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