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

Pletismografia La misura della Capacità

Polmonare Totale

www.aitfr.com

Master di primo livello in Fisioterapia e riabilitazione

respiratoria A.A. 2015 - 2016 15 APRILE 2016

Aspetti tecnici delle prove di funzionalità respiratoria

PERCHE’ MISURARE LA CAPACITA’ POLMONARE

TOTALE?

ERV

IRV

TV TLC

RV

FRC

VC

Un deficit ventilatorio restrittivo non può essere rivelato dalla spirometria semplice, la presenza di malattia polmonare restrittiva non può che essere dimostrata o esclusa dalla misura della capacità polmonare totale.

Limiti della spirometria semplice

2 normali?

VC

LEGENDA

• 5 soggetti con VC teorica di 4,0 litri

• = 1 litro

Con la spirometria completa

1 normale!

VC

RV

LEGENDA

• 5 soggetti con VC teorica di 4,0 litri

• = 1 litro

RV: volume gassoso contenuto nell’apparato respiratorio al termine di una espirazione massimale lenta. FRC: volume gassoso contenuto nell’apparato respiratorio al termine di una espirazione normale lenta. Volume assunto dall’apparato respiratorio in assenza di ogni azione della muscolatura volontaria. TLC: volume globale dell’apparato respiratorio al termine di una inspirazione massimale lenta.

ERV

IRV

TV TLC

RV

FRC

VC

Capacità Funzionale Residua

E’ determinata dall’equilibrio statico toraco-polmonare

Rappresenta l’unica riserva di O2 dell’organismo

Evita un andamento pulsatile di O2 e CO2 ematici

Rende minima la resistenza vascolare polmonare

Rende minimo il lavoro muscolare respiratorio a riposo

Vincenza Glave Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria Siena

QUALE APPARECCHIO USIAMO PER MISURARE

LA CAPACITA’ POLMONARE TOTALE?

METODI DI MISURA DEL VOLUME RESIDUO

• METODO CHIMICO

Diluizione di un gas non residente (wash-in): elio

Diluizione di un gas residente (wash-out): azoto

• METODO FISICO

Pletismografia corporea

Norme generali per la misura della FRC

Apparecchi accesi da tempo e calibrati come da manuale e linee guida

Occorre spiegare bene il test prima di cominciare

Il paziente deve sedere comodamente, rilassato

Non deve rimuovere protesi dentarie e tenere le labbra aderenti al

boccaglio per tutta la durata del test e il naso chiuso con la pinza nasale

Il paziente deve respirare tranquillamente 30-60 sec per abituarsi

all’apparecchio ed assicurare che il livello di riposo espiratorio sia stabile

Vincenza Glave Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria Siena

Fattori che influenzano la misura

Pressione barometrica Umidità relativa Temperatura ambiente

Volume dei gas

Vincenza Glave Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria Siena

Misura della FRC

I metodi di diluizione si esplicano attraverso le vie aeree comunicanti e quindi possono sottostimare significativamente il reale volume polmonare. La tecnica del respiro singolo può ulteriormente sottovalutare la misura a causa dei ridotti tempi di diluizione.

TARATURA ANALIZZATORI GAS

Verifica degli assorbitori di CO2

TARATURA ANALIZZATORI GAS

Al cambio di ogni bombola va aggiornata la concentrazione dei gas all’interno del software dell’apparecchio

Attenta verifica delle pressioni di esercizio

GESTIONE BOMBOLE

Prima che ogni paziente venga testato, devono essere controllati i seguenti elementi : il livello dell'acqua negli spirometri a campana

lo stato di tutti gli assorbitori di CO2 e di umidità

il funzionamento del circuito del ventilatore (valutato attraverso l'ascolto)

la stabilità di base dell’elio e dei segnali di volume.

Diluizione dell’elio (Wash-in)

Spirometro di volume noto e He a concentrazione nota connesso al paziente

Il soggetto respira in circuito chiuso

Legge di conservazione di massa Inizio test Fine test

Vspiro x He%iniziale = (Vspiro + FRC) x He%finale

FRC = (Vspiro x He%iniziale /He%finale ) - Vspiro

Si collega il paziente, allo spirometro al termine di una espirazione normale.

Sono noti il volume del circuito e la concentrazione iniziale di elio (Vspiro e Cini).

Si fa respirare il paziente fino ad ottenere una omogenea distribuzione del gas e quindi si misura la concentrazione finale di elio (Cfin).

FRC = (Vspiro x Cini/Cfin) - Vspiro

RV= FRC - ERV Vfin = FRC

Cfin

Cini

He

t Vspiro Cini

Diluizione dell’elio (Wash-in)

Spesso i pazienti ostruiti ritornano ad un “falso livello di base FRC”. Da non confondere con l’esempio di destra in cui è successo che durante la seconda inspirazione il paziente ha aperto la bocca.

COME MISURIAMO?

Limiti dei sistemi di rilevamento della stabilità della diluizione dell’He.

FRC: 2450 ml 2940 ml

VANTAGGI

Semplicità Relativamente poco

costoso Apparecchiatura non

ingombrante Collaborazione minima

richiesta Possibilità di

prolungare il tempo di equilibrio senza rischi legati all’iperossia

SVANTAGGI

Necessità di prolungato rebreathing per la misura degli spazi accessibili con costanti di tempo lunghe

Rischio di reclutamento incompleto del volume di gas polmonare

Limiti dei sistemi automatici di rilevamento stabilità concentrazione He

METODO DELLA DILUIZIONE DELL’ELIO

Diluizione dell’azoto (Wash-out)

Spirometro di volume noto connesso al paziente

Il soggetto respira in circuito aperto Ossigeno al 100% fino a quando l’Azoto viene lavato pressoché completamente dal polmone

Si collega il paziente allo spirometro mentre respira O2 al 100%

Si misurano la concentrazione iniziale di N2 e quella di 3 atti respiratori con N2 < 2%.

100

log [N2]

t

10

1

O2 100% N2

.

Diluizione dell’azoto (Wash-out)

FRC = (N2tot – N2tiss)/(Cini – Cfin) – Vapp

RV = FRC - ERV

Prima che ogni paziente venga testato, l'analizzatore di N2 deve essere portato a zero, utilizzando il 100% di O2 e poi esposto all'aria ambiente per confermare la calibrazione. La percentuale di N2 per l'aria ambiente deve essere compresa 0,5% della lettura prevista per l’aria della stanza (ad esempio 78,08%). Esistono numerose varianti sulle apparecchiature validate attualmente in commercio e in assenza di studi comparativi sulla accuratezza, riproducibilità ed efficienza, nessuno specifico metodo che utilizza il wash-out dell’azoto è attualmente raccomandato.

Il lavaggio dell’Azoto, respiro per respiro, viene registrato su di una scala semilogaritmica : in ascissa il volume espirato e in ordinata N2%.

Diluizione dell’azoto (Wash-out)

Vincenza Glave Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria Siena

L’eliminazione dell’azoto dai polmoni avviene in modo esponenziale: in un polmone ideale, composto da un solo compartimento, i picchi dell’N2 alveolare produrrebbero una linea dritta; un soggetto normale produce invece una linea leggermente concava perché le numerose unità alveolari si lavano in tempi leggermente diversi.

Diluizione dell’azoto (Wash-out)

Vincenza Glave Fisiopatologia e Riabilitazione Respiratoria Siena

METODO DEL WASHOUT DELL’AZOTO

VANTAGGI

Costo minimo Calcoli semplici Collaborazione necessaria

minima Informazione addizionale

sulla distribuzione della ventilazione

SVANTAGGI Il test risente del grado di

ostruzione delle vie aeree L’azoto escreto dal sangue

nel gas alveolare durante il test è funzione della massa corporea

Pletismografia corporea

La legge di Boyle e Mariotte afferma che in condizioni di temperatura costante la pressione di un gas perfetto è inversamente proporzionale al suo volume, ovvero che il volume di un gas varia in proporzione inversa alla pressione alla quale è stato sottoposto, se la temperatura rimane costante

Il paziente viene posto all’interno di una cabina pressurizzata a temperatura costante. Si misurano le variazioni di P della cabina durante gli atti respiratori . Applicando la legge di Boyle si può ricavare il volume polmonare. (P x V = K )

La precisione del segnale di flusso e volume alla bocca deve essere conforme alle raccomandazioni fatte nel documento relativo alla spirometria. Il trasduttore di pressione alla bocca deve essere fisicamente calibrato tutti i giorni. Il segnale pletismografico deve essere calibrato ogni giorno, utilizzando un segnale di volume di grandezza simile e una frequenza analoga a quella delle manovre respiratorie effettuate durante il test.

Tecnica di misura della FRCpleth

Attendere che il soggetto respiri in modo normale e stabile

Alla fine dell’espirazione, lo shutter viene chiuso

Si chiede al soggetto di eseguire delle manovre di “panting” contro

lo shutter chiuso per un paio di secondi

Tecnica: La manovra di “panting”

Volume: 50 - 100 cc Frequenza: 1 ciclo/sec TVG 2-3 cicli/sec Raw

Perchè? a) Massimizzare e stabilizzare l’apertura della glottide b) Minimizzare: gli effetti di piccole perdite gli effetti delle variazioni termiche

E’ consigliabile che il paziente comprima leggermente le guance con le mani durante la misura per evitare l’aumento di volume.

Pletismografia

Body plethysmography - Its principles and clinical use Working Group for Body Plethysmography of the German Society for Pneumology and Respiratory Care Respiratory Medicine (2011) 105, 959-971

Sovrastima di FRC pleth causata da iperinflazione dinamica da panting non eseguito correttamente.

Sovrastima di FRC pleth causata da iperinflazione dinamica da panting non eseguito correttamente.

FATTORI CONFONDENTI LA MISURA DELLA FRCpleth

Riproducibilità FRCpleth

FRCpleth: Criteri di accettabilità

Un minimo of 3-4 manovre riproducibili (<5%) La frequenza di panting deve essere ~ 1.0 atto/sec Stabile livello di end-tidal Grafici lineari e di misura appropriata Non evidenza di perdite o derive

Differenze statiche: bolle enfisematose

Prof. Claudio Tantucci Università di Brescia Spedali Civili di Brescia

Prof. Claudio Tantucci Università di Brescia Spedali Civili di Brescia

RV = 5.59 L TLC = 8.20 L

RV = 2.86 L TLC = 5.45 L

Pletismografia He - Rebreathing

Prof. Claudio Tantucci Università di Brescia Spedali Civili di Brescia

Volume aereo occupato da bolle = 2.75 L circa

Prof. Claudio Tantucci Università di Brescia Spedali Civili di Brescia

METODO PLETISMOGRAFICO

VANTAGGI

Procedura rapida Non richiede l’utilizzo di

miscele gassose Misura il volume di tutto

il gas toracico

SVANTAGGI Procedura disagevole per

alcuni pazienti Apparecchiatura costosa Misura anche l’eventuale

gas compressibile addominale

FINE TERZA PARTE