Deficit Ostruttivo Spirometria: Guida Definitiva per Interpretare e Diagnosticare con Precisione

Il monitoraggio spirometrico è fondamentale nei programmi di sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti a fattori di rischio respiratorio, cruciale nella prevenzione delle broncopneumopatie occupazionali.

Scopo di questa revisione è fornire informazioni sulla corretta esecuzione della spirometria e sui criteri di interpretazione dei risultati, al fine di una corretta diagnosi del deficit ostruttivo e del decremento longitudinale della funzione polmonare.

È stata eseguita una revisione della più recente letteratura scientifica con particolare attenzione a quei prodotti della ricerca nei quali si discute la tecnica di esecuzione della spirometria, la scelta dei valori teorici di riferimento e i criteri da utilizzare per la definizione dell’ostruzione delle vie aeree e dell’interpretazione longitudinale dei dati.

È emerso come, nel corso degli anni, l’introduzione di diversi algoritmi diagnostici e teorici di riferimento abbia condotto a confusione negli utilizzatori oltre che misclassificazioni diagnostiche.

Le prove di funzionalità respiratoria riflettono le proprietà fisiologiche dei polmoni.

Questi test sono stati utilizzati per decenni per aiutare a diagnosticare le malattie polmonari, spiegare la dispnea e monitorare la progressione e la risposta al trattamento di una malattia.

Gli standard tecnici per la spirometria e la capacità di diffusione, pubblicati in una serie di lavori dalla Task Force American Thoracic Society/European Respiratory Society (ATS/ERS) nel 2005, già recentemente aggiornati per gli standard tecnici, sono stati ulteriormente aggiornati per l’interpretazione nell’ultimo documento del 2022.

Di seguito si riportano le principali novità.

Range di normalità

Per quanto riguarda la definizione di range di normalità, entrambi i documenti non raccomandano più l’utilizzo del rapporto tra volume espiratorio massimo in 1 secondo (FEV1) e capacità vitale forzata (FVC), FEV1/FVC < 0,7 e dell’80% del predetto ma introducono il concetto di LLN (limite inferiore della norma), l’ultimo documento aggiunge l’ULN (limite superiore della norma).

Si propone di utilizzare, pertanto, i limiti del 5° e 95° percentile (-1,645 e + 1,645 z-score) della popolazione sana per identificare individui con risultati insolitamente bassi o alti, rispettivamente.

L’intervallo di riferimento rappresenta la distribuzione dei valori attesi in una popolazione sana, e il LLN rappresenta un limite per definire i risultati che sono al di fuori dell’intervallo di valori tipicamente osservati in condizioni di salute.

I valori percentili descrivono, dunque, la possibilità che il risultato osservato rientri nella distribuzione dei valori negli individui sani: al 5° percentile (corrispondente a un punteggio z di -1,645) esiste una probabilità del 5% che i risultati in un individuo sano siano pari o inferiori a questo valore.

Si definisce pertanto il LLN come il 5° percentile, accettando che ciò comporterà che il 5% degli individui sani abbia un risultato falso positivo.

Test di broncodilatazione

Anche sulla responsività al test di broncodilatazione (BDR) vengono introdotti importanti cambiamenti.

Nella dichiarazione interpretativa ATS/ERS del 2005 veniva raccomandata la combinazione di una variazione assoluta e relativa (percentuale) di FEV1 e FVC rispetto al basale come prova di bronco-reversibilità (cioè ≥ 200 mL e aumento ≥ 12% di FEV1 e/o FVC).

Il principale limite di questo approccio è che le variazioni assolute e relative del FEV1 e dell’FVC sono inversamente proporzionali alla funzione polmonare basale e sono associate all’altezza, all’età e al sesso, sia in condizioni di salute che di malattia.

Due studi, condotti su dati epidemiologici raccolti in adulti sani, hanno riportato che il limite superiore (95% percentile) dell’intervallo di risposta al broncodilatatore in individui sani era 11,6% e 10,1% del previsto per FEV1 e 10,2% e 9,6% del previsto per FVC e la reversibilità nell’FVC, piuttosto che FEV1, ha dimostrato di riflettere meglio i processi fisiologici dell’intrappolamento aereo.

Sulla base di queste considerazioni, si raccomanda di classificare il BDR come variazione > 10% rispetto al valore previsto per FEV1 o FVC evitando interpretazioni errate dovute all’entità del livello di funzionalità polmonare basale.

La risposta al broncodilatatore può essere calcolata con la formula [valore post broncodilatazione (L) - valore pre- broncodilatazione (L)] x 100: valore predetto (L).

È importante sottolineare, quindi, che questo non equivale a una variazione del 10% tra le misurazioni pre- e post broncodilatatore.

Sebbene le nuove raccomandazioni abbiano l’intento di limitare l’influenza esercitata sul fenomeno di broncoreversibilità dalla funzione polmonare basale e dalle caratteristiche del singolo, la scomparsa delle variazioni assolute di volume comporta sicuramente dei limiti.

Tali limiti risultano ancora più evidenti in quei casi in cui la variazione relativa risulta di poco inferiore al 10%, al pari di una variazione assoluta significativamente superiore a 200 mL che, in accordo ai nuovi suggerimenti, risulterebbe come risposta negativa al test di broncoreversibilità.

Potrebbe pertanto risultare utile mantenere come risposta significativa al test di broncodilatazione, una variazione in valore assoluto maggiore di 200 mL, anche in presenza di una variazione in % del predetto < 10%.

Deficit ventilatori

Le prove di funzionalità respiratoria di routine studiano tre proprietà funzionali dei polmoni: il flusso d’aria (inspiratorio ed espiratorio), i volumi e le capacità polmonari (capacità polmonare totale - TLC, volume residuo - RV, capacità funzionale residua - FRC) e la capacità di diffusione del monossido di carbonio (DLCO).

Le anomalie in queste tre proprietà funzionali sono convenzionalmente classificate come deficit ventilatorio ostruttivo, ventilatorio restrittivo, ventilatorio misto e limitazioni alla diffusione dei gas alveolari.

Una compromissione ventilatoria ostruttiva è definita da un rapporto FEV1/FVC (o capacità vitale - VC) al di sotto dell’LLN.

Questa definizione spirometrica di ostruzione del flusso aereo è coerente con le raccomandazioni ATS del 1991 e ATS/ERS del 2005, tuttavia, contrasta con le definizioni suggerite dalla Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) e dalle linee guida ATS/ERS sulla BPCO, che utilizzano un valore fisso di FEV1/FVC di 0,7 per definire una compromissione della ventilazione.

Nel documento interpretativo ATS/ERS del 2005 è stato raccomandato l’uso della VC al posto della FVC nel rapporto (cioè FEV1/VC) in quanto più sensibile.

Le ultime raccomandazioni sostengono che dovrebbe essere utilizzato invece il rapporto FEV1/FVC, in quanto entrambe le misurazioni provengono da una stessa manovra espiratoria forzata e in quanto ci sono solide equazioni di riferimento per FEV1/FVC ma non per FEV1/VC.

Tuttavia, nel caso di un deficit ventilatorio ostruttivo, FVC è tendenzialmente sempre minore della VC espiratoria, quindi utilizzare il rapporto FEV1/FVC %, invece che il rapporto FEV1/VC % presenta il limite di sottostimare la presenza di ostruzione.

Inoltre, dato che nei soggetti normali i valori di FVC e di VC risultano simili, se non uguali, le equazioni di riferimento utilizzate per FEV1/FVC, potrebbero essere applicate anche per valutare i rapporti FEV1/VC.

L’utilizzo dell'FVC aumenterebbe l’incertezza sulla validità della diagnosi, nella popolazione anziana, perché la maggiore faticabilità muscolare determinerebbe una sottostima del valore ottenuto durante la manovra forzata, con conseguente aumento del rapporto FEV1/FVC e sovrastima dell’indice di Tiffaneau.

Una riduzione dei volumi polmonari definisce invece una compromissione ventilatoria restrittiva che è classicamente caratterizzata da una riduzione della TLC al di sotto del LLN (5° percentile).

Nella maggior parte dei processi patologici restrittivi, FEV1, FVC e TLC sono tipicamente ridotti all’incirca nella stessa proporzione; questo modello è noto come “restrizione semplice”.

Tuttavia, alcuni individui presentano una riduzione di FVC sproporzionata rispetto alla riduzione di TLC, indicando un volume residuo sproporzionatamente elevato.

Questo modello è definito “restrizione complessa” ed è associato a processi che compromettono lo svuotamento polmonare, come malattie neuromuscolari, restrizione della parete toracica o ostruzione con air trapping.

Quando ad una riduzione della TLC è associato un basso rapporto FEV1/FVC, parliamo di disturbo “misto”.

Viene inoltre chiarito il concetto di pattern “non specifico”, inteso come un pattern spirometrico di FEV1/FVC normale ma FVC e/o FEV1 ridotto con TLC normale.

Questo modello può riflettere uno sforzo ridotto, una compromissione restrittiva o essere una conseguenza precoce della malattia delle piccole vie aeree con intrappolamento d’aria.

Quando non è possibile valutare la TLC il pattern non specifico è stato etichettato anche come PRISm (spirometria alterata a rapporto preservato) che ha dimostrato nel follow-up di essere associato sia a deficit ostruttivi che restrittivi.

Limitazioni alla diffusione dei gas alveolari

L’indice chiave che viene invece utilizzato per valutare la diffusione dei gas è la DLCO, risultante del prodotto KCO (coefficiente di trasferimento del CO che indica l’efficienza di trasferimento del CO da parte degli alveoli) e VA (volume alveolare, il numero di unità alveolari che contribuiscono allo scambio).

Anche il range di normalità per DLCO, VA e KCO dovrebbe essere calcolato sulla base del 5° e 95° percentile.

Viene proposto, inoltre, un algoritmo di interpretazione ragionevole utilizzando DLCO insieme a KCO e VA.

Bisogna innanzitutto determinare se la DLCO sia aumentata o ridotta in base ai LLN e ULN dei valori di riferimento come suddetto.

Una DLCO elevata è quasi sempre dovuta all’aumentato flusso polmonare, come in uno shunt sinistro-destro, un aumento dell’emoglobina (eritrocitosi) o può attribuirsi alla presenza di emoglobina libera nelle vie aeree (emorragia alveolare).

Per comprendere invece la causa di una riduzione della DLCO bisogna esaminare successivamente i suoi componenti.

Se il VA è normale, KCO deve essere ridotto e questo può essere dovuto ad una riduzione della diffusione di membrana (DM), o del volume ematico capillare polmonare (Vc) o di entrambi.

Ciò è coerente con una anomalia vascolare polmonare (ipertensione polmonare, embolia polmonare, vasculiti), una malattia interstiziale polmonare (ILD) nelle fasi precoci o l’anemia.

Se VA è ridotto coerentemente con una riduzione di TLC, KCO può (deve) essere molto aumentato per mancata espansione polmonare o aumentato per riduzione patologica del volume polmonare (in tal modo limitando la riduzione di DLCO), oppure KCO può essere ridotto per compromissione della membrana alveolo-capillare come nel caso delle interstiziopatie fibrosanti (con conseguente marcata riduzione della DLCO).

Se VA è ridotto in presenza di una TLC normale o aumentata se KCO è normale questo indica solamente una inomogeneità della distribuzione della ventilazione per una patologia ostruttiva (ad es. bronchiolite cronica), mentre se KCO è ridotto, è presente anche un’alterazione della membrana alveolo-capillare (ad es: enfisema polmonare).

Punteggio z

Per la classificazione della gravità di tutte le misurazioni ottenibili dalle prove di funzionalità respiratoria si suggerisce di utilizzare il punteggio z.

Uno z-score > -1,645 è indicativo di valori normali, tra -1,65 e -2,5 di deficit lieve, tra -2,51 e -4 di deficit moderato e < -4,1 di deficit gravi.

Viene, in questo modo, superato l’utilizzo di una percentuale (valori ridotti del 70%, 60%, 50% e 35% per stabilire la gravità del deficit) che non forniva gradazioni uniformi in base all’età, all’altezza, al sesso e all’origine etnica di un individuo.

Una stratificazione come suggerita, appare tuttavia discutibile, perché tra un FEV1 del 80% e del 61% del predetto, così come tra un FEV1 del 59% e del 35% del predetto le differenze appaiono marcate.

Collocare detti valori nello stesso grado di gravità di ostruzione (lieve nel primo esempio e moderata nel secondo esempio) non sembra adeguato.

FEV1Q

Storicamente per indicare cambiamenti clinicamente significativi della funzionalità polmonare si faceva riferimento ad una variazione assoluta del FEV1 (ad es. 100 mL) o a una variazione relativa rispetto a una valutazione precedente (ad es. una variazione del 10% del FEV1 rispetto al basale in individui sani).

Tuttavia, è stato dimostrato che i cambiamenti nel tempo dipendono dall’età, dal sesso, dalla funzione polmonare basale e dalla gravità della malattia, limitando la generalizzabilità di questi approcci.

Per tale motivo le nuove raccomandazioni introducono per gli adulti l’utilizzo del FEV1Q come un approccio al cambiamento naturale della funzione polmonare.

Il FEV1Q è il FEV1 (L) diviso per i valori del 1° percentile, specifici per sesso, di FEV1 riscontrati negli adulti con malattia polmonare (0,4 L per le donne e 0,5 L per gli uomini).

In circostanze normali si perde 1 unità di FEV1Q circa ogni 18 anni e ogni 10 anni nei fumatori e negli anziani.

Valori del FEV1 Q prossimi ad 1 indicano un maggior rischio di morte.

In un breve intervallo, o anche annualmente, il FEV1Q dovrebbe rimanere stabile; variazioni del FEV1Q possono indicare un cambiamento rapido nella funzione polmonare e possono essere utilizzate come approcci alternativi per misurare cambiamenti significativi nel tempo negli adulti.

Questa metodica risulta più sensibile nel valutare la perdita della funzione polmonare su un lungo periodo, ma nel breve termine stimare la perdita del FEV1 in mL/anno, risulta più facile e più sensibile per seguirne l’andamento.

Spirometria: Esecuzione e Parametri

La spirometria è il test più comune per valutare la funzionalità polmonare. Si tratta di uno strumento diagnostico particolarmente efficace e diffuso in quanto standardizzato, indolore, facilmente riproducibile ed oggettivo.

La spirometria è utilizzata frequentemente nella diagnosi e nella valutazione delle funzionalità polmonari nelle persone con malattie restrittive o ostruttive delle vie aeree.

Durante l'esame ci si avvale di un particolare strumento chiamato spirometro, in grado di valutare i diversi volumi polmonari.

Grazie allo spirometro è possibile misurare le variazioni di volume del sistema respiratorio. Dopo aver fatto compiere al paziente una inspirazione massimale non brusca si fa espirare tutta l'aria con una manovra lenta.

Volume totale di aria espulsa in un'espirazione forzata partendo da un'inspirazione massimale, o viceversa. Volume totale di aria espulsa in un'espirazione forzata partendo da un'inspirazione massimale, o viceversa. La collaborazione del paziente durante la spirometria è quindi fondamentale.

Il valore più importante fornito dalla spirometria è la capacità vitale forzata (CVF o FVC). Successivamente il soggetto viene invitato a compiere un'inspirazione massimale (fino a CPT), seguita da una rapida, decisa e completa espirazione (fino a VR).

Analizzando i parametri ottenuti con la spirometria si può valutare la funzionalità polmonare e diagnosticare la presenza di eventuali patologie.

In particolare la curva di espirazione forzata può dirci se l'insufficienza polmonare è di tipo ostruttivo o restrittivo.

Insufficienza polmonare di tipo restrittivo: le vie aeree hanno un calibro normale ma i polmoni hanno una ridotta capacità di espansione, oppure vi è una riduzione della superficie ventilatoria polmonare (obesità , miopatie, pleurite, poliomielite, edema polmonare ecc.). La capacità vitale ed i vari volumi diminuiscono in modo proporzionale, diventando inferiori alla norma.

Insufficienza polmonare di tipo ostruttivo: il calibro delle vie aeree è ridotto (asma bronchiale, bronchite acuta, bronchite cronica). Se il rapporto VEMS/CVF è normale o aumentato, si tratta probabilmente di una limitazione di tipo restrittvo.

Il rapporto VEMS/CVF in pazienti adulti normali oscilla tra 70% e 80%; un valore inferiore al 70% indica un deficit ostruttivo e alta probabilità di BPCO. Il carattere di reversibilità dell'ostruzione bronchiale viene valutato in base ai risultati di una seconda spirometria effettuata dopo somministrazione di un broncodilatatore.

Altre tipologie di test

Test di reversibilità: Si effettua una prima spirometria in condizioni basali, si fa poi inalare al paziente un broncodilatatore ad azione rapida e dopo mezz’ora si effettua una seconda spirometria.
Test di provocazione bronchiale: serve a valutare la presenza o meno di iperreattività bronchiale. Si esegue effettuando una spirometria in condizioni basali, successivamente vengono somministrate dosi crescenti di metacolina (una sostanza che stimola la costrizione della muscolatura liscia dei bronchi) e viene eseguita una nuova spirometria dopo ogni inalazione. Si ottiene in questo modo una curva dose-risposta che permette di valutare la responsività bronchiale: minore è la dose a cui si ha una risposta da parte dei bronchi, maggiore sarà la responsività bronchiale.
DLCO: permette di valutare l’efficienza degli scambi gassosi tra alveoli e sangue. Il paziente dovrà respirare attraverso lo spirometro, senza mai staccarsi dal boccaglio; sarà poi invitato ad eseguire una forte e rapida espirazione (così da svuotare il più possibile le vie aeree), seguita da un’inspirazione altrettanto rapida di un gas contente una piccola percentuale di monossido di carbonio. A questo punto il paziente dovrà trattenere il respiro per circa 10 secondi e poi espellere nuovamente tutta l’aria.

Preparazione all'esame spirometrico

Per avere un risultato ottimale bisognerebbe evitare sforzi intensi per almeno 30 minuti prima del test, evitare il fumo di sigaretta per le 24 ore precedenti, evitare di mangiare per le 2 ore precedenti e di bere alcolici per le 4 ore prima dell'esame.

È consigliato indossare indumenti larghi che non comprimano la respirazione.

Controindicazioni

L'esame è controindicato in caso di precedenti episodi cerebrovascolari, recenti traumi o interventi chirurgici (toracici, addominali, oculari), patologie cardiovascolari instabili (angina, ipertensione non trattata), aneurismi, episodi infettivi polmonari in atto o recenti, presenza di sintomi che potrebbero interferire con l'esame (nausea, vomito).

Tabella: Classificazione della Gravità del Deficit Ventilatorio (Punteggio Z)

Gravità	Z-score
Normale	> -1,645
Lieve	-1,65 a -2,5
Moderato	-2,51 a -4
Grave	< -4,1