Espirómetro - Spirometer
| Espirómetro | |
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 Prueba de espirómetro
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| Objetivo | medir el volumen de aire inspirado y espirado por los pulmones |
Un espirómetro es un aparato para medir el volumen de aire inspirado y espirado por los pulmones . Un espirómetro mide la ventilación, el movimiento del aire que entra y sale de los pulmones. El espirograma identificará dos tipos diferentes de patrones de ventilación anormales, obstructivos y restrictivos. Hay varios tipos de espirómetros que utilizan varios métodos diferentes de medición (transductores de presión, ultrasónicos, manómetro).
Pruebas de función pulmonar.
Un espirómetro es el equipo principal que se utiliza para las pruebas básicas de función pulmonar (PFT). Las enfermedades pulmonares como el asma , la bronquitis y el enfisema pueden descartarse de las pruebas. Además, a menudo se usa un espirómetro para encontrar la causa de la falta de aire, evaluar el efecto de los contaminantes en la función pulmonar, el efecto de la medicación y evaluar el progreso del tratamiento de la enfermedad.
Razones para realizar la prueba
- Diagnosticar ciertos tipos de enfermedades pulmonares (como COVID-19 , bronquitis y enfisema )
- Encuentra la causa de la dificultad para respirar
- Medir si la exposición a sustancias químicas en el trabajo afecta la función pulmonar.
- Verificar la función pulmonar antes de que alguien se someta a una cirugía.
- Evaluar el efecto de la medicación.
- Medir el progreso en el tratamiento de enfermedades.
Historia
Desarrollo temprano
El primer intento de medir el volumen pulmonar se remonta al período 129-200 d. C. Claudio Galeno , médico y filósofo romano, hizo un experimento volumétrico sobre la ventilación humana. Hizo que un niño inhalara y exhalara por la vejiga y descubrió que el volumen no cambiaba. El experimento resultó inconcluso.
- En 1681, Borelli intentó medir el volumen de aire inspirado en una respiración. Ensambló un tubo cilíndrico parcialmente lleno de agua, con una fuente de agua abierta que entraba por la parte inferior del cilindro. Se ocluyó las fosas nasales, inhaló a través de una salida en la parte superior del cilindro y midió el volumen de aire desplazado por el agua. Hoy en día, esta técnica es muy importante para determinar los parámetros del volumen pulmonar.
Siglo xix
- 1813, Kentish, E. utilizó un simple "Pulmómetro" para estudiar el efecto de las enfermedades sobre el volumen pulmonar pulmonar. Usó una campana de campana graduada invertida colocada en el agua, con una salida en la parte superior de la campana controlada por un grifo. El volumen de aire se midió en unidades de pintas .
- 1831, Thackrah, CT describió un "Pulmómetro" similar al de Kentish. Presentó el dispositivo como una campana con una abertura para que el aire ingrese desde abajo. No hubo corrección por presión. Por lo tanto, el espirómetro no solo midió el volumen respiratorio, sino también la fuerza de los músculos respiratorios.
- En 1845, 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 expiración. También completó medidas precisas de otros parámetros de volumen utilizando su "Expirator". Algunos de los parámetros que describió se utilizan hoy en día, incluido el volumen residual y la capacidad vital .
- 1846 Un cirujano llamado John Hutchinson desarrolló el espirómetro de agua que mide la capacidad vital . Inventó una campana calibrada invertida en agua, que se usaba para capturar el volumen de aire exhalado por una persona. Hutchinson publicó su artículo sobre su espirómetro de agua y las medidas que había tomado de más de 4.000 sujetos, describiendo la relación directa entre la capacidad vital y la altura y la relación inversa entre la capacidad vital y la edad. También mostró 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 con cada pulgada de altura la capacidad vital aumentaba en ocho pulgadas cúbicas. También usó su máquina para predecir la mortalidad prematura. Él acuñó el término "capacidad vital", que el estudio de Framingham afirmó como un poderoso pronóstico para las enfermedades cardíacas. Creía que su máquina debería usarse para realizar predicciones actuariales para las empresas que venden seguros de vida.
- 1854 El Dr. M. Alton Wintrich desarrolló un espirómetro, que era más fácil de usar que el de Hutchinson. Hizo un experimento con 4.000 sujetos y concluyó que hay tres parámetros que afectan la capacidad vital: altura, peso y edad. Su experimento produjo resultados similares a los del estudio de Hutchinson.
- 1859 E. Smith desarrolló un espirómetro portátil, que utilizó para medir el metabolismo de los gases.
- 1866 Henry Hyde Salter (1823-1871) agregó un quimógrafo al espirómetro para registrar el tiempo mientras se obtienen los volúmenes de aire.
- 1879 Gad J. publicó un artículo titulado "Pneumatograph" que describía una máquina que permitía registrar los cambios de volumen pulmonar.
Siglo veinte
- 1902, Brodie TG fue el primero en utilizar un espirómetro de cuña de fuelle seco
- 1904 Tissot introdujo el espirómetro de circuito cerrado
- 1939 Compton SD desarrolló el pulmonómetro para su uso por la Alemania nazi
- 1959 Wright BM y McKerrow CB introdujeron el medidor de flujo máximo
- 1969 DuBois AB y van de Woestijne KP experimentaron en humanos utilizando el pletismógrafo de cuerpo entero
- 1974 Campbell y col. refinó el medidor de flujo máximo anterior, desarrollando una versión más barata y liviana
Interpretación de la espirometría
Incluso con la precisión numérica que puede proporcionar un espirómetro, la determinación de la función pulmonar se basa en diferenciar lo anormal de lo normal. Las mediciones de la función pulmonar pueden variar tanto dentro como entre grupos de personas, individuos y dispositivos de espirómetro. La capacidad pulmonar, por ejemplo, puede variar temporalmente, aumentando y luego disminuyendo en la vida de una persona. Como resultado, las ideas sobre lo que constituye "normal" se basan en la comprensión de uno sobre las fuentes de variabilidades y pueden dejarse a la interpretación.
Tradicionalmente, las fuentes de variación se han entendido en categorías discretas, como edad, altura, peso, sexo, región geográfica (altitud) y raza o etnia. Se hicieron esfuerzos globales a principios del siglo XX para estandarizar estas fuentes para permitir un diagnóstico adecuado y una evaluación precisa de la función pulmonar. Sin embargo, en lugar de intentar comprender las causas de tales variaciones, el enfoque principal para tratar las diferencias observadas en la capacidad pulmonar ha sido "corregirlas". Utilizando los resultados de estudios comparativos de población, los atributos se factorizan empíricamente juntos en un "factor de corrección". Este número se usa luego para formar un 'valor de referencia' personalizado que define lo que se considera normal para un individuo. De ese modo, los médicos pueden encontrar la desviación porcentual de este valor predicho, conocido como "porcentaje de predicción", y determinar si la función pulmonar de alguien es anormalmente mala o excelente.
En particular, la "corrección de la raza" o el "ajuste étnico" se ha programado eficazmente por computadora en el espirómetro moderno. Las nociones preconcebidas de que las personas 'blancas' tienen una mayor función pulmonar están integradas en la interpretación de la medición del espirómetro y solo se han reforzado a través de este estereotipo médico. En los Estados Unidos, los espirómetros utilizan factores de corrección del 10-15% para los identificados como 'negros' y del 4-6% para los identificados como 'asiáticos'.
Directrices estándar
En 1960, la Comunidad Europea para el Carbón y el Acero (ECCS) recomendó por primera vez pautas para la espirometría. Luego, la organización publicó valores pronosticados para parámetros como índices espirométricos, volumen residual, capacidad pulmonar total y capacidad residual funcional en 1971. La American Thoracic Society / European Respiratory Society también recomienda valores de referencia específicos de la raza cuando están disponibles. Incluso hoy en día, la Guía de capacitación en espirometría del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional que está vinculada al sitio web de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades señala el uso de la corrección de la raza y un valor de referencia específico de la raza en el paso cuatro de la espirometría "normal".
Motivaciones
El uso de valores de referencia y categorizaciones discretas de fuentes de variabilidad ha sido motivado por ideas de antropometría y capacidad vital. Los estudios han examinado específicamente la relación entre las variables antropométricas y los parámetros de la función pulmonar.
Trascendencia
El uso de valores de referencia hasta ahora no ha tenido en cuenta el etiquetado social de raza y etnia. A menudo, las determinaciones son subjetivas o silenciosamente atribuidas por un médico. Otra preocupación del uso de valores de referencia es el diagnóstico erróneo. Este fue un factor importante en la gestión y el control de la compensación para los mineros en Gran Bretaña en el período de entreguerras. En este contexto políticamente cargado, en el que no se podía confiar plenamente en la nueva tecnología de rayos X, el espirómetro representaba una prueba segura de enfermedad respiratoria en términos numéricos que podrían utilizarse en la compleja red de compensación.
La evaluación de la capacidad vital también ha influido en otros sectores de la vida además de la medicina, incluida la evaluación de los solicitantes de seguros de vida y el diagnóstico de tuberculosis.
En cuanto al género, algunos estudios poblacionales no han indicado diferencias en función del género. En particular, 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). Además, en 1990, alrededor de la mitad de los programas de entrenamiento pulmonar en los Estados Unidos y Canadá se ajustaron por raza y etnia.
El espirómetro popularizó las nociones de "correcciones raciales" y "ajustes étnicos", lo que sugirió que los individuos negros tienen pulmones más débiles que los blancos. Por ejemplo, Thomas Jefferson notó 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 al frío que los blancos". 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. Samuel Cartwright, un apologista de la esclavitud y propietario de una plantación, usó el espirómetro para afirmar que los negros consumían menos oxígeno que los blancos además de raciales ' peculiaridades ', expuso en el New Orleans Medical and Surgical Journal que describía las diferencias raciales en el sistema respiratorio y la implicación de ellas en el trabajo.
Los estudios sudafricanos también utilizaron el espirómetro para abordar las diferencias raciales y de clase. Eustace H. Cluver llevó a cabo una investigación de medición de la capacidad vital en la Universidad de Witwatersrand y descubrió que los blancos pobres tenían una discapacidad física, pero que era atribuible a problemas ambientales más que a la genética. Utilizando estos estudios, Cluver argumentó a la Asociación Sudafricana para el Avance de la Ciencia durante la Segunda Guerra Mundial que la mejora de los programas de nutrición y entrenamiento físico podría ayudar a producir riqueza y ganar la guerra al aumentar la capacidad de trabajo de las personas de todas las razas a medida que se desarrollaba su labor. necesario para lograr estos fines. El racismo y el espirómetro se cruzaron nuevamente en estos estudios cuando se realizaron más investigaciones sobre los efectos del entrenamiento físico en los reclutas blancos pobres; Los estudios de capacidad vital mostraron que "el pobre blanco es biológicamente sano y puede convertirse en un ciudadano valioso", pero no se hizo ningún comentario sobre el resultado de los sudafricanos negros.
Más allá de los Estados Unidos y Sudáfrica, el espirómetro se utilizó en estudios raciales en la India en la década de 1920. Los investigadores encontraron que la capacidad vital de los indios era menor que la de los occidentales.
Alterando interpretaciones
Muchos se han preguntado si los estándares actuales son suficientes y precisos. A medida que se desarrolla una sociedad multiétnica, el origen racial y étnico como factor se vuelve cada vez más problemático de utilizar. Las ideas que relacionan la etnicidad con la falta de nutrición y el lugar de nacimiento en un país pobre se vuelven inválidas a medida que las personas emigran o pueden nacer en naciones más ricas.
Tipos de espirómetro
Pletismógrafo de cuerpo entero
Este tipo de espirómetro proporciona una medición más precisa de los componentes de los volúmenes pulmonares en comparación con otros espirómetros convencionales. Una persona está encerrada en un espacio pequeño cuando se toma la medida.
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.
Espirómetro completamente electrónico
Se han desarrollado espirómetros electrónicos que calculan las tasas de flujo de aire en un canal sin la necesidad de mallas finas o piezas móviles. Operan midiendo la velocidad del flujo de aire con técnicas como transductores ultrasónicos o midiendo la diferencia de presión en el canal. Estos espirómetros tienen una mayor precisión al eliminar los errores de impulso y resistencia asociados con las partes móviles como molinos de viento o válvulas de flujo para la medición del flujo. También permiten una mejor higiene al permitir canales de flujo de aire totalmente desechables.
Espirómetro incentivador
Este espirómetro está especialmente diseñado para fomentar la mejora de la función pulmonar.
Medidor de flujo máximo
Este dispositivo es útil para medir qué tan bien expulsan aire los pulmones de una persona.
Espirómetro tipo molino de viento
Este tipo de espirómetro se utiliza especialmente para medir la capacidad vital forzada sin utilizar agua; tiene amplias medidas que van desde 1000 ml hasta 7000 ml. Es más portátil y más liviano que los espirómetros tradicionales tipo tanque de agua. Este espirómetro debe sostenerse horizontalmente mientras se toman medidas debido a la presencia de un disco giratorio.
Ver también
Notas al pie
Otras lecturas
- Lundy Braun, Carrera de respiración hacia la máquina: la sorprendente carrera del espirómetro desde la plantación hasta la genética. Minneapolis, MN: University of Minnesota Press, 2014.