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Capítulo 2. 1. Función pulmonar y
su evaluación
7. MECÁNICA RESPIRATORIA |
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7. 1. GENERALIDADES
Fisiológicamente, el pulmón y la caja torácica se interrelacionan gracias a la interfase pleural, espacio virtual que debe transmitir al pulmón, la acción inspiratoria de los músculos respiratorios, diafragma y accesorios, forzándolo a hincharse. El pulmón es un órgano elástico, cuya tendencia natural es a estar deshinchado, para alcanzar el volumen residual (VR), mientras que la caja torácica es un conjunto osteomuscular, cuya tendencia natural es hacia su expansión máxima, buscando la posición de capacidad total pulmonar (TLC). Es necesario un consenso, acuerdo, o posición de equilibrio entre ambos, que deben ser buenos vecinos interactivos, y este equilibrio se consigue precisamente en posición intermedia, al final de una espiración natural no forzada, la posición de capacidad residual funcional (CRF). En esta posición, las fuerzas de hinchado torácico, y de deshinchado pulmonar se equilibran. La presión alveolar en todo momento será la suma de la presión pleural más la presión del propio retroceso elástico pulmonar, lo que nos conduce a la definición 67 de la Presión de Retroceso Elástico (Pel, Pst) , como la diferencia entre la presión en el alvéolo y la presión en el espacio pleural, siendo el Coeficiente de retracción elástica (Pel/TLC) un término parecido, referido al valor de capacidad pulmonar total, con valor normal, 2,5-8 cm de agua/L (<2,5 en pacientes enfisematosos, y >8 en pacientes restrictivos). Dada la lógica dificultad en medir directamente la Presión Alveolar, tenemos que recurrir a su estimación indirecta. Entendemos por Presión transmural, la diferencia entre la presión dentro, menos la presión fuera del compartimento que se considere. Así, la Presión transpulmonar, será igual a la presión en boca menos la presión pleural, y también la Presión transpulmonar será la suma de la Pel y de la Presión debida a la resistencia de la vía aérea, de forma que cuando no hay flujo, ni resistencia por tanto, la P transpulmonar será igual a Pel. Esta es la base de la estimación clásica de la presión alveolar, asumiendo que será igual a la presión en boca o vía aérea, cuando interrumpimos el flujo mediante un obstructor o shutter, sistema muy habitual en estudios de fisiopatología respiratoria, o con un período de meseta en el ventilador mecánico (Gráfico 20 con los distintos puntos de presión en vía aérea(dinámica, cero, estática, PEEP intrínseca y externa), arriba, y abajo la P. alveolar). La Presión Pleural puede medirse directamente de forma invasiva, aprovechando la presencia de tubos pleurales en los pacientes postoperados cardiotorácicos, con las dificultades de manipulación y asepsia lógicas, o también puede estimarse a partir de las variaciones de la presión venosa central 68. Al transmitirse la Presión pleural, tanto al esófago, como a la pared traqueal, y desde ella, al manguito de neumotaponamiento intratorácico, puede estimarse la presión pleural, asumiendo que es similar a la transmitida por un catéter balón situado en el tercio inferior esofágico. La Presión Esofágica (P esof) será un buen reflejo de la presión pleural en posición erecta, no siempre en decúbito lateral derecho, en supino, y menos aún en decúbito lateral izquierdo, debido al peso mediastínico. El catéter-balón esofágico puede construirse artesanalmente, fijando un baloncito de látex de unos 10 cm de largo, sobre un catéter con orificios múltiples que promedian la presión transmitida por el globo. Este balón debe hincharse hasta un cierto volumen, que dependerá de sus características elásticas, y después deshincharse, dejándole unos 0,8 ml de aire, el menor volumen que de una presión a través de la pared del balón, de cero, debiendo tener una cierta longitud, para que este aire residual se desplace a la zona de mayor presión negativa 69. Actualmente existen sistemas de catéter-balón montados en una sonda nasogástrica de usos múltiples, adaptados a sistemas informatizados que automáticamente realizan el hinchado, deshinchado, purga, y controles periódicos del volumen de este balón, para evitar un hinchado esofágico excesivo. Este catéter suele introducirse por la nariz, visualizando la onda de presión en el monitor respiratorio, onda que será positiva en inspiración cuando el balón alcance el estómago, y negativa inspiratoria cuando se retira hasta el tercio inferior esofágico, a unos 40-45 cm de la nariz, la posición óptima. La confirmación de la posición óptima del balón esofágico se realiza con el test de oclusión de Baydur 70: medida simultánea de presión en el esófago y en la vía aérea, obstruyendo esta última con cualquier sistema, incluso manualmente.La oscilación de ambas presiones ante los esfuerzos respiratorios del paciente, debe ser similar, con una razón o cociente: Pesof / Pvias=1, aunque en posición supino puede ser menor de 1, y en EPOC, mayor de 1, en parte por la descompresión del gas alveolar.En posición esofágica correcta, suelen apreciarse unas pulsaciones en la onda de Pesof, que pueden alcanzar 1,3 cm en posición erecta, 2 cm en DLD, 1,8 en DLI, y 3,5 +/-1,8 en supino, sincrónicas con el latido cardiaco, lo que también confirma una posición óptima (ver Gráfico 26).La P esof permite dividir o partir los cálculos de mecánica del sistema respiratorio, en los debidos al pulmón, y los de la caja torácica. Se define la compliance (C), distensibilidad, adaptabilidad o complacencia, como la relación entre el volumen y la presión, ya sea en el pulmón aislado, en la pared torácica, o en ambos: el sistema respiratorio (Crs en la terminología inglesa). Como la conductancia (G) que es el inverso de la resistencia al flujo aéreo, las compliances de pulmón y tórax se relacionan en paralelo (!/Csr= 1/Cpulmón + 1/Ccaja tórax), hecho que explica el que a veces se use el inverso de la compliance, o sea la elastancia (E), en este caso relacionada en serie: Esr=Epulmón + Ecaja, al igual que las Resistencias (R).No hay que confundir el término Compliance con Impedancia (Z), que representa una relación Presión/Flujo. En la literatura se encuentran términos como Compliance estática, dinámica, efectiva, características dinámicas 71-72, distensibilidad estática, efectiva, y total, por lo que intentaremos deslindar conceptos y unificar la sinonimia. En el laboratorio de fisiopatología respiratoria suele medirse la compliance, el volumen de gas intratorácico (VGIT, ITGV) y las resistencias, realizando una serie de obstrucciones al flujo, midiendo las relaciones volumen/presión, y presión/flujo con los llamados ángulos alfa y ángulo beta. Se entiende por Compliance estática la relación entre el volumen y la presión, en puntos sin flujo gaseoso, mientras que hablaremos de Compliance dinámica cuando las medidas de V y P se hacen en puntos en que el flujo no está interrumpido, pero se invierte (flow reversal), al final de la Inspiración, y al final de la Espiración, en los extremos 73 del VT, siendo la C estática y dinámica casi iguales en sujetos normales salvo a frecuencias altas.En pacientes críticos en ventilación mecánica se mide la compliance estática, usando un período de meseta o parada inspiratoria (plateau, inflation hold), ya sea automático o disparado con dispositivo o botón manual, variante del shutter del gabinete de fisiopatología. Este período de parada, debe durar al menos 0,5 seg, para conseguir el equilibrio entre las unidades alveolares de llenado lento y rápido. En equipos que no dispongan de mandos para realizar una parada o meseta inspiratoria (ventiladores de transporte y algunos antiguos), siempre se puede hacer esta meseta, impidiendo al final de la inspiración, la apertura de la válvula espiratoria (clampado de la línea que hincha las válvulas en seta, oclusión manual tras la válvula espiratoria), observando las presiones que marca el manómetro del ventilador. En este período de meseta, que los ventiladores confirman con el encendido de un piloto o LED (ligh emiting diode), no hay flujo de gas, y el manómetro de presión en vía aérea se detiene (Gráfico 20) en un valor de presión(PS) siempre inferior al denominado punto de presión dinámica o pico (PD). Mientras que la literatura nacional distingue muy bien la P pico (P1), la P meseta (P2), y la PEEP intrínseca (PEEPi, P3), la literatura anglosajona usa los términos presión pico o presión dinámica (PD, Pt ), y Presión meseta final o Presión Estática (PS, P2), lo que a veces induce a confusiones, ya que denominan P1 y PZ, a la parte inicial de la meseta, que no siempre es horizontal (Gráfico 20), sino que muestra un perfil descendente cuando no hay uniformidad de unidades broncoalveolares (Gráfico 21). La compliance estática sería el cociente entre el volumen tidal suministrado por el ventilador, y la diferencia entre la presión meseta (PS=P2) y la presión al final de la espiración o basal. Esta presión basal no siempre es cero (zero=ZEEP), por lo que en caso de usar presión positiva espiratoria final externa (PEEP), tendremos que restar esta PEEP, así como también debemos buscar y documentar la presencia de PEEP intrínseca (PEEPi). Además del método de la meseta o parada inspiratoria, algunos autores preconizan la medida de la compliance estática con el sistema de la superjeringa, en que se va hinchando el sistema respiratorio manualmente con una gran jeringa muy bien calibrada en volumen, dotada de un manómetro también muy bien calibrado, registrando presión en abscisas, y volumen en el eje de ordenadas. Se introduce cada volumen, y se hace una pequeña pausa a cada nivel, observando los bucles, tanto durante la inspiración, como durante la espiración o deflación, lo que parece más admitido. El método de la superjeringa requiere que el paciente esté paralizado, sin respiración espontánea, sin ningún esfuerzo ins o espiratorio, y siempre se artefactará por los intercambios gaseosos y desviación de sangre del tórax en las paradas. La línea o curva que mejor se adapta a los valores obtenidos, es la compliance. En esta línea, a veces se observan un punto o zona de cambio de inflexión, en que hay un aumento brusco en la pendiente de la recta de compliance, por apertura de unidades alveolares, colapsadas hasta que se alcanza su presión crítica de apertura, y esto tiene importancia para titular y dosificar la mejor PEEP en el caso de que se precise. Cualquier método de medir la compliance, ya sea en sujetos normales, enfisematosos, o fibróticos, demuestra que este parámetro no es linear, mejor dicho, es alinear (Gráfico 22), siguiendo una función curva, con compliances bajas a bajos volúmenes, que aumenta a volúmenes medianos para disminuir ante volúmenes tidal excesivos por sobredistensión (punto de inflexión superior). Este comportamiento limita las comparaciones de compliance obtenidas con cualquier volumen del ventilador, y justifica el que algunos equipos usen un ciclo especial siempre al mismo volumen para seguir las tendencias de compliance. Dependiendo del equipo medidor del volumen tidal del ventilador, y de
su posición, cercana al enfermo, o situado detrás de la válvula
espiratoria, habría que hacer correcciones para el volumen de gas
que no pasa al enfermo, y que distiende únicamente los circuitos
plásticos externos del ventilador (volumen compresible).Dependiendo
del material de estos circuitos, este volumen compresible oscila entre
3-4 ml por cada cm de agua de presión.Cuando se realizan estas correcciones,
se habla de Compliance efectiva, expresada por la relación:
A falta de un período de meseta o parada inspiratoria para obtener P2=PS, algunos autores 73 propusieron el uso del término, características dinámicas, en que se relaciona el volumen pulmonar, no con la presión meseta (P2), sino con la presión pico o máxima (PD, P1, Pt), pero aquí interviene la resistencia al flujo aéreo, no detenido en este caso (diferencia entre P1 y P2), como veremos luego al hablar de resistencias inspiratorias. Hay otro término: Compliance específica (CL/VL, o sCL), usado en fisiopatología respiratoria, en que el denominador es el volumen pulmonar a que se mide, por el antedicho comportamiento no linear. Tiene importancia el seguir la tendencia de la compliance, cuya reducción nos alertará ante la presentación de un edema pulmonar, atelectasias, broncointubación, neumotórax. La mejora de esta compliance también nos informa de la resolución de estos problemas, habiendo relacionado Suter 75 el valor de la máxima compliance estática con la optimización y dosificación de la mejor PEEP, aunque hoy se admite que la mejor PEEP se relaciona mejor con el punto de menor cortocircuito o shunt y mayor aporte o delivery de oxígeno. La compliance de la pared torácica aislada suele calcularse con el paciente totalmente relajado en patrón de ventilación mecánica controlada, definiéndose por la recta que une los puntos de inversión de flujo inspiratorio y espiratorio 76, siendo normalmente alrededor de un 4% de la capacidad vital teórica. La posibilidad de disponer de la presión esofágica, permite
calcular la presión transpulmonar (presión dentro del pulmón
en vía aérea menos presión por fuera de él
o esofágica). En sujetos en ventilación mecánica controlada,
esta P transpulmonar se usa para el cálculo de la compliance dinámica,
definida como:
Esta C dinámica intenta definir sólo las características elásticas del pulmón, mientras que la C estática hablaría de todas las fuerzas que se oponen al aumento de volumen: pulmón y pared torácica. Los valores normales serían 100-200 ml/cm de agua para la C dinámica, y 50-100 ml/cm de agua para la C estática. Muchos ventiladores actuales incluyen en su software el cálculo de los valores de C y de R. La medida de la Resistencia al flujo de gas, suele hacerse en el laboratorio de fisiopatología respiratoria, mediante el pletismógrafo corporal, a partir del llamado ángulo beta, que forman presiones y flujos, estimándose como valores normales los de 3,4+/-1,4 cm de agua/L/s. La resistencia de la vía aérea alta, que está en serie con la broncopulmonar, es de 0,5-1 cm/L/s a un flujo de 0,5 L/s. En maniobras espiratorias máximas y submáximas de capacidad vital de sujetos normales, pueden medirse unas resistencias de 33-110 cm/L/s. Normalmente, la Resistencia espiratoria (RE) es volumen dependiente, mientras que la Resistencia inspiratoria (RI) no lo es, pero en pacientes con EPOC, ambas son volumen dependientes. A un flujo de 1 L/s, un tubo endotraqueal calibre 8-10, de los usados en adultos suele tener una R de 1,92 cm agua/L/s, y una cánula traqueal, puede tener una R de 0,75 cm/L/s, siendo mayor la RI que la RE, salvo en neonatos en que es mayor la RE. Además del método del bodypletismógrafo antedicho,
se han diseñado gran cantidad de métodos para medir las Resistencias
respiratorias: método de sustracción elástica (Neergaard
1927), técnica del interruptor 77 a
isovolumen (Mead 1954), el método de las oscilaciones forzadas,
o la propuesta de medir las R, añadiendo una resistencia externa
de valor conocido.
En un buen registro de presión en vía aérea (Gráfico 23), de un paciente en ventilación mecánica, en que se haya programado un flujo constante o cuadrado, y una fase inspiratoria con meseta o parada inspiratoria, que hace que el flujo sea cero, se detectan en la curva de presión en vía aérea(punteado grueso), los conocidos puntos: presión pico (P1=PD), presión al final de la fase de meseta (P2=PS) que es la P de retroceso elástico del sistema respiratorio, y a veces otro punto, al inicio de la fase de meseta, PZ (punto inicial en que el flujo se hace zero, que otros autores denominan P1. Se denomina Resistencia inspiratoria efectiva del sistema respiratorio o Resistencia máxima, a la relación: RI = P pico -P meseta/Flujo inspiratorio Si en lugar de sustraer la P meseta, de la P pico, se sustrae el valor PZ (P1 de algunos autores), hablamos de resistencia mínima, R inicial, R del interruptor 78, R standard de la vía aérea, R intrínseca, R óhmica, ó R de alta frecuencia, y esta R es flujo dependiente. Cuanto más anormal y heterogéneo es el pulmón, más tiempo se requiere para conseguir el equilibrio interunidades, equilibrio dependiente también de la frecuencia respiratoria, habiendo una gran diferencia entre la posición PZ y la PD=P2 (Gráfico 21). Resistencia adicional (delta R) o adicional efectiva, Rt o resistencia al flujo de tejidos torácicos, sería la diferencia entre la R máxima y la R mínima 79 : PZ-PS/flujo, justificándose por la antedicha heterogeneidad interunidades, y esta R es flujo independiente, pero frecuencia dependiente. Se encuentran valores de esta R adicional, en EPOC, de 7,2 cm/L/s, de 5,6 en distrés y de 2,8 en otros casos. En condiciones de isovolumen, al aumentar el flujo, disminuye deltaR, mientras que en condiciones de isoflujo, al aumentar el volumen, disminuye 80 esta delta R En ventilación mecánica, suele programarse un tipo de flujo inspiratorio constante, el cual suele producir una onda de presión en vía aérea de contorno triangular, que permite la estimación del flujo inspiratorio aun sin disponer de un neumotacógrafo 81. Entendiendo que el área del trazo de presión es proporcional al VT, que la altura sería el flujo inspiratorio, y que en programación del ventilador I/E=1/2, la base del triángulo es igual a 60/3fR, puede deducirse la altura del triángulo: VT=base x altura/2. A continuación se despeja la altura : 2VT/base= 2VT / {60/3fR} y multiplicando y dividiendo por fR, tendremos finalmente que: altura = 2VT x fR / {60x fR/3fR} = 2VE/20=VE/10. Con un sencillo calculo puede estimarse la altura, o lo que es lo mismo, el flujo inspiratorio dividiendo por 10 el VE, y deducir sólo con la onda de presión pico y meseta, las resistencias inspiratorias. Algunos equipos, normalizan el valor de la R a un flujo de 0,5 L/s para poder efectuar comparaciones: R normalizada= R medida x 0,5 / flujo medido 7. 3. 2. Resistencias espiratorias (RE) Más dificultad tiene la medida de las Resistencias espiratorias (RE), porque el flujo cambia al hacerlo el volumen, y tiene interés la medida de la RE, porque en pacientes obstructivos, la RE es mayor que las RI.La medida de la RE, usaría también el punto de presión meseta PS=P2, tras el que se abre la válvula del ventilador (Gráfico 23) y comienza la espiración, pero el otro nivel de presión a sustraer de P2 es discutible, porque sería un punto posterior a la salida del máximo flujo espiratorio o pico espiratorio.Algunos equipos (Servo) usaron hace años, un sistema de cálculo y corrección para las áreas en el flujo espiratorio 82 en que desprecian la primera parte del mismo. Otros autores la calculan a partir de la constante de tiempo (tau), que es igual a (C x R), calculándose RE=tau / C est, usándose los términos RE tau, RE50 (50% del VT), RE 0,12. Considerando que el vaciado espiratorio pulmonar fuera monoexponencial para simplificar, vaciado definido por la fórmula de esta ecuación (Gráfico 24), pudiendo calcularse que en un tiempo “t”, igual a 1 tau, se espira 1/2,718, es decir, un 37% del VT.La secuencia sería, medir el tiempo en que sale el 95% del VT (3 tau), se divide por 3, y se obtiene la constante de tiempo. Los valores de tau oscilan entre 0,49 s en normales, y 7,12 s en EPOC, con valores medios de 0,73 +/- 0,29. Hay equipos comercializados (CP100-Bicore), que calculan la resistencia espiratoria en un punto a 60 milisegundos del pico de flujo máximo espiratorio, y la llamada resistencia media (R med) por el método de isovolumen. Se definen dos puntos que cortan horizontalmente la onda de volumen, a la subida y a la bajada, puntos que corresponden al flujo inspiratorio y espiratorio.La resistencia media, calculada por este método sería: (Ptransp a mitad de VTI- P transp a mitad de VTE)/Flujo, debiendo ser normalmente menor de 15 cm agua/L/s. Otros autores 83 utilizan las curvas presión-flujo y flujo-volumen. Dividen el volumen en cuatro partes y cogen el flujo cuando ha salido el 75% del VT (V25). Se transporta el valor del flujo correspondiente a ese V25 a la curva de presión-flujo, y se saca la P25, correspondiente al Flujo al 25%, con lo que se obtiene la resistencia espiratoria final. Cualquier medida de resistencia incluye todo el sistema respiratorio (pulmón + pared) además de los circuitos externos del ventilador y el tubo endotraqueal (TET). Si se mide la presión al final de dicho TET podría determinarse la resistencia impuesta por estos circuitos, que a su vez aumenta el trabajo impuesto, al obligar a respirar al paciente a través de ellos. 7. 4. MEDIDA DE LA PEEP OCULTA, INTRÍNSECA O INAPARENTE Hay una serie de situaciones en que el tiempo disponible para el vaciado pulmonar no es suficiente 78 para permitir la espiración completa del VT. Esto puede ocurrir porque haya una frecuencia respiratoria alta, espontánea o impuesta por el patrón del ventilador, cuando hay autociclado del mismo, cuando el volumen minuto (VE) es muy alto, cuando los músculos espiratorios están activados, o lo más frecuente, cuando hay aumento de la RE, lo que aumenta la constante de tiempo tau.En todos estos casos, existe un flujo por la válvula espiratoria de los ventiladores, evidente en el registro del neumotacógrafo si el patrón de duración I/E permite un tiempo espiratorio largo, pero no detectado por el manómetro de presión del ventilador al estar abierta su válvula espiratoria. La descripción de este fenómeno, documentable en la mayoría de enfermos críticos si se busca, fue hecha en 1975 por Jonson 82, y en nuestro pais por Gómez Rubi 83 , aunque es más conocida tras la publicación de Pepe y Marini 84. Si durante la espiración mecánica(válvula espiratoria abierta), se ocluye, manualmente o con los mandos de pulsación manual de algunos ventiladores, la salida espiratoria, el manómetro de presión que marcaba cero, sube hasta un valor que termina haciendo una meseta, de algunos cm de agua (Gráfico 25).Gómez Rubi denominó a esta presión, P3, siguiendo el orden sucesivo de P1 y P2, mientras que Pepe la bautizó como PEEP oculta, inaparente o intrínseca (PEEPi). Este segundo término ha hecho más fortuna, por el prestigio de sus autores, así como por señalar su carácter oculto o inaparente, siendo la presión que se opone o detiene el flujo espiratorio. Tras la descripción de este fenómeno, numerosos autores han publicado distintas series de pacientes, insuficientes respiratorios crónicos sobre todo, pero no en exclusiva, en que se documentaba la presencia de esta PEEP inaparente. El siguiente paso fue investigar si la adición de una PEEP externa o programada en el ventilador, podía facilitar este vaciado espiratorio incompleto, a similitud de la maniobra de labios fruncidos 11, que naturalmente aprenden y usan todos estos pacientes obstructivos: ver si la PEEPi se cura o mejora con la adición de PEEP externa. Tras la aplicación entusiasta y a veces un poco fanática de esta PEEP externa a pacientes con PEEPi, se ha visto que esto beneficiaba a algunos pacientes, los que tenían limitación del flujo espiratorio por colapso de la vía aérea en el punto de igual presión, y en este grupo, se compensaba la PEEPi con la PEEP externa, no creciendo los valores de P1 ni de P2 cuando se añadía la PEEP externa. En otros pacientes (los que tenían un alto VE, tiempos espiratorios cortos, o uso de músculos espiratorios) sin embargo la interacción de ambas presiones era sumatoria, elevando presiones con el riesgo de barotrauma, y dificultando aún más la salida espiratoria 85. El consenso actual es aplicar PEEP externa de forma dosificada, creciente, a los pacientes con PEEPi, siguiendo la evolución de los valores P1, P2 y P3, no debiendo superar en ningún caso el 85% del valor de PEEPi. El método antedicho de oclusión espiratoria mediría la PEEPi estática, debiendo esperar con el paciente relajado, hasta conseguir un valor de P meseta espiratorio.En pacientes en respiración espontánea o con ciclos disparados por ellos (asistida) suele estimarse la llamada PEEPi dinámica 86 como la P pleural o esofágica que se opone a la P de retroceso elástico al final de la espiración (Gráfico 26).También puede medirse la oscilación I-E en ciclos asistidos durante la oclusión Espiratoria, o la P que tiene que aplicar el ventilador para iniciar el flujo I siguiente en patrón de ventilación mecánica controlada. 7. 5. PRESIÓN DE OCLUSIÓN (P0,1) Desde los clásicos trabajos de Milic Emili y Whitelaw, se considera
que en la primera décima de segundo de una oclusión inadvertida
de la vía aérea, la presión desarrollada en la misma
(P0,1), es independiente de la conciencia del enfermo y de su mecánica
respiratoria, constituyendo un índice del impulso o drive de los
centros respiratorios, que normalmente debe ser <2 cm de agua. Este
impulso no es bueno que sea bajo, pero tampoco que sea alto, pues en ambos
casos impide la independencia de la ventilación mecánica
como demostró Herrera 87 . Puede obtenerse
esta presión de oclusión con una maniobra manual de oclusión
de la vía aérea en respiración espontánea,
o bien en ventilación mecánica considerando que la válvula
de demanda del ventilador tarda en responder al esfuerzo inspiratorio
en ciclos asistidos, considerándose como cerrada, o bien a partir
del trazo de P esofágica (Gráfico
23).
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