Spirometria

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“La spirometria è un inestimabile test di screening dello stato di salute respiratorio”

– American Thoracic Society (2005).

Esistono 2 principali tipi di spirometrie: la spirometria semplice e la spirometria globale o completa.

La prima consente di fare diagnosi di deficit ostruttivi del sistema respiratorio, mentre la spirometria globale consente di definire i deficit di tipo restrittivo.

Le patologie ostruttive (asma, BPCO) limitano la capacità espiratoria nella respirazione; nelle forme restrittive, invece, c’è un’incapacità di tutto il sistema toraco-polmonare a mobilizzare adeguatamente i volumi di aria.

La spirometria semplice

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E’ un esame di facile esecuzione, non invasivo, riproducibile. Richiede però una buona collaborazione da parte del paziente e una buona preparazione dell’operatore che la sottopone.

Può essere utilizzato sia come test di diagnosi, sia come procedura per il follow-up.

Da tenere presente, però, che solo integrando i dati spirometrici con la storia clinica riportata dal soggetto è possibile giungere ad una corretta indicazione diagnostica, terapeutica e prognostica della malattia alla base.

A cosa serve la spirometria semplice?

Dall’esame spirometrico si ricavano dei grafici e dei numeri sui principali volumi respiratori.

Mediante l’impiego di uno strumento a circuito chiuso, la spirometria semplice consente di misurare i volumi polmonari che il paziente mobilizza durante atti respiratori o durante particolari manovre respiratorie, rimanendo collegato allo strumento per mezzo di un apposito boccaglio.

 Come si esegue la spirometria semplice?

Prima di iniziare è bene valutare l’eventuale presenza nel paziente di controindicazioni all’esecuzione del test.

Controindicazioni assolute sono

  • infarto miocardico sopravvenuto a meno di un mese di distanza dall’esecuzione del test spirometrico
  • aneurisma noto dell’aorta toracica
  • recenti interventi di chirurgia toracica e/o addominale
  • pneumotorace recente o in atto

E’ necessario spiegare accuratamente al paziente le manovre respiratorie che verranno richieste;

  • si inizia rilevando tutti i dati antropometrici (sesso, età, altezza, peso, etnia): i valori ottenuti durante l’esecuzione della spirometria, infatti, vengono confrontati con i valori teorici ricavati in tempo reale dal software in dotazione allo spirometro
  • generalmente il paziente stà in posizione seduta con busto eretto o in posizione eretta (nei test successivi la posizione deve essere sempre la stessa)
  • il paziente deve serrare saldamente tra le labbra il boccaglio, respirando tranquillamente attraverso di esso, dopo aver tappato il naso con uno stringinaso (per evitare perdite di aria per via nasale):

il volume di aria mobilizzato in ogni atto respiratorio normale e tranquillo prende il nome di VOLUME CORRENTE

Manovre della spirometria semplice: lentaforzata.

Manovra lenta:

  • al paziente viene prima chiesto di fare una inspirazione profonda, al termine di una espirazione normale a volume corrente: la quantità massima di aria che può essere inspirata al termine di una normale espirazione a volume corrente, prende il nome di VOLUME DI RISERVA INSPIRATORIA (VRI)
  • dopo ciò al paziente viene chiesto di espirare lentamente e completamente: il volume di aria espirato dal paziente dal termine di una espirazione normale a volume corrente fino al massimo di svuotamento polmonare prende il nome di VOLUME DI RISERVA ESPIRATORIA (VRE)

La somma del volume di riserva inspiratoria e del volume di riserva espiratoria prende il nome di CAPACITA’ VITALE: volume massimo di aria che può essere mobilizzato da un soggetto partendo da un’inspirazione massimale fino ad una espirazione massimale durante una manovra lenta.

Manovra forzata:

  • il paziente viene invitato a compiere un atto inspiratorio massimale seguito da una espirazione massimale e forzata; la partenza rapida e forzata della parte espiratoria è un punto critico nell’esame spirometrico forzato. Dopo una partenza espiratoria rapida e forzata il paziente deve continuare ad espirare in maniera forzata per almeno 6 secondi, così da raggiungere il massimo svuotamento espiratorio.

Con questa manovra forzata si ricavano due parametri importanti:

  • la CAPACITA’ VITALE FORZATA: volume massimo di aria che può essere mobilizzato da un soggetto partendo da un’inspirazione massimale fino ad una espirazione massimale durante una manovra forzata
  • il VOLUME DI ARIA ESPIRATO NEL PRIMO SECONDO (VEMS o FEV1)
spirometria grafico
Grafico spirometrico

Il test spirometrico deve essere accettabile e riproducibile.

  • accettabile: ovvero deve essere eseguito secondo criteri standardizzati internazionali che ne garantiscano la corretta esecuzione
  • riproducibile: è tale se i parametri misurati (CV e VEMS) in tre o più manovre consecutive sono sovrapponibili (massimo 150 ml di differenza nella misurazione dei volumi).

Solo quando tutti i criteri di accettabilità e di riproducibilità sono rispettati, l’esame spirometrico può considerarsi accettabile e può essere interpretato.

Quali risultati si ricavano con la spirometria semplice?

grafico flusso-volume spirometria
La rappresentazione riportata è un grafico flusso-volume nella norma.
  1. Viene riportato il GRAFICO FLUSSO-VOLUME: sull’asse delle x sono riportati i volumi (in litri), sull’asse delle y sono riportati i flussi (in litri/secondo); la porzione superiore della curva flusso-volume indica il volume inspiratorio; la porzione inferiore della curva esprime il volume espiratorio.
    A seconda delle alterazioni patologiche le curve flusso-volume potranno essere variabilmente alterate.
  2. Sono riportate sotto forma di DATI NUMERICI le misurazioni dei volumi respiratori.
dati spirometrici
Dati della spirometria e grafico

 

Come si leggono i risultati numerici?

  1. Il primo parametro che deve essere valutato è l’indice di Tiffeneau: valore (%) del rapporto tra il volume espiratorio massimo nel primo secondo e la capacità vitale (VEMS/CV).
    Dato che il VEMS è direttamente proporzionale alle resistenze incontrate, una riduzione patologica di tale rapporto indica un’ostruzione presente lungo le vie aeree, che ostacola l’espirazione forzata. Un VEMS< all’88% negli uomini e <all’89% nelle donne indica la presenza di un difetto ventilatorio di tipo ostruttivo.
  2. Il secondo parametro da considerare è la % del VEMS rispetto al valore predetto per quantificare la gravità dell’ostruzione.
    L’ostruzione si definisce, considerando il valore del VEMS:

    1. >lieve= 70-88%
    2. >moderata= 60-70%
    3. >moderatamente grave= 50-60%
    4. >grave= 35-50%
    5. >molto grave= <35%
  3. Un altro parametro da valutare è il valore della capacità vitale (CV): se il valore della CV è al di sotto dell’80% rispetto al valore predetto si parla di riduzione dei volumi polmonari statici. In questo caso sarà necessario eseguire un esame spirometrico completo per il calcolo della capacità polmonare totale (CPT) e del volume residuo (VR). Infatti, in caso di patologia restrittiva, ci sarà una riduzione armonica di tutti i volumi statici e dinamici (CV – CPT – VR).
    Nel caso in cui venga riconosciuta la presenza di una patologia ostruttiva, è bene andare a valutare se questa risulta reversibile.
    Questa caratteristica viene valutata con il test di reversibilità che, in presenza di specifici dati clinici, anamnestici e sintomatologici di supporto, fornisce un indirizzo diagnostico differenziale tra le due patologie respiratorie ostruttive più frequenti, ovvero l’asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). La differenza tra queste due principali forme cliniche è che entrambe potrebbero essere reversibili, ma nella BPCO non c’è mai reversibilità completa.

Come si valuta la reversibilità?

Solitamente si utilizza un test rapido (15-20 minuti) che si basa sull’impiego di farmaci broncodilatatori a rapida e breve durata d’azione, assunti per via inalatoria. Il farmaco più frequentemente impiegato è il Salbutamolo: esso ha un’attività broncodilatatrice diretta agendo sui recettori ß2-agonisti della muscolatura liscia peribronchiale. Si raccomanda una dose totale di 400 mcg, corrispondenti a 4 inalazioni somministrate separate ed in successione, mediante un dispositivo pressurizzato e con l’utilizzo di un apposito distanziatore. In assenza del distanziatore il paziente deve inalare il farmaco nel preciso istante in cui viene erogata la dose dal dispositivo, aumentando significativamente il rischio di una non corretta somministrazione del farmaco.

Dopo 15-20 minuti dalla somministrazione del farmaco si ripete la spirometria semplice.

La reversibilità può essere:

  • completa; se c’è un aumento del VEMS dopo broncodilatatore di almeno 200 ml in valore assoluto e di almeno il 12% rispetto al valore di base, e se il valore del VEMS post-broncodilatatore risulta nei limiti di normalità (> 80% del teorico);
  • parziale; se dopo broncodilatatore c’è incremento del VEMS di 200 ml e del 12% rispetto al valore basale, ma il suo valore post-broncodilatatore risulta inferiore ai limiti di normalità (< 80% del teorico).

La spirometria globale o completa

Solo la valutazione funzionale estesa alla misura di tutti i volumi polmonari consente di esplorare in maniera esaustiva la funzione respiratoria.

Il volume di aria che rimane all’interno dei polmoni al termine di una espirazione massimale prende il nome di VOLUME RESIDUO (VR).

Il volume di aria totale che può essere contenuto all’interno dei polmoni prende il nome di CAPACITA’ POLMONARE TOTALE (CPT).

In realtà, anche se la spirometria globale è utile soprattutto per la diagnosi delle patologie restrittive, è importante anche per un ulteriore approfondimento diagnostico delle patologie ostruttive:

  • nelle patologie ostruttive c’è un aumento del VR, causato dall’intrappolamento aereo al termine dell’espirazione;
  • nelle patologie restrittive c’è una riduzione armonica di tutti i volumi polmonari statici e dinamici (riduzione di CPT, VR, CV e VEMS): questo perché tutto il sistema toraco-polmonare è deficitario nella capacità di mobilizzare tali volumi.

Le principali metodiche per l’esecuzione della spirometria globale sono la metodica della diluizione dell’Elio e la pletismografia.

La metodica della diluizione dell’Elio

Si basa sull’impiego di un gas inerte (Elio-He), in grado di distribuirsi all’interno delle vie aeree, senza diffondere attraverso la barriera alveolo-capillare.

All’inizio del test la connessione con il contenitore di Elio è chiusa; il paziente viene invitato a respirare tranquillamente nel boccaglio, si apre la connessione ed il paziente continua a respirare.

Mentre il paziente respira, la concentrazione di Elio nel contenitore si riduce progressivamente poiché esso si distribuisce all’interno dei polmoni.

Quando la concentrazione del gas si stabilizza, significa che si è uniformemente distribuito tra lo spirometro e le vie aeree del paziente.

A questo punto, conoscendo il volume iniziale dello strumento, la concentrazione iniziale e quella finale dell’Elio all’interno dello strumento, il sistema può ricavare la capacità funzionale residua (CFR), cioè la quantità di aria che resta nel polmone al termine di un’espirazione tranquilla.

Per completare la manovra ed ottenere il volume residuo è necessario che il soggetto compia una manovra di espirazione massimale al fine di calcolare il volume di riserva espiratorio (VRE). Sottraendo dalla CFR il VRE si ottiene il VR. Ora, sommando al valore del VR il valore della CV è possibile calcolare il valore della capacità polmonare totale (CPT).

Il metodo della pletismografia

Pletismografia
Pletismografia, esecuzione dell’esame

Si basa sulla legge dei gas di Boyle. In questo caso il paziente viene posizionato in una cabina a chiusura ermetica e connesso all’esterno attraverso un boccaglio. Il sistema percepisce le variazioni di volume e pressione all’interno della cabina risultanti dai movimenti del torace del paziente. Attraverso calcoli matematici il sistema ricava il valore di tutti i principali volumi respiratori.

 

 

Si può considerare normale un VR compreso tra il 75-80% ed il 120% del predetto.

La CPT è considerata normale quando è > all’80% del valore predetto.

La valutazione del livello di gravità della sindrome restrittiva si basa sugli stessi criteri esposti per la sindrome ostruttiva, analizzando il valore della CV, espresso in %.

La sindrome restrittiva è:

  1. lieve: CV>70%
  2. moderata: CV= 60-70%
  3. moderatamente grave: CV= 50-60%
  4. grave: CV= 35-50%
  5. estremamente grave: CV<35%.

Bibliografia

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Nata a Valdagno (VI) il 7 Maggio 1989. Ha frequentato il Liceo G.G. Trissino di Valdagno (VI) conseguendo la Maturità Classica nel 2008. Attualmente iscritta alla facoltà di Medicina e Chirurgia presso l'Università degli Studi di Ferrara. Da Giugno ad Agosto 2012 ha partecipato al 'Gross Anatomy Summer Course' presso la New York University. Da Ottobre 2012 collabora come Tutor di Anatomia presso la stessa Università degli Studi di Ferrara, con attività di esercitazione pratica di Anatomia coordinata dal Professor Silvano Capitani.