Pletismografia: Guida Completa all'Interpretazione dei Valori Normali e alle Sorprendenti Applicazioni

Le prove di funzionalità respiratoria (PFR) sono tra le indagini strumentali più utilizzate in Pneumologia.

Pletismografia Corporea

La pletismografia corporea è il test più semplice per la misura della quantità totale di aria contenuta nel torace. Il test si basa sul principio di Boyle-Mariotte applicato a misure condotte in un pletismografo corporeo mentre il paziente inspira ed espira gentilmente contro una valvola chiusa per pochi secondi.

Il paziente sta all’interno di un box pletismografico con pareti trasparenti. Dopo alcuni respiri tranquilli e senza staccarsi dal boccaglio, il circuito respiratorio viene chiuso temporaneamente da una valvola ed il paziente è invitato ad inspirare ed espirare in modo leggermente più veloce del solito. Così facendo, il gas nel torace si comprime e decomprime, permettendo il computo della misura del volume a partire dalle variazioni di pressione generate durante questa manovra.

Segue un inspirio profondo seguito da un’espirazione massimale per misurare la quantità totale di gas a massima distensione e compressione toracica. Non esistono controindicazioni al test.

Spirometria

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.

TRACCIATO SPIROMETRICO: 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, da quello di riserva espiratoria in relazione alla statura e alla taglia corporea.

Elevati valori di capacità vitale non sono rari in soggetti di taglia elevata. 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). La collaborazione del paziente durante la spirometria è quindi fondamentale.

Il rapporto tra VEMS e CVF è fondamentale per discriminare un deficit ostruttivo da uno restrittivo. Massimo flusso espirato in dipendenza dello sforzo espiratorio.

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.

Se il rapporto VEMS/CVF è normale o aumentato, si tratta probabilmente di una limitazione di tipo restrittivo. 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. valutare i soggetti a rischio (fumatori incalliti, lavoratori esposti ad inquinanti chimici o gassosi ecc.) patologia, bloccandola sul nascere.

Standardizzazione e Interpretazione delle PFR

Il Documento ERS/ATS 2005 sulla standardizzazione delle PFR ha rappresentato un importante passo in avanti verso una maggiore uniformità nella loro esecuzione ed interpretazione. Va segnalato come l’obiettivo primario del Documento fosse la standardizzazione degli accertamenti funzionali e della loro definizione, prescindendo da connotazioni cliniche.

Sembra invece ragionevole ritenere che la valutazione funzionale respiratoria non possa prescindere dalle caratteristiche cliniche della persona, avendo come obiettivo, oltre che definire l’esistenza e l’entità di una eventuale alterazione della funzione, anche determinarne la compatibilità con i sintomi e più generalmente con il quadro clinico o contribuire a generare una ipotesi diagnostica quando questa non sia stata ancora formulata.

L’omogeneità e la facile interpretabilità del referto costituiscono un elemento altrettanto importante quanto la correttezza dell’esecuzione tecnica. Prove funzionali perfette sul piano dell’esecuzione rischiano di essere difficilmente interpretabili se le modalità di refertazione variano in base al medico che le referta e se non sono “comprensibili” sia per i Medici di Medicina Generale che per gli Specialisti di altre discipline.

Qui si descrive una proposta per uniformare i criteri interpretativi e, per quanto possibile, la modalità di esposizione dei dati. L’applicazione di quest’ultimo aspetto può essere più difficoltosa a seconda delle diverse realtà locali, tenendo conto della difformità dei software impiegati e dei diversi sistemi informatici ospedalieri ed extraospedalieri per l’acquisizione dei dati. È quindi prevedibile una certa flessibilità di applicazione delle raccomandazioni contenute in questo documento, in relazione alle possibili differenze nelle realtà locali.

Organizzazione del Referto

Le proposte di refertazione messe a punto in questo documento riguardano la spirometria semplice (volumi polmonari mobilizzabili), la misura completa dei volumi polmonari (spirometria globale), della diffusione del monossido di carbonio (DLCO), il test di broncodilatazione farmacologica e quello di broncostimolazione aspecifica con metacolina.

La refertazione deve contenere dati utili e facilmente interpretabili. Questo presuppone l’esposizione di un numero limitato di parametri e la capacità di interpretarli correttamente. Inoltre, nelle realtà dove non sia possibile avere a disposizione un medico sempre presente in laboratorio, sarebbe opportuno disporre di un questionario che potrebbe essere compilato dall’operatore.

Il questionario dovrebbe contenere domande sul motivo dell’esame, le malattie di cui la persona sa di essere portatrice, la sintomatologia presente, l’esposizione al fumo ed altri inquinanti, le esposizioni professionali, i farmaci assunti e la durata dell’assunzione. Il dato funzionale dovrebbe essere valutato nel contesto clinico della singola persona e l’interpretazione della refertazione dovrebbe consentire una rapida identificazione degli aspetti concordanti o discordanti tra clinica e funzione misurata.

La refertazione dovrebbe infine rispondere, come “prodotto” di un laboratorio, a tutte le caratteristiche usualmente richieste dalla certificazione dei laboratori.

A tal fine si propone di rendere evidenti i dati fondamentali (i.e: in grassetto i parametri principali): Capacità Vitale lenta (VC), Volume Espirato massimalmente nel 1° secondo (FEV1), FEV1/VC, Capacità Polmonare Totale (TLC), Capacità di Diffusione alveolo-capillare del CO (DLCO).

Capacità Vitale forzata (FVC), FEV1/FVC, Capacità Funzionale Residua (FRC - diluizione di He/washout Azoto/pletismografia), Volume Residuo (RV) e Capacità Inspiratoria (IC) dovrebbero essere lasciati in minore evidenza poiché di minore rilevanza ai fini interpretativi.

Valori Teorici di Riferimento

La scelta delle equazioni è fondamentale ai fini della definizione del quadro funzionale; sono in realtà disponibili in letteratura più di 300 equazioni di riferimento per la spirometria, senza contare le numerose equazioni non pubblicate ma ugualmente impiegate in diversi strumenti di misura.

Spesso tale scelta è operata in automatico, nella pratica quotidiana di molti laboratori, dagli strumenti computerizzati attualmente in commercio: vengono in genere impiegate equazioni diverse per diverse fasce di età, senza peraltro rendere esplicita tale scelta.

Un limite di molti programmi di analisi forniti con gli strumenti è costituito dall’estrapolazione dei dati di normalità a soggetti non ricompresi nelle fasce di età da cui sono state costruite le equazioni; un altro problema importante è rappresentato dall’utilizzo di punti di “switch” automatici e costanti per passare dalle equazioni per l’età pediatrica a quelle per i soggetti adulti (i.e. 18 anni).

Tali problemi impongono sicuramente una attenzione maggiore alla selezione dei corretti valori di riferimento e una maggiore chiarezza nella loro indicazione nei report degli esami spirometrici.

I valori teorici più comunemente usati in Italia sono gli ERS ’93. Tali equazioni di normalità sono il risultato della rielaborazione di dati derivati da differenti indagini precedentemente condotte su campioni di popolazione selezionate con metodiche non omogenee, comprendenti per la maggior parte soggetti che avevano una età compresa tra i 18 e i 70-75 anni: la rappresentatività rispetto alla popolazione europea è limitata dal criterio epidemiologicamente non corretto di campionamento, dalla difformità delle metodiche di selezione e di rilevazione dei dati e dalla estrapolazione dei valori normali ottenuti da queste equazioni ai soggetti di età maggiore, non rappresentati adeguatamente nei campioni studiati.

Inoltre, i diversi studi che hanno originato queste equazioni si fondano su misure in soggetti le cui caratteristiche antropometriche sono diverse dalle attuali: l’altezza media dei soggetti era sicuramente minore dell’attuale, così come è ragionevole ritenere che siano cambiati BMI, attività fisica, abitudini comportamentali.

Occorre quindi ricordare che i valori di riferimento ERS 93 sono probabilmente sottostimati in particolare per le donne e per gli ultrasettantenni: nel confronto percentuale con questi valori si rischia di sottostimare la presenza di alterazioni o di attribuire valori percentuali di molto al di sopra del 100% nei normali.

Peraltro, considerare omogenea la popolazione europea potrebbe essere di per sé una forzatura, essendovi caratteristiche antropometriche assai diverse per le popolazioni delle differenti nazioni.

Del tutto recentemente la ERS task-force (ERS Global lung Function Initiative) ha pubblicato le equazioni per i valori di riferimento di FEV1, FVC ed il loro rapporto (FEV1/FVC) su un ampio campione multietnico europeo, che permette di tener conto delle specifiche caratteristiche etniche della persona ed è relativo ad un intervallo di età (3-95 anni) coerente con la popolazione generale.

Le caratteristiche del campione studiato sono sicuramente più adatte a rappresentare la popolazione attuale dell’Europa in cui i fenomeni migratori hanno portato variazioni notevoli nella composizione delle popolazioni nazionali. Si raccomanda di prendere in considerazione queste equazioni e di confrontarle con i teorici in uso per verificarne l’eventuale futura implementazione.

Si ricorda tuttavia come queste sono limitate a due soli parametri e come non siano disponibili attualmente equazioni per la Capacità Vitale lenta con i parametri da essa derivati e per i flussi espiratori forzati, così come per i volumi statici, la Capacità Polmonare totale e gli indici derivati. Nel frattempo, in assenza di soluzioni migliori, è opportuno, nella refertazione, tenere conto dei limiti dei valori teorici ERS 93.

Compromissione Ventilatoria

La spirometria semplice permette di diagnosticare una compromissione ventilatoria di tipo ostruttivo, e di sospettare una compromissione ventilatoria di tipo restrittivo o misto.

Si parla di “compromissione ventilatoria di tipo ostruttivo” quando il rapporto FEV1/VC sia minore del limite inferiore di confidenza: la gradazione di gravità della compromissione in senso ostruttivo viene operata sulla base del FEV1 (diminuzione percentuale rispetto al valore teorico) solo quando la compromissione funzionale è limitata all’ostruzione (non è applicabile alle sindromi miste, nelle quali la riduzione di FEV1 va valutata al netto della componente restrittiva).

Il Documento ATS/ERS indica una suddivisione della compromissione funzionale in cinque livelli di gravità: Mild > 70%, Moderate 60-69%, Moderately severe 50-59%, Severe 35-49%, Very severe < 35% del valore teorico. Si è cercato di evitare aggettivi con connotati di impatto emotivo negativo come “grave” o “severo”.

La gradazione è stata definita sulla base del fatto che una compromissione in cui è dimezzata (< 50%) la funzione polmonare appartiene in ogni caso al grado estremo della scala.

Una spirometria correttamente eseguita dovrebbe comprendere l’esecuzione delle curve inspiratorie che permette di evidenziare le ostruzioni delle alte vie e di escludere che le anomalie registrate sulla curva espiratoria siano condizionate da alterazioni delle vie aeree superiori.

L’interpretazione della spirometria comporta anche la valutazione di una serie di reperti che non contribuiscono a costituire i tipici quadri ostruttivo, restrittivo o misto, ma che possono essere utili soprattutto allo specialista pneumologo per meglio configurare la situazione funzionale della persona. La proposta è di fornire tali informazioni in aggiunta alla diagnosi principale.

Volumi Polmonari e Metodiche di Misurazione

La task force ATS/ERS ha riassunto in “Standardisation of the measurement of lung volumes” gli aspetti metodologici della misurazione dei volumi polmonari. Va ricordato in particolare come la misura dei volumi sia influenzata dalla metodica a seconda delle condizioni patologiche in cui viene applicata.

I metodi più comunemente utilizzati sono di 2 tipi: la tecnica pletismografica (pletismografo corporeo a variazione di pressione o di volume) e la tecnica in cui sia utilizzata la diluizione o il wash-out di un gas (He, N2). Il primo metodo (determinazione di FRC con metodo pletismografico, indicato più spesso con l’acronimo TGV) è preferibile in tutti quei casi in cui sia sospettata la presenza di ostruzione ed in cui siano presumibilmente presenti distretti ad elevata costante di tempo. In questi soggetti il valore di FRC determinato con le altre metodiche potrebbe essere sensibilmente sottostimato.

Nel caso si esegua la sola spirometria semplice, senza determinazione dei volumi statici, la compromissione ventilatoria di tipo restrittivo può essere solo sospettata sulla base di una diminuzione oltre il limite inferiore di confidenza della VC o della FVC, a patto che l’indice di Tiffenau (IT: FEV1/VC) sia nella norma o solo lievemente compromesso rispetto all’entità della diminuzione della VC.

Si propone in questo caso di riportare nelle conclusioni: “reperto apparentemente compatibile con una compromissione ventilatoria di tipo restrittivo di grado…: una definizione certa richiede la misurazione dei volumi statici”.

Quando alla restrizione non sia associata una componente ostruttiva, si potrà definire l’entità della alterazione funzionale sulla base dei tre livelli già impiegati per l’ostruzione, utilizzando ancora FEV1 come parametro di riferimento (la sua riduzione rispecchia quella di VC, essendo IT conservato).

Una analisi a parte meritano i quadri funzionali in cui siano ridotti i soli volumi statici e quelli in cui sono i soli volumi mobilizzabili ad essere significativamente diminuiti, in presenza di un IT sostanzialmente normale: è vero che TLC è ridotto ma il quadro non rappresenta quella “concorde riduzione di tutti i volumi” cui si fa tradizionalmente riferimento quando si parla di compromissione di tipo restrittivo.

In particolare, la riduzione dei soli volumi statici è spesso presente in persone cardiopatiche in compenso labile o scompensate, mentre la riduzione dei soli volumi mobilizzabili è spesso presente in soggetti affetti da malattie neurologiche o neuromuscolari. In questi casi è più corretto definire il quadro con “riduzione isolata dei volumi statici compatibile con” (riportando la descrizione del quadro clinico).

Del tutto recentemente, due degli autori che avevano collaborato alla stesura della task force ATS/ERS 2005 hanno pubblicato un lavoro dal titolo “PFT Interpretative Strategies: American Thoracic Society/European Respiratory Society 2005 Guideline Gaps” dove hanno ripreso, tra gli altri, un punto importante che riguarda la definizione del termine “Pattern non-specifico”.

Tale “pattern” è caratterizzato dalla presenza di diminuzione della FVC in presenza di un rapporto FEV1/FVC e di una TLC nella norma o prossimi ad essa e sembra presentarsi nel 10-15% degli adulti che afferiscono ad un laboratorio di fisiopatologia respiratoria.

Diverse sono le condizioni cliniche che possono determinare questo particolare “pattern” funzionale: può essere l’espressione di una ostruzione bronchiale a carico delle vie aeree più periferiche, di un enfisema panlobulare, primitivo (definibile con relativa certezza solo con la determinazione dei volumi statici), di una condizione di obesità.

Studi prospettici non hanno fornito strumenti che consentano di identificare la sua genesi sulla base della sola rilevazione puntuale dei parametri spirometrici. Per una migliore interpretazione del “Pattern non-specifico” è comunque necessario eseguire un test di broncodilatazione farmacologica.

Va infine tenuto presente che una diminuzione della Capacità Vitale in presenza di un rapporto FEV1/VC e di volumi statici nella norma può anche essere espressione di una collaborazione non ottimale nell’esecuzione delle manovre volontarie massimali. Anche per questo particolare pattern sarebbe opportuna una descrizione dell’alterazione con una ipotesi causale (i.e.: “diminuzione dei volumi mobilizzabili compatibile con…”).

Nel caso di compromissione mista (sia ostruttiva che restrittiva) va dato un giudizio su quale sia prevalente. Una possibilità consiste nel definire la componente restrittiva del FEV1 sulla base dell’entità di diminuzione della TLC.

Va sempre tenuto presente che l’ostruzione è in generale, soprattutto nelle persone affette da BPCO, disomogenea, con conseguente disomogeneità della eventuale iperinsufflazione secondaria. Ne consegue che, nello stesso polmone, possono esservi aree iperinsufflate insieme a territori fibrotici.

Quando TLC sia nella norma o prossima ad essa, questa possibilità va considerata nell’interpretazione dei dati, utilizzando la formula della “compromissione ventilatoria di tipo misto con probabil...

Pletismografia e DLCO

La pletismografia e la diffusione del monossido di carbonio (DLCO) sono due procedure diagnostiche utilizzate per valutare la funzione polmonare e identificare eventuali anomalie. La pletismografia corporea misura i cambiamenti di volume polmonare attraverso un dispositivo chiamato pletismografo. Durante il test, il paziente si siede all’interno di una cabina sigillata e respira attraverso un boccaglio. Il pletismografo registra i cambiamenti di pressione e volume all’interno della cabina mentre il paziente esegue una serie di manovre respiratorie.

La DLCO misura la capacità dei polmoni di trasferire il monossido di carbonio (CO) dagli alveoli al sangue capillare. Durante il test, il paziente inala una piccola quantità di CO e trattiene il respiro per un breve periodo. Successivamente, il paziente espira e il campione di aria espirata viene analizzato per determinare la quantità di CO assorbita.

I risultati della pletismografia e della DLCO vengono confrontati con i valori di riferimento basati su età, sesso, altezza e peso del paziente. Le anomalie nei parametri misurati possono indicare la presenza di restrizioni o ostruzioni polmonari.

Parametri Chiave e Loro Significato

Capacità Polmonare Totale (TLC): Misura il volume totale d’aria nei polmoni dopo un’inspirazione massima. Un valore anomalo può indicare restrizioni polmonari.
Volume Residuo (RV): Misura il volume d’aria che rimane nei polmoni dopo un’espirazione massima.
Capacità di Diffusione del CO (DLCO): Misura la capacità dei polmoni di trasferire il monossido di carbonio dagli alveoli al sangue.

La pletismografia e la DLCO sono strumenti diagnostici avanzati e fondamentali nel campo della medicina respiratoria. Forniscono informazioni dettagliate sulla funzione polmonare e aiutano i medici a diagnosticare e gestire una varietà di condizioni respiratorie.