Spirometria

TRACCIATO SPIROMETRICO: grazie allo spirometro è possibile misurare le variazioni di volume del sistema respiratorio. Dopo aver fatto compiere al paziente una inspirazione massimale non brusca si fa espirare tutta l’aria con una manovra lenta.

VOLUME POLMONARE

DEFINIZIONE

Valori medi, mL

maschi

femmine

Volume Corrente (VC o TV)

Quantità di aria che viene mobilizzata in un atto respiratorio

600

500

Ventilazione minuto (VE):

Volume Corrente x Frequenza Respiratoria (numero di atti respiratori al minuto)

7200

6000

Volume di Riserva Espiratoria (VRE o ERV)

Massimo volume espirabile dalla fine della normale inspirazione

1200

800

Volume di riserva Inspiratoria (VRI o IRV)

Massimo volume inspirabile dalla fine della normale inspirazione

3000

1900

Volume Residuo (VR)

aria che resta nel polmone al termine di un’espirazione massimale

1200

1000

Capacità Vitale (CV)
o
Capacità vitale forzata (CVF o FVC)

massima quantità di aria mobilizzata in un atto respiratorio massimale

4800

3200

Capacità vitale forzata (FVC forced vital capcity). Volume totale di aria espulsa in un’espirazione forzata partendo da un’inspirazione massimale, o viceversa.

4800

3200

Capacità Polmonare Tot (CPT o TLC total lung capcity)

= CV + VR = massima quantità di aria contenuta nel polmone (volume presente nei polmoni dopo inspirazione massimale)

6000

4200

Capacità funzionale residua (CFR o FRC)

Volume presente nei polmoni alla fine di una respirazione normale (misurabile attraverso un pletismografo)

2400

1800

Capacità Inspiratoria

Massimo volume inspirato partendo dal volume di fine espirazione normale

3600

2400

NOTE:
Durante un esercizio fisico il volume corrente aumenta considerevolmente, attingendo sia dal volume di riserva inspiratoria che da quello di riserva espiratoria.
Durante un esercizio strenuo la frequenza respiratoria può passare dai 12 atti che si registrano normalmente in condizioni di riposo ai 35-45 cicli/min.
I volumi polmonari variano in base all'età, al sesso e soprattutto in relazione alla statura e alla taglia corporea. Elevati valori di capacità vitale non sono rari in soggetti di taglia elevata. Un valore di 8.1 litri è stato misurato in uno sciatore di fondo medaglia d'oro olimpica. 
Con il passare dell'età il volume residuo tende ad aumentare, mentre si riducono i volumi di riserva inspiratoria ed espiratoria.
Una capacità polmonare superiore alla norma non aumenta il livello prestativo. E' stato infatti dimostrato che anche durante un esercizio massimale esiste una riserva funzionale da parte del sistema respiratorio pari al 15-35%. In un soggetto sano non esiste dunque una limitazione della performance di origine respiratoria anche se ciò potrebbe non essere del tutto vero nei due casi estremi, ovvero per il sedentario e per il mezzofondista di altissimo livello

SPIROMETRIA, la curva di espirazione forzata e la misura dei valori dinamici

Il valore più importante fornito dalla spirometria è la capacità vitale forzata (CVF o FVC). Per misurarla il paziente viene invitato a respirare normalmente attraverso un boccaglio monouso con il naso chiuso da uno stringinaso. In questo modo verrà registrato il volume corrente (VC).
Successivamente il soggetto viene invitato a compiere un’inspirazione massimale (fino a CPT), seguita da una rapida, decisa e completa espirazione (fino a VR). La collaborazione del paziente durante la spirometria è quindi fondamentale. Requisiti tecnici per una buona spirometria:

Ottenere almeno tre spirogrammi accettabili (VEMS e FVC non devono differire piu’ di 200 ml o del 5%)
Inspirazione completa prima del test
Inizio soddisfacente della espirazione (massimo sforzo, nessuna esitazione)
Assenza di tosse durante il primo secondo
Durata adeguata del test (espirazione di durata non inferiore ai 6 secondi o ai 15 secondi in caso di ostruzione bronchiale)
Perfetta tenuta e pervietà del boccaglio (il paziente dovrà essere invitato a stringere con forza il boccaglio dello spirometro tra le labbra in modo da evitare perdite) .

CONTROINDICAZIONI ALLA SPIROMETRIA
precedenti episodi cerebrovascolari
infezioni polmonari 
recente sottoposizione ad interventi chirurgici toracici, addominali o oculari 
infarto miocardico negli ultimi sei mesi, o angina pectoris instabile 
aneurismi
grave ipertensione arteriosa 
presenza di sintomi che potrebbero interferire con la spirometria (nausea, vomito) 
E’ possibile rappresentare la manovra di espirazione forzata con una curva flusso-volume: ad ogni istante si riportano il flusso istantaneo (ordinate) ed il volume espirato (ascisse).

Curva flusso-volume derivata dalla registrazione in successione di una capacità vitale forzata in ispirazione ed espirazione

Volume espiratorio massimo nel 1° secondo (VEMS o FEV1)

Volume di aria espirata nel primo secondo di un’espirazione forzata, partendo da una inspirazione completa (forced expiratory volume in 1 s); permette di misurare la velocità di svuotamento dei polmoni

VEMS/CVF (Indice di Tiffenau) o FEV1/FVC o

Il rapporto tra VEMS e CVF è fondamentale per discriminare un deficit ostruttivo da uno restrittivo. Va valutato in termini di percentuale sul teorico (es: FEV1 di 0.5 L diviso per una CVF di 2.0 litri ci da un rapporto FEV1/FVC pari al 25%). Il rapporto VEMS/CVF in pazienti adulti normali oscilla tra 70% e 80%; un valore inferiore al 70% indica un deficit ostruttivo e alta probabilità di BPCO.

Picco di flusso espiratorio (PEF)

Velocità con la quale l'aria esce dai polmoni all'inizio dell'espirazione forzata. Massimo flusso espirato in dipendenza dello sforzo espiratorio. E' una variabile sforzo-dipendente e riflette il diametro delle vie aeree centrali

Picco di flusso inspiratorio (PIF)

Velocità con la quale l'aria entra nei polmoni all'inizio dell'espirazione forzata

Volume espiratorio massimo nel 6 ° secondo FEV6

Volume di aria espirata nei primi sei secondi di un’espirazione forzata

FEF25-75%

il flusso medio dal punto in cui il 25% della CVF è stata espirata al punto in cui il 75% della CVF è stata espirata

NOTE: i soggetti di razza caucasica hanno i valori più elevati di FEV1 e capacità vitale, i polinesiani tra i più bassi. La razza nera si caratterizza per valori inferiori del 10-15% rispetto a quella caucasica, in quanto a parità di età, altezza e sesso hanno un busto più corto e gambe più lunghe. Vi è invece scarsa differenza tra i vari gruppi etnici per quanto riguarda il PEF

Analizzando i parametri ottenuti con la spirometria si può valutare la funzionalità polmonare e diagnosticare la presenza di eventuali patologie. In particolare la curva di espirazione forzata può dirci se l'insufficienza polmonare è di tipo ostruttivo o restrittivo. 
Insufficienza polmonare di tipo restrittivo: le vie aeree hanno un calibro normale ma i polmoni hanno una ridotta capacità di espansione, oppure vi è una riduzione della superficie ventilatoria polmonare (obesità, miopatie, pleurite, poliomelite, edema polmonare, ecc). La capacità vitale ed i vari volumi diminuiscono in modo proporzionale. 
Insufficienza polmonare di tipo ostruttivo: all'interno delle vie aeree è presente un ostacolo al deflusso dell'aria inspirata oppure i calibri di queste vie si restringono diventando inferiori alla norma. Tutto ciò può essere dovuto alla presenza di secrezioni o all'ispessimento e distruzione della componente elastica (fibrosi polmonare interstiziale, BPCO, asma, bronchite cronica, bronchite cronica).

Se il rapporto VEMS/CVF è normale o aumentato, si tratta probabilmente di una limitazione di tipo restrittvo. Per confermare la diagnosi occorre valutare i volumi polmonari statici tramite una spirometria lenta e pletismografia: se la capacità polmonare totale (CPT) risulta inferiore all'80% si tratta effettivamente di insufficienza polmonare di tipo restrittivo.

Il rapporto VEMS/CVF in pazienti adulti normali oscilla tra 70% e 80%; un valore inferiore al 70% indica un deficit ostruttivo e alta probabilità di BPCO. Tale rapporto ci da un informazione INDICATIVA che va sempre confermata confrontando il valore registrato di FEV1 con i valori normali:
Se VEMS/FCV < 70% e VEMS ≥ 100%, può trattarsi di una variabile fisiologica, specie in soggetti sani ed atleti (per approfondire eseguire pletismografia, diffusione, EGA)
Se VEMS/FCV < 70% e VEMS ≤100% ≥ 70% ostruzione lieve
Se VEMS/FCV < 70% e VEMS ≤70% ≥ 60% ostruzione moderata 
Se VEMS/FCV < 70% e VEMS ≤60% ≥ 50% ostruzione moderatamente severa 
Se VEMS/FCV < 70% e VEMS ≤50% ≥ 34% ostruzione severa 
Se VEMS/FCV < 70% e VEMS < 34% ostruzione molto severa

Il carattere di reversibilità dell'ostruzione bronchiale viene valutato in base ai risultati di una seconda spirometria effettuata dopo somministrazione di un broncodilatatore. Al paziente viene somministrato un farmaco (salbutamolo) che dilata i bronchi e si ripete la spirometria dopo 20 minuti:
Se il VEMS aumenta almeno del 12% in valore percentuale e se tale incremento è superiore a 200mL in valore assoluto l'ostruzione bronchiale è completamente reversibile (asma bronchiale)

Se il VEMS aumenta almeno del 12% in valore percentuale e se tale incremento è superiore a 200mL in valore assoluto, ma resta comunque inferiore all'80% del predetto, si parla di deficit ventilatorio di tipo ostruttivo parzialmente reversibile (tipico della BPCO parzialmente reversibile)

Se il VEMS aumenta meno del 12% in valore percentuale o se tale incremento è inferiore a 200mL in valore assoluto si parla di deficit ventilatorio non reversibile (tipico della BPCO non reversibile)
La Spirometria è uno strumento particolarmente utile anche nel monitorare l'evoluzione della BPCO (si raccomanda almeno una visita di controllo annuale) e nel valutare i soggetti a rischio (fumatori incalliti, lavoratori esposti ad inquinanti chimici o gassosi, ecc). Una diagnosi precoce di BPCO aiuta notevolmente il trattamento della patologia, bloccandola sul nascere