estructura pulmonar inherentes al SDRA, que, como ya se discutio, es el principal determinante de la relacion ventilacion-perfusion.

Estos nuevos hallazgos cuestionan la vigencia del modelo de West y generan interrogantes en cuanto a la fundamentacion de las estrategias de ventilacion utilizadas en las UCI y en cirugia construidas sobre aquellos supuestos. El nuevo modelo ha comenzado a generar estudios y debates cientificos que deberan explicar, de una manera novedosa, los viejos conceptos. Mientras se implanta o falsea el nuevo paradigma, es forzoso continuar explicando muchas intervenciones medicas mediante el modelo gravitacional de West.

Financiacion

Recursos de los autores.

Conflicto de intereses

Los autores declaran no tener ningun conflicto de intereses.

Informacion del articulo

Historia del articulo:

Recibido el 20 de enero de 2013

Aceptado el 20 de agosto de 2013

On-line el 11 de octubre de 2013

Referencias

(1.) West JB, Dollery CT, Naimark A. Distribution of blood flow in isolated lung: Relation to vascular and alveolar pressures. J Appl Physiol. 1964;19:713-24.

(2.) West JB, Dollery CT. Distribution of blood flow and ventilation-perfusion ratio in the lung, measured with radioactive carbon dioxide. J Appl Physiol. 1960;15:405-10.

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http://dx.doi.org/10.1016/j.rca.2013.08.002

Pedro Jose Herrera Gomez [a,*] y Gustauo Duarte [b]

[a] Profesor Asistente, Anestesiologia y Reanimacion, Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia

[b] Estudiante de 3.er abo, Posgrado Anestesiologia y Reanimacion, Universidad Nacional de Colombia, Bogota, Colombia

* Autor para correspondencia: Calle 142 #6-80, Bogota, Colombia. Correo electronico: pjherrerag@unal.edu.co (PJ. Herrera Gomez).
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Title Annotation:Reflexion
Author:Herrera Gomez, Pedro Jose; Duarte, Gustauo
Publication:Revista Colombiana de Anestesiologia
Date:Oct 1, 2013
Words:1989
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