Università di PerugiaUniversità di PerugiaAzienda Ospedaliera S.Azienda Ospedaliera S.

MariaMariaCattedra di Malattie dell’Apparato

RespiratorioU.C. di Malattie dell’Apparato Respiratorio

LA SPIROMETRIALA SPIROMETRIA

U.C. di Malattie dell’Apparato Respiratorio

Lucio Casali

Componenti del attività respiratoria

• Ventilazione– Movimento dell’aria tra l’atmosfera e la parte

respiratoria del polmone

• Perfusione• Perfusione– Flusso di sangue nei polmoni

• Diffusione– Passaggio dei gas tra gli spazi aerei del

polmone e il sangue

Organizzazione strutturale dell’apparato respiratorio

• E’ costituito dalle vie aeree e dal polmone

• Suddiviso in tre parti funzionali: – Pompa respiratoria: gabbia toracica, muscoli – Pompa respiratoria: gabbia toracica, muscoli

respiratori, spazio pleurico (strutture nervose)

– Vie aeree di conduzione: attraverso le quali si muove l’aria scambiata tra atmosfera e polmoe

– Parenchima polmonare: dove avviene lo scambio dei gas

VentilazioneDipende da:• Pompa Respiratoria

– Gabbia toracica – Muscoli respiratori – Spazio pleurico – Strutture nervose che controllano la respirazione– Strutture nervose che controllano la respirazione

• Vie aeree di conduzione– Nasofaringe e orofaringe– Laringe– Albero tracheobronchiale

Funzione:– Muovere l’aria dentro e fuori dai polmoni, senza

partecipare direttamente allo scambio gassoso

Determinanti del flusso nelle vie aeree

Pel = pressione elastica del polmone (pressione di spinta del gas)

Palv = pressione alveolare

Ppl = pressione nel cavo pleurico

V’ = flusso massimale

R = resistenze

CP = punto di ugual pressione

Resistenza nelle vie aeree

Il volume d’aria che si muove dentro e fuori della parte del polmone deputata allo scambio gassoso:gassoso:

1. è correlato direttamente alla differenza di pressione tra i polmoni e l’atmosfera

2. è correlato inversamente alla resistenza che l’aria incontra al passaggio nelle vie aree

Compliance polmonare (relazione pressione / volume)

– C = ∆V∆P

– Variazione di volume polmonare (∆V) che consegue a una data variazione di pressione (∆P)consegue a una data variazione di pressione (∆P)

– La compliance é massima e costante intorno al VC: per volumi maggiori o minori dimunuisce, rappresentando rispettivamente il limite alla capacità inspiratoria (determina CV) e a quella espiratoria (determina VR).

• Identificare la presenza o l’assenza di malattia

– Valori di riferimento

– Diagnosi precoce, tests

• Quantificare la gravità dell’alterazione funzionale – FEV1, FVC, TLC,

INDICE DI TIFFENAU (VEMS/CV– FEV /FVC),

Le prove di funzionalità respiratoria dalla normalità alla disabilità respiratoria

– Diagnosi precoce, tests sensibili

• Classificare il tipo di malattia

– Ostruttiva

– Restrittiva

(VEMS/CV– FEV1/FVC), DLCO

• Determinare i cambiamenti nel tempo

• Valutare il grado di disability

Manovra di capacità vitale lenta

Ferguson G.T. 2004

polmonitoracesistema

5

6

Curve di compliance del sistema respiratorio, della gabbia toracica e dei polmoni in rilasciamento

TLC

0-40 -35 -30

1

2

3

4

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40

litri

mmHg

RV

FRC

v. ris. inspiratoria

v. ris. espiratoria1

1.52

2.53

3.54

4.55

5.56

litri v. corrente (tidal volume - VT)

Volumi e capacità polmonari

ventilazione alveolare = (volume corrente - spazio morto) * frequenza respiratoria (500 - 150) * 12 = 4.5 l/min

corrente * frequenza respiratoria ventilazione polmonare = volume

0.5 + 12 = 6 l/min

capacità polmonare totale (TLC)

capacità inspiratoria

capacità espiratoria

capacità vitale (VC)

capacità funzionale residua (FRC) = volume di equilibrio del sistema respiratorio

00.5

1v. residuo (RV)

• Capacità vitale forzata, Forced expiratory vital capacity (FVC)– Capacità di aria che può essere espirata

forzatamente a partire da capacità polmonare totale

Manovra di capacità vitale forzata

• Volume espiratorio forzato nel 1’ s, Forced expiratory volume in 1 s(FEV1)– Volume di aria espirata nel corso di un dato

tempo (1° secondo)

Manovra di capacità vitale forzata

Pneumotacografi ICostruiti sul principio della legge di Poiseuille secondo cui la velocità di flusso di un gas attraverso un condotto cilindrico a pareti rigide è proporzionale alla caduta di pressione per unità di lunghezza del tubodi lunghezza del tubo

R= ∆P/V’ = 8ηl/πr2

R= resistenza

η=viscosità del gas

Pneumotacografi IIIntroducendo una resistenza in un cilindro sidetermina una∆P tra i versanti prossimale edistale proporzionale al flusso che è stato resoin tal modo laminare. I valori di flusso e diin tal modo laminare. I valori di flusso e divolume possono essere registratiseparatamente in funzione del tempo o l’unoin funzione dell’altro. I Pneumotacografi sonoriscaldati a 37° per evitare la condensa e perpoter effettuare la misura a BTPS(BodyTemperature Pressure Saturated).

Massimo flusso espiratorio(MEF)

Esprime la velocità che è stata impressa all’aria per espirare una certa quantità all’aria per espirare una certa quantità di volume considerato.

Convenzionalmente si valutano i massimi flussi al 75%, 50% e 25% di CFV.

Brusasco V. e Pellegrino R. 2002

Spirometria

� E’ un esame sforzo dipendente

� Necessita della collaborazione del paziente e di personale preparato in paziente e di personale preparato in grado di effettuare il test

� Devono essere rispettati alcuni requisiti di qualità

Errori nell’esecuzione delle manovre

Errori nell’esecuzione delle manovre

Errori nell’esecuzione delle manovre

Riproducibilità(%)

Giornaliera Settimanale

CV 2.18 2.23

CVFCVF 2.43 2.45

VEMS 2.65 2.70

MEF50 8.43 8.03

MEF25 12.64 13.21

Sindromi disventilatorie ostruttive vs restrittive

Ostruttive

• Condizioni nelle quali c’è una riduzione del flusso espiratoriocon prolungamento

Restrittive

• Condizioni nelle quali c’è una riduzione di volume(TLC) a causa delle dimensioni del prolungamento

dell’espirazione a causa di un aumento delle resistenzeal flusso aereo

delle dimensioni del polmone, della compliance, o a causa della incapacità di inspirare

Raw = ∆ P

∆ V’

CL/T = ∆ V

∆ P

Sindromi disventilatorie ostruttive vs restrittive

FEV1/CVF % < 70

Aspetto dei tracciati spirografici volumeAspetto dei tracciati spirografici volume--tempotempo

FEV1/CVF FEV1/CVF FEV1/CVF

Sindromi disventilatorie ostruttive vs restrittive

Aspetto dei Aspetto dei tracciati tracciati

spirografici spirografici flussoflusso--volumevolume

OSTRUZIONEOSTRUZIONE RESTRIZIONERESTRIZIONE

Alterato pattern ventilatorio nella BPCO

Ferguson G.T. 2004

� In generale la BPCO può essere distinta dall’asma in base alla reversibilità dell’ostruzione

Test di reversibilità

� Tuttavia una distinzione sicura può essere fatta solo nel caso di reversibilità quasi totale, essendo questa una caratteristica esclusiva dell’asma

Prob

abilit

à fi

nale

(dop

o il t

est

)

I test di funzionalità respiratoria aumentano l’affidabilità della diagnosi di asma

Probabilità clinica (prima del test)

Prob

abilit

à fi

nale

(dop

o il t

est

)

Test di provocazione bronchiale aspecifico

� E’ utile per accertare la presenza di iperreattività bronchiale nei soggetti che riferiscono sintomi di asma quando la spirometria è normale.

� L’iperreattività bronchiale è una esagerata risposta broncocostrittrice a una grande varietà risposta broncocostrittrice a una grande varietà di stimoli (fisici e farmacologici). Può essere misurata in laboratorio (test dose-risposta).

� E’ la caratteristica fisiopatologica tipica (ma non esclusiva) dell’asma.

� Deve essere distinta dalla iperreattività specifica.

diretti

� metacolina � istamina� agiscono direttamente sul

muscolo liscio bronchiale

� iperventilazione di aria fredda

� nebbia ultrasonica di soluzioni iper/ipo-toniche

indiretti

Stimoli broncocostrittori

muscolo liscio bronchiale� la risposta è riproducibile

e facile da controllare

soluzioni iper/ipo-toniche� esercizio� la loro azione è mediata dalla

liberazione di mediatori dalle cellule infiammatorie bronchiali

� il test è meno standardizzato

Curva dose-risposta tra metacolina e FEV1

Buona sensibilità

Bassa specificità

TEST NEGATIVOTEST NEGATIVOesclude asma

TEST POSITIVOnon significa

necessariamente asma

Il test con esercizio ha una minore sensibilità e una maggiore specificità

�Soglia(minima dose o concentrazione in grado di causare una significativa riduzione del calibro bronchiale)

�Massima risposta(massima broncocostrizione

raggiungibile)

Note: If a subject has a 50% probability of being an asthmatic on a clinical basis and a PC20 of 4 mg/mL, the post-test probability will

Interpretation of response to methacholine

ATS Guidelines for Methacholine and Exercise Challenge Testing 1999

post-test probability will increases to ≈ 85%.

In order to reduce the probability of being an asthmatic, PC20 should be >8 mg/mL.

Ostruzione delle alte vie aereeVariabileVariabile FissaFissa

FLAT< 1

FLAT~ 1

Sindromi disventilatorie

↓C↑RFisiopatologia

Non vie aereeVie aereeSede anatomica

RestrittiveOstruttive

Parametri funzionali

Esempi

VolumiFlussi

Fibrosi polmonare Asma

↓CL/T

FEV1/FVC>0.70

↑RAW

FEV1/FVC<0.70Fisiopatologia

Sindromi disventilatorie restrittive

VariabileNormale / Aumentato

FEV1/FVC(VEMS/CV)

DiminuitoDiminuitoFVC

ExtrapolmonariParenchimali

MVV, MIP, MEP

RV

DiminuiteNormali

Normale / Aumentato

Diminuito

Aumentato(VEMS/CV)

DLCO NormaleDiminuita

OBSTRUCTION (PSEUDORESTRICTION)

RESTRICTION

L’importanza di misurare TLC

FEV1/FVC = normale

FVC = ridotto

Talvolta l’ostruzione è tale da ridurre anche i volumi mobilizzabili

riduzione di calibroriduzione di calibroriduzione di calibroriduzione di calibro�������� FEVFEV11

Chiusura, gas trapping�������� FVC