Espirómetro

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. Existen varios tipos de espirómetros que utilizan diferentes métodos de medición (transductores de presión, ultrasonidos, manómetros de agua).

Pruebas de función pulmonar

Un espirómetro es el equipo principal que se utiliza para las pruebas básicas de función pulmonar (PFT). Las pruebas pueden descartar enfermedades pulmonares como asma, bronquitis y enfisema. Además, a menudo se utiliza un espirómetro para encontrar la causa de la dificultad para respirar, 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 enfermedad pulmonar (como COVID-19, bronquitis y enfisema)
• Encuentra la causa de la falta de aliento
• Medir si la exposición a sustancias químicas en el trabajo afecta a la función pulmonar
• Comprueba la función pulmonar antes de que alguien tenga 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, realizó un experimento volumétrico sobre la ventilación humana. Hizo que un niño respirara dentro y fuera de una vejiga y descubrió que el volumen no cambiaba. El experimento no resultó concluyente.

• 1681, Borelli trató de medir el volumen de aire inspirado en una sola respiración. Montó un tubo cilíndrico parcialmente lleno de agua, con una fuente de agua abierta que entraba en la parte inferior del cilindro. Ocultó sus fosas nasales, inhaló a través de una salida en la parte superior del cilindro y midió el volumen de aire desplazado por el agua. Actualmente, esta técnica es muy importante para determinar los parámetros del volumen pulmonar.

Siglo XIX

• 1813, Kentish, E. utilizó un simple "Pulmometer" para estudiar el efecto de las enfermedades en el volumen pulmonar pulmonar pulmonar. Usó un frasco de campana graduada invertido de pie en agua, con una salida en la parte superior del frasco de campana controlado por un grifo. El volumen de aire se midió en unidades de pints.
• 1831, Thackrah, C. T. describió un "Pulmometer" similar al de Kentish. Retrató el dispositivo como un frasco de campana con una abertura para que el aire entrara desde abajo. No hubo corrección por presión. Por lo tanto, el espirómetro no sólo midió el volumen respiratorio, sino también la fuerza de los músculos respiratorios.
• 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 caducidad. También completó medidas precisas de otros parámetros de volumen utilizando su "Expirador". Algunos de los parámetros que describió se utilizan hoy, incluyendo volumen residual y capacidad vital.
• 1846 El espirómetro de agua que mide la capacidad vital fue desarrollado por un cirujano llamado John Hutchinson. Inventó una campana calibrada invertida en agua, que fue utilizada 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 en ninguna altura determinada. Hutchinson es considerado como el inventor de la capacidad vital porque encontró que con cada pulgada de la capacidad vital de altura aumentó en ocho pulgadas cúbicas. También usó su máquina para la predicción de la mortalidad prematura. Acuñó el término 'capacidad vital', que fue reclamado como un poderoso pronóstico para la enfermedad cardíaca por el estudio Framingham. Cree que su máquina debe ser utilizada para predicciones actuariales para empresas que venden seguro 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 solía medir el metabolismo del gas.
• 1866 Henry Hyde Salter (1823-1871) agregó un kymógrafo al espirómetro para grabar tiempo al obtener volúmenes de aire.
• 1879 Gad J. publicó un artículo titulado "Pneumatografía" que describió una máquina que permitió la grabación de los cambios de volumen pulmonar.

Siglo XX

• 1902, Brodie T. G. fue el primero en usar un espirómetro de cuña seca
• 1904 Tissot presentó el espirómetro de circuito cerrado
• 1939 Compton S. D. desarrolló el pulmón para uso de la Alemania nazi
• 1959 Wright B. M. y McKerrow C. B. presentaron el medidor de flujo pico
• 1969 DuBois A. B. and van de Woestijne K. P. experimentó en humanos usando el pletismógrafo de todo el cuerpo
• 1974 Campbell et al. refinado el medidor de flujo de pico anterior, desarrollando una versión más barata y más ligera

Interpretación de la espirometría

Incluso con la precisión numérica que puede proporcionar un espirómetro, determinar 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 espirómetros. La capacidad pulmonar, por ejemplo, puede variar temporalmente, aumentando y luego disminuyendo a lo largo de la vida de una persona. Como resultado, las ideas sobre lo que constituye lo “normal” son se basan en la comprensión que uno tiene sobre las fuentes de las variabilidades y pueden dejarse a la interpretación.

Tradicionalmente, las fuentes de variación se han entendido en categorías discretas, como edad, altura, peso, género, región geográfica (altitud) y raza o etnia. A principios del siglo XX se realizaron esfuerzos globales 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 abordar las diferencias observadas en la capacidad pulmonar ha sido "corregir" las diferencias observadas en la capacidad pulmonar. a ellos. Utilizando resultados de estudios comparativos de población, los atributos se factorizan empíricamente en un "factor de corrección". Este número se utiliza luego para formar un "valor de referencia" personalizado. que define lo que se considera normal para un individuo. De este modo, los médicos pueden encontrar el porcentaje de desviación de este valor previsto, conocido como "porcentaje del previsto", y determinar si la función pulmonar de alguien es anormalmente pobre o excelente.

En particular, la 'corrección racial' o 'ajuste étnico' efectivamente ha sido programado por computadora en el espirómetro moderno. Nociones preconcebidas de que los 'blancos' Las ideas de que las personas tienen una mayor función pulmonar están arraigadas en la interpretación de las mediciones del espirómetro y solo se han visto reforzadas por estos estereotipos médicos. En Estados Unidos, los espirómetros utilizan factores de corrección del 10 al 15 % para los pacientes identificados como “negros”. y entre el 4% y el 6% para aquellos identificados como "asiáticos".

Pautas estándar

En 1960, la Comunidad Europea del Carbón y el Acero (ECCS) recomendó por primera vez directrices para la espirometría. Luego, la organización publicó valores previstos para parámetros como índices espirométricos, volumen residual, capacidad pulmonar total y capacidad residual funcional en 1971. La Sociedad Torácica Estadounidense/Sociedad Respiratoria Europea también recomienda valores de referencia específicos de la raza cuando estén 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 racial y un valor de referencia específico de la raza en el paso cuatro de lo "normal".; espirometría.

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 analizado específicamente la relación entre las variables antropométricas y los parámetros de función pulmonar.

Implicaciones

Hasta ahora, el uso de valores de referencia no ha tenido en cuenta la clasificación social de raza y etnia. A menudo, las determinaciones son subjetivas o atribuidas silenciosamente por un profesional. Otra preocupación al utilizar valores de referencia es el diagnóstico erróneo. Este fue un factor importante en la gestión y control de las compensaciones a 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 podía 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 de población no han indicado diferencias basadas en el 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 tanto en Estados Unidos como en Canadá se ajustaron según la raza y el origen étnico.

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' lo que hizo que los individuos negros fueran "más tolerantes al calor y menos al frío que los blancos". Las teorías de Jefferson alentaron la especulación sobre el condicionamiento natural de los negros para el trabajo agrícola en las plantaciones del sur de Estados Unidos. Samuel Cartwright, un apologista de la esclavitud y propietario de plantaciones, utilizó el espirómetro para afirmar que los negros consumían menos oxígeno que los blancos en además de las 'peculiaridades' expuso en el New Orleans Medical and Surgical Journal que describía las diferencias raciales en el sistema respiratorio y sus implicaciones en el parto.

Los estudios sudafricanos también utilizaron el espirómetro para abordar las diferencias raciales y de clase. Eustace H. Cluver realizó una investigación sobre la medición de la capacidad vital en la Universidad de Witwatersrand y descubrió que los blancos pobres tenían incapacidad física, pero que era atribuible a cuestiones ambientales más que a la genética. Utilizando estos estudios, Cluver argumentó ante la Asociación Sudafricana para el Avance de la Ciencia durante la Segunda Guerra Mundial que mejorar 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 su trabajo fuera necesarios para alcanzar 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 reclutas blancos pobres; Los estudios sobre la capacidad vital demostraron que "el blanco pobre 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 Estados Unidos y Sudáfrica, el espirómetro se utilizó en estudios raciales en la India en la década de 1920. Los investigadores descubrieron que la capacidad vital de los indios era menor que la de los occidentales.

Alteración de 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 conectan 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 del volumen pulmonar 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 totalmente electrónico

Se han desarrollado espirómetros electrónicos que calculan las tasas de flujo de aire en un canal sin necesidad de mallas finas ni 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 mayor precisión al eliminar los errores de impulso y resistencia asociados con piezas móviles como molinos de viento o válvulas de flujo para la medición de 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 los pulmones de una persona expulsan el aire.

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 liviano que los espirómetros tradicionales de tanque de agua. Este espirómetro debe sostenerse horizontalmente mientras se toman mediciones debido a la presencia de un disco giratorio.