Misurazione dei volumi polmonari statici. Pletismografiaintroduzione
Nel 1956, Dubois et al. pletismografia a corpo intero descritta sulla base della legge di Boyle, secondo la quale il volume (V) di un gas a temperatura costante varia in proporzione inversa alla pressione (P) a cui è sottoposto, con P×V che rimane costante.1,2
Mentre la spirometria 3 è il metodo più comunemente usato per valutare la funzione polmonare nella pratica clinica, a volte è necessario misurare il volume dell’aria che i polmoni non possono spostare (volumi polmonari statici). Pertanto, la pletismografia rimane una tecnica essenziale nella valutazione della funzione polmonare. Misura diversi volumi di gas, come il volume di gas intratoracico (TGV) o la capacità residua funzionale (FRC), il volume residuo (RV) e la capacità polmonare totale (TLC).4,5 L’aggiunta di due o più volumi polmonari costituisce una capacità polmonare (Tabella 1). Questa tecnica misura anche la resistenza totale delle vie aeree (RawTOT), la resistenza specifica delle vie aeree (sRaw), la conduttanza delle vie aeree (Gaw) e la conduttanza specifica delle vie aeree (sGaw).
Volumi e capacità polmonari.
| Capacities | ||
| Inspiratory capacity | IC | Maximum volume of air inspired after the end of expiration |
| Expiratory vital capacity | EVC | Maximum volume of air expired after a full inspiration |
| Inspiratory vital capacity | IVC | Maximum volume of air inspired after a full expiration |
| Functional residual capacity | FRC | Amount of air remaining in the lungs after expiration at tidal volume/flow |
| Intrathoracic gas volume | TGV | Plethysmography measurement equivalent to the FRC |
| Total lung capacity | TLC | Total volume of air in the lungs after a full inspiration |
| Volumes | ||
| Tidal volume/flow | VT | Volume of air inspired or expired during relaxed breathing |
| Expiratory reserve volume | ERV | Maximum volume of air that can be forcibly espirata dopo un normale scadenza |
| volume Residuo | RV | Volume di aria che rimane nei polmoni dopo una espirazione completa |
| il volume di riserva Inspiratoria | IRV | volume Massimo di aria che può essere forzatamente per via inalatoria dopo un normale ispirazione |
a Differenza di altre tecniche come l’azoto washout o della diluizione dell’elio che sottovalutano il FRC perché non misurano poco ventilati o non ventilati la pletismografia misura l’intero volume di gas intratoracico.
Esistono tre tipi di pletismografi, e quello usato più comunemente è il pletismografo a volume costante.4
Attrezzature
Deve includere:
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Camera ermetica (2 modelli: bambini più grandi / adulti; neonati).
- –
Pneumotachografo. Deve soddisfare gli standard per i dispositivi spirometrici (ATS / ERS 20056): in grado di misurare volumi di 0,5–8,00 L con una precisione di ±3% calibrata con una siringa da 3,00 L, flussi tra 0 e 14L/s e durate di registrazione di almeno 30 secondi.
- –
Valvola otturatore e trasduttore di pressione per misurare le variazioni di pressione alla bocca. Il trasduttore di pressione deve avere una sensibilità superiore a 50cm H2O e una risposta in frequenza piatta superiore a 8Hz. Ciò dipende dalla frequenza di respirazione durante la manovra del TGV, che non deve essere superiore a 1,5 Hz.
- –
Trasduttore di pressione all’interno della camera del pletismografo (pletismografi a pressione variabile a volume costante). Misura la pressione all’interno della camera. In alcuni sistemi un altro pneumotachografo è posto sulla parete del pletismografo per misurare le variazioni di volume all’interno della camera (pletismografi a volume variabile a pressione costante). Deve essere preciso a ±0,2 cm H2O.
- –
Computer, stampante e stazione meteo (a seconda dell’apparecchiatura).
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Bocchini con filtri in linea monouso efficaci al 99% nel filtrare virus, batteri e micobatteri; spazio morto inferiore a 100 ml e una resistenza inferiore a 1,5 cm H2O ad un flusso di 6L / s.
Taratura
I flussimetri devono essere tarati seguendo il protocollo stabilito dal costruttore e rispettando gli standard di spirometria ATS/ERS 2005.3 Pletismografi di solito hanno sistemi di calibrazione automatica (tenuta della camera e allineamento trasduttore).
Procedura di manovra pletismografica
È importante registrare l’età (anni), il peso (kg), l’etnia e l’altezza (cm) del paziente. Se il paziente ha difficoltà a stare in piedi (malformazioni toraciche o neuromuscolari), è possibile utilizzare la campata del braccio anziché l’altezza. Al paziente vengono fornite informazioni dettagliate sul test (Tabelle 2 e 3). La porta della camera è chiusa, lasciando trascorrere 1 minuto prima di iniziare affinché la temperatura si stabilizzi. Il paziente è incaricato di respirare attraverso il boccaglio, sostenendo le sue guance con entrambe le mani, in piccoli volumi e ad una velocità di 20-60 respiri al minuto (0,5–1Hz). Dovrebbe essere registrato un set di circa 10 respiri di marea, cercando di raggiungere un livello di FRC stabile (variazioni
100mL).
Raccomandazioni per il tecnico che esegue il test.
un. Utilizzare sempre un nuovo boccaglio con un panno monouso filtro in linea per ogni paziente
b. Il boccaglio deve essere tenuto con i denti e sigillato con le labbra, senza bloccarla con la lingua
c. Spiega come posizionare le mani sulle guance per evitare perdite durante la manovra. Spiegare come usare la clip per il naso
d. Istruire il paziente su come posizionarsi nella scatola, seduto con il petto e il collo dritti e con entrambi i piedi appoggiati sul pavimento. Controllare che il paziente respiri in modo rilassato a volume di marea
e. Dimostrare la manovra IVC, che deve iniziare con le manovre IC dopo l’occlusione
Preparazione dell’apparecchiatura prima della prova.
Assemblare tutti i componenti (tubi, sensori, connettori, ecc. seguendo le indicazioni del produttore
Pulire i sensori di flusso in base alle specifiche, la rimozione potenzialmente ostacolare particelle
Accendere l’attrezzatura prima del tempo per farlo riscaldare (circa 30min prima del test)
Verificare che il sistema non ha perdite e la tenuta ermetica della porta
Verificare che il pulsante di scatto risponde all’attivazione con una minima resistenza
Se il plestimografica non dispone di un built-in, termometro misura la temperatura ambiente prima di eseguire la calibrazione e prima di ogni test
Impostare la relativa media umidità, altitudine o pressione barometrica e temperatura del luogo in cui viene eseguito il test
A questo punto, l’otturatore viene chiuso al termine di una scadenza (durata dell’occlusione, 2–3s) e il paziente continua a respirare tenendo le guance per evitare perdite. Quando l’otturatore viene riaperto, il paziente deve prendere due o tre respiri di marea seguiti dalla lenta manovra di capacità vitale, che inizia con una massima inspirazione per ottenere la capacità inspiratoria (IC), seguita da una massima espirazione (per misurare la capacità vitale lenta) e quindi una massima inspirazione (Fig. 1). Se la manovra fallisce, il tecnico deve spiegare e dimostrare ancora una volta la procedura di prova al paziente.
Un’altra procedura standardizzata, anche se usata meno frequentemente a causa della sua difficoltà tecnica, consiste nell’espirare il paziente al volume residuo dopo l’occlusione, seguita da una massima inspirazione al TLC e quindi da una lenta manovra spirometrica.
Pletismografia performance and quality assessmentTest criteri di qualità
È necessario ottenere una serie di tre-cinque manovre TGV-VC tecnicamente soddisfacenti. Le curve devono essere quasi dritte e sovrapponibili l’una all’altra e devono rientrare nei campi di taratura della pressione dei trasduttori (±10 cm H2O o 1,3 kPa).
Criteri di accettabilità
Le manovre individuali di pletismografia (TGV-VC) sono accettabili se:
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La respirazione di marea mostra un FRC stabile (almeno 4 respiri di marea che concordano entro 100 ml). Ciò è corroborato dai grafici (Fig. 1 e 2).
Figura 1.Determinazione del volume polmonare mediante pletismografia. Rappresentazione grafica dei risultati (pletismografia di Jaeger, Care Fusion).
(0,24 MB).
Figura 2.Volumi e capacità polmonari.
(0,1 MB). - –
La differenza di volume (ΔV) tra il livello FRC e il livello di occlusione è inferiore a 200 ml.
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La frequenza di respirazione durante la chiusura dell’otturatore varia tra 30 e 60 respiri al minuto.
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Il tracciato del pletismografo mostra 3-5 manovre TGV.
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I loop TGV hanno schemi coerenti, sono privi di artefatti e mostrano un’isteresi minima tra inspirazione ed espirazione.
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Si possono osservare le due estremità della curva.
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La pendenza della linea di misura deve essere parallela al circuito TGV.
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La misurazione del VC è accettabile in relazione ai valori più alti di IC o di volume di riserva espiratoria, deve raggiungere un plateau di almeno 1 secondo di durata con variazioni del volume espiratorio inferiori a 25 ml e deve essere maggiore o uguale al più grande valore di FVC ottenuto nella spirometria forzata precedentemente eseguita.
Criteri di ripetibilità
In pletismografia, questi criteri dovrebbero essere applicati solo per decidere quando è necessario eseguire più di tre manovre accettabili (un minimo di tre manovre accettabili e un massimo di otto manovre dovrebbero essere eseguite). I criteri non devono essere utilizzati per escludere i risultati di relazioni o soggetti da uno studio.
L’ATS / ERS 20056 richiede: (a) che le tre manovre FRCpleth accettabili concordino entro il 5% e (b) che la differenza tra i due valori più grandi delle misurazioni VC ripetute sia inferiore a 150 ml.
Controllo di qualità
Le calibrazioni della camera e del volume devono essere eseguite esattamente come indicato dal produttore. Il test di un controllo biologico (non fumatore sano) deve essere eseguito almeno una volta al mese e ogni volta che si sospetta un errore, misurando il TGV, il RV e il TLC. Valori che differiscono di oltre il 10% per FRC e TLC o di oltre il 20% per RV rispetto alle misurazioni precedenti sullo stesso argomento suggeriscono errori.
Indicazioni
L’indicazione principale è la diagnosi e la caratterizzazione di schemi ventilatori restrittivi (valutazione della gravità della malattia, decorso della malattia e risposta al trattamento).
Può anche essere utilizzato per valutare la gravità della restrizione in malattie con un modello ventilatorio misto e per la diagnosi precoce di compartimenti di gas intrappolati non ventilati e limitazioni del flusso d’aria. Consente la misurazione di compartimenti d’aria non ventilati (sottraendo la FRC misurata dalla pletismografia dalla FRC misurata dalla diluizione dell’elio) e la valutazione del rischio per la chirurgia (ad esempio, per la pneumonectomia). Può essere eseguito con successo a partire dai 6 anni di età.
Risultati e valori di riferimento
In primo luogo, occorre valutare l’accettabilità e la ripetibilità del test. I risultati riportati una volta che il test è considerato accettabile sono il TGV (la media di almeno tre manovre TGV che concordano entro il 5%), il CV (il valore più grande in un minimo di 3 manovre con valori che concordano entro il 5%), il TLC (somma del TGV e del valore IC più alto), il RV e il rapporto RV/TLC.
Successivamente vengono analizzate le curve di resistenza e TGV, verificando che i loop abbiano una forma chiusa (o, se non lo sono, valutando le potenziali patologie sottostanti), il loro angolo, pendenza, ecc. Ogni manovra viene anche analizzata separatamente per valutare i volumi polmonari; il volume delle maree deve rimanere stabile durante la prova, con un volume stabile del livello espiratorio finale (EELV), una corretta occlusione e una corretta esecuzione della manovra consistente in un’inspirazione seguita da un’espirazione massima.
I risultati sono riportati come valori assoluti (l) alla temperatura corporea e alla pressione barometrica in condizioni di saturazione del vapore acqueo (BTPS), arrotondati a due decimali; come valori relativi (percentuale rispetto al valore di riferimento o teorico); e come punteggi z (distanza dal valore previsto in deviazioni standard). Attualmente, vengono calcolati il limite superiore e inferiore del normale (LLN) (2,5 ° e 97,5 ° percentili) e i valori misurati sono considerati clinicamente significativi se sono al di fuori di questi limiti.
Esistono pochi dati di riferimento per il gruppo di età pediatrica.7 I riferimenti più antichi sono quelli forniti da Zapletal8 e quelli più recenti da Rosenthal.9 Diversi studi hanno evidenziato la necessità di aggiornare questi valori di riferimento per includere bambini di età inferiore ai 6 anni e di discendenza non caucasica, poiché l’etnia influisce sui volumi polmonari e le equazioni derivate da entrambi gli studi si basavano su dati per bambini bianchi sani. Gli africani hanno volumi polmonari più piccoli, probabilmente perché i loro arti sono lunghi e i loro tronchi corti. È stato anche notato che le equazioni precedenti sono state derivate da manovre ansimanti, quindi tendono a sovrastimare i valori di FRC, qualcosa che ha un impatto minore sulla determinazione di RV e TLC.
Interpretazione dei risultati
Le raccomandazioni dell’ATS/ERS per l’interpretazione dei test di funzionalità polmonaria10 definiscono le anomalie restrittive come riduzioni di VC e TLC al di sotto dell’LLN, applicando i valori di riferimento pubblicati in letteratura.7 Quando i valori relativi sono utilizzati, TLC, FRC e RV è considerata normale quando si va tra 80% e il 120% del valore stimato e considerato patologico quando il TLC è inferiore all ‘ 80%, con la restrittivo essere classificati in base a questa percentuale in lieve (70-80%), moderato (60-69%) o grave (10 classifica anche modelli con un ridotto VC, un normale FEV1/VC rapporto e un normale TLC come ostacolo, anche se questo algoritmo è stato contestato, e i modelli in cui il calcestruzzo fibrorinforzato, CAMPER e TLC sono al di sopra del 120% e RV/TLC rapporto è al di sopra di 20 e il 35% come iperinflazione (quando il TLC è normale il modello suggerisce l’intrappolamento dell’aria). Nella fascia di età pediatrica, i parametri variabili devono essere interpretati con cautela, come il rapporto RV/TLC (percentuale del TLC occupato dal gas che non può essere espirato, il RV). Questa variabilità deriva dai cambiamenti nelle caratteristiche del tratto respiratorio che si verificano durante la crescita, come la forma e le dimensioni della gabbia toracica e la funzione muscolare respiratoria. Inoltre, il rapido aumento dell’altezza che si verifica nell’adolescenza non è proporzionale all’aumento delle dimensioni del torace o ai cambiamenti nella meccanica respiratoria.
Misurazione delle resistenze specifiche delle vie aereeintroduzione
La resistenza delle vie aeree è definita come la relazione tra il flusso d’aria nel tratto respiratorio e la pressione necessaria per generare questo flusso. Il valore di RawTOT comprende la resistenza prodotta dalla parete toracica, dal tessuto polmonare e dalle vie aeree. La resistenza specifica delle vie aeree (sRaw) è il prodotto della resistenza delle vie aeree e della FRC.6
Metodologia e criteri di qualità
Esprimere i risultati come la resistenza specifica (sRaw=Raw×TGV) o il suo reciproco (sGaw = 1/sRaw) può essere vantaggioso in caso di scarsa trasmissione della pressione alveolare, poiché il TGV è sovrastimato nella stessa proporzione in cui il Raw è sottovalutato.11
La relazione tra le variazioni di pressione nella camera (proporzionale alle variazioni della pressione alveolare e del flusso d’aria) può essere misurata quando l’otturatore è aperto. Questa relazione (ΔPbox / V)può essere rappresentata graficamente come una forma S. Una volta chiuso l’otturatore, viene calcolata la relazione tra le variazioni della pressione della camera e della pressione della bocca. Quando viene eseguito il test, il tecnico guarda il display in tempo reale. Poiché la misurazione di Raw comporta flussi inspiratori ed espiratori, il display consente il calcolo delle resistenze inspiratorie ed espiratorie, che sono le stesse negli individui sani, ma possono differire nei pazienti con ostruzione.12
La camera e lo pneumotachografo nel pletismografo devono essere calibrati giornalmente. I parametri ottenuti devono essere regolati in condizioni BTPS. La manovra può essere eseguita a volume di marea utilizzando un sacco di rebreathing riscaldato, che è considerato il gold standard, o automaticamente mediante compensazione elettronica.13
Le curve flusso-pressione vengono visualizzate in tempo reale sullo schermo del computer, consentendo al tecnico di eliminare le curve che presentano artefatti. Le curve devono avere dimensioni e forma simili, essere parallele ed essere vicine al flusso zero. Deve essere utilizzata la tangente selezionata automaticamente dal sistema informatico.
Per garantire la riproducibilità della tecnica, devono essere acquisite almeno 3 misurazioni FRC che concordino entro il 5% e deve essere riportata la mediana di tre serie tecnicamente accettabili di 10 respiri. Le curve del maggior numero possibile di respiri devono essere ottenute per l’sRaw, idealmente tra tre e cinque serie da cinque a dieci respiri, a seconda del software utilizzato.14,15
Interpretazione dei risultati
Il sRaw è un parametro di ostruzione delle vie aeree. La forma della curva fornisce informazioni sulla posizione dell’ostruzione.15 Se il paziente ha un’ostruzione espiratoria, la curva assume la forma di una mazza da golf (Fig. 3 e 4). Una forma” corsiva S ” segnala una lieve ostruzione diffusa; un aumento della resistenza inspiratoria è indicativo di ostruzione extratoracica; un aumento della resistenza espiratoria denota malattia polmonare ostruttiva cronica; e l’aumento di entrambe le resistenze è indicativo di ostruzione tracheale. Nella malattia polmonare ostruttiva generalizzata, vi è un aumento dei valori di sRaw, FRC e RV accompagnato da un flusso di marea ridotto.6 Le variazioni TLC possono essere molto lievi nelle anomalie miste, quindi la misurazione della capacità di diffusione del monossido di carbonio è utile in questi pazienti.12
Da sinistra a destra, pattern normale, pattern restrittivo, air trapping e iperinflazione.
Determination of lung resistances and volumes by means of plethysmography. Positive post-bronchodilator test: decreased specific resistance (−51%) and increased specific conductance (+105%).
Recentemente, è stato riportato che una riduzione del 42% rispetto al basale nel sRaw è statisticamente significativa per valutare la risposta ai broncodilatatori, con una sensibilità del 55% e una specificità del 77%.16 Inoltre, l’sGaw è molto sensibile ai cambiamenti nel calibro delle vie aeree e un aumento del 40-56% è stato stabilito come punto di cut-off per una risposta positiva, 6,17,18 sebbene l’sGaw abbia una specificità inferiore rispetto al FEV1. Inoltre, un aumento del doppio del basale nel sRaw è considerato una risposta positiva al test di sfida bronchiale, così come una diminuzione del 35-40% nel sGaw.8
Indicazioni e applicazione clinica
Il sRaw è il prodotto della resistenza delle vie aeree da parte del FRC.19 Man mano che i bambini crescono, le resistenze diminuiscono e i volumi aumentano, ma la resistenza specifica rimane stabile indipendentemente dall’età, dal sesso e dall’altezza. È un parametro sensibile e riproducibile per discriminare tra normalità e malattia e facilita anche l’interpretazione longitudinale di diverse misurazioni in un singolo individuo.20-23 Ci sono prove della sua utilità nel monitoraggio clinico della fibrosi cistica e dell’asma,24 e anche nella diagnosi dell’asma.25 Nei bambini con fibrosi cistica, l’sRaw è più sensibile delle resistenze misurate con la tecnica dell’interruttore o l’oscillometria ad impulso.19
Alcuni autori hanno notato la sua utilità per monitorare la risposta al trattamento dei bambini asmatici.26,27 Si è anche dimostrato utile nella valutazione della reversibilità dei broncodilatatori e dell’iperresponsività bronchiale.16
L’sGaw è più sensibile dell’sRaw per rilevare l’ostruzione centrale, e ancora più sensibile del FEV1 ottenuto mediante spirometria forzata. Tuttavia, è meno riproducibile del sRaw, quindi è necessario acquisire un numero maggiore di misurazioni.13 Può essere più sensibile del FEV1 nel rilevamento della limitazione del flusso d’aria nelle bronchiolite obliteranti, in cui predomina l’ostruzione delle vie aeree periferiche,11,28 e anche nei pazienti asmatici con ostruzione moderata. È anche più sensibile nella valutazione del tratto respiratorio superiore nella paralisi o disfunzione delle corde vocali.29