Espirómetros de turbina y espirómetros de ultrasonidos: un análisis comparativo.
La prevalencia de las enfermedades pulmonares sigue en aumento y el impacto de estas afecciones a escala mundial es cada vez más importante. Teóricamente, a medida que se siguen propagando las enfermedades pulmonares, también debería haberse generalizado la tasa de diagnóstico de manera global.
Por ejemplo, para establecer el diagnóstico de la EPOC (enfermedad pulmonar obstructiva crónica) es necesario realizar una prueba de espirometría. También se utiliza la espirometría para el seguimiento de otras enfermedades, como la fibrosis quística1 o la fibrosis pulmonar. Por otro lado, la espirometría se utiliza para medir los resultados clínicos necesarios para la evaluación y aprobación de medicamentos. Para lograr un análisis objetivo, es importante contar con mediciones que garanticen una escasa variabilidad y una alta replicabilidad.
Los espirómetros pueden funcionar mediante tres principios operativos principales: Presión diferencial, turbina y ultrasonidos. Existen importantes diferencias entre estos tres principios de funcionamiento. En este artículo compararemos los espirómetros de turbina y los de ultrasonidos.
Espirómetros de turbina #
Los espirómetros de turbina están compuestos por una hélice mecánica muy ligera situada en la trayectoria del flujo de aire. Gracias a otros elementos mecánicos que se encuentran en la trayectoria del flujo de aire, la hélice se pone en marcha al pasar el aire a través del espirómetro. La rotación de las aspas de la hélice se miden mediante un sensor óptico. Y, a continuación, se convierte la velocidad de rotación en velocidad de flujo de aire.
Figura 1: Vista esquemática de un espirómetro de turbina (https://www.pftforum.com/blog/turbine-spirometers/)
Ventajas e inconvenientes: Sensores de turbina #
Las principales ventajas de los sensores de flujo de turbina son:
Reusable turbine.
- Turbina reutilizable.
- Sensor ligero.
- Tecnología sencilla, lo cual implica un bajo coste.
Los principales inconvenientes son:
- Piezas mecánicas frágiles en la trayectoria del flujo de aire que se rompen con facilidad.
- Las partículas de polvo, pelos, etc. pueden bloquear o estropear el dispositivo y modificar las mediciones.
- La frecuencia de muestreo del sensor depende del flujo de aire. Para los volúmenes a flujos bajos, podría ser inferior a 100 Hz, que es la frecuencia de muestreo recomendada por las ATS/ERS.
- Los resultados pueden ser imprecisos para los volúmenes a flujos bajos.
- Cambios como la composición del gas, la temperatura o la humedad pueden influir en la medición del flujo.The sampling rate of the sensor is dependent on the airflow. For low flows the sampling rate might fall below the ATS/ERS recommended sampling rate of 100 Hz.
Espirómetros de ultrasonidos #
El sistema de ultrasonidos se lleva utilizando desde hace mucho tiempo para medir el flujo con dispositivos de gran tamaño. Sin embargo, la espirometría por ultrasonidos no se introdujo en el mercado comercial hasta el año 2000, de la mano de ndd Medical Technologies.
La velocidad del flujo aéreo se mide a través de sensores mediante señales de ultrasonidos que se transmiten dentro del tubo de flujo del espirómetro. Un espirómetro cuenta con dos transductores ultrasónicos colocados en los lados opuestos del tubo de flujo (ver la figura 2). Si el gas fluye de izquierda a derecha, el pulso ultrasónico requiere menos tiempo para transmitirse desde el transductor inferior al superior que el pulso que se transmite en la dirección opuesta. Esto se debe a que el aire en movimiento acelera o ralentiza los pulsos transmitidos entre los transductores. Los espirómetros ultrasónicos tienen una vía de flujo completamente abierta, sin partes mecánicas en el tubo.
Figura 2: Esquema del dispositivo EasyOne de ndd Medical Technologies con tecnología TrueFlow y TrueCheck (https://nddmed.com/es/soluciones/sensor-de-pfp-y-tecnologia-de-calibracion)
Ventajas: Sensor de flujo ultrasónico #
Las principales ventajas de los sensores de flujo ultrasónicos de ndd son:
- Dispositivo de tipo abierto, es decir, sin sensores en el tubo del flujo.
- La composición del gas, la temperatura o la humedad no afectan a las mediciones del flujo.
- La frecuencia de muestreo es constante y no depende del flujo de aire.
- El tubo de flujo desechable elimina el riesgo de contaminación cruzada.
- No se requiere calibración2 y se ha demostrado estabilidad a largo plazo3
- Alta precisión del flujo y el volumen en un amplio intervalo de flujo.2
Conclusion #
Todos los dispositivos de pruebas de función pulmonarde ndd utilizan tecnología de sensor de flujo ultrasónico. La medición del flujo se realiza a través de un circuito integrado desarrollado por ndd. El circuito se ha optimizado cuidadosamente, con lo que se ha eliminado la influencia de la composición del gas, la presión, la temperatura y la humedad en el rendimiento del dispositivo. Gracias a estas optimizaciones, los dispositivos de ndd son superiores a otros modelos de sensores de flujo ultrasónicos. Este es uno de los motivos principales por el que nuestros dispositivos se han utilizado en diferentes estudios de investigación clínica de gran visibilidad, como COPDGene, Multicenter AIDS Cohort Study (MACS) y los estudios BOLD y PLATINO. Esto no sería posible sin las características únicas de la tecnología de ultrasonidos desarrollada por ndd.
Las mayores ventajas de la tecnología de sensores de flujo ultrasónicos de ndd son su rendimiento preciso con flujos bajos, su gran durabilidad, una baja variabilidad de las mediciones y su alta replicabilidad. Estas ventajas superan con creces el rendimiento de los espirómetros de turbina.
El rendimiento de los espirómetros en el rango de bajo flujo —una clara deficiencia de los espirómetros de turbina— se presenta como un elemento clave para las mediciones de pacientes con EPOC. Dado que estos pacientes realizan espiraciones largas a niveles de flujo bajos, resulta esencial conseguir una medición precisa para obtener un diagnóstico correcto.
Consulte los apartados Sobre nosotros y Nuestros valores para conocer mejor nuestra historia, nuestra misión y nuestro enfoque, y el papel que desempeña nuestra tecnología en este ámbito.
de Aquino CSB, Rodrigues JC, da Silva-Filho LVRF. Routine spirometry in cystic fibrosis patients: impact on pulmonary exacerbation diagnosis and FEV1 decline. J Bras Pneumol. 48(3):e20210237. doi:10.36416/1806-3756/e20210237 ↩︎
Skloot GS, Edwards NT, Enright PL. Four-year calibration stability of the EasyOne portable spirometer. Respir Care. 2010;55(7):873-877. ↩︎ ↩︎
Pérez-Padilla R, Vázquez-García JC, Márquez MN, et al. The long-term stability of portable spirometers used in a multinational study of the prevalence of chronic obstructive pulmonary disease. Respir Care. 2006;51(10):1167-1171. ↩︎
Escrito por
Tré LaRosa
Tré LaRosa es consultor, científico y escritor en la zona de Washington D. C. y cuenta con una amplia experiencia en investigación (básica, traslacional y clínica) y en los resultados notificados por los pacientes. Ha escrito numerosos artículos sobre neurociencia, neumología y enfermedades respiratorias, también desde el punto de vista de los pacientes. Le apasiona seguir aprendiendo, leer, escribir y pasar tiempo al aire libre y, siempre que puede, aprovecha la oportunidad para hablar sobre su Golden Retrevier, Duncan.