Fondamentali di fisiopatologia respiratoria per capire le malattie ostruttive

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Annibale Rosso
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1 Fondamentali di fisiopatologia respiratoria per capire le malattie ostruttive

2 Fisiopatologia Respiratoria delle Malattie Ostruttive Le alterazioni fisiopatologiche nella BPCO Limitazione del flusso aereo Intrappolamento dell aria Iperinsufflazione Infiammazione delle vie aeree Ipersecrezione di muco Alterazioni dello Scambio dei Gas. Quali procedure per la diagnosi? Quali target terapeutici?

3 Le alterazioni Fisiopatologiche dell Asma Le alterazioni Fisiopatologiche dell Asma Test di valutazione della ostruzione Spirometria - Pletismografia Test di reversibilità Valutazione del picco espiratorio di flusso (PEF) Test di valutazione della iper-reattività Test di bronco-stimolazione con metacolina Test di bronco-stimolazione con altre sostanze (allergeni, istamina, Adenosina) Test da sforzo Test di valutazione dell infiammazione Ossido nitrico su aria espirata (NO) Esame sullo Sputo indotto Esame sul condensato Metabolomica

4 Introduzione American Thoracic Society Standards for the diagnosis and care of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 1995;152,S77-S121

5 Dutch hypothesis Bleecker, E. R. Chest 2004;126:93S-95S

9 BPCO Fisiopatologia: Legge di Hagen Poiseiulle Flusso = Pressione di ritorno elastico Resistenze 8 η l Π r 4 Vie aeree periferiche Infiammazione e rimodellamento Restringimento del lume (BRONCHIOLITE) Aumento delle resistenze Parenchima Infiammazione e distruzione Perdita attacchi alveolari (ENFISEMA) Riduzione della pressione di ritorno elastico Limitazione al flusso aereo

10 BPCO Fisiopatologia A. Presenza di secrezione nel lume bronchiale B. Edema infiammatorio della parete bronchiale C. Alterazioni delle fibre elastiche

11 BPCO Fisiopatologia La riduzione del flusso aereo Fattori irreversibili Fibrosi e ostruzione bronchiale Riduzione del ritorno elastico Distruzione del supporto alveolare Fattori reversibili Accumulo bronchiale di cellule infiammatorie, muco ed essudato Contrazione della muscolatura liscia nei bronchi periferici Iperinsufflazione dinamica durante l esercizio fisico GOLD, 2003; Barnes 2001

12 Collasso espiratorio delle vie aeree NORMALE BPCO

13 Iperinsufflazione Normale BPCO P L X. P L. V V Aumento della resistenza delle vie aeree Riduzione pressione di ritorno elastico del polmone Riduzione tethering

14 Il fenomeno dell iperinsufflazione dinamica all incremento della ventilazione (esercizio) nella BPCO

15 Variazioni del volume polmonare nella BPCO (possibile ma non obbligatorio)

16 Aumento del volume residuo (VR o RV) (intrappolamento aereo) Flusso Flusso massimo espiratorio/ curva del volume (predetto) Metodo pletismografico (o diluizionale) Riduzione della VC e FVC Volume

17 Iperinsufflazione - La storia naturale della BPCO intrappolamento aereo (RV,pl) ruolo della funzione Volumi iperinflazione (IC) iperinsufflazione (TLC,pl) Morte Flussi (FEV1) ostruzione Insufficienza respiratoria Gravità Alterazioni fisiologiche Segni clinici e radiologici Sintomi Inizio Eventi biochimici e cellulari Modified from Petty CHEST 2002;121:116S-120S Tempo in anni (età del paziente)

Decondizionamento Ridotta resistenza allo sforzo inattività

18 Il circolo vizioso della BPCO BPCO Riacutizzazioni Limitazione flusso espiratorio Air trapping Iperinflazione Dispnea Decondizionamento Ridotta resistenza allo sforzo inattività Abbassamento qualità di vita Sopravvivenza 3. Ferro TJ. Et al. Clin Pulm Med 2005;12: S13 S15

19 Correlazione tra FEV1 e sintomi della BPCO

20 Rapporti tra iperinflazione, resistenza all esercizio e dispnea nei pazienti con BPCO Capacità Inspiratoria P<0.001 P<0.001 Resistenza all esercizio P<0.001 Dispnea da esercizio O Donnell et al., ERJ 2004

21 Variaz dei volumi delle vie aeree (post inalaz ICS/LABA) 13. De Backer J et al. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv Apr;28(2):88-99

22 Variaz in itlc (a 4/6 h dall inalaz e a 6 mesi di terapia) 13. De Backer J et al. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv Apr;28(2):88-99

23 TEST DI VALUTAZIONE DELLA OSTRUZIONE

24 Spirometria lenta - Parametri e tracciato spirometrico Definizioni CV VC VRI VRE Volume Corrente (VC): volume d aria mobilizzato ad ogni respiro tranquillo Volume di Riserva Inspiratoria (VRI): volume d aria mobilizzabile al di sopra di un VC. Volume di Riserva Espiratoria (VRE): volume d aria mobilizzabile al di sotto di un VC. Capacità Vitale (CV): massimo volume d aria che può essere espirato completamente e lentamente dopo un inspirazione massimale.

25 Volumi polmonari statici V DEFINIZIONI CV VRI VC VRE VR CFR CPT t Volume Corrente (VC): volume d aria mobilizzato ad ogni respiro tranquillo. Volume di Riserva Inspiratoria (VRI): volume d aria mobilizzabile al di sopra di un VC. Volume di Riserva Espiratoria (VRE): volume d aria mobilizzabile al di sotto di un VC. Capacità Vitale (CV): massimo volume d aria che può essere espirato completamente e lentamente dopo un inspirazione massimale. Capacità Funzionale Residua (CFR): massima quantità d aria contenuta nel polmone al termine di una espirazione tranquilla. Volume Residuo (VR): volume d aria presente nel polmone al termine di una espirazione massimale. Capacità Polmonare Totale (CPT): massima quantità d aria contenuta nel polmone all apice di una inspirazione massimale.

26 Spirometria MISURA LA VELOCITA DI SCAMBIO DEI VOLUMI POLMONARI DURANTE MANOVRE DI RESPIRAZIONE FORZATA PROCEDURA PIU COMUNE: SOGGETTO INSPIRA PROFONDAMENTE E SUCCESSIVAMENTE ESPIRA PIU RAPIDAMENTE E PIU COMPLETAMENTE = MISURAZIONE CAPACITA VITALE ESPIRATORIA FORZATA = FVC

27 Curva flusso-volume

28 Test di espirazione forzata - Volumi polmonari dinamici

29 Spirometria

30 Spirometria

31 RAPPORTO FEV1 / FVC LA QUANTITA DI ESPIRATA DURANTE UN SECONDO ( = FEV1) E UNA FRAZIONE QUASI COSTANTE DELLA FVC INDIPENDENTEMENTE DALLE DIMENSIONI DEL POLMONE ESPRESSO IN PERCENTUALE ADULTO NORMALE: 75 85% SI RIDUCE CON L ETA CONSENTE IDENTIFICAZIONE DEI PAZIENTI CON OSTRUZIONE CONSENTE IDENTIFICAZIONE DELLE CAUSE DELLA RIDUZIONE DEL FEV1

32 Curva flusso-volume patologica

33 Misurazione Volumi polmonari statici Pletismografia corporea a variazione di pressione o di volume da preferire in caso di misurazione di volume dello spazio aereo funzionalmente escluso dalla comunicazione con l albero bronchiale (bolle, aree ad altissima costante di tempo) Diluizione o wash-out di gas (He, N2) Task Force ATS/ERS Standardisation of the measurement of lung volumes. Eur Respir J. 2005

34 INTERPRETAZIONE task force ATS/ERS Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J. 2005

35 Deficit ventilatorio di tipo OSTRUTTIVO Asma BPCO -bronchite cronica -enfisema Bronchiectasie di tipo RESTRITTIVO Patologie della gabbia toracica Patologie neuromuscolari Lesioni occupanti spazio Fibrosi polmonare Patologia pleurica

36 Test di reversibilità

37 Test di reversibilità task force ATS/ERS Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J. 2005

38 Capacità di diffusione Metodo del respiro singolo La capacità di diffusione viene valutata generalmente impiegando monossido di carbonio (CO), dotato di altissima affinità per l Hb (DLCO). Il test di diffusione del monossido di carbonio viene effettuato facendo inalare al soggetto una miscela con CO a bassissime concentrazioni (0.3%) ed elio (He)* ad una concentrazione del 10% mediante respiro singolo.

Capacità di diffusione La capacità di diffusione (DL) attraverso i tessuti è descritta dalla legge di Fick che indica la quantità di gas che passa la

39 Capacità di diffusione La capacità di diffusione (DL) attraverso i tessuti è descritta dalla legge di Fick che indica la quantità di gas che passa la membrana nell unità di tempo: Vol. gas = A/T x Δp x D interpretazione task force ATS/ERS Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J. 2005

40 Test di provocazione bronchiale Si pratica in pazienti in cui si sospetta un iperreattività bronchiale e che presentano un quadro funzionale normale al momento dell osservazione. consiste nel far inalare per 2 minuti per via aerosolica durante ventilazione a VC un agente broncocostrittore (metacolina, istamina, soluzioni iperosmolari) raddoppiando le concentrazioni ( mg/ml) ogni 5 minuti. Dopo circa 30 e 90 secondi si esegue una spirometria per il calcolo del VEMS. Si considera significativa una caduta del VEMS > 20%.

41 Algoritmo diagnostico task force ATS/ERS Interpretative strategies for lung function tests. Eur Respir J. 2005

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