15 APRILE 2016 Master di primo livello in Fisioterapia e riabilitazione respiratoria A.A. 2015-2016 Aspetti tecnici delle prove di funzionalità respiratoria Il test di diffusione a/c Emanuele Isnardi S.C. Pneumologia Lab. Fisiopatologia Respiratoria AO Ordine Mauriziano Torino www.aitfr.com
La Diffusione è il processo fisico per cui le molecole di un gas o di un soluto si trasferiscono da un volume ad alta attività ad un volume a bassa attività, separati da una membrana semipermeabile, fino all equilibrio del gas in questione.
300.000.000 alveoli 80 m 2 di superficie di scambio Fluido interstiziale Capillare Nucleo di cellula alveolare Nucleo di cellula del capillare Globulo rosso Membrana alveolare Plasma Parete del capillare
L aria alveolare si trova a contatto con la membrana alveolare Il sangue capillare si trova a contatto con la membrana delle cellule endoteliali dei capillari polmonari Tra le membrane è interposto lo spazio interstiziale
La fase alveolo-capillare della respirazione comprende: la ventilazione alveolare, che comporta il mescolarsi, distribuirsi e rinnovarsi dell'aria a livello degli alveoli polmonari (mixing alveolare dell'aria) la diffusione dei gas attraverso l interfaccia aria-sangue (membrana alveolo-capillare) la perfusione sanguigna capillare polmonare
RISULTATO:
Il test di Diffusione alveolo-capillare con monossido di carbonio in respiro singolo (DLCO sb) co
Diffusione dei gas MEMBRANA ALVEOLO CAPILLARE PLASMA MEMBRANA ERIROCITARIA INTERNO DEGLI ERITROCITI REAZIONI CHIMICHE O 2 O 2 + Hb CO CO + Hb Δ P
La quantità di sfere che raggiungerà il contenitore in un tempo determinato sarà dipendente: dagli ostacoli che le sfere incontreranno sul piano inclinato (L efficienza della ventilazione/distribuzione a portare il CO agli alveoli e alla superficie di scambio) dalla lunghezza del piano inclinato (lo spessore della membrana) dalla misura della strozzatura (la presenza o meno di shunt fra letto ematico e capillari polmonari) dalla pendenza del piano inclinato (la differenza di pressione parziale fra alveoli e capillari polmonari) dalla capacità del contenitore (la quantità/qualità delle emazie)
Il calcolo della Capacità di Diffusione L equazione fondamentale per il calcolo della D L CO è: V CO = Quantità di CO trasferito al minuto P ACO = Pressione parziale alveolare di CO P cco = Pressione parziale di CO nel sangue
Ad eccezione dei fumatori la P cco si può considerare uguale a zero, perciò: V CO = Quantità di CO trasferito al minuto P ACO = Pressione parziale alveolare di CO
Tecniche e terminologie differenti Fattore di trasferimento (Tlco,sb) Capacità di Diffusione (Dlco,sb) ERS ATS mmol/min/kpa (Tlco) Unità SI raccomandate da ERS ml/min/mmhg (Dlco) Unità tradizionale (utilizzata in USA) FIO2 17% VAeff VA + RV 21% misurato direttamente misurati separatamente VAeff / VA E utile broncodilatare prima del test o no? Fornisce informazioni sul mixing polmonare e sulla qualità della misura I risultati dopo broncodilatazione sono più riproducibili
Metodi Tecnica Applicazioni Respiro singolo (single breath o SB) Steady State 1 (o SS) tecnica di Filey Steady State 2 CO alla fine del Volume corrente Steady State 3 tecnica del Volume dello spazio morto Steady State 4 tecnica di PCO2 venosa mista Rirespirazione (RB) Analisi di CO ed He relativamente semplice; 10 sec di respiro trattenuto Analisi di CO, C02, 02; Campione di sangue arterioso Campione alla fine del volume corrente Analisi CO, si misura V t come media di respiri multipli e si sottrae V d Analisi di CO e C02, è richiesta rirespirazione che va controllata attentamente Analisi rapida di He e CO (richiede analizzatori rapidi) Metodo più usato in clinica, utile anche per screening. Buona standardizzazione. E' il test più usato. Applicazioni cliniche, studi da sforzo Applicazioni cliniche, non usato per test da sforzo Applicazioni cliniche e test da sforzo Non usata abitualmente in clinica Applicabile in clinica, accurata, ma complessa Lavaggio di equilibrio Analisi He e CO Applicazioni di ricerca Intrarespiro (IB) Analisi CO e CH4 (metano) Screening Captazione frazionaria di CO (FuCO) Resistenza membrana/globulo rosso (1/Dm + 1/ΘVc) Analisi di CO SB ripetuto prima e dopo respirazione di 02 Correlazione con SS2 o screening Usato in ricerca
European Respiratory Society e American Thoracic Society hanno emanato procedure di standardizzazione del test e raccomandazioni riguardanti le apparecchiature per la misura della diffusione A-C con la metodica del respiro singolo
L osservanza dei criteri di standardizzazione delle procedure e degli strumenti garantisce che il test venga eseguito in modo regolare e conforme
La misura della Capacità di Diffusione 10 secondi Washout dello spazio morto Campione gas Tempo effettivo di sospensione del respiro respiro tranquillo espirazione inspirazione apnea espirazione
Misurando la D L CO avvengono tre diverse interazioni: tra soggetto e strumento tra tecnico e soggetto tra tecnico e strumento Una chiara spiegazione delle procedure relative all esecuzione del test è essenziale per ottenere buoni risultati
Il soggetto non deve avere: consumato un pasto nelle ultime 2 ore sostenuto un intenso sforzo fisico un alto livello ematico di alcool fumato da almeno 24h. assunto O 2 da almeno 10 min. (se clinicamente accettabile)
E molto importante che il soggetto resti in apnea con la sola chiusura della glottide, ma non si sforzi di continuare a tirare dentro aria (manovra di Müller) e neppure aumenti la pressione con il sostegno dei muscoli addominali (manovra di Valsalva).
La manovra di Müller genera un afflusso di sangue ai polmoni determinando una sovrastima della misura.
La manovra di Valsalva genera una riduzione della quantità del sangue presente nei polmoni determinando una sottostima della misura.
Manovra corretta D L CO = 8.906 Manovra di Müller D L CO = 9.493 (+6.5%) Manovra di Valsalva D L CO = 7.492 (-15.8%)
Fattori che possono influenzare il risultato: 1. Il valore dell Emoglobina 2. il volume inspirato 3. la calibrazione 4. un volume di scarto sufficiente 5. la rappresentatività del campione di gas
1. Il valore dell Emoglobina Un valore di Hb diminuito riduce la D L CO, mentre un valore aumentato la innalza. La captazione di CO varia circa del 7% per 1 grammo di Hb. La D L CO può essere corretta se si conosce il valore di Hb del soggetto. Quando si applica la correzione, la D L CO sarà ridotta per valori di Hb più grandi di 14.6 per i maschi e di 13.5 per le femmine e aumentata per valori inferiori.
Nel referto dovrebbero esse riportati entrambi i valori corretti e non corretti. Di seguito vengono illustrate le formule per la correzione della D L CO Uomini (Hb normale 14.6): D L COc = D L CO oss. (10.22 + Hb)/(1.7 * Hb) Donne (Hb normale 13.5): D L COc = D L CO oss. (9.38 + Hb)/(1.7 * Hb)
2. Il Volume Inspirato La corretta esecuzione della manovra per acquisire il Volume Inspirato (VI) è fondamentale per la riuscita del test. Il VI deve essere almeno l 85% della VC e questo spiega perché è necessario ottenere una misura della VC prima di eseguire il test. Una discrepanza del 15% tra VI e VC induce un errore del 5% sulla misura della DLCO
3. La calibrazione La calibrazione è un altro elemento essenziale per ottenere buoni controlli di qualità e accurate misure. I protocolli di standardizzazione prevedono per il Test di Diffusione che gli strumenti vengano calibrati ogni giorno. La Pressione barometrica e la Temperatura ambiente vanno rilevate più volte al giorno. 1 C di differenza tra la temperatura alla quale si esegue il test e quella alla quale lo strumento è stato calibrato, induce un errore dello 0,7% nella misura della D L CO.
CALIBRAZIONE MISURA h. 8.00 T = 20 C h. 16.00 T = 30 C 7 % di errore
4. Il volume di scarto Il Volume di scarto (o washout) è il volume di gas inalato che non va misurato perché è quello che ha occupato il tratto che va dal boccaglio alle alte vie aeree, dove non avviene scambio gassoso. Le linee guida ERS ATS raccomandano 750-1000 ml. Se la VC del soggetto è < 2000 ml il volume può essere ridotto a 500 ml.
5. Il campione di gas Ottenere un campione rappresentativo del gas alveolare è la chiave per avere una buona misura della DLCO, un campione di 500-1000 ml dovrebbe permettere una buona lettura della misura. In soggetti con VC < 1000 ml un campione di 500 ml può essere utilizzato se si è certi che lo Spazio Morto sia stato ben ripulito da tracce di CO.
Il Controllo di qualità nel test D L CO consiste in: una valutazione immediata del test una verifica della riproducibilità delle misure
La valutazione immediata (accettabilità) include: Inspirazione pari ad almeno l 85% della Capacità vitale misurata Inspirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.) Apnea di 8-12 secondi Trattenere il respiro senza tensione (no Müller, no Valsalva) Espirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.) Controllare il volume di scarto (se lo strumento lo permette) Attendere almeno 4-5 minuti tra una prova e la successiva
Per riproducibilità si intende: Eseguire un minimo di due, ma non più di 5 prove Il test è terminato quando 2 misure rientrano nei criteri di accettabilità e non si discostano dal valore medio più del 10%. Il valore di D L CO sarà uguale alla media delle due prove che avranno soddisfatto il criterio suesposto
Indipendentemente dalle tecnologie utilizzate dai costruttori di apparecchiature, per garantire misure accurate e affidabili, dovrebbero essere rispettate le linee guida sugli aspetti riguardanti: i requisiti del sistema di misura l esecuzione della manovra gli algoritmi di calcolo le calibrazioni e i controlli di qualità