Differenze tra gli standard di interpretazione dei test di funzionalità respiratoria ATS/ERS 2005 e 2022 | Rassegna di Patologia dell'Apparato Respiratorio

Abstract

Recentemente una task force internazionale multidisciplinare ERS/ATS ha prodotto una relazione che aggiorna i precedenti documenti del 2005 per l’effettuazione e soprattutto per l’interpretazione delle prove di funzionalità respiratoria. Tale documento nasce dall’esigenza di un cambiamento rispetto ai modelli interpretativi precedenti in cui un livello assoluto di funzione polmonare ideale (vale a dire il valore previsto) viene sostituita a favore di un intervallo di valori che si osservano nella maggior parte degli individui senza malattie respiratorie (cioè punteggi z o percentili). Di seguito vengono descritte le principali novità della relazione.

Introduzione

Le prove di funzionalità respiratoria riflettono le proprietà fisiologiche dei polmoni. Questi test sono stati utilizzati per decenni per aiutare a diagnosticare le malattie polmonari, spiegare la dispnea e monitorare la progressione e la risposta al trattamento di una malattia.

Gli standard tecnici per la spirometria e la capacità di diffusione, pubblicati in una serie di lavori dalla Task Force American Thoracic Society/European Respiratory Society (ATS/ERS) nel 2005 ^1-3, già recentemente aggiornati per gli standard tecnici ⁴, sono stati ulteriormente aggiornati per l’interpretazione nell’ultimo documento del 2022 ⁵. Di seguito si riportano le principali novità.

Range di normalità

Per quanto riguarda la definizione di range di normalità, entrambi i documenti non raccomandano più l’utilizzo del rapporto tra volume espiratorio massimo in 1 secondo (FEV₁) e capacità vitale forzata (FVC), FEV₁/FVC < 0,7 e dell’80% del predetto ma introducono il concetto di LLN (limite inferiore della norma), l’ultimo documento aggiunge l’ULN (limite superiore della norma). Si propone di utilizzare, pertanto, i limiti del 5° e 95° percentile (-1,645 e + 1,645 z-score) della popolazione sana per identificare individui con risultati insolitamente bassi o alti, rispettivamente. L’intervallo di riferimento rappresenta la distribuzione dei valori attesi in una popolazione sana, e il LLN rappresenta un limite per definire i risultati che sono al di fuori dell’intervallo di valori tipicamente osservati in condizioni di salute. I valori percentili descrivono, dunque, la possibilità che il risultato osservato rientri nella distribuzione dei valori negli individui sani: al 5° percentile (corrispondente a un punteggio z di -1,645) esiste una probabilità del 5% che i risultati in un individuo sano siano pari o inferiori a questo valore. Si definisce pertanto il LLN come il 5° percentile, accettando che ciò comporterà che il 5% degli individui sani abbia un risultato falso positivo.

Test di broncodilatazione

Anche sulla responsività al test di broncodilatazione (BDR) vengono introdotti importanti cambiamenti. Nella dichiarazione interpretativa ATS/ERS del 2005 veniva raccomandata la combinazione di una variazione assoluta e relativa (percentuale) di FEV₁ e FVC rispetto al basale come prova di bronco-reversibilità (cioè ≥ 200 mL e aumento ≥ 12% di FEV₁ e/o FVC). Il principale limite di questo approccio è che le variazioni assolute e relative del FEV₁ e dell’FVC sono inversamente proporzionali alla funzione polmonare basale e sono associate all’altezza, all’età e al sesso, sia in condizioni di salute che di malattia. Due studi, condotti su dati epidemiologici raccolti in adulti sani, hanno riportato che il limite superiore (95% percentile) dell’intervallo di risposta al broncodilatatore in individui sani era 11,6% e 10,1% del previsto per FEV₁ e 10,2% e 9,6% del previsto per FVC e la reversibilità nell’FVC, piuttosto che FEV₁, ha dimostrato di riflettere meglio i processi fisiologici dell’intrappolamento aereo. Sulla base di queste considerazioni, si raccomanda di classificare il BDR come variazione > 10% rispetto al valore previsto per FEV₁ o FVC evitando interpretazioni errate dovute all’entità del livello di funzionalità polmonare basale. La risposta al broncodilatatore può essere calcolata con la formula [valore post broncodilatazione (L) – valore pre- broncodilatazione (L)] x 100: valore predetto (L). È importante sottolineare, quindi, che questo non equivale a una variazione del 10% tra le misurazioni pre- e post broncodilatatore.

Sebbene le nuove raccomandazioni abbiano l’intento di limitare l’influenza esercitata sul fenomeno di broncoreversibilità dalla funzione polmonare basale e dalle caratteristiche del singolo, la scomparsa delle variazioni assolute di volume comporta sicuramente dei limiti. Tali limiti risultano ancora più evidenti in quei casi in cui la variazione relativa risulta di poco inferiore al 10%, al pari di una variazione assoluta significativamente superiore a 200 mL che, in accordo ai nuovi suggerimenti, risulterebbe come risposta negativa al test di broncoreversibilità. Potrebbe pertanto risultare utile mantenere come risposta significativa al test di broncodilatazione, una variazione in valore assoluto maggiore di 200 mL, anche in presenza di una variazione in % del predetto < 10%.

Deficit ventilatori

Le prove di funzionalità respiratoria di routine studiano tre proprietà funzionali dei polmoni: il flusso d’aria (inspiratorio ed espiratorio), i volumi e le capacità polmonari (capacità polmonare totale - TLC, volume residuo - RV, capacità funzionale residua - FRC) e la capacità di diffusione del monossido di carbonio (DL_CO). Le anomalie in queste tre proprietà funzionali sono convenzionalmente classificate come deficit ventilatorio ostruttivo, ventilatorio restrittivo, ventilatorio misto e limitazioni alla diffusione dei gas alveolari.

Una compromissione ventilatoria ostruttiva è definita da un rapporto FEV₁/FVC (o capacità vitale - VC) al di sotto dell’LLN. Questa definizione spirometrica di ostruzione del flusso aereo è coerente con le raccomandazioni ATS del 1991 ⁶ e ATS/ERS del 2005 ³, tuttavia, contrasta con le definizioni suggerite dalla Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) ⁷ e dalle linee guida ATS/ERS sulla BPCO ⁸, che utilizzano un valore fisso di FEV₁/FVC di 0,7 per definire una compromissione della ventilazione. Nel documento interpretativo ATS/ERS del 2005 è stato raccomandato l’uso della VC al posto della FVC nel rapporto (cioè FEV₁/VC) in quanto più sensibile. Le ultime raccomandazioni sostengono che dovrebbe essere utilizzato invece il rapporto FEV₁/FVC, in quanto entrambe le misurazioni provengono da una stessa manovra espiratoria forzata e in quanto ci sono solide equazioni di riferimento per FEV₁/FVC ma non per FEV₁/VC. Tuttavia, nel caso di un deficit ventilatorio ostruttivo, FVC è tendenzialmente sempre minore della VC espiratoria, quindi utilizzare il rapporto FEV₁/FVC %, invece che il rapporto FEV₁/VC % presenta il limite di sottostimare la presenza di ostruzione. Inoltre, dato che nei soggetti normali i valori di FVC e di VC risultano simili, se non uguali, le equazioni di riferimento utilizzate per FEV₁/FVC, potrebbero essere applicate anche per valutare i rapporti FEV₁/VC.

L’utilizzo dell'FVC aumenterebbe l’incertezza sulla validità della diagnosi, nella popolazione anziana, perché la maggiore faticabilità muscolare determinerebbe una sottostima del valore ottenuto durante la manovra forzata, con conseguente aumento del rapporto FEV₁/FVC e sovrastima dell’indice di Tiffaneau.

Una riduzione dei volumi polmonari definisce invece una compromissione ventilatoria restrittiva che è classicamente caratterizzata da una riduzione della TLC al di sotto del LLN (5° percentile). Nella maggior parte dei processi patologici restrittivi, FEV₁, FVC e TLC sono tipicamente ridotti all’incirca nella stessa proporzione; questo modello è noto come “restrizione semplice”. Tuttavia, alcuni individui presentano una riduzione di FVC sproporzionata rispetto alla riduzione di TLC, indicando un volume residuo sproporzionatamente elevato. Questo modello è definito “restrizione complessa” ed è associato a processi che compromettono lo svuotamento polmonare, come malattie neuromuscolari, restrizione della parete toracica o ostruzione con air trapping. Quando ad una riduzione della TLC è associato un basso rapporto FEV₁/FVC, parliamo di disturbo “misto”. Viene inoltre chiarito il concetto di pattern “non specifico”, inteso come un pattern spirometrico di FEV₁/FVC normale ma FVC e/o FEV₁ ridotto con TLC normale. Questo modello può riflettere uno sforzo ridotto, una compromissione restrittiva o essere una conseguenza precoce della malattia delle piccole vie aeree con intrappolamento d’aria. Quando non è possibile valutare la TLC il pattern non specifico è stato etichettato anche come PRISm (spirometria alterata a rapporto preservato) che ha dimostrato nel follow-up di essere associato sia a deficit ostruttivi che restrittivi.

Limitazioni alla diffusione dei gas alveolari

L’indice chiave che viene invece utilizzato per valutare la diffusione dei gas è la DL_CO, risultante del prodotto K_CO (coefficiente di trasferimento del CO che indica l’efficienza di trasferimento del CO da parte degli alveoli) e V_A (volume alveolare, il numero di unità alveolari che contribuiscono allo scambio). Anche il range di normalità per DL_CO, V_A e K_CO dovrebbe essere calcolato sulla base del 5° e 95° percentile.

Viene proposto, inoltre, un algoritmo di interpretazione ragionevole utilizzando DL_CO insieme a K_CO e V_A.

Bisogna innanzitutto determinare se la DL_CO sia aumentata o ridotta in base ai LLN e ULN dei valori di riferimento come suddetto. Una DL_CO elevata è quasi sempre dovuta all’aumentato flusso polmonare, come in uno shunt sinistro-destro, un aumento dell’emoglobina (eritrocitosi) o può attribuirsi alla presenza di emoglobina libera nelle vie aeree (emorragia alveolare). Per comprendere invece la causa di una riduzione della DL_CO bisogna esaminare successivamente i suoi componenti. Se il V_A è normale, K_CO deve essere ridotto e questo può essere dovuto ad una riduzione della diffusione di membrana (DM), o del volume ematico capillare polmonare (Vc) o di entrambi. Ciò è coerente con una anomalia vascolare polmonare (ipertensione polmonare, embolia polmonare, vasculiti), una malattia interstiziale polmonare (ILD) nelle fasi precoci o l’anemia.

Se V_A è ridotto coerentemente con una riduzione di TLC, K_CO può (deve) essere molto aumentato per mancata espansione polmonare o aumentato per riduzione patologica del volume polmonare (in tal modo limitando la riduzione di DL_CO), oppure K_CO può essere ridotto per compromissione della membrana alveolo-capillare come nel caso delle interstiziopatie fibrosanti (con conseguente marcata riduzione della DL_CO).

Se V_A è ridotto in presenza di una TLC normale o aumentata se K_CO è normale questo indica solamente una inomogeneità della distribuzione della ventilazione per una patologia ostruttiva (ad es. bronchiolite cronica), mentre se K_CO è ridotto, è presente anche un’alterazione della membrana alveolo-capillare (ad es: enfisema polmonare).

Punteggio z

Per la classificazione della gravità di tutte le misurazioni ottenibili dalle prove di funzionalità respiratoria si suggerisce di utilizzare il punteggio z. Uno z-score > -1,645 è indicativo di valori normali, tra -1,65 e -2,5 di deficit lieve, tra -2,51 e -4 di deficit moderato e < -4,1 di deficit gravi. Viene, in questo modo, superato l’utilizzo di una percentuale (valori ridotti del 70%, 60%, 50% e 35% per stabilire la gravità del deficit) che non forniva gradazioni uniformi in base all’età, all’altezza, al sesso e all’origine etnica di un individuo.

Una stratificazione come suggerita, appare tuttavia discutibile, perché tra un FEV₁ del 80% e del 61% del predetto, così come tra un FEV₁ del 59% e del 35% del predetto le differenze appaiono marcate. Collocare detti valori nello stesso grado di gravità di ostruzione (lieve nel primo esempio e moderata nel secondo esempio) non sembra adeguato.

FEV1Q

Storicamente per indicare cambiamenti clinicamente significativi della funzionalità polmonare si faceva riferimento ad una variazione assoluta del FEV₁ (ad es. 100 mL) o a una variazione relativa rispetto a una valutazione precedente (ad es. una variazione del 10% del FEV₁ rispetto al basale in individui sani). Tuttavia, è stato dimostrato che i cambiamenti nel tempo dipendono dall’età, dal sesso, dalla funzione polmonare basale e dalla gravità della malattia, limitando la generalizzabilità di questi approcci. Per tale motivo le nuove raccomandazioni introducono per gli adulti l’utilizzo del FEV₁Q come un approccio al cambiamento naturale della funzione polmonare. Il FEV₁Q è il FEV₁ (L) diviso per i valori del 1° percentile, specifici per sesso, di FEV₁ riscontrati negli adulti con malattia polmonare (0,4 L per le donne e 0,5 L per gli uomini). In circostanze normali si perde 1 unità di FEV₁Q circa ogni 18 anni e ogni 10 anni nei fumatori e negli anziani. Valori del FEV₁ Q prossimi ad 1 indicano un maggior rischio di morte. In un breve intervallo, o anche annualmente, il FEV₁Q dovrebbe rimanere stabile; variazioni del FEV₁Q possono indicare un cambiamento rapido nella funzione polmonare e possono essere utilizzate come approcci alternativi per misurare cambiamenti significativi nel tempo negli adulti.

Questa metodica risulta più sensibile nel valutare la perdita della funzione polmonare su un lungo periodo, ma nel breve termine stimare la perdita del FEV₁ in mL/anno, risulta più facile e più sensibile per seguirne l’andamento.

Conclusioni

In conclusione, la traduzione di queste raccomandazioni nella pratica clinica (Tab. I) richiederà un cambiamento rispetto ai modelli interpretativi precedenti in cui un livello assoluto di funzione polmonare ideale (vale a dire il valore previsto) viene sostituito a favore di un intervallo di valori che si osservano nella maggior parte degli individui senza malattie respiratorie (cioè punteggi z o percentili). L’interpretazione dei risultati dovrebbe infine tenere conto della variabilità biologica intrinseca dei test e dell’incertezza del risultato del test.

Figure e tabelle

Riferimenti bibliografici

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