SEMINARIO ATTUALITA’ IN TEMA DI PNEUMOCONIOSI · stesso modo della routine giornaliera in modo...
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SEMINARIO
ATTUALITA’ IN TEMA DI PNEUMOCONIOSI
Prove di funzionalità respiratoria nella
diagnosi delle pneumoconiosi
M. Rossi
U.O.C. Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria
Azienda Ospedaliera Universitaria Senese
Centro Didattico San Miniato, Siena 24 Settembre 2010
Ruolo dei test funzionali respiratori nelle
pneumoconiosi
• Diagnosi precoce
• Stabilire il tipo di alterazione funzionale respiratoria
(ostruttivo, restrittivo, misto)
• Quantificare il danno
• Sorveglianza sanitaria
• Studi epidemiologici
Pneumoconiosi
• Modalità di risposta
Semplice deposito
Aspetti di nodulazione
• Tipo di polvere
• Ferro
• Stagno
• Bario
• Carbone
Asbestosi
Nella diagnosi differenziale bisogna tener conto,
vista la scarsa specificità del quadro clinico e
strumentale dell’asbestosi, di altre forme di
interstiziopatia quali pneumoconiosi di altra
natura, Fibrosi Polmonare Idiopatica, polmoniti
da ipersensibilità, sarcoidosi etc.
(ATS Documents. Diagnosis and Initial Management of
Nonmalignant Diseases Related to Asbestosis. Am J Respir Crit
Care Med, Vol 170:691-715, 2004).
Asbestosi
• Riduzione dei volumi e capacità polmonari (es. Capacità Vitale, Volume Residuo, Capacità Polmonare Totale) ed in misura minore dei flussi espiratori forzati (es. FEV1 o VEMS) con buona conservazione del rapporto di Tiffeneau (VEMS/Capacità Vitale).
• Quadro restrittivo.
• Riduzione, spesso precoce, della Capacità di diffusione (misurata con il metodo del Monossido di Carbonio) sia sotto sforzo che a riposo.
• Ostruzione delle vie aeree anche in soggetti esposti non fumatori.
• Aumento del volume isoflusso e incremento delle resistenze ai bassi volumi polmonari
• Alterazione delle piccole vie aeree indotta dall’asbesto (Wright JL et . Diseases of the small airways. Am Rev Respir Dis 1992; 146:240-262, Bégin R et al. Airway function in life-time-non smoking older asbestos workers. Am J Med 1983;75:631-638).
Silicosi
Non vi è un profilo fisiopatologico respiratorio
tipico, associato alla silicosi
Nella forma cronica i dati spirometrici (FEV1, FVC,
VC,MMF, IT) possono essere ridotti con
prevalenza di pattern ostruttivo
I volumi polmonari (TLC, VC) possono essere
ridotti ma non la Capacità Funzionale Residua
(FRC) ed il Volume Residuo (RV)
La riduzione della Capacità di Diffusione (DLCO)
può essere ridotta nella malattia avanzata
Criteri di accettabilità per FVC sec. ATS
• Curva continua (senza artefatti, come la tosse, nel primo secondo)
• Buona partenza del test– Volume estrapolato < 5% di FVC o 150 ml
– Tempo di picco di flusso (“rise time”) < 120 msec.
– FEV1 può essere sovrastimato o sottostimato con sforzo submassimale
• Buona fine del test – Raggiunge il plateau in 1 secondo nonostante continui lo
sforzo
– Durata minima 6 sec.
– Durata ideale 10 sec.
– Durata superiore a 15 sec. non aggiunge ulteriori informazioni
Am J Respir Crit Care Med 1995; 152:1107-1136
Definizione di ostruzione bronchiale
L’ostruzione bronchiale è definita in base al
rapporto volume espiratorio massimo nel primo
secondo/capacità vitale lenta (VEMS/VC o
FEV1/VC). Secondo le linee guida della
European Respiratory Society esiste
ostruzione bronchiale e, quindi
compromissione della funzione respiratoria,
quando detto rapporto è < 88% pred. negli
uomini e < 89% pred. nelle donne
Risposta ai broncodilatatori: criteri di
reversibilità
• ATS e ERS considerano significativa la
risposta ai broncodilatatori un incremento
di FEV1 o FVC > 12% e 200 ml rispetto al
valore basale dopo inalazione di beta2-
agonista short-acting (salbutamolo). Un
incremento del 12% senza incremento di
200 ml, in pazienti con FEV1 o FVC basali
molto bassi, è considerato
“noise”(rumore).
Risposta ai broncodilatatori: criteri di
reversibilità
• Per quanto riguarda i flussi ai bassi volumi
polmonari (FEF25%, FEF75%, FEF25-
75%) è considerato significativo un
incremento 35% se normalizzati per lo
stesso volume (es. FEF25-75%
isovolume)
BPCO (L.G. Regione Toscana)
Anche la definizione data nell’ambito delle
linee guida GOLD per la limitazione cronica
del flusso aereo espiratorio si basa sull’uso di
FEV1, ma suggerisce il calcolo del rapporto
FEV1/FVC, dove FVC rappresenta la capacità
vitale forzata, utilizzando, per valutare la
presenza di limitazione del flusso aereo
espiratorio, un valore limite fisso di tale
rapporto, cioè, FEV1/FVC <70% (GOLD).
BPCO (L.G. Regione Toscana)
Usando la definizione dell’ERS, la prevalenza
della limitazione del flusso aereo espiratoria
in una popolazione generale ammonta a circa
il 12% in soggetti >45 anni, mentre aumenta
a circa il 29% adottando il criterio della
GOLD. Questa percentuale, che appare
manifestamente eccessiva, è, d’altra parte,
attesa se si considera che nella popolazione
generale la media del rapporto FEV1/FVC è
molto vicina (72 ± 8% per gli uomini e 74 ±
6% per le donne) al valore limite inferiore di
normalità fissata dalla GOLD al 70%.
Criteri generali per l’interpretazione dei tests di funzionalità
respiratoria
Sono interpretabili?
– Osservare i grafici ed i dati numerici di ciascun test
– Verificare la qualità dell’esecuzione di ciascun test
I risultati sono normali?
– Selezione dei valori di predizione e verifica dei limiti inferiore e superiore di normalità
Quale è il “pattern” ed il grado di anormalità?
– Ostruttivo e restrittivo, di grado lieve, moderato e grave
Salzman SH, ACCP Pulmonary Board Revew 2003
Volumi e Capacità Polmonari
Volumi: RV, ERV, Vt, IRV (non possono essere suddivisi in subcomponenti più piccoli)
Capacità (somma di volumi):
FRC = RV + ERV,
IC = Vt + IRV,
VC = ERV + IC,
TLC = RV + ERV + Vt + IRV
Oppure FRC + IC
Criteri generali per l’interpretazione dei tests di funzionalità
respiratoria
Una fonte di confusione è che non tutti i volumi
sono misurati direttamente, cosicchè errori nella
misura possono ripercuotersi nel calcolo degli altri
volumi o capacità
FRC è misurata direttamente e rappresenta il
volume di rilasciamento o di riposo come risultato
dell’equilibrio tra le forze elastiche verso l’interno
(polmoni) e verso l’esterno (gabbia toracica) ed i
muscoli inspiratori e d espiratori in stato di riposo
IC ed ERV sono misurate separatamente con le
manovre di Capacità Vitale Lenta (SVC)
Criteri generali per l’interpretazione dei tests di funzionalità
respiratoria
La combinazione dei dati ottenuti da due misure
differenti è usata per ottenere altri volumi e
capacità:
RV = FRC – ERV, TLC = FRC + IC oppure RV + VC
RV e TLC non sono misurate direttamente e la loro
accuratezza dipende dall’accuratezza delle misure
dei volumi e capacità da cui sono ottenuti
Tecnica pletismografica
La tecnica pletismografica (TP) è considerata il “gold
standard” per la misura della FRC
Dati recenti indicano che, in presenza di ostruzione
grave, la misura della FRC può essere sovrastimata
(Coates AL et al. ERS/ATS Workshop Series: measurements of lung
volumes by plethismography. ERJ 1997; 10:1415-1427)
La TP si basa sul concetto che, a vie aeree occluse,
non c’è flusso tra due punti e la pressione deve avere
lo stesso valore tra questi due punti
Tecnica di diluizione di gas inerti (Elio)
• Sottostima i volumi polmonari assoluti
nei pazienti con ostruzione al flusso per
la presenza di alcune aree poco
ventilate
• Più grave è l’ostruzione maggiore è la
sottostima
• L’elio non è in grado di valutare zone
non ventilate (bolle enfisematose)
Applicazioni cliniche
Mentre i volumi polmonari statici, insieme ad altri parametri funzionali respiratori, sono incapaci di fare una diagnosi etiologica o anatomica, sono tuttavia utili nel definire l’assenza o la presenza di un’alterazione fisiologica.
La conoscenza dei volumi polmonari è anche utile nell’interpretare altri test funzionali respiratori che misurano le proprietà elastiche del polmone.
La misura dell’elasticità del polmone e della gabbia toracica e della resistenza al flusso nelle vie aeree deve essere riferita al volume a cui questi parametri sono misurati.
Applicazioni cliniche
In generale riduzione di TLC, VC, FRC e VR sono
indicative di restrizione e questo può essere dovuto
a:
Riduzione della compliance dovuta a fibrosi polmonare,
congestione polmonare da insufficienza cardiaca,
malattie interstiziali diffuse infiammatorie o neoplastiche
Riduzione della compliance e dimensioni della gabbia
toracica dovute a cifoscoliosi, toracoplastica, obesità,
paralisi del diaframma
Riduzione del volume polmonare dovuto ad interventi di
resezione polmonare (lobectomia, pneumectomia) o
versamento pleurico
Applicazioni cliniche
Riduzione di TLC e VC può verificarsi per una
limitazione della IC come nel dolore toracico
(pleurite) o nella debolezza dei muscoli respiratori o
nella paralisi neuromuscolare.
ERV può essere compromesso in caso di
sopraelevazione del diaframma come nell’obesità,
gravidanza o ascite massiva.
Applicazioni cliniche
Un’alterazione di tipo ostruttivo è caratterizzata da
aumento di FRC, RV e TLC dovuta a:
Aumento della resistenza al flusso come nell’asma o
bronchite cronica
Aumento della compliance con perdita di ritorno
elastico come nell’enfisema polmonare
Una riduzione di VC insieme ad un’elevata TLC e
FRC è compatibile con alterazione di tipo ostruttivo
Un aumento dei volumi polmonari e sue suddivisioni
è stato osservato nell’acromegalia con anomala
crescita polmonare
Quanjer PhH et al. Lung volumes and ventilatory flows. Report Working Party
“Standardisation of Lung Function Tests”, ECSC and ERS. ERJ 1993; 6
(suppl. 16): 5-40
Raccomandazioni per la scelta dei valori di
riferimento
Scelta appropriata dei valori pubblicati
a. Le caratteristiche della popolazione di riferimento
rappresentano una popolazione “sana” e sono simili a quelle
della popolazione in studio rispetto all’età, il sesso, il peso,
l’altezza, l’etnia, e , se possibile, alle condizioni
socioeconomiche, lo stato nutrizionale e l’ambiente (altitudine,
inquinamento, etc.)
b. Apparecchiature, tecniche, condizioni sperimentali, approccio
analitico simili
c. Modelli statistici validati e biologicamente corretti per il calcolo
delle equazioni di predizione
d. Misure eseguite su un campione rappresentativo di soggetti
“sani” in un range appropriato di età e confrontate con quelle
ottenute da valori di riferimento selezionati.
Raccomandazioni per la scelta dei valori di
riferimento
Valori di riferimento “propri”
a. Le misure per i valori di riferimento sono eseguite nello
stesso modo della routine giornaliera in modo che le fonti di
errore siano gli stessi.
b. Controlli periodici per accertare che la qualità delle misure
siano le stesse
c. Aderenza alle raccomandazioni per la selezione della
popolazione di riferimento
Stocks J, Quanjer PhH, Reference values for RV, FRC, and TLC
ERJ, 1995, 8, 492-506
Raccomandazioni per la scelta dei valori di
riferimento
Combinazione dei dati provenienti da vari laboratori
a. Stesse caratteristiche della popolazione di riferimento
b. Apparecchiature e procedure simili
c. Riproducibilità e criteri di accettabilità
d. Stessi modelli statistici
Quanjer PhH (ed). Standardized lung function testing. Report
Working Party “Standardization of Lung Function Tests. Bull Eur
Physiopathol Respir 1983; 19 (Suppl. 5): 1-95
Espressione dei risultati
Negli adulti è preferibile esprimere i volumi polmonari non
come percentuale fissa del predetto ma rispetto ai “residui
standardizzati” o percentili
L’abitudine di esprimere i valori misurati come
percentuale del predetto non è valida perché le
variazioni intorno al valore predetto è costante e
non rispetta l’altezza e l’età del soggetto.
Espressione dei risultati
Qualsiasi punto di cut-off scelto per delineare “normale” o
“patologico” è necessariamente arbitrario.
Si assume che la dispersione è distribuita “normalmente”
quando il 5° e il 95° percentile (90% CI) sono ottenuti
calcolando il valore predetto 1.64 RSD (Residual
Standard Deviation).
Analogamente il 2.5° e il 97.5° percentile (95% CI) sono
ottenuti calcolando il valore predetto 1.96 RSD
Un altro modo di esprimere i risultati è quello di calcolare i
residui standardizzati (RSS): (osservato – predetto)/
RSD
RSS esprimono quanto il valore osservato si allontana
dal valore predetto.
VC RV TLC IM0
20
40
60
80
100
120
140
160
71
93
%
pred
Confronto tra teorici CECA ’71 e CECA ’93 (esempio)
Disegno dello studio
• Determinare l’accuratezza con cui la spirometria può
diagnosticare la presenza di alterazione restrittiva
• 1831 pazienti consecutivi, adulti di entrambi i sessi,
analizzati in un periodo di due anni
• Spirometria e volumi polmonari statici
• La probabilità di alterazione restrittiva (riduzione di TLC
al di sotto del limite inferiore del 95% dell’intervallo di
confidenza) è stata determinata per ogni alterazione dei
dati spirometrici (4 categorie: normali, ostruttivi, ostruttivi
con FVC ridotta, restrittivi)
Risultati dello studio
o 225 pazienti di 1831 (12.3%) avevano alterazione
restrittva
• Il valore predittivo positivo della spirometria nel predire
restrizione è risultato basso: di 470 pazienti con FVC
ridotta, la diagnosi di restrizione è stata confermata
solo nel 41% (riduzione di TLC)
• Nel caso di pattern restrittivo ( FVC e FEV1/FVC) il
valore predittivo positivo è risultato pari al 53%
• Il valore predittivo negativo ( VC normale) è risultato
molto basso: 2.4%
Conclusioni dello studio
• La spirometria è molto utile nell’escludere alterazioni
restrittive
• Quando la VC è normale la probabilità di alterazione
restrittiva è bassa (< 3%)
• La spirometria non è in grado da sola di predire
restrizione; solo nel 60% dei pazienti con pattern
spirometrico restrittivo la diagnosi è stata confermata
dalla misura del volumi polmonari
• La misura dei volumi polmonari è indispensabile per
la diagnosi di restrizione
Prove di funzionalità polmonare: interpretazione clinica
Quando la VC è inferiore al range dei valori di
normalità, la misura dei volumi polmonari assoluti
(possibilmente con il metodo pletismografico) serve
per confermarne le cause.
Nel caso di restrizione polmonare la VC è ridotta
perché è ridotta la Capacità Polmonare Totale (TLC),
mentre nel caso dell’ostruzione delle vie aeree la VC è
ridotta perché è aumentato il Volume Residuo (RV)
(V. Brusasco, R. Pellegrino, 2004)
Concetti chiave 1
La misura dei volumi polmonari è indispensabile per
la caratterizzazione del tipo di alterazione funzionale
(ostruzione, restrizione)
Riportare sempre la fonte dei predetti
E’ raccomandato rappresentare i volumi polmonari
assoluti nell’asse dei volumi, insieme alla curva
flusso-volume
E’ raccomandato esprimere i valori osservati non
come percentuale del predetto ma in rapporto ai
percentili: predetto 1.64 RSD (5°-95° percentile)
oppure predetto 1.96 RSD (2.5° - 97.5° percentile)
Concetti chiave 2
Nella refertazione è utile descrivere separatamente la
spirometria (es. spirometria indicativa di ostruzione o
restrizione), i volumi polmonari statici, la loro
distribuzione ed i loro rapporti (RV/TLC%,
FRC/TLC%)
Riportare il metodo di misura dei volumi polmonari
(He-wash-in, N2-wash-out , metodo pletismografico)
Valutare la variazione dei volumi dopo
broncodilatatore (es. IC, VR, FRC, TLC)
Esprimere un giudizio complessivo sulla
collaborazione del paziente
Concetti chiave 3
Riportare i parametri ambientali (temperatura, PB,
umidità, orario)
Riportare, se possibile , le condizioni del paziente
(temperatura corporea se 37°, assunzione di
farmaci, etc.)
Non limitare la refertazione a “deficit ostruttivo”,
“restrittivo”, “misto”
Conclusioni diagnostiche più dettagliate possible (es.
La spirometria è indicativa di ….., La misura dei
volumi polmonari mostra aumento di RV, FRC, TLC.
La somministrazione di broncodilatatore induce
miglioramento significativo di FEV1, VC, FVC, VR,
FRC, TLC, IC…)
Resistenze delle vie aeree (Raw)
Metodo pletismografico
Pbox/ F * Palv/ Pbox = Palv/ F = Raw
Applicazioni cliniche: Raw, Gaw, Sgaw
Non sono disponibili equazioni di regressione
accettabili per i valori teorici.
Il range di normalità per le Raw è 0.6 – 2.4
cmH2O/L/sec (per le SGaw 0.42 – 1.7
L/sec/cmH2O)
Sraw = Raw/FRC (valore teorico 4.2/FRC sec.
Briscoe et al. J Clin Invest 37:1279-1285, 1958)
·
Resistenze delle vie aeree (Raw)
Raw sono utili nella diagnosi di malattie ostruttive
polmonari e nella valutazione della reversibilità
Controversie sul diverso contributo delle vie aeree
centrali e periferiche all’espressione delle resistenze
totali
Raw sono elevate durante le riacutizzazioni dell’asma
e si riducono durante il trattamento parallelamente al
miglioramento dei sintomi
Le vie aeree periferiche sono “in serie” con quelle
centrali e in caso di ostruzione esiste un punto in cui
Raw aumentano significativamente come nella
bronchite cronica (Wanner A. Interpretation of pulmonary
function tests, in Sackner MA (Ed.) Diagnostic in Pulmonary Disease,
New York, Marcel Dekker, 1980)
·
Resistenze delle vie aeree (Raw)
Raw e SGaw sono frequentemente usate nei test di provocazione bronchiale. Convenzionalmente la dose dell’agente provocativo a cui si ha diminuizione del 35% delle SGaw (PD35-SGaw) è usata per distinguere i “responders” dai “non responderes”.
Raw e SGaw sono entrambi usati come indici di risposta ai broncodilatatori, tuttavia non è ancora standardizzato il livello di variazione significativa. Alcuni autori hanno trovato ampie variazioni nella valutazione della risposta ai broncodilatatori (incremento delle SGaw di 23.6 13.6%) anche nei soggetti normali (Watanabe S. et al. Airway responsiveness to a
broncodilator aereosol. I. Normal subjects. ARRD 109:530-537, 1974)
·
LA DIFFUSIONE
La diffusione di un gas può essere definita
come il movimento statistico di molecole da
una zona in cui tale gas esercita una
pressione parziale maggiore ad una zona in
cui esso esercita una pressione minore
LA DIFFUSIONE ALVEOLO
CAPILLARE
Uno dei tre aspetti della fase
alveolo capillare della
respirazione in cui tutti i gas
attraversano la barriera
alveolo-capillare per un
semplice processo di
diffusione passiva
LEGGE DI DIFFUSIONE ATTRAVERSO I
TESSUTI
Principio di FickA
Vgas = ----- x D x (P1-P2)T
Dove:
Vgas = velocità di diffusione di un gas
A = area della membrana (43-102 m2)
D = costante di diffusione (legata alla solubilità ed al
peso molecolare MW-2 propri di ogni gas)
(P1-P2) = differenza di pressione parziale
T = spessore della membrana (± 0.3 micron)
PERCHE’ SI USA IL MONOSSIDO DI CARBONIO
PER MISURARE LA DIFFUSIONE?
A tutt’oggi non si dispone di alcun metodo che permetta di
misurare rigorosamente solo il fenomeno di diffusione.
Infatti il polmone è cosi complesso che una misura dell’area e
dello spessore della membrana alveolo-capillare in vivo è
impossibile. Si ricorre pertanto alla determinazione della
capacità di diffusione (DL) o transfer factor (fattore di
trasferimento) che viene influenzata dalla combinazione di
vari parametri, quali la superficie e lo spessore della
membrana alveolo-capillare e che in pratica combina i fattori
A, T e D dell’equazione di Fick.
METODI DI MISURA DELLA DLCO
Esistono metodi diversi per calcolare la DLCO ,
ma tutti utilizzano la formula di Fick. I test
maggiormente usati ed anche meglio
standardizzati sono il test del respiro singolo e
quello dello steady state secondo Filey
CRITERI DI ACCETTABILITA’ DI UN TEST DLCO
Spirometro tarato per volume, assenza di perdite, accesoda almeno30 minuti.
Volume inspirato superiore al 90% della capacita vitalelenta effettuata in meno di 4 secondi. Inspirazione a partenzadal volume residuo. Evitare perdite dal boccaglio
Apnea stabile per almeno10 secondi.
Volume di scarto di 750 ml se la VC è > di 2 L; 500 ml seinferiore.
Espirazione in meno di 4 secondi con corretto lavaggiodello spazio morto e corretto campionamento del gasalveolare.
Rispettare un intervallo di almeno 4 minuti tra un test el’altro per permettere la eliminazione del CO inalato nel testprecedente, attraverso la respirazione.
CRITERI DI RIPRODUCIBILITA’ DI UN TEST DLCO
Si devono eseguire almeno due test morfologicamente
ben eseguiti; la variazione accettata tra le prove di DLCO è
il 10% o 3 ml CO rispetto al valore medio di almeno due
test accettabili. Per la valutazione deve essere usato il
valore medio dei due test con valore più alto.
Il dato di DLCOSB misurato viene confrontato con i valori
teorici di riferimento del proprio laboratorio per stabilirne la
normalità.
UNITA’ DI MISURA PER LA DLCO
Normalmente la DLCO è riportata in ml CO/min/mmHg (STPD)
che sono i millilitri (o centimetri cubici) di CO al minuto per
millimetro di mercurio (Hg) a 0°C, a 760 mmHg (cioè al livello
del mare), in condizioni di assenza di umidità (cioè in
condizioni standard). Si può utilizzare, al posto delle
condizioni STPD (standard), BTPS cioè (Body Temperature
Pressure Saturation), cioè a 37°C, 760 mmHg, umidità a 37°C
cioè 47 mmHg. Utilizzando il sistema internazionale (SI) sarà
mmol CO.min-1.kPa-1 (STPD). La DLCO in unità convenzionali
è pari a 2,986 quella misurata in SI.
Fattori che influenzano la misura della DLCO
•Concentrazione di Hb
DLCOcorr = DLCO oss (10.2+[Hb])/1.7x[Hb]
•Concentrazione alveolare di O2 (PAO2)
•Volume polmonare (DLCO/VA)
•Gittata cardiaca
•CO back pressure
•Fumo abituale
Importanza clinica della misura della DLCO
•Test “chiave” nella valutazione della funzione
respiratoria
•“Finestra” sulla microcircolazione polmonare
•Nelle sindromi ostruttive bronchiali è in grado di
distinguere l’asma dalla BPCO e dalle
bronchiectasie
•Nelle sindromi restrittive è conservata in quelle da
causa extrapolmonari mentre è ridotta in quelle di
origine parenchimale o vascolare
Conclusioni
I test di funzionalità respiratoria:
1. hanno scarsa specificità nelle pneumoconiosi
2. hanno un’alta sensibilità nell’evidenziare il danno respiratorio
3. sono utili negli studi epidemiologici e nel follow-up
4. devono essere eseguite in maniera accurata e riproducibile