Fisiología de Vuelo

Fisiología de Vuelo 06/11/2018

Profesores Titulares: Jaime J. Charfen y   Ricardo Rangel Chávez

Alumno: Antonio César Rosas Murga

Generación “v”

  

Introducción

                      Uno de los temas importantes a los que debemos de entender es la Fisiología de vuelo, debido a que los cambios de altitud ocasionan cambios fisiológicos que sin un adecuado manejo y prevención de las complicaciones de los mismos como por ejemplo la disminución de la presión parcial de oxigeno ante un vuelo a 5000 pies podría ocasionar desde agravar un incremento del volumen contenido de aire en el balón retentivo del tubo endotraqueal lo que podría ocasionar isquémica tisular o hasta el aumento del volumen de un neumotórax podrían llevar a una exacerbación del estado clínico del paciente

Ambiente Aéreo

                            La altitud es algo constante, ya que es en términos absolutos la distancia vertical sobre el nivel medio del mar, pero la temperatura, presión y humedad fundamentalmente varían constantemente y pueden cambiar sustancialmente las características de la atmósfera y lo que conocemos como Altitud de Densidad. No es lo mismo volar a 5000 pies un día frío, con altas presiones y baja humedad que con altas temperaturas, baja presión y alta humedad. El segundo caso sería equivalente a volar, en condiciones de atmósfera estándar, a una altitud mucho mayor y por tanto peores actuaciones del avión y menor potencia disponible, mientras que en el primer caso el avión se beneficiaría de volar en unas condiciones equivalentes a un nivel inferior. 

                      La altitud afecta a las características aerodinámicas del avión. Para poder generar la misma sustentación, un avión a 12.000 pies debería volar un 20% más rápido que a nivel de mar, aunque la velocidad indicada en el anemómetro no varíe (ya estudiaremos el por qué en otro artículo). Un error común que muchos pilotos cometen es aumentar la velocidad indicada de aproximación cuando operan en aeródromos a gran altitud, lo cual es erróneo, ya que la velocidad verdadera será mayor de por sí.

                        La presión barométrica es inversamente proporcional a la altitud, es decir, a medida que aumenta la altitud disminuye la presión barométrica y viceversa. Está documentado que los cambios de presión barométrica tienen influencia tanto sobre los pacientes como sobre el equipo electromédico, situación que no es eliminada por la presurización de la cabina.

                       Conforme la altitud se incrementa, la humedad en la aeronave disminuye mientras que el aire fresco externo se introduce en la cabina. Por lo tanto, la administración de oxigeno humidificado es necesario para evitar la deshidratación de las mucosas y pasajes nasales del paciente

 Fisiología de vuelo

                        El transporte del paciente crítico por medio de una aeronave ya sea de ala fija o rotatoria es una necesidad real, ya que en muchas ocasiones representa la única opción para  una atención médica en centros hospitalarios especializados, Pero para ello, habrán de conocerse las ventajas y desventajas del tipo de transporte aeromédico, así como tener conocimiento de los cambios fisiológicos que experimenta el organismo durante el vuelo.

                         Para la seguridad de vuelo, es necesario conocer, comprender las limitaciones del ser humano, por lo cual es indispensable conocer el ambiente y condiciones en que se desarrolla la aviación, para de esta forma, comprender por qué se producen tales limitaciones.

                   Volar induce una necesidad de adaptación fisiológica en el organismo, dado que el ambiente de las cabinas de los aviones y helicópteros predispone al enfermo y a la tripulación a varios cambios de altitud, presión atmosférica y cambios de la presión parcial de oxigeno, lo que ocasiona una mayor demanda del organismo para mantener una homeostasis en el paciente critico, ante la carga de trabajo efectivo que implica el mantener los parámetros fisiológicos para mantener un sistema energético aeróbic

Atmosfera

  Es una mezcla de moléculas gaseosas que constituye un envoltorio rodeando a la tierra, sin el cual no sería compatible la vida. La atmósfera consiste en 5 capas principales en función de su temperatura, composición química, densidad y movimiento, las cuales serán ilustradas con la siguiente imagen:

                 

Se ha considerado que la atmósfera se encuentra formada principalmente por una mezcla de gases tales como:

Nitrógeno (N2) 78%

 Oxigeno (O2) 21%

 Otros (Gases nobles, CO2, etc.) 1%

Generalmente las actividades aéreas se realizan en la troposfera y estratosfera:

Troposfera

En cuanto a la temperatura, hay un descenso constante de 2ºC por cada 1.000 pies de ascenso que se ha denominada “Gradiente Térmica Vertical”, hasta un punto en el cual la temperatura no sigue disminuyendo a pesar del ascenso. Este punto bien preciso, denominado “Tropopausa”, corresponde aproximadamente a los (-) 55ºC y marca con precisión el límite entre la Tropósfera y la Estratósfera.  La Tropósfera es la única capa atmosférica, en la cual hay presencia de vapor de agua.

Estratosfera

 Separada de la troposfera por la tropopausa se encuentra esta capa que contiene un 19 % de los gases atmosféricos, pero muy poca cantidad de vapor de agua. Su altura, del mismo modo que en el caso de la troposfera, varía según la región de la superficie terrestre. Normalmente se encuentra entre los 10-13 y los 50 kilómetros de altitud, pero en los polos comienza a partir de los 8 kilómetros mientras que en zonas cercanas al ecuador inicia a una altura de 18 kilómetros.

Su temperatura es más caliente que la de la troposfera debido a que la capa de ozono absorbe un 97-99 %  de la luz ultravioleta del Sol 

Desde el punto de vista fisiológico, la Atmosfera se divide en tres zonas: Fisiológica, deficiente fisiológica y equivalente espacial:

Zona	Altitud	Presión Atmosférica	Cabina	Características
Fisiológica	Nivel del mar hasta 10,000 pies	760-483 mmHg	No Presurizada	Adaptación del organismo. Puede haber barosinusitis, mucosas secas, fatiga y cefalea
Deficiente fisiológica	10 hasta 50,000 pies	483-87 mmHg	Presurizada	Caída de presión atmosférica y temperatura. Hipoxia y descompresión grave e hipotermia
Equivalente	50,000 pies hasta 120 millas	87-0 mmHg	Sellada	Ambiente hostil para el ser humano.

Zona Fisiológica (0 a 10.000 pies): Se caracteriza porque el organismo humano puede vivir en esta zona con pequeñas adaptaciones fisiológicas sin recurrir a medios externos o extraños a su organismo.

 Zona Deficitaria: (de 10.000 a 50.000 pies): Zona en la cual el organismo humano no puede sobrevivir en forma indefinida sin un aporte extraordinario de oxígeno.

Zona Equivalente - Espacio: (de 50.000 pies hasta 120 millas): Zona en que se requiere cabina presurizada y/o traje presurizado completo, además del aporte de oxígeno extraordinario. Los problemas fisiológicos que existirían en esta zona son esencialmente iguales a los que habría para la existencia del hombre en el espacio.

Presión Barométrica

Es la presión indicada por el barómetro, este da la lectura de la presión atmosférica a una altura determinada. Los efectos más importantes de las grandes altitudes en el ser humano dependen de los cambios de la presión barométrica (PB) y de los cambios que ésta provoca en la presión de oxígeno del aire ambiental (O2)

Los gases

En general se comportan siguiendo algunos principios físicos constantes traducidos en las Leyes Físicas de los gases. Hay cinco  leyes de los gases que tienen implicancia directa en la fisiología humana y con mayor razón en la fisiología de vuelo

Ley de Boyle

Cuando una presión de un gas disminuye el volumen aumenta, cuando la presión de un gas aumenta el volumen disminuye

Ejemplo: Los gases que se encuentran atrapados en las cavidades orgánicas van a aumentar de volumen al disminuir la presión barométrica (ascenso).

Ley de Charles

El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura de éste.

Ejemplo: Un cilindro de oxígeno (volumen constante) al ser enfriado en forma importante hará que la presión del oxígeno en su interior disminuya.

Ley de Dalton

En una mezcla de gases, las moléculas de gas no son afectadas por el movimiento de las mismas, esto debido al espacio que existe entre ellas

Ejemplo: En el caso específico de la atmósfera, la Presión Total o Barométrica corresponde a la sumatoria de las presiones ejercidas por el nitrógeno, el oxígeno y otras. Además, sí la P.B. disminuye significa que la presión de 02 disminuirá proporcionalmente pudiendo conducir a los fenómenos de Hipoxia.

Ley de Henry

Al disminuir la presión de un gas sobre un líquido la tasa de difusión también disminuye

Ejemplo: Tanto el oxígeno como el nitrógeno, para penetrar el organismo humano desde la atmósfera, deben disolverse en una fase líquida (sangre). Asimismo, el comportamiento del Nitrógeno disuelto en el organismo, bajo ciertas circunstancias podrá desencadenar la Enfermedad por Descompresión.

Ley de Fick

La velocidad de difusión a través de una membrana es directamente proporcional al gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la misma e inversamente proporcional al grosor de la membrana

Ejemplo: En los tejidos, el oxígeno se difunde desde el eritrocito a través del plasma, el endotelio capilar, el intersticio, la membrana de células tisulares, y al interior de la célula, hacia la membrana mitocondrial.

 Ley de Guy-Lussac

A una presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura

Ejemplo: Al disminuir la presión de la temperatura disminuye

Ley de Graham

Las velocidades de efusión de los gases son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas de sus respectivas densidades

Ejemplo: La velocidad de difusión del hidrogeno es 4 mas mayor que el oxigeno

Hipoxia

La Hipoxia se define como la reducción o la baja en la concentración de oxígeno en los tejidos del cuerpo. El conocimiento de la hipoxia es de vital importancia para el personal de vuelo, dado que por la aparición de los síntomas son de forma sutil.

Existen diferentes tipos de hipoxia, las cuales dependerán de ciertos mecanismos causales:

Hipoxia Hipoxica: Es la reducción de oxígeno en los tejidos del cuerpo resultante de respirar un aire con una presión parcial de oxígeno reducida, como sucede con la exposición a la altitud.

Hipoxia Anémica: La reducción en la cantidad de glóbulos rojos ó de hemoglobina en la sangre se define como anemia. En esta condición patológica la sangre tiene reducida su capacidad para transportar el oxígeno a los tejidos del cuerpo, dando lugar a una hipoxia de este tipo cuya intensidad será proporcional a la gravedad de la anemia.

Hipoxia Estática: Las fuerzas de la aceleración durante un vuelo provocan, entre otros efectos, el desplazamiento de la sangre circulante hacia diversos segmentos del cuerpo, provocando que otros reciban poca o ninguna irrigación sanguínea, lo cual se conoce como isquemia; esto reduce consiguientemente el aporte de oxígeno a estas áreas del cuerpo, originando éste tipo de hipoxia

Hipoxia Histotoxica: El envenenamiento del sistema citocromo respiratorio por substancias químicas como el cianuro, el plomo y otros metales pesados, y por el alcohol etílico, principal ingrediente de toda bebida alcohólica, provoca la incapacidad de las células intoxicadas para aprovechar el oxígeno circulante en la sangre, dando lugar a éste tipo de hipoxia.

Se distinguen cuatro fases de hipoxia, cuya clasificación se ha confeccionado de acuerdo con los efectos clínicos producidos en el organismo.

A) Fase indiferente: Desde el nivel del mar, hasta una altitud de 3000 metros. El individuo no experimenta ningún síntoma, de ahí el nombre, aunque hace años se comprobó una disminución de la memoria inmediata y de la agudeza visual nocturna por encima de los 1800 metros. También el tiempo de aprendizaje de materias complejas es mayor por encima de los 2300 metros de altitud.

B) Fase compensadora: Respirando aire entre los 3000m y los 4500 m. El sujeto puede presentar dolor de cabeza a los 20 ó 30 minutos de exposición. La agudeza visual se reduce al 50% a 15000’. También hay disminución de la capacidad de vigilancia, de la memoria, atención y capacidad de cálculo. La capacidad de actividad física se reduce, pudiendo presentar disnea de esfuerzo. (Sensación de estar cansado).

C) Fase de manifestaciones clínicas: Entre 4500 y 6000 metros, respirando aire a presión ambiente. Dolor de cabeza (cefalea frontal), náuseas, vómitos, disnea, euforia o aprensión y violencia, son los síntomas más comunes. Hay una disminución de la coordinación muscular para realizar movimientos finos y otros que requieran fuerza, pudiendo producirse espasmos musculares. Hay que añadir una mayor disminución de la agudeza visual, una acusada pérdida de memoria crítica, produciéndose un estado de confusión, pudiéndose llegar también a la pérdida de conocimiento.

D) Fase crítica: Cuando se respira aire por encima de los 6000 metros de altitud. La presión de oxigeno alveolar es inferior a 36 mm. De Hg, lo que implica pérdida de conocimiento en menos de 10 minutos, frecuentemente con convulsiones.

Tratamiento de la Hipoxia

El oxigeno suplementario es la manera más rápida y eficiente para mejorar la oxigenación del paciente. El oxigeno puede ser administrado mediante el uso de unas puntas nasales a 6 litros por minutos, una mascarilla con bolsa reservorio a 15 litros por minutos o inclusive ambos dispositivos a altos flujos con la finalidad de proveer un volumen minuto mayor  que permita satisfacer la demanda del paciente hipoxico, cabe mencionar que esta maniobra es eficaz y que no existen contraindicación alguna pese a que se ha enseñado que las puntas nasales deben manejarse hasta en 6 litros por minutos, estas en realidad son capaces de proporcionar tasas de flujo mucho más altas.

 Aplicación de Puntas nasales a 15 Lt/Min y Mascarilla con bolsa reservorio a 15 Lt/min

Estrés Primario de Vuelo

Aceleración Positiva y Aceleración Negativa

Al inicio del vuelo, el organismo experimenta una aceleració

n positiva de tipo lineal simple, mientras que al final del vuelo, la fuerza experimentada es de aceleración negativa. Por esta razón, una colocación correcta del paciente durante el vuelo, limita el estrés inducido por una aceleración sostenida. Las fuerzas de aceleración son más importantes durante el despegue y no tienen tanta importancia durante el aterrizaje. En un despegue con la cabeza del paciente hacia la nariz del avión, éste recibirá las fuerzas de aceleración en la dirección cabeza-pies, lo cual ocasiona que la sangre se dirija hacia los pies, disminuyendo el flujo sanguíneo al cerebro y el retorno venoso al corazón.

Ruido

El ruido afecta el desempeño de los tripulantes, pues produce cefalea, sordera, fatiga, estrés, disminución de la capacidad de concentración y deterioro en la capacidad de trabajo. En el transporte aeromédico es importante por su interferencia en el cuidado del paciente, y las limitaciones que puede producir en la realización de procedimientos médicos tan importantes, como el registro de la presión arterial o la auscultación pulmonar, en el enmascaramiento de las alarmas de los equipos electromédicos y en la dificultad para la comunicación.

Vibración

La vibración propia del movimiento aéreo es producido por dos fuentes: Los motores del avión y la turbulencia del aire durante el vuelo. Ambos factores, además de producir malestar y fatiga a los ocupantes del avión o helicóptero, son una fuente importante de errores de monitorización y de funcionamiento inadecuado del equipo electromédico.

Humedad

La humidificación es un problema importante en el aerotransporte del paciente en aviones de ala fija, porque la cabina incorpora aire ambiente de la atmósfera (incluso en los aviones presurizados), de forma tal que la humedad disminuye al aumentar la temperatura, lo que puede condicionar sequedad de las secreciones del paciente y mayores problemas en el intercambio de gases;  sin embargo, en el paciente sujeto a la ventilación mecánica, esto último puede ser solventado satisfactoriamente con el empleo de filtros y/o humidificadores.

Cambios de presión atmosférica

 Con frecuentes los cambios de presión atmosférica al desplazarse a diferentes altitudes sobre el nivel del mar y al exponerse a cambios de presión de cabina que pueden variar dependiendo del tipo de aeronave y la altitud real de vuelo.

Conclusión

El transporte de pacientes críticos en aeronaves de ala fija o rotativa juega un papel importante para proveer una atención médica especializada y oportuna para salvaguardar la vida de dichos pacientes, así mismo este tipo de traslados conllevan un reto para el proveedor ya que requiere la comprensión de ciertos temas que van más allá de la atención misma del paciente, pero que de forma directa pueden estar ocasionando un factor de estrés tanto para los proveedores, el piloto del aeronave como también para el paciente. Por tal motivo, la comprensión de las leyes de gases, los cambios en la presión barométrica en conjunto de los factores de estrés primarios deberán ser estudiados por el paramédico, personal de enfermería y médico para poder abordarlos y reducir riesgos o mitigar en la medida de lo posible todo aquel factor que podría ocasionar complicaciones durante el traslado.

Referencias Bibliográficas:

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