La spirometria è un esame diagnostico fondamentale per valutare la funzionalità polmonare attraverso la misurazione del volume e della velocità dell’aria inspirata ed espirata dai polmoni.
La spirometria serve a studiare la funzionalità respiratoria, fornendoci un’istantanea dello stato di salute dei polmoni.
Tipi di Spirometria
- Spirometria semplice: Chiamata anche curva flusso-volume o volumetria dinamica, consente di misurare, oltre alla velocità di espirazione, la quantità di aria che è possibile inspirare ed espirare in maniera forzata. Talvolta può essere accompagnata da alcuni test, utili per diagnosticare alcune patologie (ad esempio l’asma bronchiale), come quelli di broncodilatazione e di broncostimolazione.
- Spirometria globale o completa: Essa è un completamento di quella semplice, in quanto consente di valutare la quantità di aria che resta nei polmoni dopo l’espirazione, la capacità polmonare e il comportamento della meccanica respiratoria.
Si consiglia di effettuarla in presenza di sintomi respiratori quali dispnea (respirazione difficoltosa) e tosse persistente.
Per prima cosa si procede con una breve anamnesi dove vengono raccolte le informazioni necessarie (età, peso, altezza, gruppo etnico, storia familiare, patologie presenti, stile di vita ecc.).
Successivamente il paziente assume una posizione seduta mantenendo il torace eretto.
Il suo naso viene «tappato» con una pinzetta stringinaso, in modo che possa respirare all’interno di un boccaglio monouso contenente un filtro antibatterico e antivirale.
Attraverso lo spirometro e il pneumotacografo vengono registrati ed elaborati i parametri della funzionalità respiratoria.
È una procedura molto semplice e non invasiva che viene comunque eseguita con l’ausilio del personale sanitario.
Parametri misurati durante la spirometria:
- capacità vitale forzata (CVF).
- volume espiratorio massimo in 1 secondo (VEMS o FVE1).
- picco di flusso espiratorio (PEF).
- massima ventilazione volontaria (MVV).
La spirometria è utile per diagnosticare sia le patologie polmonari ostruttive (ovvero quando vi è una ostruzione delle vie aree) sia le patologie polmonari restrittive (ovvero quando non vi è la normale espansione del polmone), ma anche per controllare il loro andamento e l’efficacia di una terapia.
La spirometria, sia essa semplice o globale, come già detto precedentemente, è un test molto semplice e non invasivo che non comporta alcun rischio per la maggior parte delle persone.
Tuttavia, lo sforzo richiesto nell’emissione dell’aria durante l’esecuzione dell’esame può causare nell’immediato vertigini, tremori, stanchezza e dolore al petto.
La spirometria è controindicata in caso di ipertensione arteriosa non controllata dai farmaci, angina pectoris o infarto recente (entro tre mesi dalla manifestazione) o quando non vi è la completa guarigione delle ferite dovute a interventi chirurgici al torace, agli occhi e al cranio.
Filtri HME e la loro influenza sulla ventilazione
Come talvolta accade nelle Terapie Intensive, era stato posizionato un filtro antibatterico HME (Heat and Moisture Exchanger) al termine della branca espiratoria del circuito respiratorio per proteggere la valvola espiratoria da possibili contaminazioni presenti nell’espirato.
Il problema è che i filtri HME sono fatti per assorbire umidità, e a questo proposito possono essere utili se messi alla Y del circuito: accumulano l’umidità espirata e la restituiscono immediatamente al paziente durante l'inspirazione.
Quando però un filtro HME viene invece messo sulla branca espiratoria del circuito, esso assorbe l'eventuale umidità in eccesso (è il suo mestiere), ed "inzuppandosi di acqua" diventa una resistenza aggiuntiva tra il paziente e la valvola espiratoria del ventilatore.
Una resistenza esclusivamente espiratoria.
Spieghiamo meglio il meccanismo guardando la figura 3, nella quale è raffigurato il circuito di ventilazione, con la parte INSP che porta il flusso di gas dal ventilatore al paziente e quella ESP che raccoglie il flusso espiratorio e lo porta all’esterno, facendolo passa attraverso la valvola espiratoria del ventilatore (disegnata in rosso).
In verde è disegnato il filtro HME posto sull’uscita espiratoria a protezione della valvola espiratoria.
In espirazione la valvola espiratoria adegua continuamente la propria apertura contro il flusso per mantenere al suo ingresso una pressione uguale alla PEEP impostata.
Se il filtro HME posto al termine della branca espiratoria diventa una resistenza significativa, la pressione a monte del filtro HME (verso il paziente) sarà decisamente più elevata di quella a valle (verso la valvola espiratoria).
In questa condizione la valvola espiratoria continua a modulare la pressione nel tratto interposto tra essa ed il filtro HME, ma è insensibile alla pressione che è a monte del HME (tra HME e paziente), che pertanto diventa determinata dalla resistenza del HME e non dalla valvola espiratoria.
Il paziente avrà una pressione espiratoria decisamente più alta rispetto alla PEEP impostata che diventerà un ostacolo alla l’espirazione.
La conferma della corretta interpretazione di quanto stava accadendo si è ottenuta eliminando il filtro HME dalla branca espiratoria.
Considerati i rischi che abbiamo visto, è corretto posizionare un filtro sulla branca espiratoria?
I rischi superano i benefici?
A mio parere non dovrebbe servire alcun filtro se sono corrette l’umidificazione del gas inspirato e la somministrazione delle terapie inalatorie.
Durante la somministrazione dei farmaci inalatori potrebbe essere preferibile utilizzare un trigger a pressione per limitare l'effetto del flusso continuo del trigger a flusso (vedi post del 22/05/2011), che potrebbe favorire il passaggio del farmaco dal punto di somministrazione alla valvola espiratoria.
E se umidificazione e somministrazione di farmaci non fossero corretti, la soluzione dovrebbe essere migliorarli e non mettere filtri.
In caso di umidificazione inappropriata, applicare un filtro per proteggere il ventilatore mantiene il problema di una eccessiva umidificazione.
Se invece il problema sono i farmaci che finiscono nella branca espiratoria, l'utilizzo del filtro mantiene il problema che una parte della terapia che dovrebbe andare al paziente è in realtà "buttata via" nel filtro: l'unica vera soluzione è la corretta somministrazione del farmaco.
Mi rendo conto che a volte possano esserci condizioni in cui posizionare il filtro sull’uscita espiratoria sia comunque il male minore o che possa avere una teorica funzione di evitare la contaminazione ambientale con patogeni: in questi casi sarebbe forse meglio utilizzare un filtro non HME, tenendo comunque sempre d'occhio il monitoraggio delle curve di flusso e pressione per rilevare tempestivamente il momento della sostituzione del filtro.
Calcoli sulla meccanica respiratoria
Analizziamo in maniera quantitativa quanto abbiamo descritto finora: un piccolo esercizio di meccanica respiratoria.
Per prima cosa possiamo calcolare la Compliance (C), grazie al fatto che la pressione inspiratoria costante si associa ad periodo senza flusso per oltre metà del tempo inspiratorio: questa è a tutti gli effetti una pressione di plateau (Pplat).
La PEEP totale (PEEPtot) è stata misurata con una occlusione di fine espirazione ed ho riportato in figura il valore (9 cmH2O ).
La differenza tra Pplat (25 cmH2O ) e PEEPtot è la pressione elastica (Pel): 16 cmH2O .
La compliance, cioè il rapporto tra volume corrente (225 ml) e Pel, è 14 ml/cmH2O .
Il valore della compliance in seguito consentirà di stimare la Pel a diversi volumi polmonari, essendo sempre Pel il rapporto tra volume (V) e compliance (V/C).
La pressione alveolare (Palv) è sempre la somma di Pel e PEEPtot.
Pressione resistiva e resistenza durante il picco di flusso inspiratorio.
Il flusso è sempre generato da una differenza di pressione, definita anche pressione resistiva (Pres).
La Pres che genera il picco di flusso inspiratorio (PIF) è la differenza tra la pressione nelle vie aeree (Paw) quando c’è il PIF (25 cmH2O, in questo caso casualmente uguale a Pplat) e Palv nello stesso momento.
Al momento del PIF, nei polmoni ci sono 116 ml di volume (sopra il volume di fine espirazione), che determinano una Pel in quell’istante di 8 cmH2O (V/C).
Sommando Pel e PEEPtot, stimiamo una Palv di 17 cmH2O.
La Pres del PIF è la differenza tra Paw e Palv: 25 cmH2O - 17 cmH2O = 8 cmH2O .
La resistenza è calcolata come rapporto tra Pres e flusso da essa generato.
La resistenza durante il PIF è pertanto: 8 cmH2O / 0.97 l/s = 8 cmH2O·l-1·s.
Pressione resistiva e resistenza durante il picco di flusso espiratorio.
Ripetendo gli stessi calcoli sul picco di flusso espiratorio (PEF), possiamo stimare una Pel durante il PEF di 14 cmH2O, generata dai 190 ml di volume che sono ancora nei polmoni in quel momento.
Sommando a questa la PEEPtot si ottiene una Palv durante PEF di 23 cmH2O.
La Pres del PEF è 3 cmH2O, cioè la differenza tra i 23 cmH2O di Palv e la Paw che c’è durante il PEF, cioè 20 cmH2O (figura 7).
La resistenza durante il PEF è quindi: 3 cmH2O/ 0.42 l/s = 7 cmH2O·l-1·s.
Il fatto che resistenza inspiratoria ed espiratoria (calcolate al momento dei rispettivi picchi di flusso) siano simili (8 e 7 cmH2O·l-1·s, rispettivamente) conferma che la differenza tra resistenza inspiratoria ed espiratoria non sia attribuibile al paziente.
Infatti abbiamo fatto i calcoli utilizzando i 20 cmH2O di pressione durante il PEF che evidentemente il ventilatore misura prima (a monte) del filtro HME.
Il filtro HME oppone una resistenza al flusso che può essere misurata conoscendo la differenza di pressione a monte ed a valle di esso.
A monte del filtro HME, durante il PEF, ci sono i 20 cmH2O che abbiamo misurato, a valle stimiamo ci sia la PEEP impostata (6 cmH2O), che la valvola espiratoria dovrebbe mantenere costante per tutta l'espirazione.
La Pres del filtro HME durante PEF risulta così essere 14 cmH2O, che con il flusso di 0.42 l/s fa calcolare una resistenza di 33 cmH2O·l-1·s.
Il paziente nell’espirazione deve vincere sia la propria resistenza (7 cmH2O·l-1·s) che quella del HME (33 cmH2O·l-1·s), per un totale di 40 cmH2O·l-1·s.
Una resistenza enorme in gran parte (83%) determinata dal HME.
Per questo motivo la presenza del HME è la causa del problema espiratorio e la sua rimozione ne è la soluzione.
Prevenzione
Si tratta di un argomento molto ampio che riguarda soprattutto lo stile di vita e non solo.
La prevenzione ovviamente comprende anche una serie di attività fondamentali tra cui la diagnosi, la gestione e il monitoraggio di alcune situazioni di rischio.
Essa è essenziale per i pazienti affetti da apnee notturne, disturbi digestivi, disfunzioni della deglutizione, allergie, o per coloro svolgono professioni particolari o per chi è a rischio di infezioni respiratorie.
Non bisogna nemmeno sottovalutare l’uso dei farmaci (ad esempio gli antibiotici): il loro utilizzo deve essere ponderato e razionale, vistoche possono avere degli effetti negativi sul polmone (flogosi, ipersensibilità, effetti tossici ecc.).
Infine, non bisogna trascurare la presenza di tosse.
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