Resumen
Fondo
La capacidad de difusión de monóxido de carbono (DLCO) en una sola respiración captura varios aspectos del papel del pulmón en la satisfacción de las demandas metabólicas del cuerpo. Se desconoce la magnitud de los contribuyentes independientes al DLCO. El objetivo de este estudio fue investigar los factores que contribuyen de forma independiente a la DLCO.
Objetivos
El objetivo fue investigar el impacto de la altura, la edad, el sexo y la hemoglobina sobre la DLCO, el volumen alveolar (VA) y el coeficiente de transferencia de monóxido de carbono (KCO).
Métodos
Los participantes del estudio fueron evaluados previamente en función de la capacidad de ejercicio normal lograda durante una prueba de ejercicio cardiopulmonar incremental (CPET) utilizando cicloergometría en el Centro Médico de la Universidad McMaster entre 1988 y 2012. Se seleccionaron para el análisis los participantes que tenían un FEV1>80% del previsto, con un FEV1/FVC ≥0,7 y que alcanzaron una producción de potencia máxima ≥80%. En total, a 16.298 sujetos (61% hombres, altura media 1,70 m (rango 1,26-2,07), edad 49 años (10-94), peso 79 kg (23-190) se les midió la DLCO mientras demostraban una espirometría y capacidad de ejercicio normales.
Resultados
La DLCO aumentó exponencialmente con la altura, fue un 15 % mayor en los hombres, aumentó con la edad anualmente hasta los 20 años, luego disminuyó anualmente después de los 35 años y fue un 6 % mayor por gramo de hemoglobina (5,58*Altura(m)1,69*1,15 en Hombres*(1–0,006*Edad>35)*(1+0,01*Edad<20) *(1+0,06*Hb gm/dl), (r = 0,76).
Introducción
En 1914, Marie Krogh informó que el monóxido de carbono (CO) se transporta a una velocidad máxima de 20 a 50 ml/mmHg/min desde los alvéolos a la sangre circulante.1). Con base en los principios físicos de la difusión, las velocidades máximas de transporte dependen de la solubilidad de los gases dividida por la raíz cuadrada de su peso molecular y predecirían la velocidad máxima para el transporte de oxígeno de 1,23*DLCO, y para el dióxido de carbono (CO2) transporte de 24,6*DLCO, es decir, difusión de CO2 fue 20 veces mayor. A pesar de este énfasis inicial en la difusión, ahora se sabe que la DLCO captura el volumen alveolar (VA) comunicante, la ventilación, la perfusión, la hemoglobina, la carboxihemoglobina, el flujo sanguíneo y sus interrelaciones entre unidades alveolares individuales. Por lo tanto, capturar una única medición que cubra un rango tan amplio tiene un atractivo clínico obvio para el diagnóstico, la clasificación de la gravedad de la enfermedad y las respuestas al tratamiento. Medio siglo después, la medición de la DLCO surgió en un contexto clínico y progresó con el desarrollo comercial de pruebas simplificadas (2). El objetivo general de este estudio fue investigar los factores que contribuyen de forma independiente a la DLCO. Los efectos de la altura, la edad y el sexo se tienen en cuenta en la mayoría de las ecuaciones de referencia. Sin embargo, a pesar de que la hemoglobina es el único transportador de oxígeno y de las observaciones observadas en la práctica clínica de una reducción de la DLCO en pacientes con anemia (3), la magnitud del efecto de la hemoglobina no está clara. En este estudio utilizamos la prueba de ejercicio cardiopulmonar (CPET) para definir la capacidad funcional. Los participantes que tenían una producción de potencia máxima conservada sin déficit espirométrico se definieron como funcionalmente normales, independientemente de las etiquetas diagnósticas o los síntomas. Se informa la magnitud de la contribución independiente de los diferentes componentes al DLCO.
Métodos
Diseño del estudio y materias.
Este fue un estudio retrospectivo basado en datos recopilados de pacientes secuenciales remitidos para pruebas de ejercicio clínico en el Centro Médico de la Universidad McMaster entre 1988 y 2012. La indicación de la prueba de esfuerzo fue amplia y las indicaciones más comunes fueron la evaluación del dolor torácico, la dificultad para respirar, la fatiga y los fines de rehabilitación inducidos por el ejercicio. Esta población incluye sujetos normales y sujetos con trastornos cardiopulmonares comunes de diversa gravedad. Se excluyeron los sujetos que no hicieron ejercicio, ya que incluían pacientes que no querían hacer ejercicio y aquellos limitados por dolor musculoesquelético severo. Todas las pruebas CPET se realizaron en un laboratorio clínico y se obtuvo el consentimiento informado verbal y escrito de los pacientes, padres o tutores antes de la prueba para la realización de la prueba y el uso de estos datos anonimizados para futuras investigaciones. Este estudio fue aprobado por la junta de ética de investigación integrada de Hamilton (14409-C) como una revisión retrospectiva de la historia clínica.
Población de estudio
Un total de 37.672 sujetos realizaron cicloergometría incremental para limitar los síntomas y se midió una DLCO inmediatamente antes del ejercicio. Se exploró la población total para conocer la contribución de la altura, la edad, el sexo, la fuerza muscular, la espirometría y la DLCO. Los valores normales previstos en relación con la altura, la edad y el sexo se derivaron de 16.298 (43,2%) que tenían una capacidad de ejercicio normal y una espirometría normal (Tabla 1).
Procedimientos de estudio
Después de explicar los riesgos del ejercicio, se obtuvo el consentimiento informado para la prueba de ejercicio. Las pruebas de ejercicio clínico realizadas en el Centro Médico de la Universidad McMaster incluyen espirometría relativa al tiempo y volumen, DLCO (volumen pulmonar (VA) de una sola respiración y coeficiente de transferencia de monóxido de carbono (KCO)) y gases en sangre capilar (4). La espirometría se midió con una maniobra inspiratoria y espiratoria máxima desde el volumen residual (RV) hasta la capacidad pulmonar total (TLC), obteniendo capacidad vital forzada (FVC) y volumen espirado forzado durante un segundo (FEV1), tasas de flujo espiratorio máximo (PEFR), volumen espirado al 25, 50 y 75% de la capacidad vital espirada, flujo inspiratorio máximo al FIF 25, 50 y 75%. Se midieron VA (volumen pulmonar en una sola respiración), KCO y DLCO (5). Se midieron hemoglobina (Hb), carboxihemoglobina (HbCO), saturaciones de oxígeno (SaO2) y gases en sangre capilar arterializada.
Análisis estadísticos
Todo el análisis estadístico se realizó con Statistica versión 13.2. Los sujetos se consideraron normales si no se observó limitación de ejercicio (producción de potencia máxima (MPO) ≥80% del pronóstico) y la espirometría inicial era normal (FEV1/FVC≥0,7 y FEV1≥80% del pronóstico). Los datos demográficos descriptivos de las poblaciones total y normal se muestran como media, desviación estándar (DE), mínimo y máximo. Los modelos se describen con la media estimada, intervalos de confianza del 95% junto con el valor r de Pearson derivado para cada ecuación.
Se realizó un modelado interactivo no lineal por pasos con DLCO, VA y KCO como factor dependiente en sujetos sin limitación de ejercicio. La altura, la edad <20, la edad>35, el sexo y la hemoglobina se incluyeron como variables contribuyentes independientes (6). La edad se dicotomizó para los modelos de DLCO y VA a <20 y >35 para reflejar el crecimiento del volumen pulmonar hasta la madurez esquelética completa hasta los 20 años y la reducción después de los 35 años.
Resultados
Contribución de la altura, la edad, el sexo y la hemoglobina en sujetos normales a DLCO, VA y KCO
Dado que la altura, la edad, el sexo y la hemoglobina son interdependientes, se derivó una ecuación de predicción interactiva no lineal biológicamente plausible en el subgrupo normal: DLCO = 5.58*Altura(m)1.69*1.15 en hombres*(1–0.006*Edad>35)*(1–0.01*Edad<20)*(1+0.06*Hb g/dl), (r = 0,76, Tabla 2).
El percentil 5 del DLCO estaba en el 74% previsto. DLCO aumentó de manera acelerada con la altura (Figura 1), aumentó gradualmente en un 0,1% con la edad hasta los 20 años en cualquier altura determinada (Higo 2) y luego disminuyó un 0,6% anual a partir de los 35 años (Higo 2), aumentado en un 6% por cada gramo de aumento de hemoglobina (Higo 3) y fue un 15% mayor en los hombres (figura 4). El patrón fue el mismo para el volumen alveolar (VA) (Tabla 2higos 1–4).
DLCO = 5,3 *Altura2.9; VA = 1,0 *Altura3.2; KCO = 5,7 *Altura-0,4.
El patrón para KCO fue diferente. El KCO predicho fue:
KCO (ml/mmHg/min/L) = 5.04*Altura(m)-0.64*1.01 en hombres*(1–0.004*Edad) *(1+0.04*Hb g/dl)(r = 0,51, Tabla 2).
El KCO disminuyó con la altura (Figura 1), disminuyó monótonamente un 0,4% anual (Higo 2), aumentado en un 4% por cada gramo de aumento de Hb (Higo 3), y fue un 1% mayor en los hombres (figura 4).
Discusión
Nuestros datos demuestran que la DLCO fue un 15% mayor en los hombres y aumentó un 6% o 2,1 ml/mmHg/min con cada gramo de Hb. La edad menor de 20 años y mayor de 35 años tiene un efecto inferior al 1% anual, independientemente de la altura, el sexo y la Hb. La KCO disminuye a medida que aumenta el volumen pulmonar, lo que comúnmente se atribuye a una disminución en la perfusión ventilatoria que coincide con el aumento del volumen pulmonar.
Estudios anteriores han intentado abordar la normalidad en diferentes poblaciones, generando diferentes valores de referencia basados en características antropomórficas (7–10). Una vez definido un rango normal, los valores por debajo de este se interpretan como un deterioro en la capacidad de transferencia de gas. Sin embargo, una deficiencia es tan importante como la discapacidad que causa. El esfuerzo necesario para realizar un determinado desafío físico no es diferente entre las distintas etnias. Atravesar un tramo de escaleras plantea el mismo desafío para los caucásicos, los afroamericanos y las personas de etnia asiática. Este estudio es único porque la «normalidad» se determinó como sujetos con una capacidad normal objetivamente demostrada para hacer ejercicio sin déficits espirométricos. Esta es una definición funcional basada en la discapacidad. Ninguna colección aleatoria de sujetos normales basada en criterios de inclusión y exclusión ha validado jamás que los sujetos incluidos tuvieran una demostración objetiva de una capacidad normal para hacer ejercicio y fueran asintomáticos basándose en el logro de una potencia máxima normal con una respuesta sintomática normal demostrada. Hasta donde sabemos, este novedoso enfoque de la normalidad nunca se había utilizado antes. En este contexto, cualquier deficiencia de hemoglobina, si bien influyó en los resultados, no provocó deterioro funcional. Por lo tanto, estos resultados muestran el espectro de relaciones normales entre las diferentes variables medidas y el DLCO.
Este estudio no fue diseñado para proporcionar ecuaciones de referencia novedosas para esta población funcionalmente normal, sino para mostrar el beneficio adicional de la hemoglobina, un componente significativo de la DLCO en su mayoría no medido, para la edad, el sexo y la altura. En comparación con estudios recientes, algunos de los cuales fueron diseñados para proporcionar ecuaciones de regresión para DLCO (11) nuestro estudio añade que la cuantificación de la contribución de la hemoglobina está disponible.
La DLCO, introducida inicialmente para medir la capacidad de difusión, depende de la distribución de la ventilación/perfusión a través de los alvéolos, la ventilación y la perfusión en relación con la distribución del volumen alveolar, la ventilación, la difusión y la distribución de la perfusión a través de los pulmones, la Hb, el gasto cardíaco y cualquier variación en las reacciones químicas. y cambios de iones necesarios para el transporte de oxígeno. En este sentido, el DLCO es una medida muy útil del intercambio gaseoso. La utilidad de la DLCO está subestimada en relación con la espirometría. El DLCO se determina mediante el producto de dos mediciones separadas, VA…
