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PRUEBAS DE ESFUERZO PRUEBAS DE ESFUERZO SISTEMA VENTILATORIO SISTEMA VENTILATORIO MARIA de LEW DOLORES MORENO MARIA de LEW DOLORES MORENO.

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2 PRUEBAS DE ESFUERZO PRUEBAS DE ESFUERZO SISTEMA VENTILATORIO SISTEMA VENTILATORIO MARIA de LEW DOLORES MORENO MARIA de LEW DOLORES MORENO

3 SISTEMA VENTILATORIO MENU GENERAL PRUEBAS ESPECIALES VENTILACION Y GASES

4 SISTEMA VENTILATORIO CENTRO RESPIRATORIO MENU GENERAL PATRON VENTILATORIO Estimulo ventilatorio Flujo inspiratorio Volumen minuto ventilatorio (V e ) Ventilación Voluntaria Máxima (VVM) PATRON VENTILATORIO Estimulo ventilatorio Flujo inspiratorio Volumen minuto ventilatorio (V e ) Ventilación Voluntaria Máxima (VVM).

5 La respiración debe analizarse como un fenómeno particular, incluido en una actividad general que está regulada por un conjunto de sistemas de control, que funcionan jerárquicamente, dependiendo de las circunstancias. La ventilación varía de acuerdo a necesidades metabólicas, pero también lo hace por diversas demandas no homeostáticas del organismo en general (deglución, fonación, posición corporal). Por esta razón la producción y el control de los movimientos respiratorios no se puede analizar adecuadamente como la simple integración de reflejos en el centro respiratorio. Como acción motora compleja sufre el control del sistema nervioso a nivel central y espinal; pero además de los músculos específicos de bombeo del aire, actúan músculos de la laringe, la faringe, faciales, de la lengua, el músculo liso bronquial, los que en conjunto aseguran un calibre adecuado de las vías aéreas. 1 de 8 MENU

6 Por ello los movimientos ventilatorios, si bien corresponden a una función de aporte de O 2 y de eliminación de CO 2 de manera fundamental, dependen también de la actividad cerebral, de estados emocionales y de señales somatosensoriales generales. Todas las señales que tienen acceso a los músculos respiratorios son procesadas por sus propios sistemas de control pero interaccionan con otros sistemas. Los conjuntos de motoneuronas espinales constituyen centros de integración de las señales descendentes de control cerebeloso, cortical y de reflejos posturales, produciendo una respuesta en los músculos que permiten ajustar los movimientos del tórax y de la posición corporal. Se asegura una longitud y una velocidad de acortamiento muscular adecuados y de bajo costo energético, que además combinan la ventilación con diferentes actividades. 2 de 8 MENU

7 El análisis del control central de la ventilación considera la sensibilidad del centro respiratorio, es decir la relación entre la intensidad del estímulo y la respuesta del sistema. Los estímulos son generalmente neuronales de Sistema Nervioso Central reflejos periféricos de variado origen de tipo químico, a través de variaciones de P O2 y P CO2 reflejos de origen ventilatorio Pero las respuestas a ser estudiadas plantean problemas complejos, donde la resultante final es un volumen corriente ( Vc ) y un tiempo de duración del ciclo ventilatorio ( Ttot ) o de la inspiración ( Ti ), que definen la normalidad ventilatoria. La ventilación o las variables que la representan ( Vc/Ti y Ti/Ttot ) constituyen una respuesta final a un gran número de estímulos. Por esta razón ha sido necesario ir incorporando medidas experimentales que tengan especificidad sobre determinados fenómenos, a fin de poder diferenciar, por ejemplo, a individuos que no responden a un estímulo por un defectuoso control nervioso central de aquellos que no lo hacen por razones de diferentes aspectos mecánicos, químicos, humorales. CENTRO RESPIRATORIO S N C Reflejos Nervios motores Músculos Respiratorios VENTILACION Vc/Ti Ti /Ttot Reflejos SISTEMA VENTILATORIO complacencia, Resistencia 3 de 8 MENU clic

8 El electroneurograma registra en forma directa el estímulo nervioso motor y el electromiograma, cuantifica la respuesta a nivel de la unión neuromuscular. Es evidente que estas dos mediciones permiten diferenciar de manera específica entre estímulo nervioso y contracción muscular. el acoplamiento entre la excitación y la contracción la relación muscular fuerza-longitud la contractilidad muscular. Suele explorarse la respuesta individual a CO 2, O 2 o a ambos estímulos asociados, como posible causa de hipoventilación o baja respuesta al esfuerzo físico. Se usa esta técnica en un intento de producir una contracción muscular isométrica, pues se minimiza la variación de volumen al actuar con la glotis cerrada y así se explora solamente la señal central. Reflejos CENTRO RESPIRATORIO S N C Reflejos Nervios motores Músculos Respiratorios SISTEMA VENTILATORIO complacencia, Resistencia VENTILACION Vc/Ti Ti /Ttot ElectroneurogramaElectromiogramaPresión de oclusión 4 de 8 MENU clic La presión de oclusión es una respuesta compleja ante una señal nerviosa central, ya que se añade la influencia de las características de

9 El trabajo ventilatorio está determinado por la presión o energía necesaria para producir el ingreso del volumen de gas al pulmón. Como las relaciones no son lineales se realiza el cálculo como la sumatoria o la integral del área generada por la señal correspondiente a ambas variables. La presión puede ser la diferencia entre la medida en esófago ( Presión Pleural (Ppl) ) y la alveolar ( PA ), la que constituye una presión transmural. 5 de 8 La llamada presión transpulmonar ( PTP ) se usa para estimar el trabajo de la caja torácica y se mide con trasductores diferenciales. PTP = PA – Ppl Cuando se mide la presión en estómago ( Presión abdominal (Pabd) ) se usa otra presión transmural conocida como presión transdiafragmática y permite estimar el trabajo diafragmático. Pdi = Pabd – Ppl Reflejos CENTRO RESPIRATORIO S N C Reflejos Nervios motores Músculos Respiratorios SISTEMA VENTILATORIO complacencia, Resistencia VENTILACION Vc/Ti Ti /Ttot Electroneurograma Electromiograma Presión de oclusión Trabajo Ventilatorio MENU clic Ver Curva Flujo Volumen. Aspectos fisicos

10 Hay numerosas pruebas pero se deben recordar especialmente Curva Flujo Volumen Espirograma 6 de 8 MENU Reflejos CENTRO RESPIRATORIO S N C Reflejos Nervios motores Músculos Respiratorios SISTEMA VENTILATORIO complacencia, Resistencia VENTILACION Vc/Ti Ti /Ttot Electroneurograma Electromiograma Presión de oclusión Trabajo Ventilatorio Espirograma Curva Flujo Volumen Mas adelante se desarrollará el concepto de ventilación alveolar ( V A ), que es la fracción útil de la ventilación global y es la que participa del intercambio gaseoso.. clic Es el resultado final del proceso ventilatorio y su valor debe ajustarse según las demandas metabólicas del organismo. Al medir la ventilación global o el volumen minuto ventilatorio ( V e ) se introduce la variación del ritmo respiratorio o frecuencia respiratoria, además de las influencias vagales que controlan el volumen pulmonar.. V e = Vc * Fr. Ver Curva Flujo Volumen. Aspectos fisicos

11 Reflejos CENTRO RESPIRATORIO S N C Reflejos Nervios motores Músculos Respiratorios SISTEMA VENTILATORIO complacencia, Resistencia VENTILACION Vc/Ti Ti /Ttot Electroneurograma Electromiograma Presión de oclusión Trabajo Ventilatorio Espirograma Curva Flujo Volumen Las resistencias elástica y dinámica del pulmón y de la caja torácica, así como la relación fuerza-velocidad de los músculos inspiratorios modificarán la respuesta ante un mismo estímulo nervioso. Patrón Inspiratorio La medición del flujo inspiratorio medio ( Vc / Ti ) y del tiempo útil ( Ti / Ttot) añade información sobre las características mecánicas del sistema ventilatorio y se analiza el llamado patrón inspiratorio. La actividad de los músculos de la faringe y la laringe, al modificar la resistencia de las vías aéreas superiores constituye otro factor que hace compleja la interpretación de esta variable. El trabajo inspiratorio es el principal factor de fatiga muscular. 7 de 8 MENU clic Ello ocurre cuando no se pueden respetar las relaciones normales de velocidad de ingreso del gas al pulmón ( Vc / Ti ) y la relación entre los tiempos inspiratorio y espiratorio ( Ti / Ttot ) Ver Mecanica ventilatoria. Trabajo Ventilatorio

12 CENTRO RESPIRATORIO La conclusión obvia del análisis del esquema anterior es que las medidas específicas aseguran la cuantificación de un fenómeno con precisión, pero se puede estar muy alejado de la interpretación de la respuesta global. Nervios motores Músculos Respiratorios VENTILACION Vc/Ti Ti /Ttot ElectroneurogramaElectromiogramaPresión de oclusión Patrón Inspiratorio Por otra parte el uso de variables de tipo general no permite a veces conocer la incidencia de diferentes mecanismos y no permite realizar una diferenciación patológica clara. Alteraciones similares del volumen minuto ventilatorio suelen tener causas de origen totalmente diferentes y para un tratamiento adecuado deben ser claramente identificadas. 8 de 8 S N C Reflejos Espirograma Curva Flujo Volumen Reflejos SISTEMA VENTILATORIO complacencia, Resistencia Trabajo Ventilatorio MENU

13 Galeno (II a.c) había descrito que la presencia de lesión o sección nerviosa por debajo del bulbo conducía a una muerte rápida. A pesar de tener patrones de respuesta muy variados, ellas solas no aseguran movimientos ventilatorios normales en cuanto a su frecuencia y a su amplitud, como se verá mas adelante. La ubicación anatómica del amplio conjunto que se llamó ¨centro respiratorio¨ está establecida desde el siglo XVIII y también desde fines del siglo XIX se conoce la acción global de los diferentes grupos neuronales que lo componen. CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO Se sabe que hay una variación rítmica de la ventilación que se mantiene con la sola acción de las neuronas inspiratorias y espiratorias. ANTERIOR POSTERIOR Protuberancia AQS CN Cuarto Ventrículo C E C I Pedúnculos cerebeloso Derecha Izquierda Izquierda Derecha Anterior Posterior En 1780 LeGallois describió la persistencia de la ventilación a pesar de la extirpación del cerebro y del cerebelo, si se mantenían las estructuras inferiores intactas. En 1840 Flourens ubicó lo que llamó el nudo vital, constituído por un área de 2 mm de diámetro ubicada a ambos lados de la línea bulbar media. 1 de 8 MENU

14 Si bien no se describe actualmente el control central de la ventilación con el modelo de Julius Comroe para entender este interesante proceso de una manera general las modificaciones generales, es interesante proceder a su desarrollo y explicación. ANTERIOR POSTERIOR Protuberancia AQS Cuarto Ventrículo C E C I Pedúnculos cerebeloso Derecha Izquierda Izquierda Derecha Anterior Posterior La ubicación anatómica de las áreas quimiosensibles ( AQS ) en el área de las neuronas de control ventilatorio, hizo pensar que el centro respiratorio era sensible y producía regulación de la ventilación por cambios químicos. Hoy se sabe que son estructuras diferentes y que el centro respiratorio tiene como función fundamental el procesamiento de señales enviadas por neuronas quimiosensibles tanto centrales como periféricas; también procesa e integra señales del Sistema Nervioso Central ( SNC ) y de reflejos periféricos de variado origen. C N C A Se describen las neuronas del centro neumotáxico ( CN ) y centro apnéusico ( CA ) como estructuras de control, que determinan la amplitud y la frecuencia de los movimientos ventilatorios. CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO A ello se suma un control periférico muy determinante que llega a través del nervio neumogástrico. 2 de 8 MENU clic

15 CN Cuarto Ventrículo CE CI Aún con todas las neuronas centrales intactas aumenta la amplitud y disminuye la frecuencia de los movimientos ventilatorios. Centro neumotáxico Centro Apnéusico Centro Espiratorio Centro Inspiratorio NEUMOGASTRICOS intactos cortados Un corte por debajo del centro bulbar inspiratorio – espiratorio deja suprimido todo movimiento ventilatorio. Si se suprimen los centros neumotáxico y apnéusico, se mantiene un cierto ritmo, pero sin regularidad en su frecuencia y en su amplitud. CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO Hay una modificación de la ventilación producida por la falta de control de tipo reflejo, como se evidencia cuando los nervios neumogástricos se seccionan experimentalmente. Si se suprime el efecto inhibidor del centro neumotáxico, por ejemplo, por un corte que mantiene en función las neuronas del centro apnéusico y del centro inspiratorio-espiratorio, se produce una interrupción de la ventilación en inspiración, llamada apnea inspiratoria. 3 de 8 MENU clic

16 La descripción anatómica de este centro respiratorio como lo llamó Julius Comroe no explicaba satisfactoriamente la compleja regulación del volumen y de la frecuencia ventilatoria. El generador central del patrón ventilatorio fue descrito por von Euler, con un modelo también simplificado, constituido por un conjunto de neuronas con diferentes funciones reguladoras y procesadoras de señales. Tiene un sentido funcional y sobretodo permite un acercamiento cuantitativo a las modificaciones del patrón ventilatorio. Cada vez mas se ha aceptado la necesidad y sobretodo la utilidad de la estimación cuantitativa de los procesos fisiológicos y fisiopatológicos. Este modelo, como se apreciará en la descripción que sigue, tiene la gran ventaja de que puede servir de soporte para realizar los cálculos sobre la incidencia de cada uno de los mecanismos analizados sobre las variaciones de ventilación que se detecten. SISTEMA NERVIOSO CENTRAL A B C poca acción A + B + A+B+C o + - Mecano receptor Hering-Breuer Head Receptores de irritación Quimio receptores CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO 4 de 8 MENU

17 SISTEMA NERVIOSO CENTRAL AB poca acción o + - Mecano receptor Hering-Breuer Head Receptores de irritación Quimio receptores El conjunto neuronal A aumenta su actividad de regulación y procesamiento de señales en inspiración, con una respuesta que está influida por el estímulo químico ( acción de P CO2, P O2 y pH ) procesado por los quimiorreceptores. El conjunto neuronal B procesa señales de receptores pulmonares de estiramiento ( receptores J ) y diversa información que se envía desde la periferia por medio del nervio vago. También parece existir un control de tipo reflejo por parte de receptores de irritación pulmonares y poca acción del SNC. La señal de sistema nervioso central puede ser excitatoria (+) o inhibitoria ( - ) Se trata de un sistema que controla básicamente el volumen pulmonar, por lo que tiene influencia en el valor de el volumen corriente (Vc) alcanzado durante una inspiración el volumen residual pulmonar (VR) la capacidad funcional residual (CFR). CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO 5 de 8 MENU

18 SISTEMA NERVIOSO CENTRAL A B poca acción o + - Mecano receptor Hering-Breuer Head Receptores de irritación Quimio receptores El grupo neuronal B recibe señales adicionales del grupo neuronal A, las que unidas al control reflejo antes mencionado y a una fuerte influencia del SNC, genera un estímulo que es enviado a las neuronas C. Es una señal compleja condicionada por la velocidad de ingreso del aire al pulmón (neuronas A) por el estiramiento del pulmón que se produce a causa del ingreso de un cierto volumen de gas (neuronas B). El ajuste ventilatorio se refuerza a través de estímulos excitatorios e inhibitorios del sistema nervioso central, ya que los músculos respiratorios participan de la posición erecta, de las condiciones de equilibrio y postura, de la interacción de fenómenos de fonación y deglución, de la relación vigilia- sueño. C A + B CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO 6 de 8 MENU clic

19 SISTEMA NERVIOSO CENTRAL A B poca acción o + - Mecano receptor Hering-Breuer Head Receptores de irritación Quimio receptores C A + B + A+B+C Las neuronas C procesan de manera integrada señales de los quimiorreceptores, que ya habían actuado inicialmente sobre las neuronas A. El grupo neuronal C se ocupa del cierre del circuito de control (células off) Inhiben a las neuronas A, produciendo el fin de la inspiración. Si un mismo volumen ingresa mas rápido, el tiempo inspiratorio será menor. Este grupo neuronal es entonces capaz de relacionar los cambios de frecuencia respiratoria y de volumen con la homeostasis general. CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO 7 de 8 MENU

20 SISTEMA NERVIOSO CENTRAL A B C poca acción A + B + A+B+C o + - Mecano receptor Hering-Breuer Head Receptores de irritación Quimio receptores La antigua división de neuronas inspiratorias y espiratorias se ha visto modificada al conocerse la incidencia de neuronas inspiratorias a fin de regular el comienzo de la espiración y evitar aumentos exagerados del flujo generado por la energía elástica acumulada. Hay influencia inhibitoria y excitatoria tanto de neuronas inspiratorias como de las espiratorias en todo el ciclo ventilatorio, con un patrón que no está definitivamente aclarado con mediciones directas. como una pendiente inspiratoria controlada por las neuronas A ( Vc / Ti ) Vc / Ti Ti / Tot Sobrepasa los objetivos de este texto pero existen numerosas publicaciones que describen identificaciones claras de estos controles a través de los potenciales excitatorios e inhibitorios de diferentes grupos neuronales. V gases T con el tiempo de ingreso de gas controlado por las neuronas B y C ( Ti / Ttot) CENTROCENTRO RESPIRATORIORESPIRATORIO 8 de 8 MENU clic Este modelo permite estudiar la función ventilatoria

21 La observación del aumento de la ventilación durante la realización de actividades físicas, probablemente está entre las primeras apreciaciones de la modificación sistemática de una función fisiológica y se señala el año 1650 como fecha del primer reporte de observaciones experimentales. A pesar de ello y de los innumerables estudios desarrollados al respecto, hay aspectos sumamente polémicos que en forma extrema son descritos por Blackie (Handbook of Physiology, Respiratory System 1986): el conocimiento del patrón ventilatorio en esfuerzo máximo en pacientes es limitado porque el rango de respuestas ventilatorias ( volumen minuto, volumen corriente, frecuencia respiratoria) en esfuerzo máximo es desconocido. Esta crítica es real pero exagerada, ya que se conoce que la ventilación se modifica en forma global aumentando a valores máximos en relación con el consumo de oxígeno y la eliminación de dióxido de carbono, producto de la realización de esfuerzo; también se sabe que estos valores tienen una amplia dispersión ESTIMULOESTIMULO VENTILATORIOVENTILATORIO MENU 1 de 6

22 P CO2 mmHg VeVe l / min. Ventilación Voluntaria Máxima Los estímulos de la ventilación son variados y con respuestas que presentan una amplia dispersión individual y de grupo. De manera voluntaria se pueden generar aumentos de la ventilación y una prueba funcional de uso durante muchas años ha sido la Ventilación Voluntaria Máxima ( VVM ). Produciendo un aumento máximo en el volumen corriente (Vc) y en la frecuencia respiratoria (Fr) se pueden producir ventilaciones entre 150 y 200 litros por minuto El dióxido de carbono ( CO 2 ) es el estímulo principal de la ventilación, pero ante aumentos exagerados se produce una disminución de la respuesta. Se analiza como un fenómeno de narcosis producido por falta de respuesta de las células quimiosensibles, sobretodo a nivel de sistema nervioso central. ESTIMULOESTIMULO VENTILATORIOVENTILATORIO MENU clic. 2 de 6

23 P CO2 mmHg Vel / min P O2 mmHg pH unidad V O2 esfuerzo Las disminuciones de P O2 sin modificaciones de otras variables (P CO2, pH) son un estímulo poco efectivo para el aumento de la ventilación. Si simultáneamente aumenta la P CO2 los efectos se potencian. Una respuesta un poco mayor se logra al producir disminución del pH o aumento de la concentración de hidrogeniones, pero es una respuesta menor que la que produce el aumento de P CO2 No se alcanza la Ventilación Voluntaria Máxima por la limitación producida por la sensación disneica o falta de aire clic Un cambio mixto de las variables se logra al producir el aumento del consumo de O 2 (V O2 ) por esfuerzo físico. Aquí se presentan aumentos de V O2 desde 0.5 a 2 l/min con gran aumento de la ventilación... Ventilación Voluntaria Máxima ESTIMULOESTIMULO VENTILATORIOVENTILATORIO MENU 3 de 6

24 P CO2 mmHg VeVe l / min P O2 mmHg pH unidad Ventilación Voluntaria Máxima V O2 esfuerzo. ESTIMULOESTIMULO VENTILATORIOVENTILATORIO MENU En la gráfica de Julius Comroe que se está desarrollando, se presentan V O2 entre 0.5 y 2 litros por minuto.. A pesar de ser el estímulo mas potente presentado, no alcanza los valores de la V V M. Ello se produce porque el músculo debe tener un período de relajación adecuado para contraerse nuevamente a niveles máximos. Además la sensación disneica impide que el individuo realice esfuerzos tan intensos como los producidos para lograr la V V M por mas de unos pocos segundos. clic. 4 de 6 Un cambio mixto es el que se produce en las pruebas de esfuerzo, por aumento de consumo de O 2 (V O2 ) y de la eliminación del CO 2 ( V CO2 ).....

25 P CO2 mmHg VeVe l / min P O2 mmHg pH unidad Ventilación Voluntaria Máxima V O2 esfuerzo. La ventilación en reposo es de aproximadamente 10 l / min y se puede alcanzar hasta 150 l / min como se vió en esfuerzo ventilatorio voluntario máximo. Por ello no se considera al sistema ventilatorio como un factor limitante en esfuerzo en sujetos normales; pero puede serlo en presencia de patología. La función primaria del sistema respiratorio es proveer oxígeno a los músculos involucrados en el esfuerzo y éstos pueden fallar de forma directa o indirecta. ESTIMULOESTIMULO VENTILATORIOVENTILATORIO MENU Tan importante como lo anterior es la eliminación de dióxido de carbono y la regulación ácido-.base del organismo. 5 de 6

26 P CO2 mmHg VeVe l / min P O2 mmHg pH unidad Ventilación Voluntaria Máxima V O2 esfuerzo. Ya se ha mencionado que las motoneuronas espinales constituyen elementos importantes en la integración de las señales eferentes, generando una acción motora final, dirigida a los músculos respiratorios fundamentalmente. No se trata de un simple mecanismo homeostático, destinado a regular la normal concentración de O 2 y CO 2 en el organismo, sino que cumplen numerosas funciones no homeostáticas. En forma directa una alteracion puede producirse si el pulmón y la caja torácica son incapaces de proveer una ventilación adecuada o en producir un intercambio gaseoso eficiente. En forma indirecta si el O 2 adicional provisto por el aumento de ventilación es consumido por los músculos ventilatorios; la ventilación puede pasar de adecuada a insuficiente por el aumento de una demanda metabólica exagerada. ESTIMULOESTIMULO VENTILATORIOVENTILATORIO 6 de 6 MENU clic.

27 Vc cc tiempo Ti La regulación normal de estas dos variables hace que al aumentar el volumen de ingreso del gas se reduce el Ti (Tiempo inspiratorio) disminuye, lo que indica un aumento de la velocidad y de Vc / Ti. FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO Se ha descrito en el modelo de control central de la ventilación, en el modelo de von Euler, el grupo neuronal A que fija la velocidad de ingreso del gas en inspiración. Se estudia en los laboratorios de función pulmonar el flujo inspiratorio medio ( Vc / Ti ), que se obtiene con los valores del volumen corriente ( Vc ) y el tiempo ( T ) en que ese volumen ingresa en el pulmón. La línea Ti describe las relaciones normales que se encontrarán en una ventilación controlada por la interacción de neuronas A, B y C, modulada por acciones periféricas y centrales, según el modelo de von Euler. Lo mismo ocurre con el tiempo total (Ttot). Ttot 1 de 7 MENU clic

28 V cc tiempo TiTtot Cuando se corta el nervio vago no llega información aferente de la variación del volumen pulmonar y el Ti es casi el mismo para cualquier Vc. Lo mismo ocurre con el Ttot y por lo tanto con la frecuencia respiratoria. Las neuronas llamadas B y C combinan su acción para asegurar la interrupción de la inspiración al lograr un determinado volumen, que a su vez asegura un intercambio de gases adecuado y se fija así el Ti. FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO Ti Ttot En el caso de una vagotomía, predomina la acción de las neuronas A y la Fr no se modifica al aumentar el Vc. Las neuronas de tipo A son responsables de la pendiente de la curva del Vc. Ti Cuando el Vc no puede ser aumentado se produce un aumento de la ventilación por aumento de la Fr. Es un índice muy importante de posible limitación ventilatoria en esfuerzo Todas estas alternativas deben ser analizadas a fin de identificar patrones ventilatorios anormales 2 de 7 MENU clic.

29 Cuando se interrumpe también el control de otros centros del SNC se produce una apnea, pues el músculo inspiratorio recibirá una señal de continuación indefinida de su contracción. De esta manera pueden analizarse numerosas modificaciones ventilatorias, sobretodo en pruebas de esfuerzo o durante el sueño. SISTEMA NERVIOSO CENTRAL A B C poca acción A + B + A+B+C o + - Mecano receptor Hering-Breuer Head Receptores de irritación Quimio receptores Vc / Ti Ti / Tot V gases T La apnea inspiratoria así generada producirá aumento de la P CO2 y esta señal procesada por los quimiorreceptores puede producir una acción inhibitoria sobre las neuronas A e interrumpir la inspiración. FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO Como es difícil poder cuantificar la limitación ventilatoria en esfuerzo es necesario estar atento a las modificaciones antes descritas. Solo así se podrá lograr un diagnóstico diferencial. XX Receptores de irritación 3 de 7 MENU clic

30 La relación Vc/Ti representa el flujo medio o la pendiente de aumento del volumen incorporado durante la inspiración. La relación Ti / Ttot ( Tiempo inspiratorio entre Tiempo total ), llamado tiempo útil del ciclo, permite conocer la relación entre los tiempos del ciclo ventilatorio: dicho de otra manera se establece cuanto tiempo del ciclo se utiliza en inspiración. tiempo V cc FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO El individuo normal tiene un Ti / Ttot de 0.45 en reposo para un total de 1 en cada ciclo ventilatorio. Ello significa que no hay diferencias extremas entre Ti (tiempo inspiratorio y Te (tiempo espiratorio), siendo siempre mayor este último. un Vc / Ti normal de alrededor 0.4 y aumenta en esfuerzo. Es una medida de la capacidad de incrementar el trabajo inspiratorio, que se puede hacer por aumento de Vc o disminución del Ti, lo que significa un aumento de la frecuencia ventilatoria Ti Te 4 de 7 MENU clic.

31 Un individuo obstructivo en reposo tiene un Ti / Ttot de 0.3, pues se produce una ampliación del Te a fin de reducir el atrapamiento aéreo. FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO tiempo V cc tiempo V cc Ti Te Si el Vc que tiene es el normal descrito de 0.6 cc y utiliza una Fr de 15 respiraciones por minuto, su Ttot es de 4 segundos y su Ti será de 1.2 s su Vc / Ti es mayor que el normal ( Vc / Ti = 0.6/1.2 = 0.5 ); esto indica mayor trabajo ventilatorio. Si el paciente obstructivo no puede aumentar su Vc / Ti se producirá una reducción de la ventilación global. Ello ocurre por ejemplo en esfuerzo, cuando el Ti / Ttot aumenta normalmente a 0.6, pero en el paciente obstructivo queda por debajo de ese valor. NORMALNORMAL OBSTRUCTIVOOBSTRUCTIVO Ti Te 5 de 7 MENU c lic Si el Vc / Ti fuera solo el valor propuesto para el individuo normal de 0.4 el Vc sería menor ( 0.4 = x / 1.2) ( Vc = 0.4*1.2 = 0.48) y por ello su volumen minuto se reduciría clic

32 Vc/Ti Ti Te Ttot Ti/Ttot Fr Ve cc/s s s s r/min l/min NORMAL R E R E R E R E R E R E R E PATOLOGÍA Cardiacano tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EBPOC N o N o > < Fibrosis N o > Los pacientes con patología cardiaca no muestran diferencias típicas en estas variables aunque puedan estar modificadas con respecto al normal FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO Durante las pruebas de esfuerzo el Vc / Ti del paciente con Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica ( EBPOC ) aumenta menos que el normal y el Ti / Ttot no pasará de de 7 MENU R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto clic Se ampliará este cuadro con la incidencia de la presion venosa mixta de O 2 (Pv O2 ) disminuida en los valores aumentados de trabajo ventilatorio, consumo de O 2, producción de ácido láctico por Q disminuido e hipoxemia arterial. - Necesariamente el Ve será menor que el normal y probablemente deberá abandonar la prueba a cargas bajas, pues no puede alcanzar una ventilación que tenga un aporte de O 2 adecuado para su nivel de esfuerzo..

33 Los valores reducidos de Vc, de Vc / Ti, la falta de aumento de Ti / Ttot y el gran aumento de la Fr pueden ser índices de limitación ventilatoria al esfuerzo. Es importante analizar estos valores con los de predicción en la última etapa que define los valores pico para una población normal y puede ayudar a definir la limitación al esfuerzo que presenta el paciente.(ver el programa VARIABLES) Vc/Ti Ti Te Ttot Ti/Ttot Fr Ve cc/s s s s r/min l/min NORMAL R E R E R E R E R E R E R E PATOLOGÍA Cardiacano tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EBPOC N o N o > < FLUJOFLUJO INSPIRATORIO INSPIRATORIO Casi todas de las pruebas diagnósticas de obstrucción son espiratorias, por lo que a veces hay una tendencia a desconocer el hecho real de que la mayoría de los pacientes tienen fatiga muscular por causa inspiratoria. 7 de 7 MENU R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto clic

34 VOLUMEN VOLUMEN MINUTO MINUTO VENTILATORIOVENTILATORIO 1 de 6 MENU clic La relación Vc / Ti, como ya se ha dicho, representa el flujo inspiratorio medio o la pendiente de aumento del volumen incorporado durante la inspiración. La razón Ti / Ttot permite conocer la relación entre los tiempos del ciclo ventilatorio. Al multiplicar y dividir el segundo término de la ecuación anterior por Ti Vc / Ti aumentado con Ti / Ttot disminuido Vc / Ti disminuido con Ti / Ttot aumentado. Ve = Vc * 1 / Ttot. Ve = Vc / Ti * Ti / Ttot Un Ve de valor normal puede estar compuesto. Se han analizado las variaciones de Vc que un individuo es capaz de realizar en función del esfuerzo ventilatorio. Al hacer la relación entre Vc y Ti se obtiene un flujo inspiratorio medio; cuanto mayor sea su valor, mayor es el esfuerzo inspiratorio alcanzado. El volumen minuto ventilatorio (Ve, l/min) está determinado por el producto del Vc y de la Fr. A su vez la Fr es igual a la unidad dividida por el tiempo total de duración del ciclo (1 / Ttot)..

35 Vc/Ti Ti Te Ttot Ti/Ttot Fr Ve cc/s s s s r/min l/min NORMAL R E R E R E R E R E R E R E PATOLOGÍA Cardiacano tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EPOC N o N o > Fibrosis N o > VOLUMEN VOLUMEN MINUTO MINUTO VENTILATORIOVENTILATORIO El patrón inspiratorio debe completarse con el análisis de otras variables, para ver como se controla la ventilación global en esfuerzo. R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto 2 de 6 MENU El análisis de las relaciones de Fr y Vc que componen la ventilación global ( Ve ) producida por un individuo son orientadoras en cuanto a la identificación de problemas ventilatorios durante las realización de las pruebas de esfuerzo. Incluso pueden conducir a un diagnóstico diferencial y específico.. Cada individuo normal y sobretodo en patología tiene un patrón ventilatorio individual. Es importante considerar las relaciones entre Ve, Vc y Fr, porque son las variables que permiten estimar la presencia de una limitación ventilatoria.. clic

36 . Todos estos cambios producen modificaciones de O 2, CO 2 y pH en sangre y gases alveolares, que se reciben a través de las señales de quimiorreceptores (centrales y periféricos) en el centro respiratorio. El estímulo químico es fundamental en el control de la ventilación durante la realización de esfuerzo. El movimiento corporal genera señales periféricas (Propioceptores musculares, de articulaciones de piernas, brazos) que llegan al centro respiratorio en forma directa o a través de la corteza motora. También se describen receptores metabólicos en los músculos, que relacionan esfuerzo con ventilación. VOLUMEN VOLUMEN MINUTO MINUTO VENTILATORIOVENTILATORIO Esfuerzo máximo VeVe Vc Fr Reposo 3 de 6 MENU La corteza motora produce estimulación de la ventilación por señales enviadas al centro respiratorio. Simultáneamente se envían señales a los músculos esqueléticos involucrados en el esfuerzo realizado. El resultado es que hay un incremento de Vc, de V e, del consumo de O 2 ( V O2 ) y de la eliminación de CO 2 ( V CO2 ).... clic

37 . Esfuerzo máximo Cuando el Vc sobrepasa la posibilidad mecánica de relajación muscular y de producción de una nueva contracción que sea efectiva Ve Vc Umbral Anaeróbico Reposo El volumen corriente (Vc ) y la frecuencia respiratorio (Fr ) se regulan por medio de sistemas de retro y anteroalimentación Durante la realización de esfuerzos de diferente origen, se produce un aumento de las tres variables, hasta alcanzar los niveles de esfuerzo máximo, que no pueden ser superados. No se considera a la ventilación como el factor limitante principal en individuos normales. Obviamente puede serlo en patología. VOLUMEN VOLUMEN MINUTO MINUTO VENTILATORIOVENTILATORIO Se desarrollará mas adelante la dependencia de la Fr del trabajo ventilatorio, tanto elástico como resistivo,. También se describirá la importancia del umbral anaeróbico en la cuantificación de la respuesta al esfuerzo. Fr de 6 MENU clic fijándose una ventilación global (Ve ) de reposo.. los aumentos de Ve se producen por aumento exclusivo de la Fr.. clic Ver Liquidos del organismo. Distribucion. Diferencia anionica

38 El Vc normal en reposo ( 0.5 l ) puede llegar a aumentar su valor de reposo en 4 a 6 veces ( 2 a 3 l), sin incrementos posteriores al punto en que se alcanza un valor máximo durante una prueba de esfuerzo. VOLUMEN VOLUMEN MINUTO MINUTO VENTILATORIOVENTILATORIO Ve Vc Vm/Vc Fr VVM Ve/VVM l/min l % resp/min l/min % NORMAL R E R E R E R E E Reposo < 60 PATOLOGÍA Cardiaca no tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EBPOC N o 60 Fibrosis N o N o 60 La Fr en reposo ( 15 respiraciones / min) puede aumentar en esfuerzo 4 o 5 veces ( respiraciones / minuto ). 5 de 6 R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto clic El aumento precoz de la Fr se produce generalmente por limitación en la posibilidad de generar un Vc creciente con el aumento de la carga durante el esfuerzo. MENU

39 La relación ventilatoria alcanzada en esfuerzo modifica los valores de ventilación alveolar ( VA ) y de espacio muerto ( Vm ). 6 de 6 V e Vc Vm/Vc Fr VVM Ve/VVM RR l/min l % resp/min l/min % l/min NORMAL R E R E R E R E E E Reposo < l PATOLOGÍA Cardiaca no tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EBPOC N o 60 <15 Fibrosis N o N o 60 <15 VOLUMEN VOLUMEN MINUTO MINUTO VENTILATORIOVENTILATORIO R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto La Reserva Respiratoria (RR) es un término usado en pruebas de esfuerzo que se obtiene de la diferencia VVM-Vesf y debe ser mayor de 15 l/min (Ver el programa VARIABLES). Un aumento excesivo de Fr puede conducir a un aumento del Vm, que no era exagerado en condiciones de reposo. Si solamente aumenta el Vc el Vm disminuye y la ventilación alveolar ( VA ) aumenta.. clic MENU

40 Ve Vc Vm/Vc Fr V V M Ve /V V M l/min l % resp/min l/min % NORMAL R E R E R E R E E Reposo < 60 PATOLOGÍA Cardiaca no tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EBPOC N o 60 Fibrosis N o N o 60 La Ventilación Voluntaria Máxima ( V V M ) es un parámetro cuyo uso ha sido muy criticado por la amplia dispersión tanto intra como interindividual. VENTILACIONVENTILACION VOLUNTARIA VOLUNTARIA M AXIMAAXIMA También suele calcularse a partir del volumen espirado en el primer segundo ( VEF 1s ); cuando este valor se multiplica por las veces que se repite en un minuto ( 35 a 40) se obtiene un valor aproximado a la V V M. 1 de 2 R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto Se solicita al paciente que realice el mayor esfuerzo ventilatorio en cuanto a profundidad y velocidad durante 12 segundos; se lo estimula para que realice de manera voluntaria el esfuerzo máximo. clic MENU

41 Cada individuo tanto normal como patológico tiene una respuesta propia a los estímulos químicos, que deben ser estudiados y cuantificados. Cuando se realiza una prueba de esfuerzo se ha aceptado durante muchos años, que si la relación entre Ve y V V M ( Ve / V V M ) supera el 60% o la fracción 0.6 el individuo puede suspender la prueba por sensación disneica de origen ventilatorio. Hay pacientes que alcanzan hasta el 100% en esfuerzo debido a que los mecanismos de control involucrados en los aumentos de ventilación son diferentes si se opera de manera voluntaria, a través de imposición de esfuerzos físicos o por la administración de mezclas con alto CO 2 o bajo O 2. Ve Vc Vm/Vc Fr V V M Ve/VVM RR l/min l % resp/min l/min % l NORMAL R E R E R E R E E E Reposo PATOLOGÍA Cardiaca no tienen un patrón típico durante reposo y esfuerzo Ventilatoria EBPOC N o 60 < 15 Fibrosis N o N o 60 < 15 VENTILACIONVENTILACION VOLUNTARIA VOLUNTARIA M AXIMAAXIMA 2 de 2 MENU R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto clic La Reserva Respiratoria (RR) es un término usado en pruebas de esfuerzo que se obtiene de la diferencia VVM-Vesf y debe ser mayor de 15 l/min

42 VENTILACION Y GASES VENTILACION ALVEOLAR VENTILACION Y GASES VENTILACION ALVEOLAR MENU GENERAL UMBRAL ANAEROBICO Ve / V O2.. Ve / V CO2..

43 Si bien sería necesario ampliar la información de los procesos básicos referidos a la interrelación entre los sistemas ventilatorio y cardiovascular, se desarrollarán ahora algunos conceptos que son necesarios en forma inmediata para continuar con el desarrollo del comportamiento ventilatorio durante esfuerzo. La regulación de la incorporación de O 2 y de eliminación de CO 2 es uno de los objetivos fundamentales del proceso ventilatorio, por lo que de manera muy general se analizarán algunas mediciones necesarias y habituales durante las pruebas de esfuerzo. Mas adelante se desarrollará el fundamento básico de estos procesos que corresponden a una interrelación de las actividades ventilatorias y cardiovasculares, que completan la actividad respiratoria. También se desarrollará la interacción en el sistema cardiopulmonar. La respiración se describe como externa, cuando se estudia su relación con el medio ambiente y se considera interna en su relación con la actividad celular, que no se abordará en profundidad en estos programas. 1 de 1 MENU

44 La masa de CO 2 espirado ( Ve * Fe CO2 ) tiene que ser igual al que estaba contenido por los alvéolos ( VA * FA CO2 ) ya que el espacio muerto no contiene CO 2 cuando se inspira aire... El volumen de Espacio muerto ( Vm ) y la Ventilación Alveolar ( VA ) son factores determinantes del intercambio de gases. Su cálculo se realiza en base a la medición del volumen espirado, la fracción de CO 2 en gas espirado ( Fe CO2 ) y la fracción de CO 2 de fin de espiración que se supone igual a la fracción alveolar promedio ( FA CO2 ). Vc Vm VA Po 2 Pco 2 pH l l l mmHg mmHg unidad NORMAL R E R E R E R E R E R E PATOLOGIA Cardiaca N N N N N o N << Ventilatoria N o N o N o < N o < << VENTILACIONVENTILACION ALVEOLARALVEOLAR R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto clic Normalmente hay una fracción de la ventilación global (Vc en cc o Ve en l/min) que no participa del intercambio de gases en la membrana alveolo-capilar y es lo que se llama volumen de espacio muerto ( Vm ). Esta fracción está compuesta tanto por el aire contenido en las vías aéreas ( espacio muerto anatómico ) como por el gas que, aún llegando a los alvéolos, no participa de la transferencia de gases con la sangre ( espacio muerto alveolar ).. clic 1 de 4 MENU

45 El espacio muerto en valor absoluto o como la relación Vm / Vc (VD/VT en inglés ) se puede representar por la siguiente ecuación Vm = Vc * FA CO2 – Vc * Fe CO2 / Vc * FA CO2 VENTILACIONVENTILACION ALVEOLARALVEOLAR Se supone en estas ecuaciones que existe una relación ventilación perfusión normal (V/Q) igual en todo el pulmón. Como en realidad existe una desigual distribución de V/Q aún en el pulmón normal, el valor de Vm / Ve define mas exactamente la eficiencia del pulmón para eliminar CO 2. El Vm anatómico ( litro), que corresponde al espacio de las vías aéreas sin intercambio de gases, puede modificarse en la prueba de esfuerzo por estimulación simpática o para simpática o por el simple hecho mecánico de presentar un mayor diámetro de las vías ante volúmenes pulmonares aumentados. Vm / Vc = FA CO2 - Fe CO2 / FA CO2 clic El Vm alveolar o fisiológico ( litro ) tiene que ver básicamente con la relación V/Q o espacios ventilados pero poco o nada perfundidos. clic En un número importante de pacientes con alteraciones respiratorias, el aumento del volumen minuto cardíaco ( Q ) en esfuerzo conduce a una distribución mas homogénea del gas y la sangre llega a zonas que antes eran sólo ventiladas y disminuye de esta manera el espacio muerto. Ello conduce a una disminución del trabajo ventilatorio y mejora la transferencia de gases... 2 de 4 MENU

46 . VENTILACIONVENTILACION ALVEOLARALVEOLAR Vatios V Vc ccc l / min VA Ve clic.. La ventilación alveolar (VA) está regulada, en condiciones de reposo y de esfuerzo moderado, por la producción de CO 2 ; su valor depende de la ventilación global o volumen minuto ( Ve, l/min ) y la del espacio muerto ( Vm, l/min ) VA = Ve - Vm En esfuerzo, a medida que aumenta la producción de CO 2, debido a la actividad metabólica celular, aumenta la VA con una pendiente determinada por dos mecanismos de acción entre el CO 2 y la ventilación.. Al aumentar la producción de CO 2 ( aumento de Pa CO2 y de PA CO2 como variable independiente) aumenta la VA en una relación lineal.. A su vez al aumentar la VA ( como variable independiente ) por diferentes causas, que pueden incluir el inicio del esfuerzo, disminuye la PA CO2 en una relación hiperbólica por aumento de la eliminación del dióxido de carbono. Es un doble mecanismo de regulación de la ventilación que debe ser considerado en este análisis de regulación de VA y P CO2.. 3 de 4 MENU clic

47 .. VENTILACIONVENTILACION ALVEOLARALVEOLAR Vatios V V cc l / min Vatios 4 de 4 MENU clic De esta manera puede llegar a constituirse en el factor principal de limitación en la capacidad de realizar esfuerzos físicos por el aumento exagerado de la ventilación global, con el consiguiente aumento del trabajo ventilatorio. V V cc l / min Ve.. VA.. Si el Vm fuera un valor constante en la prueba de esfuerzo, la línea de ventilación global sería paralela a la de VA. Pero en el individuo normal y en algunas patologías con desigualdad V/Q, el Vm disminuye, por lo que la Ve tiene menor pendiente que la VA.... En casos patológicos con aumento de Vm, para mantener una VA igual a la del ejemplo anterior, es necesario producir un aumento de la ventilación global..

48 Vatios Ve/V O Hay una pendiente moderada de aumento de su valor que se mantiene hasta niveles intermedios de esfuerzo. Al incrementar el esfuerzo se puede observar un aumento pronunciado de su valor, ocasionado fundamentalmente por aumentos de ventilación a consumo de O 2 constante, fenómeno que se analizará al discutir el umbral anaeróbico. 1 de 4 MENU clic Es útil determinar cual es la ventilación necesaria para asegurar un cierto V O2 en individuos con alteraciones ventilatorias o cardiovasculares: es el Equivalente Ventilatorio del O 2 ( Ve / V O2 )... Existe una relación entre la actividad metabólica y el Ve/V O2. El valor normal en reposo ofrecido por los valores de predicción es de 28 l de Ve por litro de V O2 (Ve / V O2 = 7 / 0.25 = 28 l / l ). Puede variar depen diento de la ventilación en reposo y del consumo de O 2 basal individual Ve /VO2Ve /VO2.. clic

49 Es una causa de aumento de V O2 ante una ventilación dada, con la disminución consiguiente de eficiencia del sistema ventilatorio, por lo que el índice Ve / V O2 estará disminuido Vatios Ve/V O Se ha estimado que en esfuerzo hasta 133 vatios la relación Ve / V O2 es de 28 l / l aproximadamente. V O2 = V O2 basal + V O2 vent + V O2 varios.. El V O2 total se puede descomponer en el V O2 basal o normal de los diferentes órganos en reposo V O2 ventilatorio o el consumido por el trabajo de los músculos ventilatorios V O2 varios o el consumo no basal de los diferentes sistemas.... Si un individuo presenta un trabajo ventilatorio aumentado, por obstrucción de las vías aéreas o aumento de la resistencia elástica, es lícito pensar que consumirá una cantidad de O 2 mayor que lo normal por litro ventilado ( Ve / V O2 ).... clic. Ve /VO2Ve /VO2.. 2 de 4 MENU

50 El producto Ve * Fe O2 disminuye ante igual ventilación ( Ve ). Para mantener el mismo V O2 se debe aumentar el Ve y el índice Ve / V O2 aumenta Vatios Ve/V O Otra manera de ver el mismo problema es que cuando el Vm aumenta, el gas espirado ( Fe ) se acerca en su concentración de O 2 al gas inspirado ( Fi ) pues es cada vez mayor la cantidad de gas introducido a los pulmones del que no se extrae el O 2 correspondiente Ve /VO2Ve /VO2.. 3 de 4 clic Existen patologías que cursan con Vm aumentado, lo que determina una Ve aumentada para mantener la VA, que es la que asegura el V O2 en reposo o ante un esfuerzo dado. Aumenta Ve para un mismo V O2 El índice Ve / V O2 estará aumentado MENU

51 El V O2 estará reducido cuando el volumen minuto cardíaco (Q) no pueda sufrir un aumento relacionado con la demanda energética requerida Vatios Ve/V O El componente cardiovascular es considerado como el principal factor limitante en el esfuerzo desarrollado por un individuo normal. 4 de 4 Ve /VO2Ve /VO2.. Aunque el V O2 esté disminuido el Ve / V O2 estará aumentado. La patología en este caso es fundamentalmente circulatoria y es la limitante fundamental de esta variable.,,, clic Ello puede ocurrir por incapa cidad para aumentar la frecuencia cardiaca para mantener un volumen latido (VL) adecuado para asegurar una distribución de la sangre hacia zonas críti cas.. MENU

52 Vatios Ve/V O Ve/V CO de 5 y su valor disminuye ligeramente a partir del inicio del esfuerzo MENU clic Ve /VCO2Ve /VCO2.. El Equivalente ventilatorio del CO 2 o la relación Ve/V CO2 es independiente del cociente respiratorio (R). (ver el programa VARIABLES) Ya se ha dicho que la VA está regulada, en condiciones de reposo y de esfuerzo mediano, por la producción de CO 2 ; su valor depende de la ventilación global (Ve) y del espacio muerto (Vm). Por la alta difusión del CO 2 no está críticamente ligado a la circulación Los valores de Ve / V CO2 en reposo son de aproximadamente 40 l / l.. A partir de esfuerzos severos comienza una brusca disminución de su valor, hecho que coincide con el aumento de Ve / V O2...

53 Es una variable de gran difusión, aunque la forma correcta de identificar este fenómeno es la medición de ácido láctico en sangre o mas adecuadamente la relación ácido pirúvico / ácido láctico o NAD/NADH + que caracterizan metabolismo anaeróbico celular. Es un claro índice de disminución de la capacidad para realizar esfuerzos normales, sin indicación específica de la causa que lo produce. Ve /VCO2Ve /VCO Vatios Ve/V O Ve/V CO2.... clic Una disminución brusca de Ve / V CO2 en esfuerzos pequeños indica el inicio precoz del metabolismo anaerobio... 2 de 5 MENU El punto de inflexión de Ve / V CO2 se identifica por los vatios impuestos como carga o por V O2 y se define como umbral anaerobio (UA); es sumamente importante en la caracterización de las repuestas al esfuerzo. El valor de Ve / V CO2 disminuye por aumento de Ve para compensar la acidosis láctica generada por el esfuerzo UA clic

54 V e/V O2 Ve/V CO2 pH P O2 P CO2 Sat O2 UA l / l l / l unidad mmHg mmHg % NORMAL R E R E R E R E R E R E E <40 95 < vat PATOLOGÍA Cardiaca N o < < Ventilatoria Tv aumentado N o < < Vm aumentado > N o < < Se intentará hacer un desarrollo similar al de las demás variables. 3 de 5 MENU R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto Es muy interesante el caso de pacientes con P CO2 aumentada, ya que cada litro ventilado elimina mas CO 2 que el normal; la pendiente de aumento de Ve es menor. Ante igual eliminación de CO 2 el Ve/V CO2 está disminuido y es mas eficiente en la eliminación de CO 2. Normalmente los valores de Ve / V O2 y Ve / V CO2 son similares hasta el UA, pero a partir de este punto el Ve / V CO2 disminuye en mayor medida Ve /VCO2Ve /VCO2..

55 Se volverá a insistir sobre el tema de gases en el programa Hematosis, pero por tratarse de un fenómeno en el que tiene una alta incidencia la ventilación se hará un desarrollo simplificado. Se desarrolló antes que puede estar aumentado en patología cardiaca y en patología ventilatoria con aumento del espacio muerto. El aumento del consumo de O 2 por trabajo ventilatorio disminuye el valor de este índice, aunque no tiene especificidad para hacer un diagnóstico específico. V e/V O2 Ve/V CO2 pH P O2 P CO2 Sat O2 UA l / l l / l unidad mmHg mmHg % NORMAL R E R E R E R E R E R E E <40 95 < vat PATOLOGÍA Cardiaca > N o < < Ventilatoria Tv aumentado N o < < Vm aumentado > N o < < 4 de 5 MENU R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto Ve /VCO2Ve /VCO2.. El Ve / V O2 sufre un aumento en esfuerzos que sean intensos para el individuo, aún cuando la carga impuesta no se considere importante desde el punto de vista general... clic

56 Los valores de pH en sangre arterial pueden ser normales en reposo pero en esfuerzo intenso se presentará una disminución de su valor, dependiendo de la acidosis metabólica desarrollada y de la capacidad amortiguadora del organismo. No es una variable que permita diferenciar patología ventilatoria y cardiaca, lo que también ocurre con otras variables como P O2 Saturación de O 2 P CO2 Umbral Anaerobio Pero estas variables son fundamentales en el estudio de la respuesta en las pruebas de esfuerzo. V e/V O2 Ve/V CO2 pH P O2 P CO2 Sat O2 UA l / l l / l unidad mmHg mmHg % NORMAL R E R E R E R E R E R E E <40 95 < vat PATOLOGÍA Cardiaca N o < < Ventilatoria Tv aumentado N o < < Vm aumentado > N o < < 5 de 5 MENU R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto Ve /VCO2Ve /VCO2.. clic.

57 UMBRALUMBRAL ANAEROBICOANAEROBICO Aunque su origen es actualmente polémico, ya sea porque comienza a producirse metabolismo anaerobio celular o por que hay cambios en la actividad enzimática, el hecho real es una producción aumentada de ácido láctico. Como se ha desarrollado antes, a partir de ciertos niveles de producción de CO 2 (esfuerzo de 150 a 200 vatios) se presenta un brusco cambio de la pendiente de la ventilación. El control fundamental de la ventilación era ejercido hasta ese momento por la producción de CO 2 y luego de la acidosis metabólica, por el aumento de la concentración de hidrogeniones. El aumento en la producción de ácido láctico desencadena un incremento de la ventilación que ya no depende de las demandas energéticas impuestas por el esfuerzo. 1 de 2 MENU Es conveniente observar otra forma gráfica de amplia difusión, que muestra en abcisas la producción de CO 2 ante cargas de esfuerzo medidas en vatios, comparados en ordenadas con las variaciones de la ventilación global (Ve ) o ventilación alveolar (VA )... V l /min V CO Vatios.. clic. Ver Liquidos del organismo. Distribucion. Diferencia anionica

58 Vatios Ve/V CO2 Los aspectos de interpretación de los valores de umbral anaerobio se desarrollaran mas adelante. UMBRALUMBRAL ANAEROBICOANAEROBICO 2 de 2 MENU clic V l /min V cO Vatios.. Durante el registro de esfuerzo (vatios en abcisas y Ve/V O2 y Ve/V CO2 en ordenadas) se ha mostrado un cruce de las líneas y es una forma gráfica de gran utilidad práctica en el estudio de la limitación al esfuerzo..... El gráfico que se ha presentado en la pantalla anterior y en esta, permite ver como el aumento del espacio muerto ( Vm ) produce una disminución de la VA... Es por ello que considerar solamente la ventilación global ( Ve ) no es una medida totalmente adecuada en cuanto a la eficiencia de esa ventilación en el intercambio gaseoso.. La VA no se mide directamente sino que debe ser calculada con la composición del gas espirado y del alveolar. Por ello la relación Ve / V CO2 que se registra en forma inmediata es sumamente importante para definir los niveles en que se produjo un cambio en la respuesta a la carga impuesta.... clic

59 MEDICIONES ESPECIALES CURVA FLUJO VOLUMEN TRABAJO VENTILATORIO MEDICIONES ESPECIALES CURVA FLUJO VOLUMEN TRABAJO VENTILATORIO MENU GENERAL

60 La determinación de manera específica y certera de la limitación ventilatoria en las pruebas de esfuerzo, en muchos casos hace necesario el uso de medidas especiales, que permitan un diagnóstico diferencial. Su aplicación y necesidad debe ser determinada con criterios claros, ya que presupone una inversión económica mayor y algunas maniobras son de cierto riesgo o molestia para el paciente. También es necesaria la presencia de profesionales capacitados para su realización e interpretación. El índice Ve / V V M supera el valor de 60%, cuando el volumen minuto ventilatorio aumenta en forma exagerada en esfuerzo o no alcanza niveles adecuados por ser bajo. La presencia de un Vm / Vc aumentado en reposo no se corrige en esfuerzo o aumenta aún más. El aumento precoz de la Fr con falta de incremento de Vc. La disminución de P O2 y sobretodo el aumento de P CO2 pueden orientar hacia la presencia de hipoventilación en esfuerzo. Ya se ha desarrollado que hay grandes limitaciones para establecer criterios claros que definan una inadecuada respuesta al esfuerzo por causas ventilatorias. En general se infiere de las características del paciente o de alteraciones muy evidentes. MEDICIONMEDICION ESPECIAL ESPECIAL Se analizarán dentro de las pruebas con alto nivel de especificidad: La curva flujo volumen El trabajo ventilatorio 1 de 1 MENU clic Se pueden detectar limitaciones cuando

61 CURVA FLUJO VOLUMEN Joven Normal Anciano Normal Obstructivo CURVA FLUJO VOLUMEN Joven Normal Anciano Normal Obstructivo MENU

62 CURVACURVA JOVEN JOVEN NORMALNORMAL Los flujos máximos alcanzados en esfuerzo ( Curva Flujo Volumen ) en un individuo joven no superan los que se producen de manera voluntaria con la espiración forzada utilizada en esta técnica. Se ha insistido en estos programas sobre el hecho de la dificultad que se encuentra habitualmente para separar el componente ventilatorio del cardiovascular como limitante en las pruebas y establecer con certeza una diferencia, salvo en patologías muy específicas. Es necesario incorporar técnicas mas complejas como la Curva Flujo Volumen ( CFV ), a fin de cuantificar las limitaciones en la generación de los flujos de gas necesarios según el tipo de esfuerzo impuesto. Capacidad vital FluJoFluJo Ello indica en ese individuo la presencia de una reserva para generar flujos mayores, si el aumento del esfuerzo lo exigiera. 1 de 2 MENU clic

63 Capacidad vital FlujoFlujo CURVACURVA JOVEN JOVEN NORMALNORMAL La Curva Flujo Volumen se obtiene por una inspiración forzada que se continúa de una espiración forzada, realizada de manera voluntaria y en esfuerzo máximo. En una graficación XY se relacionan en abcisas los volúmenes y en ordenadas los flujos máximos a cada volumen. Los flujos producidos en diferentes circunstancias, no deben sobrepasar esos valores, pues de otra manera indicarán un esfuerzo ventilatorio exagerado y la falta de reservas. Es una prueba específica que mide las características de las vías aéreas. Cuando el individuo joven normal ventila normalmente en reposo, las variaciones de los flujos son mínimas. Cuando se comienza a realizar un esfuerzo, a medida que la carga impuesta aumenta, los flujos se incrementan. La normalidad se comprueba porque estos flujos en esfuerzo no superan los obtenidos por la maniobra voluntaria máxima. 2 de 2 MENU clic

64 Capacidad Vital FlujoFlujo El individuo anciano normal tiene una curva con flujos espiratorios reducidos y presenta una respuesta disminuida en esfuerzo con respecto a un individuo joven normal. No debe confundirse con patología. CURVACURVA ANCIANO ANCIANO NORMALNORMAL Esto indica solamente que es necesario trabajar con los valores de predicción normales y reconocer que el individuo anciano normal tiene limitaciones ventilatorias discretas en esfuerzo. También existe una disminución de los valores normales de P O2 en sangre arterial, por lo que en esfuerzo no se puede esperar que existan valores que corresponden a una población joven. El sedentarismo es también mayor en la población de ancianos por lo que los ajustes cardiopulmonares en esfuerzo serán menos efectivos. Los flujos máximos en esfuerzo se aproximan a la curva obtenida por espiración forzada voluntaria y pueden en algunos casos sobrepasarla ligeramente 1 de 1 MENU clic

65 Capacidad Vital FlujoFlujo En el caso de patología obstructiva en las pruebas de esfuerzo es muy útil registrar los flujos máximos en esfuerzo, ya que constituye una prueba específica, tanto para obstrucción de vías aéreas superiores como para patologías como enfisema y bronquitis. CURVACURVA OBSTRUCTIVO OBSTRUCTIVO Si la patología conduce a una limitación ventilatoria en esfuerzo, ello se refleja en los flujos máximos que superan a los obtenidos en la curva en espiración forzada voluntaria. Esto conduce a un diagnóstico específico. Es una prueba diagnóstica precisa ya que puede detectar limitación en el esfuerzo por causas ventilatorias y mas importante aún, de manera precoz en los comienzos de la enfermedad. La curva flujo volumen en el paciente con obstrucción de vías aéreas mayores y menores muestra flujos máximos muy inferiores a los de un individuo normal, para una edad comparable. Durante diferentes niveles de esfuerzo los flujos máximos alcanzados superan los de la curva lograda en forma voluntaria 1 de1 MENU clic.

66 TRABAJO VENTILATORIO PRESIÓN TRANSPULMONAR (PTP) PRESIÓN TRANDIAFRAGMÁTICA (Pdi) INDICE TENSIÓN TIEMPO (TTdi) FATIGA ESFUERZO TRABAJO VENTILATORIO PRESIÓN TRANSPULMONAR (PTP) PRESIÓN TRANDIAFRAGMÁTICA (Pdi) INDICE TENSIÓN TIEMPO (TTdi) FATIGA ESFUERZO MENU

67 TRABAJOVENTILATORIOTRABAJOVENTILATORIO La limitante principal en las pruebas de esfuerzo desde el punto de vista ventilatorio es el esfuerzo inspiratorio y genera la fatiga muscular. Por ello se ha desarrollado en detalle el concepto de patrón ventilatorio. Las causas de esta limitación pueden ser variadas, como actividad exagerada por aumento de resistencia elástica o de las vías aéreas, escaso aporte de O 2 por causas tanto ventilatorias como cardiovasculares, presencia de acidosis por causas externas o propias de la actividad muscular. Frecuencia Trabajo El trabajo para vencer la inercia de los tejidos suele desestimarse por su bajo incidencia, aunque puede tener incidencia en algunos casos específicos. Los elementos que componen el trabajo ventilatorio ( Tv ) son el trabajo resistivo ( Tr ) el trabajo elástico ( Te ), El trabajo ventilatorio puede ser cuantificado si se miden o registran en forma secuencial los volúmenes y la presiones con que se realiza la ventilación. 1 de 2 MENU. clic Ver Mecanica ventilatoria. Trabajo Ventilatorio clic

68 Son las condiciones ideales o de menor consumo de O 2 para una ventilación determinada, para cada individuo, ya sea normal o patológico. Ello significa que el aumento de Fr en esfuerzo favorece a la patología restrictiva y perjudica a la patología obstructiva. Frecuencia Trabajo En el gráfico se observa la relación existente entre trabajo ventilatorio (Tv) y frecuencia respiratoria, destacándose un área definida como de trabajo ventilatorio mínimo, que será específico para cada individuo y su patología. TRABAJOTRABAJO VENTILATORIOVENTILATORIO El trabajo ventilatorio tiene una mayor eficiencia en la región donde se realiza el trabajo ventilatorio mínimo. Significa que dentro de la normalidad hay una frecuencia ventilatoria que asegura, a ese individuo en particular, la imposición de una carga mínima tanto elástica como resistiva. El trabajo elástico (Te) disminuye a medida que se aumenta la frecuencia respiratoria, es decir el sistema se hace mas eficiente. Los pacientes que presentan fibrosis pulmonar tienen frecuencias altas a través de un fenómeno elástico con una constante de tiempo reducida.(Fibrosis) El trabajo resistivo (Tr) aumenta con la Fr. Los pacientes con enfisema presentan de manera espontánea frecuencias bajas con Te alto. (Enfisema) clic F E 2 de 2 MENU

69 Como ya se ha mencionado estas mediciones se realizan como indicación especial porque significan un nivel superior de complejidad que no siempre se considera necesario como un factor diferencial diagnóstico, pero son de una gran ayuda en la calificación del componente ventilatorio en la limitación al esfuerzo. Es importante considerar su uso, porque no siempre es fácil identificar de manera específica la limitación al esfuerzo de origen ventilatorio; además puede ser útil determinar la incidencia de distintos factores en el aumento del trabajo ventilatorio, sobretodo en la identificación precoz de las patologías. Se mencionó la necesidad de conocer presión y volumen para calcular el trabajo ventilatorio. A este fin, la colocación de un balón esofágico permite medir la presión pleural ( Ppl ) que al restarse de la presión en alveolo (PA) conduce al calculo de la presión transpulmonar ( PTP ). Del análisis de las variables presión y volumen se puede calcular el trabajo ventilatorio de la caja torácica. PRESIONPRESION TRANSPULMOLNARTRANSPULMOLNAR PTP = PA – Ppl Trabajo torácico = PTP * V ) clic 1 de 1 MENU Ver Curva Flujo Volumen. Aspectos fisicos

70 Con la colocación de un único balón que también permite la medición de presión en el estómago, se puede conocer la presión abdominal ( Pabd ), que al restarle la Ppl permite conocer la presión transdiafragmática ( Pdi ). Como el diafragma es el determinante fundamental de la actividad inspiratoria y las patologías tienen una alta incidencia en su comportamiento constituye una medida fundamental de la fatiga muscular y de la limitación al esfuerzo La presión tanto torácica como diafragmática tienen que ser comparadas con los valores máximos que se pueden medir cuando el paciente realiza de manera voluntaria un esfuerzo máximo, tanto inspiratorio ( Pimax ) como espiratorio ( Pemax ). Como la fatiga muscular fundamental es inspiratoria se usa un índice que compara los valores obtenidos en esfuerzo voluntario y en la prueba de esfuerzo ( Piesf / Pimax ) lo que permite estimar cual es el porcentaje o la fracción de su presión máxima inspiratoria que ha sido usada durante el esfuerzo. Puede ocurrir que su Pimax esté inicialmente disminuida o que utilice durante el esfuerzo presiones exageradamente altas. Pdi = Pabd – Ppl Trabajo diafragmático = Pdi * V ) PRESION PRESION TRANSDIAFRAGMATICATRANSDIAFRAGMATICA 1 de 1 MENU clic..

71 Valores altos de la relación Piesf / Pimax son indicadores de una limitación ventilatoria. También es importante conocer el tiempo que hace uso de esa presión inspiratoria, a través del tiempo inspiratorio ( Ti ). Este índice se llama Tensión -Tiempo ( Ttdi ) y su valor cercano a 0.15 indica fatiga diafragmática durante la realización de un determinado esfuerzo. Debe prestarse atención al hecho de que un diafragma que no realiza actividad inspiratoria puede conducir a hallar índices bajos, que no indican normalidad sino falta de actividad. Cuando el paciente obstructivo tiene daño funcional importante de diafragma con escasa actividad del mismo es mas útil el índice torácico de fatiga ( PTI ). Cuando el valor de PTI asciende a 0.15 es un buen índice de limitación ventilatoria por fatiga muscular inspiratoria. INDICEINDICE TENSIONTENSION TIEMPOTIEMPO Ttdi = ( Pdiesf / Pdimax ) * T i / Tot PTI = ( PTPesf / PTPimax ) * Ti / Ttot 1 de 1 MENU clic

72 T i / T tot P iesf / P imax Es de uso común una forma gráfica para interpretar los resultados de las variables descritas antes, desarrollada por B.M.Grassino. En abcisas se coloca la relación entre la presión inspiratoria alcanzada en esfuerzo ( Piesf ) y la máxima lograda por un esfuerzo máximo voluntario ( Pimax ) FATIGAFATIGA Se presentan dos casos hipotéticos extremos: 0 donde la Pimax es infinita o la Piesf muy baja. 1 donde la Piesf alta iguala o es próxima a la Pimax En el primer caso el individuo podrá usar la Piesf durante un tiempo inspiratorio (Ti) largo sin alcanzar fatiga. P iesf / P imax bajo Ti largo En el segundo caso de Piesf próxima a la Pimax podrá ser usada sólo en Ti cortos. P iesf / P imax alta Ti corto 1 de 2 MENU clic

73 T i / T tot P iesf / P imax Como ocurre comúnmente con muchas variables ventilatorias la relación presentada antes no es lineal. Se acepta en este modelo que la condición ventilatoria ideal en esfuerzo se produce utilizando aproximadamente una Piesf / Pimax de 0.3 y un Ti / Ttot de 0.4, pero pueden estar presentes otras relaciones que también son normales. De esta manera se define una zona a la izquierda de la línea de comportamiento normal. Las relaciones de presiones y tiempo de utilización son variables según el patrón ventilatorio de cada individuo en esfuerzo Una segunda línea define una zona crítica donde la utilización de la presión y del tiempo están dentro de un comportamiento patológico, pero sin fatiga extrema. El área derecha corresponde a un comportamiento patológico con fatiga ventilatoria, a pesar de la variabilidad esperable de los diversos patrones presentados por los individuos durante el esfuerzo. FATIGAFATIGA FATIGAFATIGA 2 de 2 MENU clic

74 Fr Trabajo Complacencia Trabajo Resistencia PTI Ttdi Elástico Resistivo vías aéreas resp/min Kgm/min cc/cmH 2 0 Kgm/min cmH20/l/s cmH20*s cmH20*s NORMAL R E R E R E R E E E E *C* V <0.15 <0.15 Patología ventilatoria restrictiva > > N o > Obstructiva > > > > ESFUERZOESFUERZO Se intentará presentar una tabla con las características de la resistencia elástica y de las vías aéreas y el trabajo ventilatorio realizado, tal como se hizo con otras variables. Aunque no se ha desarrollado el tema en detalle los que presentan patología restrictiva tienen Fr alta y los pacientes obstructivos ventilan a Fr baja. R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto La Fr tiene una gran incidencia en el valor de Tv y existe un valor óptimo donde el gasto energético es mínimo. Cuando el paciente se aleja de esas características aumenta el V O2 de los músculos ventilatorios, el que normalmente es de 2% en reposo, aumentando hasta 20% en esfuerzo.. Los pacientes con patología obstructiva pueden aumentar su V O2 de los músculos ventilatorios a 30% del total en reposo y es un factor absolutamente limitante durante el esfuerzo.. clic 1 de 4 MENU

75 debe ventilar en zonas de alta frecuencia o necesariamente aumentará el trabajo elástico. El paciente restrictivo tendrá su condición caracterizada por la complacencia (compliance en ingles) disminuída o el trabajo elástico aumentado, a través de la medición en reposo; No presenta problemas de aumento de la resistencia de las vías y por el contrario los flujos que puede generar son altos. Los índices de fatiga estarán aumentados si la patología realmente establece una limitación ventilatoria en el esfuerzo. Las medidas que caracterizan la severidad de una patología restrictiva se realizan generalmente en reposo físico y no necesariamente reflejan las condiciones que se pueden desarrollar durante la realización de esfuerzo. También influyen en gran medida las características de gases en sangre, que pueden presentar disminuciones importantes de la P O2 con menores alteraciones de la P CO2, inclusive en algunos ……………………………… casos con disminución de su valor. Fr Trabajo Complacencia Trabajo Resistencia PTI Ttdi Elástico Resistivo vías aéreas resp/min Kgm/min cc/cmH 2 0 Kgm/min cmH20/l/s cmH20*s cmH20*s NORMAL R E R E R E R E R E E E <0.15 <0.15 Patología ventilatoria restrictiva > > N o > Obstructiva > > > > ESFUERZOESFUERZO R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto clic 2 de 4 MENU clic

76 Su ventilación se realiza en zonas de baja frecuencia y se reduce asi el trabajo resistivo de por sí aumentado. El paciente obstructivo tiene su condición caracterizada previamente por la resistencia de las vías aumentada o el trabajo resistivo aumentado, a través de la medición en reposo de VEF, de la curva flujo volumen o de pletismografía. En cambio su trabajo elástico en general está disminuido porque puede presentar una complacencia aumentada; se puede incrementar el trabajo espiratorio y los flujos máximos que puede generar son bajos. Los índices de fatiga muscular, PTI y Ttdi son específicos en el aumento de su valor para detectar limitación al esfuerzo de tipo ventilatorio. Sin embargo el índice TTdi puede presentar valores aparentemente normales o bajos, cuando el diafragma tiene una muy baja actividad o simplemente no se contrae. Fr Trabajo complacencia Trabajo Resistencia PTI Ttdi Elástico Resistivo vías aéreas resp/min Kgm/min cc/cmH 2 0 Kgm/min cmH20/l/s cmH20*s cmH20*s NORMAL R E R E R E R E E E E <0.15 <0.15 Patología ventilatoria restrictiva > > N o > Obstructiva > > > > ESFUERZOESFUERZO R reposo E esfuerzo N normal < bajo > alto 3 de 4 MENU clic.

77 La identificación de la limitación en la realización de esfuerzos por la presencia de patologías ventilatorias, no puede simplemente concluirse por la apreciación clínica, sino que debe ser cuantificada. Las variables antes descritas pueden resultar el único elemento válido para determinar la eficacia de una acción terapéutica, de una propuesta de rehabilitación o de una solución quirúrgica. La relativa complejidad técnica no es excusa para obviar la realización de estas mediciones, de gran valor en el diagnóstico diferencial. La modificación halladas durante las pruebas de esfuerzos de Ti / Ttot y de Pdiesf / Pimax permite dirigir de una manera específica el entrenamiento y rehabilitación en las diferentes patologías ventilatorias y es necesario volver a insistir en la ventaja que estas técnicas ofrecen de poder evaluar estadios iniciales de difícil identificación por otras técnicas. Los criterios habituales basados en la máxima frecuencia cardiaca o en el valor de la carga máxima alcanzadas, pueden no ser los adecuados para fijar los límites en la rehabilitación de pacientes con limitación ventilatoria al esfuerzo. FIN ESFUERZOESFUERZO 4 de 4 MENU

78 HA LLEGADO AL FIN DEL PROGRAMA SISTEMA VENTILATORIO HA LLEGADO AL FIN DEL PROGRAMA SISTEMA VENTILATORIO


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