Niveles de monóxido de carbono en aire espirado en fumadores activos y pasivos y no fumadores a la altura de Bogotá (2640 mts.)

Resumen

Introducción

La medición de los niveles de Monóxido de Carbono (CO) en aire espirado es un método rápido, no invasivo y preciso para determinar la exposición reciente al humo del tabaco, o cualquier otra fuente de CO.

Tradicionalmente se ha hecho la determinación de los niveles de CO a través de la medición de la Carboxi-hemoglobina en sangre periférica mediante un Co-oxímetro, que es el “estándar de oro” y método de elección en el manejo de la intoxicación por CO especialmente en los pacientes que requieren ventilación mecánica.

Esta medición es útil también en el manejo de los pacientes fumadores para motivarlos a suspender el cigarrillo, o en la validación de datos en aquellos que están dejando de fumar. La medición no invasiva de los niveles de CO en el aire espirado expresado en partículas por millón (ppm) se correlaciona muy bien con los niveles de Carboxi-hemoglobina en sangre. (Lea también: Biopsia abierta del pulmón en enfermedad pulmonar difusa)

Objetivos

1. Evaluar los niveles de CO en el aire exalado de fumadores, no fumadores y fumadores pasivos en Bogotá.

2. Establecer la diferencia entre niveles de CO de fumadores pasivos y no fumadores.

3. Establecer la diferencia entre niveles de CO de pacientes que habían fumado su último cigarrillo entre menos de 1 hora y más de 24 horas.

4. Establecer un punto de corte de valor de CO es privado que identifique los fumadores con alta sensibilidad y especificidad.

Pacientes y métodos

En el presente estudio hemos determinado los niveles de CO en 233 voluntarios, 141 no fumadores, y 92 fumadores quienes habían fumado su último cigarrillo entre 1 y más de 24 horas antes, y se dividieron en 7 grupos, de acuerdo al tiempo en que lo habían hecho: 0 a

Resultados

Los niveles de CO en pacientes fumadores fueron significativamente mayores que los no fumadores expuestos o no a humo de segunda mano (19.55 +/- 11.59 vs 5.15 +/- 2.80, p=0.0001), y entre los fumadores, los niveles disminuyeron en forma lineal a medida que aumentaba el tiempo desde cuando se fumaron su último cigarrillo, llegando a niveles similares a los no fumadores después de 24 horas de haber fumado.

Los niveles de CO de los fumadores pasivos fueron significativamente mayores que los de los no expuestos (5.91 +/- 2.29 vs 4.6 +/- 3.0, p=0.005). Se establecieron puntos de corte en cada uno de los grupos de fumadores, obteniéndose el valor de 6 ppm de CO exhalado como el punto de corte para aquellas personas que han dejado de fumar en las últimas 12 horas, con Sensibilidad de 84% y Especificidad de 96%.

Conclusiones

Con los datos obtenidos, se puede concluir que los niveles de CO de los fumadores son iguales a los no fumadores después de suspender el cigarrillo por 24 horas, y que un dato superior a 6 ppm es consistente con haber fumado cigarrillo en las últimas 12 horas, a la altura de Bogotá.

Palabras clave: Monóxido de carbono, aire espirado, fumadores y no fumadores.

Giraldo H, Arenas MC, Porras I, Dueñas R. Niveles de monoxido de carbono en aire espirado de fumadores activos y pasivos y no fumadores a la altura de Bogotá (2640 mts.). Rev Colomb Neumol 2001;13:26-31.

Giraldo Horacio, MD*,
Arenas María Clemencia, MD*,
Porras Inés, Lic. Enf*,
Dueñas Ruben, MD*.
*Servicio de Neumología, Fundación Clínica Shaio –
Santafé de Bogotá, Colombia

Summary

Introduction

The measure of Carbon Monoxide (CO) levels in expired air is a fast, non invasive and very precise method to determine the recent exposition to tobacco smoke, or any other source of CO.

Traditionally the measurement of CO levels has been made in peripheral blood sample mainly in patients requiring mechanical ventilation though a Co-oximeter,the gold standard and first choice method in the management of the CO intoxication.

This measure is also useful in motivating the smokers to quit, or in the validation of data from patients who are in the process of quitting. The non invasive measurement of CO levels in the expired air in particles per million (ppm) has a very good correlation with the blood levels of Carboxi Hemoglobin (COHb).

Objetives

a) To evaluate the CO levels in exhaled air from smokers, non smokers and second hand smokers in Bogotá (2.600 m. Adove sea level).

b) To establish the differences between CO levels from second hand smokers and non-smokers.

c) To establish the differences between CO levels from patients who have had smoke their last cigarette between less than 1 hour and more than 24 hours, at different times.

d) To establish the CO value in exhaled air that make a difference between active smokers from non smokers with the best sensitivity and specificity.

Patients and methods

In the present study we have measure the CO levels in 233 volunteers, 141 non-smokers and 92 smokers who have had smoke their last cigarette between 1 and more than 24 hours before, and they were divided in seven groups, according the time they did: 0 to

Results

The CO levels in smokers patients were significantly higher than non-smokers, including the group of second-hand smokers (19.55 +/- 11.59 vs 5.15 +/- 2.80, p=0.0001), and between smokers, the levels diminish linearly with the time they smoked the last cigarette, reaching similar levels to non-smokers after 24 hours they smoke the last cigarette.

The second-hand smoker’s CO levels were significantly higher than non-smokers non-exposed to cigarette smoke (5.91 +/- 2.29 vs 4.6 +/- 3.0, p<0.005). We establish cut-off points in every smokers group, concluding the CO value 6 ppm in exhaled air as the cut-off point for the people who had not smoke for more than 12 hours, with 84% Sensivity and 96% Specificity.

Conclusions

With this data, we can conclude that the CO levels of smokers are aqual to non smokers 24 hours after they quit, and that a CO value in expired air higher than 6 ppm is consistent with smoke cogarettes in the last 12 hours.

Key words: Carbon monoxide, exaled air, smokers and non smokers.

Giraldo H, Arenas MP, Porras I, Dueñas R. Carbon monoxidfe levels in exaled air of smokers, non smokers and second hand smokers in Bogotá (2640 mts). Rev Colomb Neumol 2001;13:26-31

Introducción

Los niveles de Monóxido de Carbono (CO) en el aire espirado han sido utilizados como un método preciso y no invasivo para el seguimiento de las personas intoxicadas con Monóxido de Carbono1, para documentar la exposición en áreas públicas polucionadas 2-3, para el monitoreo de los pacientes expuestos activa o pasivamente al humo de tabaco 4-7, para motivar los pacientes a dejar de fumar, concientizándolos de sus niveles elevados de CO, y para validar la certeza de las respuestas en estudios de hábitos de fumar8-11.

La comparación entre dichos valores expresados en partículas por millón (ppm) y los niveles de Carboxihemoglobina (COHb) ha sido publicado previamente demostrando una correlación entre 0.95 y 0.987,12. La sensibilidad del CO espirado para detectar a los verdaderos fumadores está entre 81 y 85.7% y la especificidad entre 91.8 y 94%, mayor que la obtenida con los valores de tiocianato y cotinina en suero 13-14.

Los niveles de CO se ven aumentados también cuando la persona respira aire contaminado con vapores de exhostos de automóviles 3, es fumador pasivo 11, o durante exacerbaciones de enfermedades inflamatorias por la inducción de la expresión de la heme oxigenasa que resulta en un aumento de la producción de CO, como el asma y otras enfermedades broncoobstructivas 19,15, las infecciones respiratorias altas 16, la fibrosis quística 17, y aún en la rinitis alérgica 18, aunque los aumentos en todas estas condiciones no alcanzan los niveles que se observan en los pacientes fumadores.

En nuestro medio, a nivel de Bogotá, no se ha hecho una medición de los niveles de CO en pacientes fumadores activos y pasivos, ni en no fumadores, que sirva de base para el manejo de los pacientes fumadores en las Clínicas de Tabaquismo, o en las mediciones de exposición en áreas polucionadas.

Objetivos

1. Evaluar los niveles de CO en aire espirado de fumadores, no fumadores y fumadores pasivos a nivel de Bogotá.

2. Establecer si existen diferencias entre los fumadores pasivos y los no expuestos en sus niveles de CO.

3. Establecer las diferencias en los niveles de CO en los pacientes que habían fumado su último cigarrillo entre menos de 1 hora y más de 24 horas, estableciendo diferentes grupos por horas sin fumar, con el fin de medir el tiempo en que los niveles de CO retornan a valores similares a los no fumadores, lo cual nos da una idea del tiempo que el CO permanece ligado a la Hb de los fumadores.

4. Establecer un punto de corte de valor de CO espirado que identifique los fumadores activos de los no fumadores con alta sensibilidad y especificidad.

Material y métodos

Se estudiaron 233 personas voluntarias que asistieron al Laboratorio de Función Pulmonar de la Fundación Clínica Shaio para realizarse estudio funcional respiratorio, a quienes se informó el propósito del estudio y el carácter no invasivo del procedimiento.

92 eran fumadores activos y 141 no fumadores; 59 de estos últimos fueron considerados fumadores pasivos por informar estar expuestos en su casa o lugar de trabajo a humo de cigarrillos. No se tuvo en cuenta el sexo ni la edad, ni la severidad del tabaquismo activo, ni del número de horas expuesto al humo de cigarrillo de segunda mano en los fumadores pasivos, pero sí se registró el tiempo que cada fumador activo llevaba sin fumar.

A cada persona que se incluyó en el estudio se le practicó la medida de CO del aire espirado con un analizador Vitalograph modelo Breath CO calibrado de fábrica, cuya relación de niveles de Carboxihemoglobina ya ha sido publicada.

Se pidió a cada una de las personas estudiadas sostener una inspiración máxima por 15 segundos, al cabo de los cuales exhalaron en el medidor, a través de una boquilla en T con doble válvula de una vía, todo el aire hasta llegar a volumen residual (Fig 2), con el fin de dejar en la cámara medidora la parte más representativa del aire alveolar, que debe estar en equilibrio en su contenido de CO con la sangre.

La lectura mayor en la pantalla digital registrada en los siguientes segundos se tomó como el valor del nivel de CO en ppm.

Figura No 2. Vitalograph Breath CO – Técnica de medición

Se estudiaron 92 pacientes fumadores que habían consumido por última vez cigarrillo entre menos de 1 hora y mas de 24 horas, y 141 pacientes no fumadores, 59 de ellos expuestos en su casa o trabajo a cantidades variables de humo de cigarrillo (fumadores pasivos). El resto de no fumadores (n=82) se consideró como no expuestos.

Los 92 fumadores se dividieron en siete subgrupos, de acuerdo al tiempo en que habían fumado su ultimo cigarrillo, así: de 0 a <1 hora (n=34), de 1 a <2 horas (n=20), de 2 a <4 horas (n=8), de 4 a <8 horas (n=4), de 8 a <12 horas (n=4), de 12 a 24 horas (n=17) y más de 24 horas (n=5).

Los valores de CO encontrados y expresados en ppm fueron analizados estadísticamente. Se identificó el valor de la Media y la Desviación Standard de cada uno de los grupos y se calculó la diferencia de promedios con el test T de student entre cada grupo y el grupo de no fumadores.

Se tomó como significativo un valor de p menor o igual a 0.005. Posteriormente se tomaron diferentes puntos de corte para definir al “Fumador” utilizando los valores encontrados en los grupos que habían dejado de fumar determinada cantidad de horas o menos, comparando con los valores de “No Fumadores”, es decir, quienes habían dejado de fumar durante más tiempo, sumados con los no fumadores.

Se hizo el análisis de los valores de CO en los dos grupos correspondientes. Finalmente se compararon características operativas Sensibilidad, Especificidad y valores predictivos positivos y negativos de cada uno de los puntos de corte para separar los fumadores de los no fumadores.

El análisis estadístico se realizó mediante el programa Stata versión 5.0 (Stata Corporation).

Resultados

Los niveles de CO de todos los pacientes fumadores considerados como un grupo sin importar el tiempo que llevaban sin fumar fueron de 19.55 +/- 11.59 ppm, con valores extremos máximo y mínimo 61 y 3 ppm respectivamente, y en el grupo total de no fumadores tomados en conjunto con los fumadores pasivos el promedio fue de 5.15 +/- 2.8 ppm, con valores extremos máximo y mínimo de 15 y 0 ppm respectivamente, p<0.005 (Fig. 3).

En los pacientes que tenían menos de 1 hora de haber fumado, los niveles de CO se encontraron marcadamente elevados (28 +/- 11 ppm), y los valores de los grupos subsiguientes se encontraron progresivamente más bajos a medida que aumentaba el tiempo de abstinencia (Tabla 1, Figura 4), obteniéndose valores promedio de 14.25 +/- 3.7 ppm entre 8 y 12 horas de haber suspendido el cigarrillo, y de 9.53 +/- 6.9 ppm entre 12 y 24 horas de no fumar.

Todos los grupos de fumadores activos tuvieron valores significativamente más altos que los no fumadores (p< 0.0001), excepto los que habían suspendido el cigarrillo por más de 24 horas (5.25 +/- 1.29 vs 4.60 +/- 3.0 ppm, p=0.011). Los niveles de CO en pacientes fumadores pasivos fueron mayores que los de no expuestos (5.9 +/- 2 vs 4.6 +/- 3.0) p = 0.0028).

Tabla No. 1 Valoress medios de CO (ppm), con Desviación estándar (DS), Número de pacientes por grupo (n), y valores máxinmo (Máx) y mínimo (Min) en cada uno de los siete grupos de fumafores, no fumafores y fumadores pasivos.

	0<1h	1-<2h	2-4h	4-8h	8-<12h	12-24h	>24h	NonFum		Fum Pas
Media	28.03	21.63	15.62	13.25	14.25	9.29	8.0		4.60	591
DS	11.22	8.66	3.90	7.53	4.27	6.75	6.2		3.00	23
n	34	20	8	4	4	17	5		82	59
Max	61	36	35	22	17	28	19		15	13
Min	9	5	8	6	8	3	4		0	0

Figura No3.  Niveles de CO en el grupo de Fumadores (n=92) y No fumadores (n=141) incluyendo fumadores pasivos.	Figura No4. Niveles de Monóxido de Carbono en fumadores activos y pasivos, y en no fumadores a la altura de Bogotá

Los valores de CO encontrados para los grupos de “Fumadores” y “No Fumadores” por puntos de corte se expresan en la Figura 5 y tabla 2. El análisis de los puntos de corte y de las características operativas demostró que el punto de corte de 12 horas (Media 5.87 +/- 0.30) produjo los mejores valores de Sensibilidad (84%) y Especificidad (96%) con un Valor Predictivo Positivo de 89% y un Valor Predictivo Negativo de 93% (Tabla 2).

Tabla No 2. Valores Monóxido de Carbono (Media y Desviación Estándar) y número de personas en cada grupo según los puntos de corte definidos para grupos de “Fumadores” y “No Fumadores” (ver texto).

		0-<1h	1-<2h	2-<4h	4<8h	8<12h	12-24h	>24
Fumadores	Media	28.03	25.3	24.0	23.4	22.87	20.22	19.55
	DS	11.22	1.45	1.38	1.36	1.30	1.24	1.21
	n	34	54	62	66	70	87	92
No Fumadores	Media	7.98	6.47	6.04	5.87	5.67	5.25	5.15
	DS	0.5	0.36	0.32	0.30	0.29	0.25	0.24
	n	199	179	171	167	163	146	141

Se concluye que un valor superior a 6 ppm a la altura de Bogotá es consistente con ser fumador activo en las últimas 12 horas.

Discusión

El CO se une a la Hb con una afinidad 200 veces mayor que la del O2 y es capaz de desplazar a este último, formando la Carboxihemoglobina (COHb), que produce deficiente oxigenación tisular y en niveles elevados puede producir inconsciencia, y hasta la muerte.

Los niveles de COHb en sangre se correlacionan muy bien con la medición del CO en el aire espirado expresado como partículas por millón (ppm) (Fig. 1), calculándose que 1.5% de COHb corresponde a una medición de CO en aire espirado de 8 ppm4.

El promedio de los valores de CO en el aire espirado informados en la mayoría de los estudios, para los pacientes no fumadores, están en el rango entre 1.216,18 y 2.819 , y sólo en un estudio fue de 4.759 ppm. (1.216,18, 1.3311, 1.84, 2.017, 2.819, 4.759).

Resultados de diferentes estudios

En nuestro estudio este promedio fue de 4.6 +/- 3.0 ppm, lo cual, aunque está dentro del rango, es mayor que la mayoría de los estudios, lo que podría atribuirse a vivir en una ciudad contaminada con polución, o a la altura.

Asimismo, en un estudio realizado en México, ciudad polucionada a 2.200 mts. sobre el nivel del mar y Toluca, ciudad pequeña no polucionada a 2.600 mts. sobre el nivel del mar, se encontró que en la altura los niveles de CO en no fumadores son discretamente mayores que a nivel del mar, y que no hay diferencia entre no fumadores entre las dos ciudades con diferente grado de polución en la altura, pero si entre fumadores y no fumadores, concluyéndose que los niveles elevados de CO son principalmente debidos a consumo de cigarrillo y no a contaminación ambiental21.

En otro estudio se demostró que la exposición al aire contaminado en zonas de alto tráfico durante varias horas puede elevar los niveles de COHb y por lo tanto de CO en el aire espirado3.

Los fumadores inhalan cerca de 4000 sustancias químicas en cada bocanada de humo producto de la combustión del cigarrillo, y una de ellas es el CO, produciendo niveles elevados de CO en el aire espirado, reportados entre 8.4211 y 18.516 ppm (8.4211 ,12.69, 17.44, 18.516).

Nuestros fumadores activos tomados como un solo grupo, sin importar cuánto tiempo llevaban sin fumar, tuvieron un promedio de CO en aire espirado de 19.55 +/- 11.59 ppm.

Estudio en mujeres embarazadas

En un estudio en mujeres embarazadas, las no fumadoras tuvieron un promedio de CO espirado de 1.33 ppm y las fumadoras pasivas un valor medio de 1.9511 ppm, discretamente superior a las no expuestas.

Se ha encontrado que los niveles de CO en el aire ambiente donde se encuentran fumadores es comparable o mayor que el observado en una autopista congestionada en horas de alto tráfico5. En un estudio realizado en la Universidad de California, en San Diego, se comprobó también mayores niveles de CO en 40 fumadores pasivos en sitios de trabajo comparados con 40 controles22.

Los valores de CO espirado encontrados en nuestros fumadores pasivos fueron significativamente mayores que los de los no fumadores no expuestos a humo de segunda mano (5.9 +/- 2.3 vs 4.6 +/- 3.0 ppm, p = 0.0028).

El punto de corte entre fumadores y no fumadores se ha propuesto en varios trabajos entre 64 y 1110 ppm. (64, 86,20, 1110 ). En nuestro trabajo proponemos un valor de corte de 6 ppm para diferenciar entre los no fumadores y fumadores activos que han fumado en las últimas 12 horas a la altura de Bogotá, lo cual nos da una sensibilidad de 84% y una Especificidad de 96%.

Figura No 5. Niveles de Monóxido de Carbono por Puntos de Corte, según definición de “Fumador” y “No fumador”

Agradecimientos

Dr. Carlos Elí Martínez por su colaboración en la organización estadística de los datos.

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