Torino 30 gennaio 2016 DIFFUSIONE ALVEOLO CAPILLARE
There is no way to describe the complex understanding that each pulmonary technician has of the equipment, laboratory, and individual characteristics of each patient being tested. To obtain consistently representative results, be alert for peculiarities in the testing, abnormally high or low gas concentrations, or suspicious attributes or breathing patterns, and always consider if the results seem to fit the clinical impressions for the subject. Diffusing Capacity: How to get it right R.O. Crapo MD, R.L. Jensen PhD RESPIRATORY CARE - AUGUST 2003 VOL 48 No 8
La respirazione, processo fisiologico che consiste nello scambio dei gas tra l'ambiente esterno e quello interno, riconosce varie fasi tra cui quella alveolo-capillare.
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
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
Nucleo di cellula alveolare Fluido interstiziale Membrana alveolare Capillare Nucleo di cellula del capillare Globulo rosso Plasma Parete del capillare
MEMBRANA ALVEOLO CAPILLARE O 2 Diffusione dei gas CO CO + Hb Δ P PLASMA MEMBRANA ERIROCITARIA INTERNO DEGLI ERITROCITI O 2 + Hb REAZIONI CHIMICHE
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 capacità del contenitore (la quantità/qualità delle emazie) dalla pendenza del piano inclinato (la differenza di pressione parziale fra alveoli e capillari polmonari)
alterazioni della diffusione In condizioni normali a riposo la PO2 dei capillari polmonari raggiunge quasi quella alveolare dopo circa 1/3 del tempo totale di contatto (3/4 di secondo). Allorchè la membrana alveolo-capillare è ispessita l equilibrio tra la PO2 dei capillari polmonari e la PO2 alveolare non viene raggiunta in tempo utile.
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 V CO zero, perciò: = 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) mmol/min/kpa (Tlco) ml/min/mmhg (Dlco) FIO2 17% VAeff VA + RV VAeff / VA 21% E utile broncodilatare prima del test o no? ERS ATS Unità SI raccomandate da ERS Unità tradizionale (utilizzata in USA) misurato direttamente misurati separatamente Fornisce informazioni sul mixing polmonare e sulla qualità della misura I risultati dopo broncodilatazione sono più riproducibili
Respiro singolo (single breath o SB) Steady State 1 (o SS) tecnica di Filey Metodi Tecnica Applicazioni 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 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 Applicabile in clinica, accurata, ma complessa Correlazione con SS2 o screening Usato in ricerca
Il test di Diffusione alveolocapillare con monossido di carbonio in respiro singolo (DLCO sb)
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 di gas Tempo effettivo di sospensione del respiro respiro tranquillo espirazione inspirazione apnea espirazione
Standardizzazione della manovra: è raccomandato il metodo di Jones and Meade Eur Respir J 2005; 26 (4): 5: 727 Fig. 3 Schematic illustration of different methods of measuring breath-hold time for the single-breath diffusing capacity of the lung for carbon monoxide. The method by Ogilvie ( ) 48 measures breath-hold time from the beginning of inspiration to the beginning of alveolar sample collection. The method by Jones and Meade ( ) 68 includes 0.70 of inspiratory time and half of sample time. The Epidemiologic Standardization Project ( ) measures breath-hold time from the time of 50% of inspired volume (VI) to the beginning of alveolar sample collection. ti: time of inspiration (-----; defined from the back-extrapolated time 0 to the time that 90% of the VI has been inhaled); TLC: total lung capacity; RV: residual volume. #: dead space washout; : sample collection.
Criteri di accettabilità E IMPORTANTE AVERE LA POSSIBILITA DI CONTROLLARE E VARIARE IL VOLUME CAMPIONATO A SECONDA DEL RAGGIUNGIMANTO DELLA ZONA ALVEOLARE
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 da poco uno sforzo fisico un alto livello ematico di alcool fumato da almeno 24h. assunto O 2 da almeno 10 min. (se clinicamente accettabile)
SI! NO! M O CNO!. R W F NO! T I A. WNO! W NO!
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 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 Manovra di Müller Manovra di Valsalva D L CO = 8.906 D L CO = 9.493 (+6.5%) D L CO = 7.492 (-15.8%)
Volume di wash-out: 750 ml 1 litro Se CV < 2 L. volume di wash-out: 500 ml
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 h. 8.00 T = 20 C h. 16.00 T = 30 C 7 % di errore MISURA
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
Broncodilatazione
Indipendentemente dalle tecnologie utilizzate dai costruttori, 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
il fatto che due di questi punti siano completamente dipendenti dall azione del Tecnico Augusto e Maria Krogh implicitamente attestano l importanza del suo ruolo e della sua formazione
Tipo di errore Incompleta espirazione Incompleta inspirazione Inspirazione lenta Valsalva durante apnea Muller durante apnea Espirazione lenta Precoce raccolta campione esp. Raccolta campione esp. ritardata Effetto su DLCO
Important parameters: DLCO SB transfer factor for CO VA SB alveolar volume ( legato strettamente alla cvi) KCO SB Krogh factor ( = DLCO SB / VA SB ) DLCO SB,c KCO SB,c transfer factor for CO, HB-corrected Krogh factor, HB-corrected
Analizzatori
CO2 e H2O L umidità e la CO2 possono interferire con alcuni tipi di analizzatori. CO2 e umidità possono essere rimossi con vari sistemi (assorbitori, tubi permeabili) che possono richiedere manutenzione e una periodica sostituzione. In altri casi è prevista una correzione via software successiva all analisi.
La casa costruttrice deve fornire dettagliate informazioni sulle modalità di manutenzione e sulla tempistica di sostituzione di tali sistemi di filtro.
Diffusing Capacity - Clinical Correlation Mottram CD 10 th Ed. Ruppel s Manual of PFT. Chap. 3
Diffusing Capacity - Interpretation Severity Classification - DLCO
Interpretation VA (He) # VA* Maldistribution of ventilation 1 Abnormal N2 washout 2 VA less than 80% of measured TLC Loss of functioning lung units Ventilatory disturbance DL DLCO / VA normal VA Normal distrib. of ventilation Loss of lung units VA: Alveolar enlargement with loss of gas exchange surface, e.g. Emphysema VA (He) = VA* Anemia 1 Fewer binding sites for CO in plasma 2 More plasma between alveolar air and binding sites DLCO / VA No perfusion of ventilated alveoli Alveolar capillary membrane thickening Inhomogeneity of? ventilation: additional reduction 1 2 3 4 5 6 Important combinations: (1 + 3), (1 + 6), (2 + 6), etc VA* = VA (ITGV) or VA (RB) according to He-wash in (FRC-rebreathing) Influence of inhomogenity of ventilation on the transfer factor for CO: DLCO and TCO (=DLCO / VA) (modified according to Wasserman) No ventilatory disturbance
DLNO!
Diffusion Alveoli Membrane (Dm) Blood (Vc, Hb)