La sabiduría empieza por llamar a
las cosas por su nombre.
Proverbio chino
El sistema respiratorio (al igual que
otros sistemas del organismo) manifiesta la capacidad de
recuperar el estado inicial después de haber padecido
una deformación y, al expresarse en relación a este
fenómeno, los médicos especialistas solían hacer uso de
los términos Elastancia o Elasticidad, aunque
actualmente ha cobrado cada vez más preponderancia entre
ellos el hablar de Compliancia, o Complacencia, o
Distensibilidad.
Por su lado, aquella clase de
comportamiento, a saber, ‘deformación/recuperación-de-la
forma’, de los sistemas (vivos o no) es estudiada por la
rama de la física denominada “teoría de la Elasticidad”.
Habiendo detectado un uso, en nuestra opinión, confuso
de los términos del título de este trabajo, en lo que
sigue repasamos algunas nociones básicas vistas desde la
física, y desde la medicina, con la esperanza de
contribuir a un uso más depurado del vocabulario
técnico.
Desde la física
En física, de
los cinco términos que nos ocupan –Elastancia,
Elasticidad, Compliancia, Complacencia y Distensibilidad-,
sólo el segundo está definido y se lo usa para denotar a
la cualidad por la cual un sistema físico recupera su
forma inicial luego de cesar la acción que lo había
deformado. Enfatizamos que no se lo define de forma
matemática: en física, la Elasticidad es una propiedad,
y no un atributo (: una variable mensurable,
cuantificable). Entre los atributos que corresponden a
la propiedad Elasticidad –genéricamente llamados,
“propiedades elásticas”- y que sí están definidos en
física como magnitudes medibles, se cuenta el llamado
“módulo de extensión” o “módulo de Young”[1] (Y) [i]:
Y =
σ/ε
(1)
Donde
σ
representa la tensión ejercida sobre el sistema (es
decir, una fuerza aplicada sobre un área) y
ε
su
deformación.[2], [3] La relación tensión-deformación de
distintos sistemas biológicos se muestra en forma
gráfica en la figura 1. En sus cuatro paneles podemos
observar varios aspectos del fenómeno de la Elasticidad.
Según la definición dada por la fórmula (1), sólo
podemos definir el módulo de Young en el caso de hueso
seco y de hueso húmedo dentro de un cierto rango, hasta
una deformación de aproximadamente 0,4%, ver panel (a).
Pues sólo en esos casos se cumple una relación lineal
entre tensión y deformación. De los materiales que
muestran este comportamiento lineal, se dice que siguen
la ley de Hooke (expresada, justamente, por la fórmula
(1)).
En las curvas no lineales de tensión-deformación (ver
curvas (b) y (d), y también el tramo no lineal en (a)),
se puede definir un “módulo de Young incremental” para
cada deformación, como la pendiente de la curva en cada
uno de sus puntos. Es decir que en cuanto “más empinada”
la curva, mayor el módulo de Young y por lo tanto debe
aplicarse mayor tensión para lograr una misma
deformación. En otras palabras, a mayor módulo de Young,
mayor dificultad para deformar al sistema. Vemos que en
los materiales biológicos (no mineralizados) es típico
que el módulo de Young incremental aumente con el
estiramiento.
Figura 1.
Curvas de tensión-deformación para un fémur humano seco
y húmedo (a)[ii] y para un uréter de feto humano (b)[iii].
(c) Curva presión-volumen de un pulmón[iv] ablacionado,
aquí el cero representa la presión atmosférica[4]; y (d)
exactamente la misma información que en la curva (c),
pero adaptando el formato y las unidades de los ejes a
una forma más similar a la de las curvas (a) y (b), a
fin de facilitar la comparación (nótese que la presión
es una forma de tensión) [5].[6]
En las curvas
(b), (c) y (d), la curva de estiramiento (o inflación)
no es la misma que la de recuperación (deflación), este
fenómeno recibe el nombre de “histéresis” y manifiesta
la pérdida de energía en forma de calor[7]. Para
deformar a un cuerpo debe aportársele energía desde el
exterior (aplicando una tensión que lo deforma). Si toda
esa energía es almacenada en el cuerpo de modo que al
dejar de aplicarle una tensión esa energía restaura las
dimensiones originales del cuerpo, entonces se dice que
el proceso fue reversible y que su comportamiento es
perfectamente elástico. Si, por el contrario, parte de
la energía aportada al cuerpo para deformarlo se pierde
en forma de calor (generado por fricciones internas al
material), entonces se dice que el proceso fue
irreversible, y que su comportamiento tiene una
componente viscosa, o que es viscoelástico[v]. Los
tejidos blandos tales como paredes vasculares,
ligamentos, tegumentos y paredes de vísceras huecas, o
los de las curvas (b), (c), y (d) son viscoelásticos.[8]
Desde la medicina
En medicina, para decir de la Elasticidad de un vaso o
de un órgano hueco se definen la Elastancia (E) y la
compliancia[9] o distensibilidad[10] (C o D), y en este
caso la tensión de interés es la presión transmural, y
la deformación de interés es la del volumen. Se definen
según:
E = ΔPt / ΔV
(2)
C = D =
1 / E = ΔV / ΔPt
(3)
Donde Δ
expresa “variación de”, Pt la presión
transmural, y V el volumen. Vemos que la compliancia (o
distensibilidad) se define como la recíproca de la
elasticidad (C =1/E).[11] Esta es una forma matemática
sencilla de garantizar que cuando una aumenta, la otra
disminuye, y viceversa. Además, resulta obvio entonces,
que hablar de Compliancia o Distensibilidad no tiene que
ver con la ausencia de Elasticidad (de hecho, indica que
la propiedad Elasticidad sí está presente).
En lo referido al comportamiento elástico del sistema
respiratorio como una totalidad, además de las
características estructurales de sus tejidos, el mismo
se ve influenciado por la presencia del surfactante, que
aumenta su componente viscoso[12].
Ahora bien, el creciente interés que han despertado la
investigaciones sobre las propiedades elásticas del
sistema respiratorio en distintas patologías y en
especial en la Injuria Pulmonar Aguda (IPA) y el
Síndrome de Dificultad Respiratoria Aguda (SDRA), han
llevado a incluir como rutina, en la práctica clínica,
las mediciones de las variables que permiten estimar
dichas propiedades. Y, como consecuencia, ante un
paciente bajo ventilación mecánica, es cada vez más
frecuente oír expresiones tales como: “el paciente ha
mejorado su distensibilidad” (o empeorado, según el
caso); o, “está más distensible” (o menos, según
corresponda).
Quizás pueda considerarse a éste un hecho menor, sin
embargo no lo parece a juzgar por el rumbo que estos
conceptos van tomando en la práctica clínica.
Como hemos visto, son las propiedades elásticas las que
determinan el comportamiento de la relación
presión-volumen del sistema respiratorio, y así como
éstas le permiten su normal funcionamiento, en
condiciones de enfermedad son ellas las determinantes de
sus anomalías. Y, por lo tanto, las propiedades
elásticas o, para ser más precisos, viscoelásticas, han
sido las destinatarias de los últimos avances
conseguidos en ventilación mecánica de los pacientes con
IPA/SDRA, en especial, de aquellos destinados a prevenir
la injuria asociada a la ventilación mecánica. Para
ello, algunos autores diseñaron maniobras, como las
maniobras de reclutamiento alveolar o la ventilación en
prono, para que tuvieran como efecto la disminución de
la elastancia del sistema, y otros se plantearon que el
aumento de la elastancia del sistema, en algunos casos,
podía corresponder más a un deterioro de las propiedades
elásticas de la pared, que al de las propiedades
elásticas del parénquima pulmonar propiamente dicho.
Es así como, en los últimos años, se han propuesto
estrategias ventilatorias tendientes a modificar las
propiedades viscoelásticas del sistema respiratorio a
diferencia de aquellas que sólo intentan impedir mayor
deterioro de las mismas. Un ejemplo exitoso de estos
intentos han sido los trabajos englobados en el concepto
de “Abrir el pulmón y mantenerlo abierto”[vi] (Open Lung
Concept[vii], Open Lung Approach[viii] y Estrategia de
Reclutamiento Alveolar[ix], entre otros) y en el de la
Ventilación Mecánica en posición Prona[x]. Pero también
lo fue el reconocimiento del valor de la presión
intrabdominal como elemento indispensable en el cálculo
de la presión transmural de pacientes con patología
abdominal, en especial en casos de Síndrome
Compartimental Abdominal, asociado a IPA/SDRA.
Ninguna de estas estrategias ventilatorias hubiera sido
desarrollada pensando en cómo mejorar las propiedades
distensibles del pulmón, que no existen, sino teniendo
presente la posibilidad de normalizar o, al menos
intentarlo, el estado de sus propiedades (visco)elásticas.
Conclusiones
Por una parte, a fines de refinar la nomenclatura (con
el consecuente refinamiento de los conceptos), creemos
conveniente que en física se sustituya la expresión
“propiedades elásticas de un material”, por “atributos
de la elasticidad de un material” y, en general, se
preste atención a la distinción entre propiedades (:
cualidades) y atributos (: variables medibles asociadas
a las cualidades).[13] Por otra parte, creemos
conveniente que en la comunidad médica se haga un
esfuerzo por adoptar para el vocablo “Elasticidad” la
acepción que se le da en física (que, insistimos,
refiere en forma amplia a los fenómenos relacionados con
la propiedad de los cuerpos de recuperar su forma previa
deformación). En particular, no confundiéndolo con el de
elastancia (que, de los atributos asociados a la
propiedad “Elasticidad”, es el que mide la dificultad de
deformar un cuerpo), ni con el de compliancia (que, de
los atributos asociados a la propiedad “Elasticidad”, es
el que mide la facilidad de deformar un cuerpo) que
tienen significados mucho más específicos.
Finalmente, en un sentido más amplio, intentamos
ejemplificar que una definición precisa de términos
puede redundar en mayor comprensión de los fenómenos,
con una eventual incidencia en la terapéutica y que, por
el contrario, el uso de términos confusamente definidos
puede tanto dificultar la comprensión de los procesos
fisiológicos y fisiopatológicos del sistema
respiratorio, como entorpecer la comunicación entre
pares y entre especialistas de distintos orígenes
(médicos e ingenieros, por ejemplo). Esto, a su vez,
probablemente vaya en detrimento de la calidad de la
atención a la complejidad de los pacientes, que no
deberíamos olvidar es la función de médicos y demás
especialistas abocados a facilitar la tarea médica.[xi]
Bibliografía
[i]
Theory of Elasticity, 2da ed.
L.D. Landau y E.M. Lifshitz.
Pergamon Press, UK, 1970.
[ii]
Biomechanics, Mechanical Properties of Living
Tissues, 2nd ed. Y. C.
Fung. Springer, NY, 1993. p.271.
[iii]
Ibid Biomechanics, p. 478.
[iv]
Respiratory Physiology, The Essentials, 8th ed.
J. B. West (ed.).
Lippincott Williams & Wilkins, 2008. p. 98.
[v]
Circulación en tubos distensibles. Dr. Fernando
D. Saraví. ETAS Hemodinámica 2007: Capítulo 6.
Universidad Nacional de Cuyo – Gobierno de
Mendoza. Facultad de Ciencias Médicas - Escuela
de Técnicos Asistenciales en Salud
[vii]
Mejoría de la función respiratoria con una
técnica de Apertura Pulmonar”.
E. S. Turchetto, J.L. Santos,
J. Tussedo, D. Geat, J.L. do Campo, S. Bohm, B.
Lachmann. Medicina Intensiva 1999;4:135-143.
[viii]
Effect of a protective ventilation strategy on
mortality of the acute respiratory distress
syndrome. Amato MB, Barbas CS, et al. N Engl J
Med 1998;338:347–354.
[ix]
“Alveolar recruitment strategy” improves
arterial oxygenation during general anaesthesia”.
Tusman G, Bohm SH,
Vazquez de Anda GF, et al. Br J Anaesth 1999;
82:8 –13.
[x]
Effect of prone
positioning on the survival of patients with
acute respiratory failure Gattinoni L. Tognoni
G, Pesenti A, Taccone P, Mascheroni D, Labarta
V, Malacrida R, Digiulio P, Fumagalli R, Pelosi
P, Brazzi L, Latini R, for the prone-supine
study group. . N Engl
JMed 2001;345:568-73.
[xi]
Acerca de la complejidad del paciente con SDRA.
Elsio S. Turchetto y Rubén L. Makinistian. 10
de septiembre de 2009. Clinica-UNR.org.
(Publicación digital de la 1ra Cátedra de
Clínica Médica y Terapéutica y la Carrera de
Posgrado de especialización en Clínica Médica
Facultad de Ciencias Médicas - Universidad
Nacional de Rosario). www.clinica-unr.org.