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Revista chilena de enfermedades respiratorias

versión On-line ISSN 0717-7348

Rev. chil. enferm. respir. v.18 n.2 Santiago abr. 2002

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-73482002000200003 

 

Correlación entre la espirometría y la resistencia y
reactancia respiratoria medida por oscilometría de
impulso en niños asmáticos

MARCELA LINARES P.*, IDA CONCHA M.* y RODOLFO METER P.**

CORRELATION BETWEEN SPIROMETRY AND RESPIRATORY
RESISTANCE AND REACTANCE MEASURED BY IMPULSE OSCILLOMETRY
IN ASTHMATIC CHILDREN

Impulse oscillometry (IOS) is a technique that measures respiratory resistance (Rrs) and reactance (Xrs) at several frequencies, through the interpretation of oscillatory impulses overlapping spontaneous breathing. It is a non-invasive, fast and easy to perform technique that requires minimal patient cooperation. Three of the most sensitive parameters to evaluate peripheral airways obstruction are resistance and reactance at 5 Hertz (Rrs5 and Xrs5), and resonance frequency (RF). The aim of this study was to evaluate the correlation between spirometry and IOS, in asthmatic children. Spirometry and IOS using a Jaeger Masterscreen IOS equipment, were performed in asthmatic children > 6 years old, during a six month period. Only the tests that fulfilled the international criteria of acceptability and reproducibility were used for the study. 98 acceptable tests for both techniques were obtained, in 40 girls and 58 boys of 9.3 y.o. in average (range: 6 to 15 y.o.). FEV1, FEF 25-75, FEF25, FEF50 and FEF75 were correlated with Rrs5, Xrs5, and RF. Correlation coefficients ranged from r = 0.5 to 0.73 (p < 0.005 in all correlations). The best correlation obtained was between Rrs5 and FEV1 (r = 0.73) and between Rrs5 and FEF25. (r = 0.7). In conclusion, we found a good correlation between spirometry and IOS in this series of 98 asthmatic children. The best correlations obtained were between Rrs5 and FEV1 and between Rrs5 and FEF25.

Key words: Impulse oscillometry, spirometry, asthmatic children, respiratory resistance and FEV1.

RESUMEN

La oscilometría de impulso (IOS) es una técnica a través de la cual se mide la resistencia (Rrs) y la reactancia respiratoria (Xrs) a varias frecuencias simultaneas, a través de la interpretación de impulsos oscilatorios sobrepuestos a la ventilación corriente. Es un método que se realiza en forma rápida, no invasiva, y requiere una cooperación mínima por parte del paciente. Tres de los índices más sensibles para evaluar obstrucción periférica son la resistencia y la reactancia a 5 hertz (Rrs5 y Xrs5), y la frecuencia de resonancia (FR). El objetivo de este trabajo fue correlacionar distintos índices de la espirometría y la oscilometría de impulso (IOS), en niños asmáticos. Durante 6 meses, desde diciembre de 1999, se realiza en forma correlativa IOS y espirometría a todo niño asmático mayor de 6 años de la Unidad de Respiratorio Infantil del Hospital Padre Hurtado, con un equipo Jaeger Masterscreen IOS. Para el análisis de los resultados sólo fueron aceptadas aquellas curvas que cumplieron con los criterios de aceptabilidad y reproducibilidad determinados internacionalmente. Se obtuvo 98 pruebas aceptables para los dos exámenes en 40 niñas y 58 niños, con una edad promedio de 9,3 años (6 a 15 años). Se correlacionó VEF1, FEF25-75 , FEF25, FEF50, y FEF75 con Xrs5, Rrs5 y FR. Los coeficientes de correlación encontrados oscilaron entre 0,5 y 0,73 (p < 0,001 en todas las correlaciones). Las correlaciones mayores entre Rrs5 y VEF1 (r = 0,73); y entre R5 y FEF25. (r = 0,7). Los índices espirométricos y la IOS tienen una buena correlación en este grupo de niños asmáticos, la cual es mayor entre Rrs5 y VEF1 y entre Rrs5 y FEF25.

INTRODUCCIÓN

La oscilometría de impulso (IOS) es una técnica que mide una resistencia compleja del sistema respiratorio sobre una escala de frecuencias, la cual se denomina Impedancia Respiratoria (Zrs), y está constituida por dos componentes: la resistencia (Rrs), y la reactancia (Xrs)1. La primera representa la resistencia al flujo de la vía aérea; y la segunda tiene dos componentes: la Capacitancia (Crs), que corresponde a la elasticidad tóracopulmonar y los cambios proporcionales de volumen pulmonar, y la Inertancia (Irs) que representa la inercia al movimiento de la columna de aire, en el árbol bronquial2.

En el método de oscilación forzada, a diferencia de otras técnicas que miden resistencia, las señales de la relación de presión y flujo requeridas para su cálculo, no son generadas por la ventilación corriente del paciente, sino que provienen de la respuesta del sistema respiratorio a un estímulo de presión externo. En la oscilometría de impulso IOS, se utiliza la deflación de la membrana de un parlante, estimulada eléctricamente, para generar pulsos de presión, que se sobreponen a la ventilación corriente del paciente. Dependiendo de las condiciones del pulmón, y por lo tanto de la respuesta de flujos generada por el mismo, se obtienen distintas relaciones de presión de impulso y flujo, para el cálculo de la impedancia.

La presión y el flujo se miden a nivel de la boca en función del tiempo, pero el cálculo de Rrs y Xrs se expresa en función de un espectro de frecuencias entre 5 y 35 HZ, a través de la transformación matemática de Fourier. Los parámetros que se utilizan para su interpretación son la Xrs medida a 5 Hz (Xrs5), la cual determina la "compliance" del sistema respiratorio; la Rrs medida a 5 y 20 Hz (Rrs5, Rrs20), que establecen la resistencia total y central de la vía aérea respectivamente y la frecuencia de resonancia (FR), que es la frecuencia en la cual la Reactancia tiene valor cero (Figura 1).


Figura 1. Interpretación gráfica de los resultados de la medición de la resistencia respiratoria con IOS (Impedancia). La impedancia respiratoria está compuesta por: resistencia (R), y reactancia (X); expresados en kPa/L/s, en función de una escala de frecuencias de 5 a 35 Hz. R5: Resistencia a 5 Hz; R20: Resistencia a 20 Hz, X5: Reactancia a 5 Hz; Fres: Frecuencia de resonancia

Es de amplio conocimiento el gran valor de la espirometría en la evaluación funcional respiratoria. Sin embargo, en niños sólo puede ser realizada en forma aceptable y reproducible a partir de los 6 años de vida.

La IOS es un método que se realiza en forma rápida, no invasiva, y requiere una cooperación mínima por parte del paciente; lo que lo hace muy atractivo para su utilización en pediatría3. Está descrita como una técnica de gran sensibilidad para la detección de obstrucción de la pequeña vía aérea, y es complementaria de otros exámenes de función pulmonar que requieren de mayor cooperación por parte del paciente, como lo es la espirometría4-7.

El objetivo de este trabajo fue correlacionar distintos índices de la espirometría y la IOS en niños asmáticos, para determinar la utilidad de esta última en pediatría.

MATERIAL Y MÉTODO

Durante 6 meses, desde diciembre de 1999, se realizó a todo niño asmático mayor de 6 años de la unidad de Respiratorio Infantil del Hospital Padre Hurtado, una IOS y una espirometría en forma correlativa. Se utilizó un equipo Jaeger MasterScreen IOS, Würzburg, Alemania, disponible comercialmente. Este incluye un neumotacógrafo Jaeger tipo Lilly, con una resistencia de 36 Pa/l/s, una adecuación de + 3%, un rango de flujo de + 20 l/s, y una frecuencia de respuesta de 0 a 50 Hz. Los transductores de flujo y presión tienen una linearidad < 0,5%.

El equipo fue calibrado diariamente con una jeringa de 2 L, y en forma regular con una impedancia de referencia de 0,2 kPa/L/s.

Se aplicaron, en la boca y a través de un parlante, ondas de presión en forma de pulsos cada 0,2 segundos, sobrepuestas a la respiración espontánea. El parlante utilizado está integrado al equipo, y posee una impedancia de 4 ohm y un rango de frecuencias de < 10 kHz a 8 dB.

Las señales de presión y flujo provenientes de los impulsos se separaron de las provenientes de la respiración corriente a través de un análisis de tiempo y frecuencia; y sólo se utilizaron las primeras para el cálculo de la Impedancia. Los datos se analizaron en un proce-sador Pentium de 266 MHz.

La Rrs y Xrs fueron calculadas en un espectro de frecuencias de 5 a 35 Hz.

La oscilometría se realizó con el niño en posición sentada, respirando aire ambiente a volumen corriente, a través de una boquilla conectada a un neumotacógrafo y este a su vez a un adaptador en "Y", el cual conecta por un extremo hacia el aire ambiental, y por el otro al parlante que envía los impulsos (Figura 2). Los niños realizaron el examen con pinza nasal, y sosteniendo firmemente sus mejillas con ambas manos, para evitar el escape de los impulsos hacia las paredes de la boca (Figura 3). Cada medición continuó hasta obtener al menos un período mínimo de 15 segundos sin interrupciones (apnea, deglución) y libre de artefactos (vocalización o tos), observado en tiempo real en la curva de flujo y presión en función del tiempo4,5. Sólo se aceptaron curvas con una coherencia mayor a 90% sobre los 10 Hz8,9. La función de coherencia es un índice que evalúa la proporción de ruido en relación a las señales medidas y la linearidad del sistema estudiado. El examen fue repetido hasta obtener al menos 3 mediciones aceptables.


Figura 2. Principio técnico de la medición de la resistencia respiratoria con IOS (impedancia). Boquilla conectada a un neumotacógrafo y este a su vez a un adaptador en "Y", el cual conecta por un extremo hacia el aire ambiental, y por el otro al parlante que envía los impulsos.


Figura 3. Medición en un niño de la resistencia respiratoria con la técnica de oscilometría de impulso (Fotografía publicada con la autorización del paciente y su familia).

La espirometría fue realizada en forma repetida, hasta un máximo de 8 veces, y sólo fueron aceptadas aquellas curvas que cumplieron con los criterios de aceptabilidad y reproducibilidad determinados por la Sociedad Americana de Tórax (ATS)10.

Todos los exámenes del estudio fueron realizados por la misma persona.

Para el análisis de las correlaciones se utilizó el índice de Pearson.

RESULTADOS

Durante un período de 6 meses, desde diciembre de 1999, se obtuvo 98 exámenes que cumplieron con los criterios de aceptabilidad y reproducibilidad para la espirometría y la IOS, en niños con diagnóstico de asma moderado según normas de ATS. La edad promedio fue de 9,3 años, con un rango de 6 a 15 años, y la distribución por sexo fue de 40 niñas, y 58 niños.

El coeficiente de variación intraindividual fue de 19% para Xrs5, de 10% para Rrs5, y de 4% para FR. Los coeficientes de correlación encontrados se detallan en la Tabla 1, y fueron entre 0,55 y 0,73 con un valor de p < 0,001 en todas las correlaciones. Las correlaciones más altas fueron de entre VEF1 y Rrs5 (r = 0,73), y entre FEF25 y Rrs5 (r = 0,7) (Figura 4a y 4b).



Figura 4. Correlación entre: A) VEF1 en L y resistencia respiratoria a 5 Hz (Rrs5) en kPa/L/s. B) FEF25 en L/s y Rrs5 en kPa/L/s.

DISCUSIÓN

El método oscilatorio para la medición de las propiedades mecánicas del pulmón y tórax, fue descripto por primera vez por Dubois y cols en el año 1956, utilizando el principio conocido como teoría de la onda, y que hasta ese momento sólo había sido aplicado en electricidad11. Es un método que permite determinar la impedancia del sistema respiratorio, a través de la aplicación de variaciones de presión sinusoidal, y midiendo el flujo resultante. El método oscilatorio ha sido fundamentalmente desarrollado durante los últimos 25 años, y comprende distintas técnicas. Se lo denomina monofrecuente o polifrecuente, según la cantidad de frecuencias que se utilicen para su interpretación; y "Random noise" "Pseudoran-dom noise" (la misma amplitud para todas las frecuencias aplicadas), u oscilometría de impulso (mezcla de frecuencias en forma de pulsos); según las características de la señal de presión aplicada1. Esta última fue la utilizada en este estudio.

Muchas veces el pediatra broncopulmonar no puede disponer de un diagnóstico fisiopato-lógico respiratorio, debido a que el estudio de función pulmonar es difícil de obtener en niños menores. Es así como a pesar de que el valor de la espirometría en la evaluación de la función pulmonar respiratoria, es indiscutible, es un método que generalmente no puede ser realizado en forma satisfactoria en niños menores de 6 años, debido a que se requiere de cierto grado de cooperación y comprensión por parte del niño. La IOS es un procedimiento no invasivo, en el que no es necesaria la cooperación activa ni la sedación del paciente, y se realiza en un tiempo promedio de un minuto3. Todo esto hace que esta técnica sea muy atractiva para su utilización en Pediatría. Puede ser utilizada para evaluar la función pulmonar en todas las edades; incluso en el grupo de preescolares, donde no hay métodos de medición de la función pulmonar de fácil ejecución y universalmente disponibles en la actualidad.

Al correlacionar distintos parámetros de la espirometría con la IOS, obtuvimos valores que oscilaron entre 0,55 a 0,73, con un valor de p < 0,0001. El coeficiente de variación intraindi-vidual para cada uno de los parámetros de la oscilometría fue de 10% en Rrs5, 19% en Xrs5, y 4% en FR, lo que es muy similar a lo encontrado en otros estudios4. Las correlaciones encontradas no son absolutas y varían según los distintos parámetros. Esto se debe probablemente a tres motivos: primero, ambas técnicas miden variables que manifiestan comportamientos fisiológicos diferentes de la estructura del sistema respiratorio; segundo, la IOS se realiza con el paciente ventilando a volumen corriente, mientras que la espirometría es una maniobra de espiración forzada; y tercero, la inspiración máxima necesaria para realizar la espirometría, puede causar un cambio reflejo del tono de la vía aérea, e influir en los parámetros espirométricos16,17, lo que no ocurre en la medición de IOS.

Con la oscilometría se mide en forma directa la resistencia de la vía aérea total y central, a través de Rrs5 y Rrs20 respectivamente, y la compliance del sistema respiratorio a través de Xrs54. En cambio, los volúmenes y flujos obtenidos en la espirometría establecen en forma indirecta la resistencia respiratoria, la cuál a su vez está determinada por la resistencia al flujo de la vía aérea, y la compliance del sistema respiratorio15. El tipo de patología es el que va a determinar cuál de estos dos últimos componentes van a influir en menor o mayor medida en la resistencia respiratoria expresada a través de los flujos de la espirometría.

El componente fisiopatológico que predomina en el asma es la resistencia al flujo de la vía aérea, por lo que es lógico encontrar que los flujos de la espirometría tengan mayor correlación con Rrs5 que con Xrs5 y FR, en el grupo de niños asmáticos aquí estudiado. Incluso se observa una mejor correlación de Rrs5 con los parámetros espirométricos que dependen de la porción temprana de la curva espiratoria máxima: VEF1 y FEF25 (r = 0,73 y 0,7 respectivamente), que con FEF50, FEF75, o FEF25-75 (0,63; 0,6 y 0,63 respectivamente). Esto puede ser debido a que los flujos de la primera parte de la curva espiratoria forzada están determinados sobre todo por la resistencia de la vía aérea, mientras que la compliance del sistema respiratorio es el componente fisiopatológico que juega un papel más importante en la determinación de los flujos espirados desde el 50% de la CVF. Estos hallazgos concuerdan con lo observado en otras comunicaciones16.

Cuando las variables de la espirometría están más determinadas por la compliance del sistema respiratorio, se correlacionarían mejor con Xrs5 que con Rrs5, como ha sido demostrado en niños con antecedente de prematurez y enfermedad pulmonar crónica15.

Por otra parte, la espirometría se realiza en forma forzada, mientras que la IOS se realiza con el paciente respirando a volumen corriente, por lo que si nos encontramos con una vía aérea inestable o colapsable y de diámetro normal, el aumento de resistencia se puede manifestar solamente en la espirometría, y no en la IOS. Esto se ha observado en pacientes con Fibrosis Quística, en los que la espirometría puede ser más sensible que la IOS para detectar obstrucción18. Esto se explica por el efecto de la compresión dinámica de la vía aérea durante la maniobra de espiración forzada, la cual se manifiesta más precozmente en vías aéreas más colapsables, como ocurre en pacientes con Fibrosis Quística (FQ). Este efecto no se pone de manifiesto cuando el paciente ventila a volumen corriente, como en la IOS18,7. La respuesta paradojal del VEF1 al broncodilatador, en pacientes con FQ, no se observa en la IOS, y se explicaría por la misma teoría7.

Las propiedades mecánicas del pulmón en niños asmáticos han sido descriptas por distintos métodos oscilométricos, observándose que la obstrucción de la vía aérea está asociada con el aumento de la Rrs, mostrando mejor sensibilidad los valores medidos a frecuencias bajas (2-6 Hz)3,9,4,5,16. Este patrón de anormalidad ha sido similar cuando se utilizó tanto el método de "Pseudorandom noise"3,16, como la oscilometría de impulso4,5.

Aunque existen estudios que relacionan la espirometría y la oscilación forzada, éstos son difíciles de comparar con estos resultados, debido a que la técnica de medición, las características de la población estudiada, y el índice de resistencia utilizado para establecer la correlación, son diferentes en todas ellas.

Köning y cols, encontraron correlaciones de 0,51 a 0,88 (p < 0,001) entre valores espirométricos y Rrs6 y Rrs26 medidas con un método de oscilación forzada de tipo "Random noise", en un grupo de 30 niños asmáticos16. Lebecque y Stanescu observaron que el VEF1 y la Rrs concordaban en la determinación de obstrucción mucho más frecuentemente en niños con diagnóstico de asma que en niños con Fibrosis Quística. Este estudio se realizó con un sistema de oscilación forzada que utiliza una frecuencia única a 10 Hz18.

Delacourt y cols, encuentran que la resistencia extrapolada a 0 Hz, determinada por "Pseudorandom noise", se correlaciona independientemente con VEF1 y FEM50, en un grupo de 181 niños asmáticos19.

En ninguno de estos tres estudios mencionados se midió reactancia.

En niños sanos se han encontrado correlaciones de 0,79 y 0,84 entre Rez (Resistencia total del sistema respiratorio) y FEF25-75 y VEF1 respectivamente20.

La técnica de oscilación forzada ha sido correlacionada en niños asmáticos, con otras pruebas de función pulmonar que también pueden ser realizadas en menores de 6 años, como el PEF (flujo espiratorio máximo), la resistencia de la vía aérea medida por pletismografía (Raw), y por la técnica de interrupción única (Rint), y la medición transcutánea de oxígeno (TcPO2).

Se encontró correlación (r = 0,72) entre el PEF y la resistencia total medida por oscilometría, durante la provocación bronquial con ejercicio, en niños sanos y asmáticos21.

Con respecto a la Raw, Buhr y cols demostraron su correspondencia con la oscilación forzada durante la provocación bronquial con carbacol en niños asmáticos6. Observaron que ambas técnicas fueron igualmente sensibles para detectar obstrucción y obtuvieron una buena correlación (r = 0,83) entre el porcentaje de cambio de Raw y el cambio absoluto de X5 corregido por la edad y la Rrs basal, de cada uno de los niños estudiados6. Bisgaard y Klug también encontraron que los parámetros de la IOS varían en forma paralela con la Raw, en la curva de dosis-respuesta a la metacolina en niños asmáticos, siendo X5 y Raw igualmente sensibles para detectar los cambios de la función pulmonar provocados por cada dosis de metacolina4,5. Por otro lado, se ha establecido que la Raw, tiene mejor especificidad, sensibilidad, y valor predictivo positivo que la IOS, para establecer respuesta broncodilatadora en niños asmáticos23.

Tanto la medición de resistencia por la técnica de interrupción única (Rint) como la TcPO2, tendrían una sensibilidad significativamente menor que la X5 para detectar obstrucción durante la provocación bronquial con metacolina4,5. En un trabajo publicado recientemente por Delacourt y colaboradores, se concluyó que la oscilación forzada provee una evaluación más real de la obstrucción de la vía aérea y su reversibilidad, comparada con la técnica de "interrupción única", en un grupo de niños asmáticos mayores de 3 años22.

Como se observa en este trabajo y en la literatura, la IOS tiene una buena correlación con pruebas de función pulmonar que requieren de una maniobra forzada como la espirometría y el VEF1, y con otras técnicas que no requieren cooperación del paciente para su realización. Es una prueba que se realiza con facilidad y rapidez, y requiere de un equipo más simple que otras técnicas como la pletismografía12. También ha demostrado ser más sensible que la TcPO2 y la Rint4,5,22.

Es así como la impedancia medida por oscilometría ha sido sugerida como una alternativa conveniente para el estudio de función pulmonar, y evaluación de la reactividad bronquial en niños, cuando no se pueden lograr curvas espirométricas aceptables y reproducibles15,18.

Concluimos que la Rrs5, Xrs5, y FR obtenidos en la IOS, tienen una buena correlación con los valores de la espirometría en niños asmáticos, sobre todo entre el VEF1 y el FEF25 con la Rrs5. La IOS podría ser un método de gran ayuda en la evaluación de la función pulmonar en niños que no pueden realizar maniobras forzadas o de mayor complejidad; y es un examen complementario de otras pruebas de función pulmonar.

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* Pediatra broncopulmonar, Unidad de Gestión Clínica del Niño, Respiratorio Infantil, Hospital Padre Hurtado.
** Kinesiólogo, Unidad de Gestión Clínica del Niño, Respiratorio Infantil, Hospital Padre Hurtado.

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