Pattern Restrittivo in Spirometria: Scopri le Cause Nascoste e Tutto Quello che Devi Sapere!

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

Introduzione alle Patologie Polmonari

Il Piano sanitario del Fondo ASIM prevede la copertura delle spese sostenute per “Trattamenti fisioterapici riabilitativi a seguito di patologia o intervento chirurgico”, per numerose condizioni, dall’ictus all’infarto, passando per l’ernia al disco e le patologie polmonari. In merito a queste ultime, è bene distinguere tra patologie polmonari ostruttive e restrittive.

Come si può facilmente intuire dal nome, le patologie polmonari ostruttive sono caratterizzate da una ostruzione delle vie aeree, mentre quelle restrittive da una perdita della capacità di espansione polmonare. Approfondiamo insieme, e cerchiamo di capire in cosa consistono e quali sono le principali patologie polmonari ostruttive e restrittive.

Patologie Polmonari Ostruttive

Le patologie polmonari ostruttive sono un gruppo di malattie che interessano i polmoni, caratterizzate da un’infiammazione cronica. Questo stato infiammatorio causa l’ostruzione del flusso d’aria dai polmoni, che si traduce in difficoltà non tanto nella fase di ispirazione quanto in quella di espirazione.

Quando inspiriamo, l’aria passa attraverso la trachea, raggiunge i bronchi, che possiamo immaginare come due tubi che si ramificano all’interno dei polmoni e terminano negli alveoli polmonari, ovvero delle sacche contenenti aria e ricche di vasi sanguigni. L’ossigeno, che ha attraversato i bronchi e gli alveoli, raggiunge il sangue passando per questi capillari, mentre l’anidride carbonica, che è un gas di scarto, compie il percorso inverso e viene espulsa, grazie alla naturale elasticità dei bronchi e degli alveoli. In caso di patologia polmonare ostruttiva, però, si verifica una perdita di elasticità, i polmoni si espandono, trattenendo così una parte dell’aria respirata che non riesce a fuoriuscire.

Sebbene siano condizioni progressive che peggiorano nel tempo, le patologie polmonari ostruttive sono curabili.

Cause Principali delle Patologie Ostruttive

La causa principale delle patologie polmonari ostruttive nei Paesi sviluppati è il fumo di tabacco, mentre nei Paesi in via di sviluppo è frequente nelle persone esposte ai fumi provenienti dalla combustione di combustibili per cucinare e riscaldare in case scarsamente ventilate.

I danni provocati dal fumo di sigaretta si registrano però sul lungo periodo, e si ritiene possibile anche la presenza di una predisposizione genetica nello sviluppare questo tipo di malattie, che comunque non appaiono sempre così evidenti, rendendo difficile giungere ad una diagnosi corretta. Altri irritanti che possono causare una patologia polmonare ostruttiva sono il fumo di sigaro o di pipa, il fumo passivo, l’inquinamento atmosferico, e l’esposizione sul posto di lavoro a polvere, fumo o esalazioni di sostanze tossiche.

Sintomi delle Patologie Ostruttive

In genere i sintomi non compaiono fino a quando non si verifica un danno polmonare significativo, e come accennato prima si tratta di una condizione cronica e progressiva, questo vuol dire che di solito tende a peggiorare nel tempo.

I sintomi principali sono i seguenti:

mancanza di respiro, soprattutto durante le attività fisiche;
sibilo;
oppressione toracica;
tosse cronica, con possibile produzione di muco chiaro, bianco, giallo o verdastro;
infezioni respiratorie frequenti;
mancanza di energia;
perdita di peso involontaria;
gonfiore alle caviglie, ai piedi o alle gambe.

I sintomi possono acuirsi in alcuni momenti, diventando molto più persistenti e duraturi.

Principali Forme di Patologia Polmonare Ostruttiva

Le principali tipologie di patologie polmonari di tipo ostruttivo sono le seguenti:

Asma: è una condizione caratterizzata dalla restrizione delle vie aeree, di solito in modo reversibile, in risposta ad alcuni stimoli, ad esempio un’allergia o una infezione;
Bronchiectasie: si tratta di dilatazioni irreversibili di tratti delle vie aeree, nello specifico dei bronchi, dovute a lesioni delle pareti bronchiali;
Bronchiolite: è un’infezione, di solito di origine virale, che colpisce l’apparato respiratorio inferiore, solitamente nei lattanti e nei bambini piccoli di età inferiore ai 2 anni;
Broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO): è una malattia dell’apparato respiratorio caratterizzata da un’ostruzione irreversibile delle vie aeree, di entità variabile a seconda della gravità;
Enfisema: questa malattia polmonare provoca la distruzione delle pareti fragili e delle fibre elastiche degli alveoli, causando il loro collasso quando si espira e compromettendo il flusso d’aria che fuoriesce dai polmoni;
Bronchite cronica: i bronchi si infiammano e si restringono, costringendo i polmoni a produrre più muco, che può ostruire ulteriormente i tubi ristretti.

Patologie Polmonari Restrittive

Le malattie polmonari restrittive compromettono la zona intorno alle strutture ossee, i muscoli respiratori e i nervi, ostacolando il lavoro respiratorio. Risulta essenziale, quindi, iniziare il trattamento con un supporto ventilatorio qualora il medico curante o un professionista sanitario ne valuti l’idoneità in base ai disturbi del paziente. Il trattamento dei disturbi respiratori e del sonno causati da patologie della gabbia toracica può contribuire enormemente ad aumentare la qualità della vita.

Spirometria: Uno Strumento Diagnostico Fondamentale

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.

Cos'è la Spirometria?

La spirometria è uno dei più comuni esami di accertamento della funzionalità polmonare, effettuato per diagnosticare o monitorare patologie a carico dei polmoni.

La spirometria semplice, chiamata anche curva flusso-volume o volumetria dinamica, consente di misurare la quantità di aria che è possibile inspirare ed espirare forzatamente, e la velocità di espirazione.

La spirometria globale, o completa, prevede anche la valutazione della quantità di aria che resta nei polmoni dopo l’espirazione.

A Cosa Serve la Spirometria e Quali Patologie Rileva?

Il test della spirometria consente di controllare alcuni parametri, quali, per esempio:

CVF: la quantità massima di aria che si può espirare con forza dopo aver inspirato il più profondamente possibile;
VEMS o FVE1: la quantità massima di aria che si può espirare con forza in un secondo;
PEF: il picco di flusso espiratorio;
MVV: la massima ventilazione volontaria.

L’interpretazione dei risultati della spirometria è affidata al medico, che valuta i risultati registrati e li mette a confronto con i valori di riferimento in base all’anamnesi del paziente e ai risultati di eventuali altri accertamenti.

La spirometria può essere richiesta dal medico in caso di sintomi come tosse, affanno, mancanza di respiro. È utile per diagnosticare una patologia polmonare ostruttiva (ovvero che causa un’ostruzione delle vie aeree) o restrittiva (ossia che impedisce la normale espansione del polmone), per verificare l’efficacia di una terapia e per controllare l’andamento di patologie come:

asma;
polmonite;
broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO);
fibrosi cistica;
fibrosi polmonare.

In alcuni casi, la spirometria è associata a esami specifici per la diagnosi di alcune patologie, come il test di provocazione con la metacolina per l’asma o il test DLCO (diffusione alveolo-capillare del monossido di carbonio) per le fibrosi e l’enfisema.

Inoltre, la spirometria può essere richiesta come esame di controllo prima di un intervento chirurgico, per il rilascio del certificato di idoneità all’attività sportiva o come test di screening della funzionalità polmonare per i lavoratori esposti al rischio di malattie respiratorie.

Quali Sono i Rischi e le Complicanze della Spirometria? Ci Sono Controindicazioni?

La spirometria è un test molto semplice e non invasivo, che non comporta alcun rischio per la maggior parte delle persone. Lo sforzo richiesto nell’emissione dell’aria in alcuni soggetti può però causare nell’immediato vertigini, tremori, stanchezza, dolore al petto.

La spirometria è controindicata in caso di ipertensione non controllata dai farmaci, angina pectoris e infarto recenti, e quando non siano ancora guarite le ferite per interventi chirurgici a torace, occhi e cranio.

Quali Sono le Norme di Preparazione per la Spirometria?

La spirometria richiede alcune semplici norme di preparazione:

astenersi dal fumo nelle 24 ore precedenti il test;
evitare alcolici, pasti abbondanti e attività fisiche intense nelle quattro ore precedenti;
indossare abiti comodi, che non ostacolino i movimenti per l’inspirazione e l’espirazione profonde;
non assumere farmaci broncodilatatori.

Come Si Esegue l’Esame?

La spirometria richiede la partecipazione attiva del paziente e viene effettuato con l’assistenza di un medico o di un infermiere.

Si esegue da seduti, talvolta con uno stringinaso per impedire la respirazione nasale. Si utilizza un boccaglio collegato con un dispositivo elettronico (spirometro) e viene chiesto al paziente di inspirare profondamente attraverso lo strumento fino a riempire d’aria i polmoni, quindi di serrare bene le labbra intorno al boccaglio e di espirare il più velocemente e con più forza possibile per espellere l’aria fino allo svuotamento dei polmoni.

Pattern Restrittivo e PRISm nella Spirometria

Le nuove raccomandazioni spirometriche hanno confermato la presenza di alcune alterazioni che non rientrano propriamente nei disturbi tipici “ostruttivo” e “restrittivo”, ma che sono di frequente riscontro, quali ad esempio il pattern Preserved ratio impaired spirometry (PRISm), che è definito da un forced expiratory volume in one second (FEV1) < 80% del predetto, con un rapporto FEV1 su capacità vitale forzata (FVC) conservato (FEV1/FVC ratio) (1).

È un pattern di frequente riscontro alla spirometria semplice, senza volumi polmonari globali, e può sottendere tre diversi disturbi: un pattern ventilatorio restrittivo se la capacità polmonare totale (TLC) è ridotta, un pattern ostruttivo se migliora dopo test broncodilatazione (pseudorestrizione), un pattern non specifico se la TLC risulta normale e non si modifica dopo broncodilatazione (1,2). In questa research letter pubblicata sull’AJCCM, gli autori si chiedono come varia il pattern PRISm nella popolazione se considerato pre- o post-broncodilatazione (BD), detto in altro modo qual è l’importanza della broncodilatazione in un corretto inquadramento del pattern PRISm (3).

Per rispondere a questa domanda, Magner et al. hanno valutato prospetticamente 2.514 soggetti maggiorenni sintomatici, senza apparente patologia polmonare, che hanno eseguito una spirometria pre- e post-BD.

Da notare che gli autori hanno utilizzato FEV1/FVC ratio > 0,7 e FEV1 < 80% predetto per la definizione di pattern PRISm, in disaccordo con le ultime raccomandazioni, ma in accordo con la maggior parte della letteratura, mentre per la definizione di positività al test di broncodilatazione hanno rispettato i valori delle precedenti raccomandazioni e non di quelle nuove (valore del FEV1 ≥ 12% e ≥ 200 mL) (1,2).

Dei 2.514 soggetti esaminati, 225 (8,9%) presentavano un pattern PRISm pre-BD, 33 (1,4%) solo post-BD, 136 (5,4%) pre- e post-BD, 169 (6,7%) post-BD (indipendentemente dal pre-BD).

Dei 225 pattern PRISm pre-BD la maggior parte (60,4%) rimaneva PRISm anche dopo broncodilatazione, mentre rispettivamente il 12,4% e il 2,7% assumevano una spirometria compatibile con asma bronchiale o BPCO. Il 24,4% invece, dopo assunzione del broncodilatatore, normalizzava la spirometria.

In questo studio non sono stati analizzati i volumi polmonari globali quindi non è possibile sapere quanti pattern PRISm fossero effettivamente ristretti. Gli autori dimostrano che la broncodilatazione è utile nel comprendere al meglio il pattern PRISm, anche se solo per un limitato numero di casi.

La prevalenza del pattern PRISm varia dal 4 al 40%, a seconda della popolazione studiata, le cause della riduzione della VC possono essere diverse e multifattoriali, quali il peso corporeo, il fumo, l’età, il sesso femminile, concomitanti patologie restrittive, l'air trapping, il diabete, le alterazioni nello sviluppo polmonare. È un pattern frequentemente riscontrato nella spirometria semplice, in quanto la mancanza della valutazione della TLC non permette di escludere un pattern restrittivo. Di contro per l’aumento del volume residuo (RV) può essere presente anche nelle patologie ostruttive con TLC normale o aumentata (4).

Interpretazione delle Prove di Funzionalità Respiratoria

Recentemente una task force internazionale multidisciplinare ERS/ATS ha prodotto una relazione che aggiorna i precedenti documenti del 2005 per l’effettuazione e soprattutto per l’interpretazione delle prove di funzionalità respiratoria. Tale documento nasce dall’esigenza di un cambiamento rispetto ai modelli interpretativi precedenti in cui un livello assoluto di funzione polmonare ideale (vale a dire il valore previsto) viene sostituita a favore di un intervallo di valori che si osservano nella maggior parte degli individui senza malattie respiratorie (cioè punteggi z o percentili).

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.