Fonctions pulmonaires

Grégoire Gex, Jean-Paul Janssens

octobre 2007

Indications

• Diagnostic

• Monitoring – Efficacité d’un traitement

– Effets secondaires (médicament, radiothérapie)

– Évolution d’un maladie pulmonaire, cardiaque ou neuromusculaire

• Evaluation du risque préopératoire

1sec

VC

Définitions des volumes

CPTVRCRF

CV

Volume

VC : volume courant

CV : capacité vitale

CVF : capacité vitale forcée

VEMS : volume expiré sur 1 sec

CPT : capacité pulmonaire totale

CRF : capacité résiduelle fonctionnelle

VR : volume résiduel

Temps

CVF

VEMS

Mesurable uniquement par pléthysmographie

Etapes de l’interprétation

1. Interprétable ?

2. Syndrome obstructif ?• Si oui : - sévérité ?

- air trapping/hyperinflation ?- réversibilité ?

• Si non : synd. obstr. débutant sur atteinte des petites voies aériennes ?• Conductance spécifique

3. Syndrome restrictif ?

4. Détermination du coefficient de transfert du CO

5. Recherche d’une insuffisance des mm. inspiratoires

Eur Respir J 2005; 26: 948-968

Etape 1 : interprétable ?

• Codes de contrôle de qualité (0=ok, 1=mauvais)

• Reproductibilité des mesures

• Aspect des courbes débit/volume :– Début de la courbe avec pente d’emblée maximale, sans crochetage

– Aspect pointu de la courbe au Peak Flow

– Fin d’expiration en pente douce (non coupée)

– Durée d’expiration > 6 secondes

Etape 2 : syndrome obstructif ?

• Critères ATS/ERS :

– VEMS/CVF < 88% du prédit1

ou– VEMS/CV < 86% du prédit (femmes)2

– VEMS/CV < 85% du prédit (hommes)2

• Critères GOLD :

– VEMS/CVF < 0.7 (surestime prévalence obstruction c/o personnes âgées)

Rem : VEMS/CVF > 110% : - rapport « supernormal »- se voit dans fibrose (force de rappel élastique

augmentée)1 Am J Respir Crit Care Med 1999;159: 179-1872 Eur Respir J 1993; 6 (suppl 16): 5-40

Syndrome obstructif : sévérité ?

• Dans la BPCO, classification selon GOLD1 :

– VEMS > 80% : léger

– VEMS 50-80% : modéré

– VEMS 30-50% : sévère

– VEMS < 30% : très sévère

1 Global Initiative for chronic Obstructive Lung Disease www.goldcopd.com

Syndrome obstructif : air trapping/hyperinflation ?

• Air trapping dynamique :

– CVF < 90% CV– étiologie : tout syndrome obstructif

• Air trapping statique :

– VR/CPT > 130% prédit– Étiologie :

• Emphysème• asthme en crise• restriction non-parenchymateuse (cyphoscoliose, atteinte neuromusculaire)

• Hyperinflation :

– CRF > 130% prédit– Étiologie : emphysème– Non significatif si augmentation de tous les volumes de manière harmonieuse

Syndrome obstructif : réversible ?

• Amélioration 10 min. après bronchodilatateurs

de VEMS ou CVF de 12% et 200ml

• Peut varier dans temps, donc « apparemment non réversible »

• Si VEMS/CV reste anormal, « partiellement réversible »

• Ne pas donner de bronchodilatateurs de longue durée d’action

avant…

Si pas de syndrome obstructif : atteinte des petites voies aériennes ?

• Si VEMS/CVF normal, évaluer encore 3 points :

– Aspect concave de la courbe débit/volume, sous réserve de la

discrète concavité liée à l’âge (cf diapo suivante)

– DEM 25/75 < 60%

– Air trapping dynamique isolé (cf supra)

• Ces éléments suggèrent une atteinte obstructive des petites voies

aériennes (ex : fumeurs asymptomatiques)

Courbe débit/volume dans le syndrome obstructif

Remarques : • Un effondrement précoce du débit après le Peak flow suggère un emphysème.• Chez les patients > 65 ans, une concavité modérée est normale. La courbe figurant sous

« obstruction légère » ci-dessus est donc considérée comme normale chez ces patients.

Conductance spécifique (SGaw)

• Découle de la mesure des résistances aériennes lors d’une respiration superficielle rapide (halètement)

Conductance (Gaw) = 1/Raw (airway Resistance)

Conductance spécifique (SGaw) = Gaw/CRF(Rapporter la conductance à la CRF permet de standardiser la valeur)

• Intérêt : – Lorsqu’elle est abaissée sans anomalie du Tiffeneau, suggère une atteinte des

voies aériennes supérieures– Méthode différente de l’expiration forcée pour mesurer l’obstruction

• Limite :– Grande variation dans la population générale (plus que le VEMS)– N’apporte aucune information supplémentaire lorsque le Tiffeneau est

pathologique

Diagnostics courants dans le syndrome obstructif

• BPCO• Asthme• Bronchiectasies• Mucoviscidose• Bronchiolite

Etape 3 : syndrome restrictif ?

• Est suggéré par :

CVF et VEMS harmonieusement diminués(VEMS/CVF normal, voire « supernormal » : >110% prédit)

• Est diagnostiqué par :

CPT < 80% prédit

Remarques :

• les fonctions pulmonaires complètes (avec volumes) ne sont utiles que si l’on suspecte un syndrome restrictif

• Si la CVF est normale, il n’y a virtuellement pas de syndrome restrictif

Syndrome restrictif : caveats

• Valeurs de références changent selon l’ethnie :

– Pour les Noirs africains, Indiens, Pakistanais et Polynésiens, appliquer un facteur de correction de 0.9 à la valeur prédite du VEMS et de la CV

• 2 techniques de mesure de la CPT :

– Pléthysmographie : gold standard– Dilution d’un gaz inerte : sous-estime la CPT lors d’un syndrome

obstructif modéré à sévère, car tributaire de la distribution de la ventilation

Courbe débit/volume dans le syndrome restrictif

Courbe expiratoire

Syndrome restrictif :

= « modèle réduit » de la courbe normale, avec mêmes pentes

Courbe inspiratoire

Volume

Débit

Courbe normale

Diagnostics courants dans le syndrome restrictif

• Parenchymateux– Sarcoïdose– Pneumopathies interstitielles secondaires (pneumoconioses,

médicamenteuses, associées à connectivite/vasculite, radiothérapie)– Pneumopathies interstitielles idiopathiques

• Extra-parenchymateux– Neuromusculaire

• Parésie/paralysie du diaphragme• Myasthénie grave• Syndrome de Guillain-Barré• Dystrophies musculaires• Traumatisme de la colonne cervicale

– Paroi thoracique• Cyphoscoliose• Obésité• Spondylarthrite ankylosante

Etape 4 : DLCO (diffusion libre du CO)

Procédure :

– Expiration complète– Inspiration maximale (ad CPT) avec insufflation d’une dose

donnée de CO et d’un gaz inerte (ex : méthane) – Apnée inspiratoire de 10 secondes juste après cette inspiration– Expiration et calcul de la fraction expirée de CO et du gaz inerte

en milieu d’expiration (début d’expiration permet washout de l’espace mort)

– Calcul du coefficient de diffusion du CO– Calcul du volume alvéolaire par mesure de la dilution du gaz

inerte

DLCO : normes et corrections

• Norme : 75-125% du prédit

• Corrections :

– DLCOcorr. : corrigé selon Hb (anémie diminue DLCO)

– DLCO/VA (=KCO)• = coefficient de diffusion du CO• corrigé selon le volume alvéolaire (ex : pneumectomie)• Reflète l’efficacité d’une unité pulmonaire

• Sévérité : - Diminution légère : 61-74%- Diminution modérée : 40-60%- Diminution sévère : < 40%

DLCO : interprétation

• Mesure très sensible de la capacité de transférer le CO depuis l’air inspiré jusque dans les capillaires pulmonaires

• Très peu spécifique, car tient compte de :

– Troubles ventilatoires (BPCO, asthme)

– Amputation de la surface d’échange (emphysème, EP, fibrose, maladie vasculaire pulmonaire)

– Circulation pulmonaire (shunts, HTAP)

– Transporteurs d’O2 (anémie, polyglobulie)

DLCO : caveats

• Grande variabilité des valeurs normales, donc plus utile dans le suivi que dans le diagnostic.

• La difficulté technique de la mesure induit de grandes variations, donc mesure peu précise.

Causes de diminution de la DLCO

• Isolément : – Maladie thromboembolique– HTAP– Pneumopathie interstitielle dans un stade précoce– Atteinte pulm. vasculaire isolée dans le cadre d’une connectivite ou vasculite – Tabagisme (probablement dû à COHb, partiellement réversible à l’arrêt du tabac)

• Avec un syndrome obstructif :– Emphysème– Bronchiolite oblitérante

• Avec syndrome restrictif :– Toutes pneumopathies interstitielles, dont :

• Sarcoïdose• Pneumopathies interstitielles secondaires (pneumoconioses, médicamenteuses,

associées à connectivite/vasculite, radiothérapie)• Pneumopathies interstitielles idiopathiques• s/p greffe moëlle (GVH)• Rejet greffe pulmonaire• Tuberculose miliaire

– Pneumopathie alvéolaire : BPN, alvéolite allergique, OAP

Causes d’augmentation de la DLCO

• Obésité morbide (augmentation du débit cardiaque)

• Polycythémie • Hémorragie pulmonaire• Shunt G-D (augmentation du débit cardiaque pulmonaire)

• Insuffisance cardiaque G (augmentation du volume sanguin capillaire)

• Exercice juste avant la mesure (augmentation du débit cardiaque)

DLCO : principaux profils pathologiques

VA KCO DLCO

Expansion incomplète (aff. pleurale, squelettique, neuromusculaire, obésité)

Perte localisée d’unités (résection, atélectasie…)

Perte diffuse d’unités (fibrose…)

Emphysème

Mal. vasculaire pulm. N

Haut débit sanguin N

Hémorragie alvéolaire

Recherche d’une insuffisance des mm. inspiratoires

• Indication :

– Suspicion clinique (orthopnée, respiration paradoxale, asymétrie des coupoles à la radiographie)

– Syndrome restrictif non expliqué

– Suivi d’une maladie neuromusculaire

• CVF couché/CVF debout– Anormal si < 80 %

• MIP (maximal inspiratory pressure)– = Dépression maximale générée lors d’un effort inspiratoire dans un

tuyau borgne

– Très dépendant de la collaboration

• SNIP (sniff nasal inspiratory pressure)– = Dépression maximale dans une narine obstruée lors de « sniffs »

répétés par l’autre narine.

– Moins dépendant de la collaboration

Recherche d’une insuffisance des mm. inspiratoires

Interprétation des MIP et SNIP

• Les valeurs normales sont très variables.

• Les MIP et SNIP sont souvent discordants, leur technique étant différente.

• Considérer la meilleure valeur des MIP et SNIP

• Si < 5e percentile du prédit (calculé selon le poids et l’âge1,2), suggère une insuffisance des muscles inspiratoires

• Si SNIP > 80cmH2O pour homme et 60 cmH2O pour femme,

exclut virtuellement une insuffisance des muscles inspiratoires

1 Am J respir Crit Care Med 1998; 158: 14592 Thorax 1995; 50: 371

Exercices

Fumeur caucasien de 59 ans avec dyspnée I-II et épaississem. pleural G

• Interprétable• Pas de syndrome obstructif (Tiffeneau > 88% prédit, sGaw N).• Eventuelle obstruction des petites voies aériennes (DEM25/75 < 60%, aspect concave de la

courbe débit/volume• Pas de syndrome restrictif (CPT > 80% prédit)

Caucasien fumeur de 52 ans avec dyspnée II-III

• Interprétable• Syndrome obstructif (Tiffeneau 46/78 = 59 % prédit), modéré (VEMS 50-80%)

• Non réversible (péjoration après Ventolin)• Pas d’air trapping dynamique (4.29/4.4 = 98%, > 90%)• Pas d’air trapping statique (39/34 = 114%, < 130%)• Pas d’hyperinflation (CRF < 130% prédit)

• Pas de syndrome restrictif (CPT > 80% prédit)

Caucasienne obèse de 80 ans avec dyspnée stade III

• Interprétable• Pas de syndrome obstructif (Tiffeneau > 88 % prédit, sGaw N).

• Diminution harmonieuse des volumes spirométriques suggère un syndrome restrictif.• Pas d’évidence d’atteinte des petites voies aériennes :

• Pas d’air trapping dynamique (1.96/2.13 = 92%, > 90%)• L’aspect modérément concave de la courbe est compatible avec l’âge• DEM25/75 non interprétable vu diminution harmonieuse de tous les volumes

• Syndrome restrictif (CPT 63 % prédit, < 80% prédit)

Caucasienne de 40 ans connue pour syndrome AC anti-phospholipides

• Interprétable• Syndrome obstructif (Tiffeneau < 88 % prédit, malgré sGaw N et Tiffeneau > 0.7), discret.

• Pas d’évidence d’atteinte des petites voies aériennes :• Pas d’air trapping dynamique (4.3/4.36 = 98%, > 90%)• Pas d’aspect concave de la courbe débit volume• DEM25/75 58% prédit est le seul argument, mais trop proche de la limite (60%)

• Pas de syndrome restrictif (CPT > 80 % prédit)• Diminution modérée de la DLCO corrigée et du KCO

Echocardiographie :

HTAP modérée

Caucasienne non fumeuse non obèse de 46 ans avec dyspnée II

• Pas de syndrome obstructif (Tiffeneau > 88 % prédit)• Diminution harmonieuse des volumes spirométriques suggère un syndrome restrictif• Tiffeneau supernormal suggère une augmentation des forces de rappel élastique (fibrose)• Syndrome restrictif (CPT < 80%)• Diminution modérée à sévère de la DLCO (modéré = 40-60%) et modérée du KCO

• VEMS/CVF : 110% prédit• VEMS : 58% prédit• CVF : 56% prédit• sGaw : 1.19 L/sec/kPa/L (N : > 1.04)• CPT : 62% prédit• DLCOcorr. : 42% prédit• KCO : 60% prédit CT thoracique natif

coupes fines :

Fibrose parenchymateuse prédominant aux bases

Caucasienne fumeuse de 65 ans avec dyspnée chronique stade III

• Interprétable• Syndrome obstructif (Tiffeneau < 88 % prédit), modéré à sévère (VEMS 31% prédit)

• Air trapping statique (VR/CPT > = 130% prédit)• Hyperinflation (CRF > 130% prédit)• Pas d’air trapping dynamique (CV =CVF)

• Pas de syndrome restrictif (CPT > 80 % prédit)• Diminution sévère de la DLCO corrigée (< 40%), légère du KCO, suggérant un emphysème

Caucasienne non fumeuse de 24 ans avec accès occas. de dyspnée

• Interprétable• Syndrome obstructif (Tiffeneau 85 % prédit)

• modéré (VEMS 50-80% prédit)• totalement réversible sous Ventolin (VEMS :+ 260ml et + 13%), Tiffeneau devient normal (97% prédit)

Caucasienne obèse de 80 ans avec dyspnée stade III

• Interprétable, sauf réponse à Atrovent (courbe très crochetée)• Syndrome obstructif (Tiffeneau < 88% prédit)

• modéré (VEMS 50-80% prédit)• Stricto sensu, non réversible sous Ventolin :

• gain VEMS < 200ml et < 12%• gain CVF : 370ml, mais < 12%