Aspetti tecnici delle prove di funzionalità respiratoria · la perfusione sanguigna capillare polmonare La fase alveolo-capillare della respirazione comprende: ... shunt fra letto

Emanuele Isnardi S.C. Pneumologia Lab. Fisiopatologia Respiratoria AO Ordine Mauriziano Torino www.aitfr.com

Il test di diffusione a/c

Master di primo livello in Fisioterapia e riabilitazione

respiratoria A.A. 2015 - 2016 15 APRILE 2016

Aspetti tecnici delle prove di funzionalità respiratoria

La Diffusione è il processo fisico per cui le molecole di

un gas o di un soluto si trasferiscono da un volume ad

alta attività ad un volume a

bassa attività, separati da una

membrana semipermeabile,

fino all’equilibrio del gas in

questione.

Fluido interstiziale

Membrana alveolare

PlasmaParete del capillare

Nucleo di cellula alveolare

Globulo rosso

Nucleo di cellula del capillare

CapillareFluido interstiziale

Membrana alveolare

PlasmaParete del capillare

Nucleo di cellula alveolare

Globulo rosso

Nucleo di cellula del capillare

Capillare

300.000.000 alveoli

80 m2 di superficie di scambio

L’aria alveolare si trova a contatto con la membrana alveolare

Il sangue capillare si trova a contatto con la membrana delle cellule endoteliali dei capillari polmonari

Tra le membrane è interposto lo spazio interstiziale

la ventilazione alveolare, che comporta il mescolarsi, distribuirsi e rinnovarsi dell'aria a livello degli alveoli polmonari (mixing alveolare dell'aria)

la diffusione dei gas attraverso l’interfaccia aria-sangue (membrana alveolo-capillare)

la perfusione sanguigna capillare polmonare

La fase alveolo-capillare della respirazione comprende:

RISULTATO:

Il test di Diffusione alveolo-capillare con monossido di carbonio in respiro

singolo (DLCO sb)

co

Diffusione dei gas

O2

CO

Δ P

MEMBRANA

ALVEOLO

CAPILLARE

PLASMA MEMBRANA

ERIROCITARIA

INTERNO DEGLI

ERITROCITI

REAZIONI

CHIMICHE

O2 + Hb

CO + Hb

(la quantità/qualità delle emazie)

(la differenza di pressione parziale fra alveoli e capillari polmonari)

(L’efficienza della ventilazione/distribuzione a portare il CO agli alveoli e alla superficie di scambio)

(lo spessore della membrana)

(la presenza o meno di shunt fra letto ematico e capillari polmonari)

La quantità di sfere che raggiungerà il contenitore in un tempo determinato sarà dipendente:

dagli ostacoli che le sfere incontreranno sul piano inclinato

dalla lunghezza del piano inclinato

dalla misura della strozzatura

dalla pendenza del piano inclinato

dalla capacità del contenitore

VCO = Quantità di CO trasferito al minuto

PACO = Pressione parziale alveolare di CO

PcCO = Pressione parziale di CO nel sangue

L’equazione fondamentale per il calcolo della DLCO è:

Il calcolo della Capacità di Diffusione

VCO = Quantità di CO trasferito al minuto

PACO = Pressione parziale alveolare di CO

Ad eccezione dei fumatori la PcCO si può considerare

uguale a zero, perciò:

Tecniche e terminologie differenti

Fattore di trasferimento (Tlco,sb) Capacità di Diffusione (Dlco,sb)

ERS ATS

mmol/min/kPa (Tlco) ml/min/mmHg (Dlco)

Unità SI raccomandate da ERS Unità tradizionale (utilizzata in USA)

FIO2 17% 21%

VAeff VA + RV VAeff / VA

misurato direttamente misurati separatamente Fornisce informazioni sul mixing polmonare e sulla qualità della misura

E’ utile broncodilatare prima del test o no?

I risultati dopo broncodilatazione sono più…riproducibili

Metodi

Tecnica

Applicazioni Respiro singolo

(single breath o SB)

Analisi di CO ed He relativamente semplice; 10 sec di respiro trattenuto

Metodo più usato in clinica, utile anche per screening. Buona standardizzazione. E' il test più usato.

Steady State 1 (o SS) tecnica di Filey

Analisi di CO, C02, 02; Campione di sangue arterioso

Applicazioni cliniche, studi da sforzo

Steady State 2 CO alla fine del Volume corrente

Campione alla fine del volume corrente

Applicazioni cliniche, non usato per test da sforzo

Steady State 3 tecnica del Volume dello spazio morto

Analisi CO, si misura V t come media di respiri multipli e si sottrae V d

Applicazioni cliniche e test da sforzo

Steady State 4 tecnica di PCO2 venosa mista

Analisi di CO e C02, è richiesta rirespirazione che va controllata attentamente

Non usata abitualmente in clinica

Rirespirazione (RB)

Analisi rapida di He e CO (richiede analizzatori rapidi)

Applicabile in clinica, accurata, ma complessa

Lavaggio di equilibrio Analisi He e CO Applicazioni di ricerca

Intrarespiro (IB)

Analisi CO e CH4 (metano)

Screening

Captazione frazionaria di CO (FuCO)

Analisi di CO

Correlazione con SS2 o screening

Resistenza membrana/globulo rosso (1/Dm + 1/ΘVc)

SB ripetuto prima e dopo respirazione di 02

Usato in ricerca

European Respiratory Society e

American Thoracic Society hanno emanato procedure di standardizzazione del test e

raccomandazioni riguardanti le apparecchiature per la misura della diffusione A-C con la metodica del

respiro singolo

L’osservanza dei criteri di standardizzazione delle

procedure e degli strumenti garantisce che il

test venga eseguito in modo regolare e conforme

Tempo effettivo di sospensione del

respiro

10 secondi

Washout dello spazio morto

Campione gas

respiro tranquillo espirazione inspirazione apnea espirazione

La misura della Capacità di Diffusione

Misurando la DLCO avvengono tre diverse interazioni:

• tra soggetto e strumento

• tra tecnico e soggetto

• tra tecnico e strumento

Una chiara spiegazione delle procedure relative all’esecuzione del test è essenziale per ottenere buoni risultati

Il soggetto non deve avere:

consumato un pasto nelle ultime 2 ore

sostenuto un intenso sforzo fisico

un alto livello ematico di alcool

fumato da almeno 24h.

assunto O2 da almeno 10 min. (se clinicamente accettabile)

E’ molto importante che il soggetto resti in

apnea con la sola chiusura della glottide, ma

non si sforzi di continuare a tirare dentro

aria (manovra di Müller) e neppure aumenti

la pressione con il sostegno dei muscoli

addominali (manovra di Valsalva).

La manovra di Müller genera un afflusso di sangue ai polmoni determinando una sovrastima della misura.

La manovra di Valsalva genera una riduzione della quantità del sangue presente nei polmoni determinando una

sottostima della misura.

DLCO = 7.492 (-15.8%)

Manovra

corretta

Manovra di

Müller

Manovra di

Valsalva

DLCO = 9.493 (+6.5%)

DLCO = 8.906

1. Il valore dell’Emoglobina

2. il volume inspirato

3. la calibrazione

4. un volume di scarto sufficiente

5. la rappresentatività del campione di gas

Fattori che possono influenzare il risultato:

• Un valore di Hb diminuito riduce la DLCO, mentre un valore aumentato la innalza.

• La captazione di CO varia circa del 7% per 1 grammo di Hb.

• La DLCO può essere corretta se si conosce il valore di Hb del soggetto.

• Quando si applica la correzione, la DLCO sarà ridotta per valori di Hb più grandi di 14.6 per i maschi e di 13.5 per le femmine e aumentata per valori inferiori.

1. Il valore dell’Emoglobina

Uomini (Hb normale 14.6): DLCOc = DLCO oss. (10.22 + Hb)/(1.7 * Hb)

Donne (Hb normale 13.5):

DLCOc = DLCO oss. (9.38 + Hb)/(1.7 * Hb)

• Nel referto dovrebbero esse riportati entrambi i valori corretti e non corretti.

• Di seguito vengono illustrate le formule per la correzione della DLCO

• La corretta esecuzione della manovra per acquisire il Volume Inspirato (VI) è fondamentale per la riuscita del test.

• Il VI deve essere almeno l’ 85% della VC e questo spiega perché è necessario ottenere una misura della VC prima di eseguire il test.

• Una discrepanza del 15% tra VI e VC induce un errore del 5% sulla misura della DLCO

2. Il Volume Inspirato

• La calibrazione è un altro elemento essenziale per ottenere buoni controlli di qualità e accurate misure.

• I protocolli di standardizzazione prevedono per il Test di Diffusione che gli strumenti vengano calibrati ogni giorno.

• La Pressione barometrica e la Temperatura ambiente vanno rilevate più volte al giorno.

• 1° C di differenza tra la temperatura alla quale si esegue il test e quella alla quale lo strumento è stato calibrato, induce un errore dello 0,7% nella misura della DLCO.

3. La calibrazione

h. 8.00 T = 20° C h. 16.00 T = 30° C

7 % di errore

CALIBRAZIONE MISURA

Il Volume di scarto (o washout) è il volume di gas inalato che non va misurato perché è quello che ha occupato il tratto che va dal boccaglio alle alte vie aeree, dove non avviene scambio gassoso.

Le linee guida ERS ATS raccomandano 750-1000 ml.

Se la VC del soggetto è < 2000 ml il volume può essere ridotto a 500 ml.

4. Il volume di scarto

Ottenere un campione rappresentativo del gas alveolare è la chiave per avere una buona misura della DLCO, un campione di 500 - 1000 ml dovrebbe permettere una buona lettura della misura.

In soggetti con VC < 1000 ml un campione di 500 ml può essere utilizzato se si è certi che lo Spazio Morto sia stato ben ripulito da tracce di CO.

5. Il campione di gas

Il Controllo di qualità nel test

DLCO consiste in:

•una valutazione immediata del test

• una verifica della riproducibilità delle misure

La valutazione immediata (accettabilità) include:

Inspirazione pari ad almeno l’85% della Capacità vitale misurata

Inspirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.)

Apnea di 8-12 secondi

Trattenere il respiro senza tensione (no Müller, no Valsalva)

Espirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.)

Controllare il volume di scarto (se lo strumento lo permette)

Attendere almeno 4 - 5 minuti tra una prova e la successiva

• Eseguire un minimo di due, ma non più di 5 prove

• Il test è terminato quando 2 misure rientrano nei criteri di accettabilità e non si discostano dal valore medio più del 10%.

Il valore di DLCO sarà uguale alla media delle due

prove che avranno soddisfatto il criterio suesposto

Per riproducibilità si intende:

Indipendentemente dalle tecnologie utilizzate dai costruttori di apparecchiature, per garantire misure accurate e affidabili, dovrebbero essere rispettate le linee guida sugli aspetti riguardanti:

i requisiti del sistema di misura

l’esecuzione della manovra

gli algoritmi di calcolo

le calibrazioni e i controlli di qualità