Evaluación del volumen de sangre capilar pulmonar, la membrana Capacidad de Difusión y intrapulmonar arteriovenosa anastomosis durante el ejercicio

El objetivo general de este procedimiento es evaluar la respuesta vascular pulmonar al ejercicio utilizando múltiples fracciones de las capacidades de difusión de oxígeno inspirado, o FiO2, y ecocardiografía con contraste. Este método nos ayuda a comprender mejor cómo responde la circulación pulmonar al estrés del ejercicio. La principal ventaja de esta técnica es que se puede aplicar a una variedad de condiciones experimentales, clínicas y farmacológicas, incluso durante el ejercicio en participantes con enfermedades cardíacas o pulmonares.

Wade Michaelchuk y Sophie Collins, estudiantes graduados en mi laboratorio, demostrarán la técnica de contención de la respiración. La técnica de ecocardiografía con contraste será realizada por el doctor Sean van Diepen, cardiólogo. Antes de comenzar el procedimiento, use un sistema mezclador de aire y oxígeno para llenar una bolsa Douglas no difusora de 60 litros con 40% de oxígeno y otra con 60% de oxígeno.

Conecte dos válvulas de llave de paso de tres vías de gran diámetro para la modulación de los gases inhalados y use un tubo flexible sin compresión para conectar las bolsas Douglas al sistema de válvulas. Luego, conecte el sistema de válvulas a una válvula de no reinhalación bidireccional en forma de T conectada al conjunto de admisión de gas de prueba del sensor de flujo másico. Cambie la válvula de prerespiración y el selector de gas de monóxido de carbono a la orientación adecuada para la FiO2 seleccionada, e indique al sujeto que comience a pedalear a la intensidad de interés mientras mantiene una frecuencia cardíaca de entre más o menos tres latidos por minuto.

Una vez que se haya alcanzado el estado estacionario, fije las pinzas nasales y la boquilla en el sujeto, y haga que el sujeto respire normalmente durante cinco respiraciones con la bolsa Douglas de oxígeno al 40%. Después de la quinta respiración, indique al sujeto que inhale hasta la capacidad pulmonar total y luego exhale hasta el volumen residual. Cuando el volumen pulmonar comience a estabilizarse, presione F1 en el teclado del sistema de válvulas para cambiar al gas de monóxido de carbono e indique al sujeto que continúe exhalando durante tres segundos, seguido de la inhalación del gas de monóxido de carbono hasta la capacidad pulmonar total.

Inhala profundamente, sopla hasta el final, sigue empujando, tres, dos, uno, y respira profundamente, arriba, arriba, arriba, arriba, seis, cinco, cuatro, cuenta regresiva desde seis segundos. Tres, dos, uno, sopla, e instruye al sujeto para que exhale de nuevo al volumen residual. Bien, respira normalmente.

Controlar el traceado de metano durante la exhalación para asegurar que la pendiente es horizontal. El éxito de este paso depende de la habilidad del evaluador y la capacidad del sujeto para seguir órdenes y mantener la calma durante la retención de la respiración. Le sugerimos que ensaye el tiempo de la retención de la respiración con el sujeto antes de intentar este procedimiento.

Ahora, retire la boquilla y haga que el sujeto realice un ciclo durante al menos dos minutos más para permitir que se lave el monóxido de carbono residual. Luego, repita las maniobras de apnea para las FiO2 restantes. Para garantizar una maniobra de alta calidad, confirme que el volumen alveolar esté dentro del 5% de los ensayos anteriores y que el tiempo de retención de la respiración sea de aproximadamente seis segundos.

Para el reclutamiento de anastomosis arteriovenosa intrapulmonar, o IPAVA, primero se inserta un catéter intravenoso de calibre 20 en una de las venas antecubitales del sujeto. Luego, use un trozo de tubo de extensión de seis pulgadas para conectar el catéter a una llave de paso de tres vías y conecte dos jeringas de 10 mililitros a la llave de paso. Para crear el contraste intravenoso, combine 10 mililitros de solución salina estéril con cinco mililitros de aire punto cero y agite rápidamente las dos jeringas hacia adelante y hacia atrás a través de la llave de paso hasta que las burbujas finalmente se suspendan.

Indique al sujeto que comience el ejercicio de ciclismo a 100 vatios de intensidad. Una vez que se haya alcanzado el estado estacionario, haga que un cardiólogo experimentado obtenga una vista apical estándar de cuatro cámaras del corazón. Continúe agitando la solución salina hasta que el cardiólogo esté listo para registrar.

A continuación, inyecte el contraste mientras el cardiólogo mantiene la vista de cuatro cámaras y registre 15 ciclos cardíacos tras la detección del contraste en el ventrículo derecho. La calidad de la imagen de la ecografía depende de la capacidad técnica del ecografista para mantener una imagen aceptable de las cuatro cámaras del corazón durante el ejercicio. Luego, haga que un ecocardiógrafo que está ciego a las condiciones experimentales interprete los ecocardiogramas para detectar la presencia de IPAVA.

El volumen sanguíneo capilar y la capacidad de difusión aumentan a medida que aumenta la intensidad del ejercicio, lo que es coherente con la necesidad de una mayor capacidad de difusión para un mayor consumo de oxígeno. De hecho, en este experimento representativo, los datos ecocardiográficos no demuestran ningún reclutamiento de IPAVA en reposo, pero con una puntuación IPAVA que aumenta a medida que aumenta la intensidad del ejercicio. En esta grabación del corazón de un sujeto en reposo, se puede visualizar claramente el agente de contraste entrando en el ventrículo derecho.

Incluso después de cinco ciclos cardíacos, no se puede observar contraste en el ventrículo izquierdo, lo que le da a este participante una puntuación IPAVA en reposo de cero. Aquí se muestran trazados representativos de ecocardiógrafos de contraste de cuatro cámaras. Tenga en cuenta que a medida que aumenta la intensidad del ejercicio, la puntuación de la anastomosis arteriovenosa intrapulmonar aumenta de cero en reposo a tres en la intensidad más alta del ejercicio.

Una vez dominada, esta técnica se puede completar en dos horas. Al intentar este procedimiento, es importante recordar entrenar al voluntario en la técnica y el tiempo de respiración adecuados. Después de este procedimiento, se pueden utilizar otras intervenciones, como una infusión de fármacos, para responder preguntas sobre la circulación pulmonar.

Tras su desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la fisiología pulmonar exploraran los determinantes de la capacidad de difusión pulmonar en humanos. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo evaluar la vasculatura pulmonar en reposo y durante el ejercicio. No olvide que trabajar con monóxido de carbono puede ser extremadamente peligroso y que siempre se deben tomar precauciones, como la ventilación adecuada de la habitación, al realizar este procedimiento.