Iperinsufflazione Polmonare

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1 Iperinsufflazione Polmonare Meccanismo, valutazione ed implicazioni terapeutiche Dott. Josuel ORA Dirigente Medico Policlinico Tor Vergata

2 Mechanisms, assessment and therapeutic implications of lung hyperinflation in COPD Andrea Rossi, Zaurbek Aisanov, Sergey Avdeev, Giuseppe Di Maria, Claudio F. Donner, Jose Luis Izquierdo, Nicolas Roche, Thomas Similowski, Henrik Watz, Heinrich Worth, Marc Miravitlles Respiratory Medicine (2015) 109: Questa review è stata scritta dai massimi esperti delle più illustre società europee e descrive: - Le cause ed i meccanismi dell iperinsufflazione polmonare ponendo molta attenzione sulle diverse definizioni - Le conseguenze cliniche e soprattutto extrapolmonari dell iperinsufflazione polmonare con particolare attenzione agli effetti cardaci della stessa - Trattamento farmacologico e non farmacologico della stessa

3 Outlines 1. Definizione e Patogenesi 2. Importanza Clinica 3. Conseguenze Extrapolmonari 4. Valutazione Funzionale 5. Terapia Farmacologica e non farmacologica Nonostante tutti gli argomenti trattati siano di estrema importanza, per brevità mi soffermerò sulle parti di questo manoscritto più interessanti ed innovative, rimandando alla lettura dell articolo stesso per l approfondimento degli argomenti non trattati

4 Definizione di Iperinsufflazione Polmonare L iperinsufflazione polmonare è un anomalo aumento della quantità di aria nei polmoni e nelle vie aeree Attualmente non esiste un consenso condiviso e ci sono due diversi modi per definirla: Aumento della Capacità Funzionale Residua (CFR) al di sopra del 95 percentile del predetto Aumento della Capacità Polmonare Totale (CPT) sopra il 120% del predetto Anche se in questo documento non viene fatta questa distinzione credo che sia molto utile e precisa quella fatta dal gruppo di O Donnell DE che distingue: - Iperinsufflazione Polmonare: aumento della CPR maggiore del 120%predetto - Iperinsufflazione Toracica: aumento della CPT maggiore del 120%predetto - Intrappolamento Aereo Polmonare: aumento del volume residuo maggiore del 120% del predetto In questo documento tutte queste definizioni vengono comprese nella definizione generica di iperinsufflazione dinamica O Donnell DE et al. 2014

5 Iperinsufflazione Statica e Dinamica In accordo al meccanismo eziopatogenetico sottostante l iperinsufflazione viene definita come: 1) Statica; 2) Dinamica L iperinsufflazione statica è dovuta ad alterazioni delle caratteristiche elastiche del polmone, ad esempio l enfisema riduce la forza di retrazione del polmone che contrasta meno la forza di espansione della gabbia toracica determinando un aumento della CFR (spostamento a destra sulla curva di compliance). L iperinsufflazione dinamica è dovuta invece a forze dinamiche e quindi legate al fattore tempo come appunto il flusso, il tempo di svuotamento alveolare, l espirazione. Nei pazienti BPCO infatti sia per l aumento delle resistenze, che per la riduzione dell elasticità polmonare, il tempo espiratorio risulta a volte insufficiente a svuotare completamente i polmoni e ritornare alla CFR. A sua volta l iperinsufflazione dinamica può essere distinta come iperinsufflazione dinamica a riposo (presente nei pazienti molto gravi) o sotto sforzo (presente anche nei pazienti con BPCO lieve)

6 Meccanismi che portano all iperinsufflazione polmonare Diversi meccanismi portano ila capacità polmonare al di sopra del volume di rilassamento polmonare: 1. diminuzione della driving pressure espiratoria per diminuzione dell elastanza polmonare 2. Aumento delle resistenze e prolungamento della costante di tempo espiratoria 3. Limitazione al flusso espiratorio con conseguente pressione positiva alla fine dell espirazione e compressione delle piccole vie aeree 4. Alti volumi inspirati 5. Alta frequenza respiratoria

7 Consequenze extrapolmonari dell'iperinsufflazione Gli effetti dell'iperinsufflazione a livello extrapolmonare e soprattutto cardiaco sono ancora poco studiati e conosciuti, ma riveste uno dei capitoli più importanti in via di sviluppo. Esperienza comune è quella di vedere pazienti sempre più complessi e con più patologie e la letteratura conferma l'impressionante numero di comorbidità di questi pazienti, tanto che trovare un di paziente BPCO puro è praticamente impossibile. A seguire troverete alcuni spunti dalla letteratura che potete trovare facilmente nel full text della review di Rossi et al.

8 Consequenze extrapolmonari dell'iperinsufflazione In BPCO gravi l'aumento della frequenza respiratoria porta ad un aumento della pressione in atri destro, dlla pressione media polmonare e della pressione di incuneamento Il NETT study dimostra che la riduzione di volume polmonare riduce la pressione di incuneamento Studi ecocardiografici hanno mostrato che esiste una disfunzione diastolica del ventricolo sinistro anche in BPCO che non hanno un'aumentata pressione polmonare, ma correlata alle PFR. Studi di risonanza magnetica hanno dimostrato come i pazienti con enfisema severo hanno una ipovolemia intratoracica con un ridotto volume con un ridotto volume telediastolico del ventricolo destro e sinistro e con un peggioramento della gittata cardiaca

9 Conseguenze extra-polmonari dell iperinsufflazione dinamica In conclusione, le conseguenze cardiache dell iperinsufflazione vengono inputate maggiormente a diversi meccanismi: - Un meccanismo di ingombro della gabbia toracica con una riduzione o minor espansione del cuore (cuore più piccolo) - Alterazione delle pressioni polmonari, nei pazienti BPCO che poi condizionano il sistema cardiaco sia come ritorno venoso, sia come pressione da vincere durante lo stroke volume. Il tidal swing, cioè la differenza di pressione necessaria a generare il volume corrente, è notevolmente maggiore nei pazienti BPCO gravi rispetto ai soggetti sani - La maggior pressione a livello addominale che determina un alterazione del ritorno venoso e del meccanismo di pompa del diaframma Non c è dubbio però che gli studi su tale argomento siano ancora scarsi e poco conclusivi.

10 Ruolo dell'iperinsufflazione nella dispnea La dispnea è un sintomo multidimensionale che consiste di distinte qualità sensoriali (aumento del lavoro respiratorio, della fame d'aria, difficoltà ad inspirare, costrizione toracica), che possono variare d'intensità e con una componente affettiva (ansia, paura) al pari del dolore. Nel paziente BPCO la dispnea è frequente, aumenta con il peggiorare della malattia e la dispnea da sforzo è la principale causa di peggioramento della qualità di vita. Per questo la dispnea è parte integrante della maggior parte degli indici prognostici. Nel paziente BPCO la dispnea è scarsamente correlata al FEV1 e maggiormente correlata all'iperinsufflazione e quindi ai volumi ad essa correlati (capacità inspiratoria, capacità funzionale residua)

11 Ruolo dell'iperinsufflazione nella dispnea Ci sono forti evidenze che nel paziente BPCO la dispnea descritta come difficoltà a prendere aria, ad inspirare si verifichi quando si verifica una discrepanza tra il segnale del centro del respiro per aumentare la ventilazione ed i segnali di feedback del sistema respiratorio. A supporto di questo, molti interventi farmacologici e soprattutto i broncodilatatori, riducendo l'iperinsufflazione riducono anche la dispnea. I broncodilatatori hanno invece minor effetto sulla componente affettiva, mentre altri farmaci, quali gli oppioidi, hanno invece dimostrato di ridurre la componente affettiva senza avere un chiaro effetto sull'iperinsufflazione Per approfondire questo argomento vi consiglio di leggere il roundtable di Parshall et al 2015 dove potrete trovare spunti molto interessanti. Se siete interessati ai descrittori della dispnea e l iperinsufflazione dinamica nel paziente BPCO vi consiglio di leggere i lavori del gruppo di O Donnell DE. Inoltre ci sono molti studi interessanti sulla RMN e la dispnea del gruppo di Von Leopoldt.

12 Ruolo dell'iperinsufflazione nell'esercizio L'iperinsufflazione dinamica contribuisce alla dispnea da sforzo e quindi alla limitazione all'esercizio Il meccanismo alla base è il seguente: durante l'esercizio il paziente BPCO deve aumentare il volume corrente (Vc) per far fronte all'aumentato consumo di ossigeno e di produzione di anidride carbonica. L'aumento del volume corrente però non si combina bene con il ridotto tempo espiratorio, a causa della flusso limitazione e della ridotta elasticità polmonare, che sono caratteristiche tipiche di questa malattia. Quando a causa dell'iperinsufflazione dinamica, cioè del costante aumento della capacità funzionale residua (CFR) e quindi della diminuzione della capacità inspiratoria (CI), il volume corrente arriva nella parte alta della curva di compliance, cioè nella parte non compliante della curva, il carico elastico è troppo elevato e il volume corrente raggiunge un plateau. A quel punto aumenta solo la frequenza respiratoria e la percezione della dispnea aumenta fino ad interrompere l'esercizio. Questo avviene anche nei pazienti BPCO sintomatici lievi. A seguire due figure che possono aiutare la comprensione di ciò che avviene durante l esercizio

13 Volumi polmonari a riposo e sotto sforzo nel soggetto sano PFR Riposo Esercizio sub-massimale Picco Vc CPT CI CI VR Questo è quello che avviene durante lo sforzo in un soggetto sano. Il ventilazione aumenta durante l esercizio sia aumentando il Vc (volume corrente) che la frequenza respiratoria. Importante da notare come la CI (capacità inspiratoria) alla fine dell esercizio sia maggiore di quella all inizio. [CPT = capacità polmonare totale; VR = volume residuo]

14 Volumi polmonari a riposo e sotto sforzo nel Paziente BPCO PFR CPT CPT Riposo Esercizio sub-massimale Picco BPCO CFR Iperinsufflazione dinamica sotto sforzo Iperinsufflazione statica e/o dinamica a riposo VR Nel paziente BPCO la CFR (capacità funzionale residua) è maggiore a riposo e di conseguenza la CI minore rispetto al normale, ma durante l esercizio il Vc si espande andando ad diminuire la CI che non è altro che lo spazio entro il quale è possibile ampliare il Vc. Il risultato finale è che il Vc arriva ad un punto in cui non può più aumentare.

15 Valutazione dell iperinsufflazione dinamica - Esame obiettivo - Torace a botte (segno di enfisema con diametro anteroposteriore aumentato) - Segno di Hoover (rientramento paradosso delle coste inferiori durante l inspirazione) - Asincronia toraco-addominale - Uso dei muscoli scaleni - Respirazione a labbra socchiuse - Funzione polmonare. La misura della CFR può avvenire in due modi: - Pletismografia che misura la TGV (Thoracic Gas Volume) che è la metodica di riferimento anche se tende a sovrastimare soprattutto se la frequenza respiratoria del panting non viene mantenuta sotto 1 Hz - La diluizione dei gas che misura la CFR He che invece tende a sottostimare a causa delle parti non ventilate del polmone - Un surrogato della CFR è la capacità inspiratoria (IC) che viene utilizzata durante l esercizio e nei pazienti che non riescono ad eseguire le altre due tecniche sopra descritte.

16 Valutazione dell iperinsufflazione dinamica - Esame obiettivo - Torace a botte (segno di enfisema con diametro anteroposteriore aumentato) - Segno di Hoover (rientramento paradosso delle coste inferiori durante l inspirazione) - Asincronia toraco-addominale; Uso dei muscoli scaleni - Respirazione a labbra socchiuse - Funzione polmonare. La misura della CFR può avvenire in due modi: - Pletismografia che misura la TGV (Thoracic Gas Volume) che è la metodica di riferimento anche se tende a sovrastimare soprattutto se la frequenza respiratoria del panting non viene mantenuta sotto 1 Hz - La diluizione dei gas che misura la CFR He che invece tende a sottostimare a causa delle parti non ventilate del polmone - Un surrogato della CFR è la capacità inspiratoria (IC) che viene utilizzata durante l esercizio e nei pazienti che non riescono ad eseguire le altre due tecniche sopra descritte.

17 Trattamento farmacologico dell iperinsufflazione dinamica Questo paragrafo è uno dei più importanti e complessi, sia per il numero degli studi presenti, sia per la quantità di nuove molecole in uscita. Cercherò di riassumere i concetti principali. I broncodilatatori sono la principale terapia dell iperinsufflazione in quanto riducono la limitazione al flusso. I farmaci antiinfiammatori invece hanno solo un effetto indiretto sulla flusso limitazione riducendo l infiammazione. I broncodilatatori a breve e lunga durata d azione hanno mostrato una riduzione dell iperinsufflazione dinamica sotto sforzo, un aumento della capacità inspiratoria, una riduzione della dispnea e un aumento della tolleranza all esercizio. Tutti i broncodilatatori a lunga durata d azione hanno mostrato di agire sull iperinsufflazione dinamica e di prolungare la tolleranza allo sforzo. Questo parametro è così importante che rientra oramai di prassi dopo lo studio sull efficacia del broncodilatatore sul FEV1 (necessario per la registrazione del farmaco) e quello sulla sicurezza, di dimostrare l efficacia sulla tolleranza allo sforzo.

18 Trattamento farmacologico dell iperinsufflazione dinamica Questo paragrafo è uno dei più importanti e complessi, sia per il numero degli studi presenti, sia per la quantità di nuove molecole in uscita. Cercherò di riassumere i concetti principali. I broncodilatatori sono la principale terapia dell iperinsufflazione in quanto riducono la limitazione al flusso. I farmaci antiinfiammatori invece hanno solo un effetto indiretto sulla flusso limitazione riducendo l infiammazione. I broncodilatatori a breve e lunga durata d azione hanno mostrato una riduzione dell iperinsufflazione dinamica sotto sforzo, un aumento della capacità inspiratoria, una riduzione della dispnea e un aumento della tolleranza all esercizio. Tutti i broncodilatatori a lunga durata d azione hanno mostrato di agire sull iperinsufflazione dinamica e di prolungare la tolleranza allo sforzo. Questo parametro è così importante che rientra oramai di prassi dopo lo studio sull efficacia del broncodilatatore sul FEV 1 (necessario per la registrazione del farmaco) e quello sulla sicurezza, di dimostrare l efficacia sulla tolleranza allo sforzo.

19 Trattamento farmacologico dell iperinsufflazione dinamica Con l uscita dei nuovi broncodilatatori e dell associazione LAMA LABA la possibilità di broncodilatare e quindi di ridurre l iperinsufflazione è sempre maggiore. I primi studi sulla doppia broncodilatazione sembrano essere molto positivi sull efficacia della doppia broncodilatazione, rispetto ai monocomponenti sulla tolleranza alla sforzo Key messages: - Maggiore è la broncodilatazione, maggiore è la tolleranza allo sforzo. - I volumi importanti per la tolleranza allo sforzo sono la capacità inspiratoria e la capacità funzionale residua.

20 Conclusioni L iperinsufflazione dinamica è il fattore limitante l esercizio e la causa dell aumentata dispnea nel paziente BPCO I volumi da valutare sono capacità inspiratoria, capacità funzionale residua e se è possibile la capacità inspiratoria sotto sforzo Attualmente è possibili migliorare la tolleranza all esercizio attraverso i broncodilatatori che rimangono la terapia principale nel paziente BPCO

21 Bibliografia 1. Rossi A, Aisanov Z, Avdeev S, Di Maria G, Donner CF, Izquierdo JL, Roche N, Similowski T, Watz H, Worth H, Miravitlles M. Mechanisms, assessment and therapeutic implications of lung hyperinflation in COPD. Respir Med Jul;109(7): Langer D, Ciavaglia CE, Neder JA, Webb KA, O'Donnell DE. Lung hyperinflation in chronic obstructive pulmonary disease: mechanisms, clinical implications and treatment. Expert Rev Respir Med Dec;8(6): Parshall MB, Schwartzstein RM, Adams L, Banzett RB, Manning HL, Bourbeau J, Calverley PM, Gift AG, Harver A, Lareau SC, Mahler DA, Meek PM, O'Donnell DE; An official American Thoracic Society statement: update on the mechanisms, assessment, and management of dyspnea.american Thoracic Society Committee on Dyspnea. Am J Respir Crit Care Med Feb 15;185(4):435-52