El gradiente alveolar-arterial (A- aO
2, [1] o gradiente A–a ), es una medida de la diferencia entre la concentración alveolar ( A ) de oxígeno y la concentración arterial ( a ) de oxígeno. Es un parámetro útil para acotar el diagnóstico diferencial de la hipoxemia . [2]
El gradiente A-a ayuda a evaluar la integridad de la unidad capilar alveolar. Por ejemplo, en altitudes elevadas, la PaO2 arterial de oxígeno
2es bajo, pero sólo porque el oxígeno alveolar ( PAO
2) también es bajo. Sin embargo, en estados de desajuste entre ventilación y perfusión , como la embolia pulmonar o la derivación de derecha a izquierda , el oxígeno no se transfiere eficazmente desde los alvéolos a la sangre, lo que da como resultado un gradiente de Aa elevado.
En un sistema perfecto, no existiría ningún gradiente de Aa: el oxígeno se difundiría y se igualaría a través de la membrana capilar, y las presiones en el sistema arterial y los alvéolos serían efectivamente iguales (lo que daría como resultado un gradiente de Aa de cero). [2] Sin embargo, aunque la presión parcial de oxígeno está aproximadamente equilibrada entre los capilares pulmonares y el gas alveolar, este equilibrio no se mantiene a medida que la sangre viaja más a través de la circulación pulmonar. Como regla general, PAO
2es siempre mayor que P
aoh
2en al menos 5 a 10 mmHg, incluso en una persona sana con ventilación y perfusión normales. Este gradiente existe debido tanto a una derivación fisiológica de derecha a izquierda como a un desajuste V/Q fisiológico causado por diferencias en la perfusión dependientes de la gravedad en varias zonas de los pulmones . Los vasos bronquiales transportan nutrientes y oxígeno a ciertos tejidos pulmonares, y parte de esta sangre venosa desoxigenada y gastada drena hacia las venas pulmonares altamente oxigenadas , provocando una derivación de derecha a izquierda. Además, los efectos de la gravedad alteran el flujo de sangre y aire a través de distintas alturas del pulmón. En el pulmón en posición vertical, tanto la perfusión como la ventilación son mayores en la base, pero el gradiente de perfusión es más pronunciado que el de la ventilación, por lo que la relación V/Q es mayor en el vértice que en la base. Esto significa que la sangre que fluye a través de los capilares en la base del pulmón no está completamente oxigenada. [3]
La ecuación para calcular el gradiente A–a es:
Dónde:
En su forma ampliada, el gradiente A-a se puede calcular mediante:
En aire ambiente ( F
ioh
2= 0,21, o 21%), al nivel del mar (P atm = 760 mmHg) suponiendo 100% de humedad en los alvéolos (P H 2 O = 47 mmHg), una versión simplificada de la ecuación es:
El gradiente A-a es útil para determinar el origen de la hipoxemia . La medición ayuda a aislar la ubicación del problema, ya sea intrapulmonar (dentro de los pulmones) o extrapulmonar (en otra parte del cuerpo).
Un gradiente A-a normal para un adulto joven no fumador que respira aire está entre 5 y 10 mmHg. Normalmente, el gradiente A-a aumenta con la edad. Por cada década que ha vivido una persona, se espera que su gradiente A-a aumente en 1 mmHg. Una estimación conservadora del gradiente A–a normal es [edad en años + 10]/ 4 . Por tanto, una persona de 40 años debería tener un gradiente A–a de alrededor de 12,5 mmHg. [2] El valor calculado para el gradiente de Aa de un paciente puede evaluar si su hipoxia se debe a la disfunción de la unidad alveolo-capilar, por lo que se elevará, o por otro motivo, en el que el gradiente de Aa será igual o menor. que el valor calculado utilizando la ecuación anterior. [2]
Un gradiente A–a anormalmente aumentado sugiere un defecto en la difusión , un desajuste V/Q o una derivación de derecha a izquierda . [5]
El gradiente de Aa tiene utilidad clínica en pacientes con hipoxemia de etiología indeterminada. El gradiente Aa se puede dividir categóricamente en elevado o normal. Las causas de la hipoxemia se clasificarán en cualquiera de las categorías. Para comprender mejor qué etiologías de hipoxemia se incluyen en cada categoría, podemos utilizar una analogía simple. Piense en el viaje del oxígeno a través del cuerpo como si fuera un río. El sistema respiratorio servirá como la primera parte del río. Luego imagina una cascada desde ese punto que conduce a la segunda parte del río. La cascada representa las paredes alveolares y capilares, y la segunda parte del río representa el sistema arterial. El río desemboca en un lago, que puede representar la perfusión del órgano terminal. El gradiente Aa ayuda a determinar dónde hay obstrucción del flujo. [2]
Por ejemplo, considere la hipoventilación. Los pacientes pueden presentar hipoventilación por diversas razones; algunos incluyen depresión del SNC, enfermedades neuromusculares como la miastenia gravis, mala elasticidad del pecho como se observa en la cifoescoliosis o pacientes con fracturas vertebrales, y muchas otras. Los pacientes con mala ventilación carecen de tensión de oxígeno en todo el sistema arterial además del sistema respiratorio. Por lo tanto, el río tendrá un caudal disminuido en ambas partes. Dado que tanto "A" como "a" disminuyen al mismo tiempo, el gradiente entre los dos permanecerá en los límites normales (aunque ambos valores disminuirán). Por tanto, los pacientes con hipoxemia debida a hipoventilación tendrán un gradiente de Aa dentro de los límites normales. [2]
Consideremos ahora la neumonía. Los pacientes con neumonía tienen una barrera física dentro de los alvéolos, que limita la difusión de oxígeno hacia los capilares. Sin embargo, estos pacientes pueden ventilar (a diferencia del paciente con hipoventilación), lo que dará como resultado un tracto respiratorio bien oxigenado (A) con una mala difusión de oxígeno a través de la unidad alveolar-capilar y, por lo tanto, niveles más bajos de oxígeno en la sangre arterial (a). . La obstrucción, en este caso, se produciría en la cascada de nuestro ejemplo, limitando el flujo de agua sólo por la segunda parte del río. Por lo tanto, los pacientes con hipoxemia debida a neumonía tendrán un gradiente de Aa inapropiadamente elevado (debido a una "A" normal y una "a" baja). [2]
La aplicación de esta analogía a diferentes causas de hipoxemia debería ayudar a determinar si se debe esperar un gradiente de Aa elevado o normal. Como regla general, cualquier patología de la unidad alveolar-capilar dará como resultado un gradiente de Aa elevado. La siguiente tabla muestra los diferentes estados patológicos que causan hipoxemia. [2]
Porque el gradiente A–a se aproxima como: (150 − 5/4( PCO 2 )) – PaO
2al nivel del mar y en el aire ambiente (0,21x(760-47) = 149,7 mmHg para la presión parcial de oxígeno alveolar, después de tener en cuenta el vapor de agua), la causa matemática directa de un valor grande es que la sangre tiene una PaO baja
2, una PaCO 2 baja o ambas. El CO 2 se intercambia muy fácilmente en los pulmones y una PaCO 2 baja se correlaciona directamente con una ventilación minuto alta ; por lo tanto, una PaCO 2 arterial baja indica que se está utilizando un esfuerzo respiratorio adicional para oxigenar la sangre. Una PaO baja
2indica que la ventilación minuto actual del paciente (ya sea alta o normal) no es suficiente para permitir una difusión adecuada de oxígeno en la sangre. Por lo tanto, el gradiente A–a demuestra esencialmente un esfuerzo respiratorio elevado (PaCO 2 arterial baja ) en relación con el nivel alcanzado de oxigenación ( PaO arterial
2). Un gradiente A-a alto podría indicar que un paciente respira con dificultad para lograr una oxigenación normal, un paciente que respira normalmente y logra una oxigenación baja, o un paciente que respira con dificultad y aún no logra alcanzar una oxigenación normal.
Si la falta de oxigenación es proporcional al bajo esfuerzo respiratorio, entonces el gradiente A-a no aumenta; una persona sana que hipoventila tendría hipoxia, pero un gradiente A-a normal. En un caso extremo, los niveles elevados de CO2 debidos a la hipoventilación pueden enmascarar un gradiente A-a elevado existente. Este artefacto matemático hace que el gradiente A-a sea más útil clínicamente en el contexto de hiperventilación.
