FUNDACIÓN NEUMOLÓGICA COLOMBIANA LABORATORIO DE FUNCIÓN PULMONAR MANUAL DE PROCEDIMIENTOS CAPITULO 9.

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1 FUNDACIÓN NEUMOLÓGICA COLOMBIANA LABORATORIO DE FUNCIÓN PULMONAR MANUAL DE PROCEDIMIENTOS CAPITULO 9. CAPACIDAD DE DIFUSIÓN DE MONOXIDO DE CARBONO (FACTOR DE TRANSFERENCIA) METODO DE RESPIRACION UNICA

2 1. INTRODUCCIÓN La capacidad de difusión de monóxido de carbono (DL CO ) es la medición del monóxido de carbono (CO) transferido desde el gas inspirado hasta la sangre capilar pulmonar. Este fenómeno depende de varios factores: El volumen pulmonar, la distribución regional de la relación ventilación perfusión, las propiedades de transferencia de la membrana alvéolo capilar, el volumen capilar, la concentración de hemoglobina y la tasa de reacción del monóxido de carbono con la hemoglobina. Debido a lo anterior es por lo cual esta prueba se ha denominado factor de transferencia de monóxido de carbono en la literatura europea, termino que describe en forma más precisa esta prueba. Adicionalmente, esta prueba se realiza usualmente en reposo obteniendo un valor submáximo, por lo cual se considera que esta medición no es una capacidad, ya que su máximo valor se obtendría en ejercicio máximo. Esta prueba mide la toma del gas (CO) por los pulmones (V CO ) por unidad de gradiente de presión ( P) a través de la membrana alveolo capilar. DL CO = V CO / P DL CO = V CO / (PA CO - Pc CO ) Donde: V CO está la captación de CO en el ml de CO en STPD por minuto PA CO es el promedio de la presión parcial de CO en los alvéolos Pc CO es el promedio de la presión parcial de CO en el capilar pulmonar Debido a que la hemoglobina (Hb) tiene una afinidad muy alta por CO, la presión parcial de CO en el plasma (Pc) puede ser considerada cero cuando la concentración de carboxihemoglobina (COHb) es baja. Así, la capacidad de difusión del pulmón para el monóxido de carbono es el volumen de monóxido de carbono trasferido en milímetros por minuto por mm de Hg de presión parcial alveolar. La ecuación se vuelve entonces: DL CO =V CO / PA CO La variabilidad ínter laboratorio puede ser muy alta debido a variaciones en el procedimiento, el análisis de los gases y en los cálculos realizados y no a variabilidad intra individual que es relativamente baja. Por lo anterior, la estandarización de este procedimiento es indispensable para obtener la información adecuada.

3 Tabla 1. Entidades asociadas con alteraciones en la DLCO DISMINUCIÓN DE LA DLCO Enfermedades pulmonares Obstructivas Enfisema Fibrosis quística Enfermedades pulmonares Parenquimatosas Enfermedad pulmonar intersticial - Causadas por polvos fibrogenicos (asbestosis) - Causadas por material biológico (alveolitis alérgica) - Reacciones a drogas (bleomicina, amiodarona) - Idiopática Sarcoidosis Enfermedades restrictivas extrapulmonares Debilidad muscular Deformidad esquelética Enfermedad pleural Compromiso pulmonar de las enfermedades sistémicas Lupus eritematoso sistémico Esclerosis sistémica progresiva Enfermedad mixta del tejido conectivo Artritis reumatoide Polimiositis-Dermatomiositis Granulomatosis de Wegener Enfermedad intestinal inflamatoria Enfermedades cardiovasculares Infarto agudo del miocardio Estenosis mitral Hipertensión pulmonar primaria Edema Pulmonar Tromboembolismo pulmonar agudo y crónico Embolización grasa Otras Enfermedades asociadas a anemia Falla renal crónica Consumo de marihuana Ingestión aguda y crónica de etanol Uso de cocaína Consumo de cigarrillo Bronquiolitis obliterante con neumonía organizativa (BOOP) AUMENTO DE LA DLCO Enfermedades asociadas con policitemia Hemorragia pulmonar Enfermedades con aumento del flujo pulmonar (cortocircuitos izquierda-derecha) Ejercicio

4 El método para la medición de la capacidad de difusión de la respiración única es el más utilizado debido a su gran disponibilidad, simplicidad y a ser el más ampliamente estudiado en sujetos normales y en diversidad de condiciones patológicas y funcionales (tabla 1). Es por lo tanto, el método que utilizamos en nuestro laboratorio y que se discutirá a continuación. 2. INDICACIONES La medición de la DL CO puede ser útil en diferentes condiciones clínicas y de medicina ocupacional. Algunas de sus principales indicaciones se muestran en la tabla 2: Tabla 2. Indicaciones de la difusión de CO 1. Evaluación y seguimiento de enfermedades que involucran el parénquima pulmonar (por ejemplo, aquellas asociados con los polvos, reacciones de drogas, o sarcoidosis) 2. Estudio de pacientes con disnea, especialmente aquellos con espirometría y radiografía del tórax normal. 3. Evaluación y seguimiento de enfisema 4. Diferenciación entre la bronquitis crónica, enfisema, y asma 5. Evaluación de compromiso pulmonar en las enfermedades sistémicas 6. Predicción de desaturación arterial durante el ejercicio en algunos pacientes con enfermedad pulmonar 7. Evaluación y cuantificación de la limitación funcional e incapacidad asociadas con las enfermedades pulmonares intersticiales y enfisema 8. Evaluación de los efectos pulmonares de agentes de quimioterapia u otras drogas conocidas para inducir daño pulmonar 9. Evaluación de la hemorragia pulmonar 10. Como una indicación temprana de ciertas infecciones pulmonares que causan neumonitis difusa (ej, neumonía por pneumocystis) 3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS Y CONTROL DE CALIDAD Partes de equipo: Los equipos difieren ampliamente dependiendo si son o no sistemas computadorizados. Las partes principales son: 1. Fuente del gas de la prueba: Usualmente balas con gas comprimido. La mezcla de gas debe contener monóxido de carbono (CO), oxígeno (O 2 ) y nitrógeno (N 2 ). El Helio (He) de la mezcla, por sus características de insolubilidad y de ser química y biológicamente inerte es usado para la medición del volumen alveolar.

5 2. Neumotacografo: Para medición de volumen inspirado y espirado en el tiempo. 3. Analizador de gases: Analizadores muestra a muestra o continuos para CO y He. El medidor de O 2 es opcional para mediciones de rutina. Requerimientos mínimos y control de calidad Los requerimientos mínimos del equipo utilizado para la medición de la DLCO se muestran en la tabla 3. Los procedimientos de control de calidad y su periodicidad en la tabla 4. Tabla 3. Requerimientos mínimos del equipo 1. Volumen: Exactitud de medición de volumen de - 3% en un rango de volumen de 8 litros (igual que para la espirometría) 2. Analizador de gases: Lo más importante del analizador de gases es la lineridad, la cual debe estar entre 1% y debe ser mantenida durante la prueba 3. Resistencia del circuito: Menor de 1.5 cm H 2 O/l/seg a un flujo de 6 l/seg. Si se usa un regulador de flujo a demanda para la bala del gas de la prueba, la presión requerida para un flujo de 6 L/seg debe ser menos de 10 cm de H 2 O. 4. Cronometro: Debe tener una exactitud del 1% (100 ms en 10 s) 5. Espacio Muerto: De la válvula y la boquilla debe ser menor a 0.1 L. 6. Debido a la interferencia en la prueba con el CO 2 y el H 2 O, se deben usar substancias que remuevan estos productos 7. El sistema no debe tener fugas Tabla 4. Procedimientos de control de calidad 1. Rutina diaria: a) Calibración de volumen con jeringa graduada de 3 litros b) Verificación de fugas c) Calibración de los analizadores de gas previo a la prueba en cada paciente 2. Cada tres meses a) Comprobación de la linearidad del analizador de gases b) Comprobación de la exactitud del medidor de tiempo c) Realización de la prueba en un sujeto sano no fumador que será el control normal (puede ser una persona del laboratorio). Se acepta una variabilidad hasta del 10% respecto a pruebas previas 3. Registros Se deben llevar un libro para registrar las verificaciones del equipo y las pruebas realizadas al control normal.

6 4. TECNICA DE LA PRUEBA Preparación del Paciente: a) Las maniobras deben ser cuidadosamente explicadas y demostradas al paciente b) Debe estar sentado por lo menos cinco minutos antes de la prueba y permanecer así durante la misma c) La prueba se realizara al menos dos horas después de una comida suave d) Se debe evitar ejercicio fuerte antes de la prueba. e) Se debe suspender el cigarrillo 24 horas antes de la prueba y por 4 horas el consumo de bebidas alcohólicas. f) El oxígeno suplementario debe retirase al menos 5 minutos antes de la prueba. g) La prueba se puede alterar si se realiza previamente determinación de volúmenes pulmonares por el método de lavado de nitrógeno Descripción de la prueba: Se debe realizar calibración de flujo diaria y calibración de gases antes de cada prueba. 1. Maniobra inspiratoria: Una vez el paciente se encuentre con la boquilla colocada y el clip nasal se deben realizar cuatro a cinco respiraciones normales. La maniobra comienza cuando el sujeto exhala hasta volumen residual. En este momento se abre la fuente del gas de la prueba y el sujeto inhala rápidamente hasta capacidad pulmonar total. El volumen inspirado debe ser el 90% de la mayor capacidad vital medida previamente, y la duración de la inspiración debe ser menos de 2.5 segundos en sujetos sanos y de 4.0 segundos en pacientes con obstrucción moderada o severa. 2. Sostenimiento de la respiración ( breath hold ): Luego de inspirar el gas de la prueba el sujeto debe mantener la respiración sin realizar ningún esfuerzo muscular durante 9 a 11 segundos. Se debe evitar el realizar maniobras de Muller o valsalva (esfuerzos inspiratorios o espiratorios contra una vía aérea cerrada). 3. Maniobra espiratoria: Luego de la maniobra de sostenimiento de la respiración se realiza una maniobra espiratoria suave y sostenida. La primera porción es el volumen del espacio muerto, el cual se desecha, y la segunda porción es la muestra representativa del volumen alveolar. 4. Volumen de lavado: Es el volumen desechado que corresponde al espacio muerto anatómico y mecánico (válvula), el cual se desecha antes de recolectar la muestra de gas alveolar. Este, debe ser al menos de 0.75 a 1.0

7 L si la capacidad vital es mayor a 2 l o de 0.5 L si la capacidad vital del sujeto es menor a 2 L. En un sistema con analizador continuo de gases, el volumen de espacio muerto se determina con el CO espirado ya sea manual o en forma computadorizada. 5. Recolección de la muestra de gas alveolar: La recolección de la muestra exhalada no debe exceder los cuatro segundos y el volumen debe ser 0.5 a 1.0 L en sistemas de muestra única. En sistemas de análisis continuo se utiliza el CO espirado para determinar una muestra alveolar adecuada. 6. Presión inspirada y presión alveolar de oxígeno: Se debe utilizar fracciones de oxígeno del 21% a nivel del mar. A otras altitudes usando esta fracción inspirada se debe hacer la corrección necesaria como parte de la interpretación. Esto, si no se tienen ecuaciones de normalidad para la altura deseada. El oxígeno suplementario se debe retirar cinco minutos antes del inicio de la prueba. 7. Intervalo entre pruebas: Se debe esperar al menos cuatro minutos entre cada prueba para permitir la eliminación completa del gas de los pulmones del paciente. Factores varios que pueden modificar la prueba: 1. Se ha reportado una variación diurna en la medición de la DLCO (caída 1.2%/hora de 9:30 AM a 5:30 PM). Esta caída puede explicarse por aumento de la carboxihemoglobina (COHb) o variaciones diurnas de la Hb. 2. Hay un 13% de cambio durante el ciclo menstrual. El valor de DLCO más alto se ha observado justamente antes de la los menstruación y los más bajos en el tercer día de la menstruación. 3. Hay un 15% de reducción del valor de la DLCO 90 minutos después de ingerir ml de etanol. 4. El fumar cigarrillo produce una disminución leve y reversible de los valores de la DLCO por aumento de los niveles de carboxihemoglobina. 5. Cambios por la presión barométrica (PB): Dada una fracción inspirada constante de O 2 (FiO 2 ), a mayor altitud hay una disminución en la presión parcial de O 2 inspirado (PiO 2 ) y un aumento de la DLCO de

8 aproximadamente 0.35% por cada mmhg que disminuyen la presión parcial de O 2 alveolar (PAO 2 ) o 0.31% por cada mmhg de disminución de la PiO 2. Los efectos de la altitud pueden ser corregidos de dos formas. Primero, aumentado la concentración de O 2 en la mezcla para obtener valores de PiO 2 similares a nivel del mar o preferiblemente, aplicando un factor de corrección al valor medido de la DLCO mediante una formula predeterminada (ver informe de la prueba). 6. La relación entre la DLCO y el volumen pulmonar esta establecida. La DLCO aumenta linealmente al aumentar el VA desde capacidad residual funcional hasta capacidad pulmonar total. Se ha determinado que por cada litro de disminución del VA hay una caída de 2-3 ml/min /mmhg en la DLCO. Para ajustar a cambios del volumen pulmonar, se usa la normalización de la DLCO por volumen alveolar (DLCO/VA), lo que se conoce como coeficiente de trasporte (kco). A diferencia de la relación linear positiva entre DLCO y el VA, la relación DLCO/VA se correlaciona negativamente y en forma no linear con el VA (figura 1). Esto puede ocasionar sobre corrección de la DLCO por volumen pulmonar, por lo cual su utilización en la interpretación de los resultados no es universalmente aceptada. Para otros autores el coeficiente de transporte (kco) es un índice de eficiencia del intercambio de gas alveolar en términos de superficie disponible y densidad vascular, siendo de gran utilidad en el diagnostico de enfermedades como el enfisema. 7. Medición y duración del tiempo de sostenimiento de la respiración: El método sugerido es el de Meade y Jones. La medición incluye 0.7 del tiempo inspiratorio y 0.5 del tiempo de recolección de la muestra. Aunque en normales no hay diferencias significativas con otros métodos, este es el que menos sobreestima la medición de la DLCO cuando hay obstrucción de la vía aérea. La duración del tiempo de sostenimiento de la respiración debe ser entre 9 y 11 segundos.

9 Figura 1. Variación de la DLCO y la DLCO/VA según el VA. % DLCO % DLCO/VA VA %, CPT VA %, CPT 5. ECUACIONES DE PREDICCION Y VALORES NORMALES Debido a la gran diferencia de valores obtenidos por las diferentes ecuaciones de referencia, cada laboratorio debe seleccionar las ecuaciones que sean adecuadas para sus equipos y para su población a estudio. La Sociedad Americana del Tórax sugiere que se debe realizar la prueba a 15 a 20 individuos sanos de cada sexo (asintomáticos, no obesos, no fumadores con un examen cardiopulmonar y abdominal normal), y comparar los resultados con las diferentes ecuaciones para determinar cual es la mas apropiada para cada laboratorio. En nuestro laboratorio usamos los valores de referencia de Crapo, los cuales son similares a nuestros sujetos sanos. 6. INFORME DE LA PRUEBA 1. Se reporta el promedio de la DL CO de al menos dos pruebas que cumplan los criterios de aceptabilidad y reproducibilidad. 2. Se debe incluir los valores hallados, los predichos y el porcentaje del predicho. 3. La DL CO no corregida siempre debe informarse 4. La DL CO corregida por la altitud siempre debe informarse (PB 560 mmhg)

10 DL CO corregida = DL CO medida x ( x (PIO 2 150)) PIO 2 =.21 x (PB 47) 5. Se sugiere la corrección de la DL CO por niveles de hemoglobina, principalmente cuando hay situaciones en las que se esperan niveles anormales de hemoglobina. La ecuación sugerida es la de Cotes. DL CO corregida = DL CO medida x ((10.22 Hb) / (1.7 x Hb) (Hombres) DL CO corregida = DL CO medida x ((9.38 Hb) / (1.7 x Hb) (Mujeres) 6. Se debe informar el volumen alveolar (VA) y la relación DL CO /VA en condiciones BTPS. 7. El ajuste para COHb no se requiere, pero se recomienda en la interpretación cuando COHb es elevada DLCO corregida = DLCO medida x (1 (% COHb / 100)) 7. INTERPRETACION: Se deben revisar los criterios de aceptabilidad, reproducibilidad, número de pruebas (tabla 5) y los parámetros mínimos para incluir en el informe. Se deben tener en cuenta los factores que puedan modificar los resultados (ver sección 4 técnica de la prueba) e interpretar la DLCO, la DLCO ajustada a la hemoglobina y/o altitud y la relación DLCO/VA. El comportamiento de la DLCO y DLCO/VA en diversas situaciones clínicas se muestra en las tablas 6 y 7. Tabla 5. Aceptabilidad, reproducibilidad y número de pruebas Aceptabilidad: 1. El equipo usado debe cumplir las normas de control de calidad 2. El volumen inspirado (> 90% de la capacidad vital) debe ser en un tiempo inspiratorio de menos de cuatro segundos 3. Periodo estable de sostenimiento de la respiración de 9-11 segundos. Sin evidencia de fugas o maniobras de valsava o Muller 4. Tiempo espiratorio en menos de cuatro segundos con adecuado lavado del espacio muerto y recolección y análisis del gas alveolar Reproducibilidad: 1. Se acepta una variación de hasta 10% o 3 ml CO/min/mmHg entre las pruebas realizadas Número de pruebas: 1. Al menos dos pruebas que cumplan los criterios de aceptabilidad y reproducibilidad

11 Tabla 6. Enfermedades que pueden aumentar la DLCO y/o la DLCO/VA DLCO DLCO/VA Asma Neumonectomía Restricción extrapulmonar - Debilidad muscular - Deformidad esquelética - Enfermedad pleural Coto circuito I D Policitemía Hemorragia pulmonar algunas veces Tabla 7. Enfermedades que pueden disminuir la DLCO y/o la DLCO/VA DLCO DLCO/VA Enfisema Asma Fibrosis pulmonar Sarcoidosis Neumonectomía Restricción extrapulmonar - Debilidad muscular - Deformidad esquelética - Enfermedad pleural Enfermedad vascular pulmonar Edema pulmonar Enfermedad valvular mitral Coto circuito D I Anemia Falla renal Cirrosis Mixedema Enfermedad del colágeno - Artritis reumatoide - Esclerosis sistémica - Lupus eritematoso sistémico * * leve o normal * * * * leve o normal * puede estar aumentada 8. LIMITACIONES Y CONTROVERSIAS Los principales puntos de discusión son la elección de los valores normales de la difusión para la población colombiana, los ajustes necesarios para la interpretación de la prueba a la altura de Bogotá y la interpretación teniendo en cuenta la relación DL CO /V A.

12 En cuanto a valores normales, lo ideal sería la obtención de ecuaciones de referencia de nuestra población lo cual es difícil y costoso. Una alternativa según recomendaciones de la ATS, es la validación para cada laboratorio de la ecuación más apropiada dentro de las ya disponibles en la literatura, mediante la realización de la prueba en un grupo de sujetos sanos de diferentes edades y de ambos sexos. Esto permitiría a un costo menor, escoger la ecuación que más represente a nuestra población de sanos evaluada. Para el informe de los resultados a alturas diferentes al nivel del mar, se acepta el ajuste por un factor de corrección del valor medido según el cambio en presión barométrica y no el cambio en la mezcla de gases de la prueba. De otra forma se reconoce que el ajuste por nivel de hemoglobina es importante, particularmente en pacientes con anemia o con eritrocitosis como son muchos de nuestros pacientes con enfermedad pulmonar a la altura de Bogotá. Está sujeto a discusión el adoptar las formulas de corrección propuestas (Cotes) ya que estas ajustan a unos valores estándar de Hb de 14,6 g/dl en hombres y 13.4 gr/dl en mujeres, los cuales podrían ser inferiores a los valores promedio de hemoglobina en adultos sanos de nuestra población. Con estas formulas se normalizaría el resultado de la prueba para los diferentes niveles de hemoglobina lo que es muy útil para la comparación entre pacientes, pero el valor ajustado en pacientes con eritrocitosis sería inferior al verdadero en nuestra población. Esto indica la necesidad de generar nuestras propias ecuaciones de ajuste por hemoglobina. El volumen alveolar es una de las fuentes de variabilidad de la difusión de CO. La DL CO aumenta linealmente al aumentar el VA desde capacidad residual funcional hasta capacidad pulmonar total. Cuando hay disminución del volumen pulmonar, se usa la normalización de la DL CO por volumen alveolar (DL CO /VA). A diferencia de la relación linear positiva entre DL CO y el VA, la relación DL CO /VA se correlaciona negativamente y en forma no linear con el VA lo que puede ocasionar una sobre corrección de la DL CO por volumen pulmonar. Por esto, es que no es aceptado en forma generalizada la utilización de la DL CO /VA dentro de la interpretación de los resultados. Recomendamos la inclusión de todos estos parámetros en el informe y su interpretación (ver tablas 6 y 7). 9. LECTURAS RECOMENDADAS American Thoracic Society. Single breath carbon monoxide diffusing capacity (transfer factor). Am Rev Respir Dis. 1987;136:

13 American Thoracic Society. Single breath carbon monoxide diffusing capacity (transfer factor). Am J Respir Crit Care Med. 1995;152: European Respiratory Society. Standardization of the measurement of transfer factor (diffusing capacity). Eur Respir J. 1993;6(suppl 16):41-52 British Thoracic Society and the Association of Respiratory Technicians and Physiologist. Guidelines for the measurement of Respiratory Function. Respir Med. 1994;88: Crapo R. Carbon Monoxide Diffusing Capacity (Transfer Factor). Sem Respir Crit care med 1998;19: Crapo R, Foster R. Carbon Monoxide Diffusing Capacity. Clin Chest Med. 1989;10(2): American Thoracic Society. Pulmonary function Laboratory Management and Procedure Manual. A Project of the American Thoracic Society. Wanger J.ed. Capitulo 10 Gibson GJ. Clinical test of respiratory function. 2ª ed. Chapman & Hall Medical; 1996, Chinn DJ, Cotes JE, Flowers R, Marks AM, Reed JW. Transfer factor (diffusing capacity) standardized for alveolar volume: validation, reference values and applications of a new linear model to replace KCO (TL/VA). Eur Respir J. 1996;9: Hughes JMB, Pride NB. In defense of the carbon monoxide transfer coefficient KCO(TL/VA). Eur Respir J. 2001;17: