Explorarea functionala respiratorie

Dr. Diana IonitaSpitalul Universitar de Urgenta ELIAS

Respiratia

• Functie de nutritie• Succesiune de procese de transport si de

difuziune oxigen din atmosfera in tesuturi.

Cum functioneaza?

Ce si cum putem masura?

Ventilatia

Volume pulmonare (FVC, VC)Debite ventilatorii Teste bronhomotorii

PletismografieDilutia unui gaz inert

Volume pulmonare (TLC, FRC, RV)

Spirometrie si curbe flux-volum

Schimburile gazoase

Difuziunea prin membrana alveolo-capilara

Analiza gazelor sanghineMetabolismul muscular

Raporturile ventilatie - perfuzie

Ventilatie de spatiu mort Şunt

Practic: combinatii intre ele

Mecanica pulmonara

Teste de complianta sau elasticitateTravaliul ventilator Rezistenta la flux

Functionarea diafragmului

Presiuni musculare

SNC

Reglarea ventilatiei

Tipuri de teste – parametri diversi, metode diverse

• Volume pulmonare ventilate voluntar si debite ventilatorii • Volume pulmonare statice• Difuziune alveolo-capilara• Rezistenta la flux• Elasticitate si complianta pulmonara• Presiunea musculaturii respiratorii• Functionalitatea diafragmului• Gaze sanghine si echilibru acido-bazic• Distributia ventilatiei si perfuziei• Controlul ventilatiei• Testare simpla sau complexa la efort• Markeri ai inflamatţiei in aerul expirat…

Wasserman K & al, 1999

Ventilatie Transportul O2, CO2

Activitate musculara

Plamani InimaSange

Muschi

VO2

VCO2QO2

QCO2

Circulatie pulmonara

Circulatie periferica

D D

Testarea la efortRespiratia: sistem integrat

Indicatii generale ale explorarii functionale

• Evaluarea simptomelor respiratorii diagnostic• Monitorizarea evolutiei• Evaluarea severitatii si a prognosticului • Evaluarea eficacitatii unor interventii terapeutice• Evaluarea disabilitatii si a incapacitatii de muncă • Evaluarea riscului unor interventii chirurgicale sau

terapeutice.

Precautii si contraindicatii

• Majoritatea testelor – neinvazive, sigure pentru majoritatea pacientilor

• Interfera cu obtinerea de rezultatele corecte– Durere, incontinenta– Tratamente: bronhodilatatoare, tranchilizante– Neintelegerea comenzilor– Lipsa motivatiei.

Precautii si contraindicatii

• Complicatii – rare, datorate manevrelor ventilatorii fortate: – Lipotimie– Sincopa– Criza de bronhospasm

• Contraindicatii absolute ale testarii functionale care implică ventilatie fortata: – Hemoptizie– Pneumotorax– Boli cardio-vasculare necontrolate – Intervenţii chirurgicale recente– Anevrisme arteriale.

Ventilatia

Volume si capacitati pulmonare

FRC

ICTLC

VC

VT

RV

ERV

ICVC

FRC

TLC

Volume si capacitati pulmonare

Spirometrie

Restrictie

Obstructie bronsica

Obstructie bronsica

Teste farmacologice1. Testul bronhodilatator

Pozitiv = cresterea VEMS cu 12% si 200 ml fata de valoarea initiala (pre)

! Corectitudine: efectuarea spirometriei, administrarea medicatiei

Teste farmacologice2. Testul de provocare bronsica

PC20: concentratia de metacolina care determina scaderea VEMS cu 20% fata de valoarea initiala (pre)

PD20: doza de metacolina …

Volumele pulmonare

• Volumele masurate spirometric nu aduc toate informatiile necesare evaluarii functiei respiratorii

• Capacitatea reziduala functionala (FRC), volumul rezidual (RV), capacitatea pulmonara totală (TLC)– Mai dificil de masurat, echipamente costisitoare– Asigura diagnosticul functional corect

• Confirmarea restrictiei: TLC <LLN• Confirmarea hiperinflatiei: FRC, RV >140% pred

Restrictie = Scaderea volumelor

• Patologie interstitiala pulmonara difuza (inflamatie, fibroza, edem)

• Leziuni ocupatoare de spatiu (condensare, tumori, chiste)

• Patologie pleurala • Boli ale peretelui toracic • Boli neuro-musculare • Alte situatii: obezitate, sarcina, patologie abdominala.

Hiperinflatie = Cresterea volumelor

• Patologie pulmonara obstructiva• Pneumopatii interstitiale insotite de obstructie

(chiste)• Hiperinflatia compensatorie in deformarile toracice.

Dilutia unui gaz inert (metan, heliu etc.)

C1

C2

C1C2

TLCSB < TLC plet

Avantaje si dezavantaje

Pletismografie• Avantaje

– Masoara tot volumul de aer intratoracic, inclusiv pe cel din zonele slab ventilate

– Masurarea concomitenta a rezistentei la flux

• Dezavantaje– Supraestimeaza CRF– Claustrofobie– Echipament costisitor

Dilutia gazelor inerte • Avantaje

– Mai puţin costisitoare– Rezultate fiabile daca nu exista

tulburari mari de distributie• Dezavantaje

– Subestimează CRF la pacientii cu distributie neuniforma a ventilatiei (obstructie bronsica, rigiditate)

• >15% intre valorile CRF sau CPT masurate prin dilutia unui gaz inert si cele pletismografice

Difuziunea prin membrana alveolo-capilara

Principii

• Difuziunea alveolo-capilara – trecerea pasiva a gazelor respiratorii prin bariera alveolo-capilară

• Difuziunea este extrem de rapida:– oxigenare completa in 1/3 din timpul de contact

aer-sange– tulburari de difuziune - desaturare la efort

Structura membranei alveolo-capilare

Factorii care influenteaza difuziunea

• Diferenta de presiune partiala a gazelor – Oxigen: 100 mm Hg 40 mm Hg– CO2: 40 mm Hg 45 mm Hg

• Difuzibilitatea gazelor– CO2 = O2 x 20; CO = O2

• Suprafata membranei alveolo-capilare• Grosimea membranei alveolo-capilare• Prezenta transportorului Hb• Raportul ventilatie alveolara / perfuzie capilara.

Indicatii

• Diagnosticul si monitorizarea bolilor care afecteaza peretii alveolari si/sau capilarele pulmonare: – Boli interstitiale pulmonare– Emfizem– Boli vasculare pulmonare– Boli sistemice.

Metoda respiratiei unice (single breath, SB)

Metoda respiratiei unice (single breath, SB)

• Sunt masurate: capacitatea de difuziune DLco(SB) si volumul alveolar (TLC) VA.

C1

C2

Avantaje si limitari

• Avantaje– Bine standardizata– Simpla, rapida, sigura

• Dezavantaje – Necesita 1,5 litri de aer expirat

• Rezultate nevalide la subiecţii cu CV scazuta– Apnee greu de mentinut– Masoara proprietatile de difuziune ale regiunilor bine

ventilate– Valori cu variabilitate mare

• In cadrul aceleiasi sesiuni sau in zile diferite (pana la 9%).

Distributia ventilatiei si perfuziei pulmonare

Distributia normala a ventilatiei

Ideal: distributie uniforma a tuturor acinilorReal: bazele mai bine ventilate decat varfurile (de 3 x)- gravitatie presiune negativa pleurala mai mare la varfuri alveolele deschise si la sfarsitul expirului

Tulburari de distributie a ventilatiei

• ingustare cai aerifere• nu se improspateaza aerul

intr-un ciclu ventilator

Distributia perfuziei pulmonare

Particularitati ale circulatiei pulmonare• Presiune mica (sistem “venos”)• Flux influentat de:

– diferenta de presiune hidrostatica intre capetele sistemului (VD, AS)

– presiunea alveolara• Viteza mare de circulatie• Debit = debitul cardiac• Distributie rapida a fluxului pe o suprafata capilara imensa• Stimul arterioloconstrictor principal: hipoxia alveolara

Distributia perfuziei pulmonare

Zonele de distributie a perfuziei - gravitatie

J.B. West

Capilare colabateFlux doar in timpul sistolei VD

Colabate spre capatul venosCurgere continua a sangelui

Capilare pline, flux continuu

Bazele sunt de 10 ori mai bine perfuzate decat varfurile

Raportul ventilatie/perfuzie

• Conditie esentiala pentru hematoza• Ideal: 4 l / 5 l = 0,8 in toti acinii pulmonari

Efectul obstructiei arteriale asupra hematozei

• Ventilatie inutila• Reflex compensator datorita

scaderii CO2 alveolar– reflex bronhoconstrictor– ventilatia se reduce

Efectul obstructiei bronsice asupra hematozei

• Raport V/Q = 0• Sangele paraseste teritoriul fara

sa se oxigeneze• Reflex compensator datorita

scaderii O2 alveolar– arteriolo-constrictie– perfuzia se reduce

Ex: BPOC

- mozaic de regiuni -normal ventilate-hipoventilate

- distributie neuniforma a rapoartelor V/Q - fenomen de “contaminare” venoasa a

sangelui arterializat hipoxemie arteriala

Testarea la efort

Wasserman K & al, 1999

Ventilatie Transportul O2, CO2

Activitate musculara

Plamani InimaSange

Muschi

VO2

VCO2QO2

QCO2

Circulatie pulmonara

Circulatie periferica

D D

Respiratia: sistem integrat

Principii si indicatii

• Evalueaza participarea integrata a sistemelor– respirator, cardio-vascular, neuro-muscular şi metabolic

• Sisteme cu rezerve funcţionale importante manifestarile clinice apar tarziu

• Explorarea functionala de repaus – nu prezice cu acuratete performanta la efort – nu este capabila să detecteze precoce anomaliile

functionale.

Factori care limiteaza toleranta la efort

• Bolile – Respiratorii– Cardio-vasculare– (Neuro)musculare– Osteo-articulare

• Starea nutriţionala • Deconditionarea (lipsa conditiei fizice)• Motivatia.

Scopurile /indicatiile testarii la efort

• Estimarea severitatii si cauzelor intolerantei la efort • Estimarea prognosticului bolilor cronice (respiratorii,

cardio-vasculare, metabolice)• Stabilirea nivelului antrenamentului la efort in cadrul

reabilitarii respiratorii• Evaluarea rezultatelor unui interventii (tratament,

program de reabilitare etc.)• Depistarea precoce a desaturarii la efort, titrarea

debitului de oxigen suplimentar necesar la efort.

Tipuri de teste de efort

• Teste de efort cardio-respirator (cardio-pulmonary exercise testing – CPET, CPX)– Gold standard pentru evaluarea performanţelor la efort si

detectarea sistemelor insuficiente• Teste de efort fara masurarea ventilatiei si gazelor

respiratorii in aerul respirat– Nu sunt standardizate, furnizeaza informatii limitate (puterea

maxima atinsa, simptomele, evolutia SaO2)• Teste de inducere a bronhoconstrictiei de efort • Teste de mers• Teste nestandardizate (scarita, scara, alergare

nestandardizata).

Avantajele folosirii bicicletei ergometrice

• Ieftina • Silentioasa • Ocupa putin spatiu în laborator• Putere cunoscuta a efortului • Artefacte mai putine • Masuratori mai comode • Adaptabila situatii speciale

• Efort folosind membrele superioare• Efort combinat cu cateterism cardiac sau

angiografie.

Avantajele folosirii covorului rulant

• Efort obisnuit (mers/alergare)

• Masa musculara folosită mai mare

• VO2peak obtinut mai mare

• Ischemie miocardiaca evidentiabila mai usor.

F, 36 ani, FPI

Desaturare de la 94 la 82% Dispnee 8/10 Borg

Teste de mers

1. Desfasurate in ritmul de mers al pacientului– limitate de timp (2, 6 sau 12 minute), incrementale – testul de mers 6 minute este cel mai folosit test de teren

(6 minutes walking test, 6MWT)2. Desfasurate cu ritm impus – testul navetei

– limitate de simptome, incrementale sau de putere constantă (incremental shuttle walking test ISWT, endurance shuttle walking test ESWT)

Indicatiile testelor de mers

• Indicatiile generale ale testelor de efort se aplica si testelor de mers

• Testul de mers 6 minute este validat ca element de monitorizare si prognostic in multe patologii– BPOC, hipertensiune pulmonara, fibroza pulmonara

idiopatica, insuficienta cardiaca congestiva– Evaluare pre-operatorie – Reabilitare respiratorie

• Testul navetei nu este la fel de extensiv validat.

Masuratori

• Motivul opririi testului (incheierea protocolului, simptome severe, desaturare)

• Distanta parcursa – Se raporteaza la valoarea prezisa– Raportarea la valorile anterioare = masura

obiectiva a evolutiei• Schimbarile in saturatia arteriala a

oxigenului, frecventa cardiaca, tensiune arteriala

• Scorul simptomelor la sfarsitul testului.

Avantajele si limitarile testelor de mers

• Avantaje– simple, ieftine – bine tolerate– reproductibilitate buna – relevante pentru nivelul activitatii zilnice (mersul este

familiar oricui)– corelează cu VO2 peak si cu prognosticul – aplicabile tuturor pacienţilor (indiferent de varsta,

instruire, boala)• Limitari

– masoara putine variabile – nu permit aflarea cauzelor limitarii la efort.

Concluzii – explorarea functiei respiratorii

• Mecanisme cunoscute– functionare normala / patologii diverse

• Sensibila in detectarea anomaliilor, dar nespecifica in privinta cauzelor – doar sustine diagnosticul, nu da informatii absolute – atentie la corectitudinea testarilor!

• Evaluarea finala a informatiilor – parte dintr-un algoritm complex: date clinice, alte date

paraclinice.