Fisiopatologia Respiratoria ed Esercizio Fisico| Rassegna di Patologia dell'Apparato Respiratorio

L’oscillometria: una finestra sulla fisiopatologia respiratoria

In uno studio multicentrico condotto in Cina su 20 ospedali sono stati analizzati i dati spirometrici e oscillometrici relativi a 2.459 pazienti dal 2016 al 2018, di cui fanno parte 567 individui sani e 1.892 pazienti affetti da malattie respiratorie croniche di cui 781 pazienti asmatici, 688 pazienti con broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), 109 pazienti con bronchiectasie, 40 pazienti con ostruzione delle alte vie aeree e 274 pazienti con patologia polmonare interstiziale (ILDs) ¹.

La scopo dello studio era triplice:

1. valutare le caratteristiche oscillometriche nelle comuni patologie respiratorie;
2. analizzare la performance diagnostica dell’oscillometria;
3. fornire i cut-off dei parametri oscillometrici ai fini di un grading di severità della patologia;

I parametri oscillometrici valutati includono:

1. R₅, che riflette la resistenza respiratoria totale;
2. R₂₀, che riflette la resistenza delle vie aeree centrali;
3. R₅-R₂₀, considerata principalmente sensibile al restringimento delle vie aeree periferiche;
4. X₅, indica la reattanza a 5Hz e rappresenta l’elastanza o compliance dell’apparato respiratorio;
5. la frequenza di risonanza (f_res) e l’area di reattanza (A_x).

Le resistenze sono state valutate mediante l’uso di z-score standardizzati, così da escludere le influenze antropometriche. Nel confronto tra individui sani e malati e tra sottocategorie respiratorie, i valori oscillometrici sono risultati significativamente più alti nei pazienti affetti da patologie respiratorie croniche rispetto ai sani (eccetto R₂₀ z-score nel gruppo ILDs) e differenti se confrontati tra le diverse patologie respiratorie proposte, comparate allo stesso FEV₁.

L’aumento delle resistenze è caratteristica delle malattie ostruttive delle vie aeree.

Si evidenzia come l’asma presenti delle resistenze totali (R₅) più elevate rispetto a BPCO e bronchiectasie, per una maggiore resistenza delle vie aeree centrali (R₂₀). Al contrario, la BPCO presenta una maggiore resistenza alle vie periferiche (R₅-R₂₀) rispetto ad asma e bronchiectasie con lo stesso FEV₁. Inoltre, sebbene le ILD colpiscano principalmente l’interstizio polmonare, le resistenze totali (R₅) sono risultate leggermente aumentate per aumento delle resistenze periferiche (R₅-R₂₀), ciò può essere dovuto a disfunzione delle piccole vie aeree in alcuni pazienti con ILD. Inoltre, il parametro X₅, indicatore di compliance dinamica del sistema respiratorio, nei pazienti con interstiziopatia risulta meno negativo rispetto alle patologie ostruttive.

L’ostruzione delle alte vie (UAO) determina alte resistenze centrali (R₂₀) e quindi totali (R₅), risultando le più alte tra le malattie ostruttive delle vie aeree, suggerendo l’oscillometria come possibile strumento di screening di facile utilizzo nella pratica clinica.

Tra i parametri oscillometrici, R₅ z-score è da considerarsi il miglior parametro per l’identificazione delle patologie respiratorie (di tutti i gruppi) e delle patologie ostruttive con una sensibilità del 62,4% e 66,7% e specificità dell’81,5% e 90,3%.

Tuttavia, i parametri oscillometrici comparati con quelli spirometrici mostrano un valore diagnostico più basso, risultando più utili come strumento di valutazione clinica.

Sono stati inoltre sviluppati in questo studio dei limiti di classificazione di gravità dei parametri oscillometrici utilizzando gli z-score con riferimento ai cut-off utilizzati nel grading spirometrico ATS/ERS 2021, limiti che andranno validati attraverso ulteriori studi.

In conclusione, l’oscillometria ad impulsi (IOS), ad oggi ancora oggetto di studio, si mostra una metodica promettente come complemento alle prove di funzionalità tradizionali, specialmente nei pazienti che non riescono a effettuare la spirometria, grazie alla semplicità che richiede nella sua esecuzione. Le misure oscillometriche circa le resistenze e la compliance dell’apparato respiratorio ci possono fornire informazioni sulla fisiopatologia delle malattie respiratorie. Inoltre, il grading di severità può essere di aiuto nell’interpretazione dell’oscillometria nella pratica clinica.

Identificazione preventiva di ipertensione polmonare nei pazienti con BPCO

La diagnosi precoce dell’ipertensione polmonare è essenziale per prevenire o rallentare gli esiti clinici gravi ed irreversibili che la malattia comporta. Nei pazienti affetti da BPCO, l’ipossiemia arteriosa è stata identificata come la causa dell’ipertensione arteriosa polmonare. In tali pazienti risulta più complesso identificare segni e sintomi di ipertensione polmonare, soprattutto nella forma più lieve. L’esame più comunemente utilizzato per lo screening di ipertensione polmonare è l’ecocardiografia transtoracica, grazie alla sua non invasività e ripetibilità.

Lo studio condotto nel 2022 da Beyhan Sagen e Fidan dell’University of Health Science, si pone come obiettivo di valutare il rapporto FVC/DL_CO come marcatore prognostico nell’identificazione dell’ipertensione polmonare nei pazienti con BPCO, essendo la capacità vitale forzata (FVC) relativamente conservata nel paziente con BPCO, mentre la riduzione della DL_CO è indicativa di rimodellamento vascolare, meccanismo patologico chiave nell’aumento della pressione arteriosa polmonare nella BPCO ².

Lo studio ha incluso 57 pazienti con BPCO (gruppi C e D) di cui 15 di sesso femminile e 42 di sesso maschile. I pazienti sono stati suddivisi in due gruppi in base ai valori di PAPs stimata all’ecocardiografia transtoracica (TTE): i pazienti con PAPs > 36 mmHg sono stati inclusi nel gruppo “valore elevato”, mentre i pazienti con PAPs < 36 mmHg sono stati inclusi in quello di “valore normale”. È stato successivamente valutato il rapporto FVC/DL_CO e FVC/DL_CO/VA mediante esecuzione di spirometria semplice e DL_CO, test ripetuti 3 volte consecutive per aumentare la sensibilità di analisi. I parametri di funzionalità respiratoria dei due gruppi sono stati messi a confronto e dall’analisi statistica è emerso che dei 57 pazienti, 19 (33,3%) presentano una PAPs elevata (> 36 mmHg) e 38 (73,7%) una PAPs < 36 mmHg (inclusi nel gruppo “valore normale”).

I risultati ottenuti evidenziano che la DL_CO media del gruppo con PAPs elevata (44,11 ± 18,17) è risultata inferiore rispetto al gruppo con PAPs normale (70,61 ± 26,61). Il rapporto FVC/DL_CO è risultato più alto nel gruppo con PAPs elevata (1,88 ± 0,69) rispetto al gruppo con PAPs normale (0,90 ± 0,19). Il rapporto FVC/DL_CO/VA è risultato essere più alto nel gruppo con PAPs elevata (1,30 ± 0,68) rispetto al gruppo con PAPs normale. È stato fissato a 1,31 il valore di cut-off ottimale del rapporto FVC/DL_CO per sospettare la presenza di ipertensione polmonare, con una sensibilità del 96,8% e specificità del 97,37%, a differenza del valore di cut-off fissato a 1,09 che determinava una sensibilità del 68,42% e una specificità del 97,3%.

Nonostante i limiti dello studio, rappresentati dal basso numero di partecipanti e dall’esecuzione dei test in un unico centro, si può osservare come la sensibilità e la specificità del valore di cut-off del rapporto FVC/DL_CO siano state sufficientemente elevate per predire l’ipertensione polmonare nei pazienti con BPCO, che risulta essere un indice prognostico sfavorevole. Si può concludere che i test di funzionalità respiratoria possono essere utili nella pratica clinica per sospettare la presenza di ipertensione polmonare nei pazienti con BPCO.

Ruolo del test da sforzo cardiopolmonare (CPET) nella definizione prognostica del paziente con BPCO

I pazienti con BPCO hanno tassi più elevati di comorbilità che influenzano significativamente la mortalità, pertanto, la definizione della prognosi è stabilita con indici multidimensionali che tengono conto del valore di FEV₁, del grado di dispnea, del fitness cardiorespiratorio definito sulla distanza percorsa al test del cammino o al picco di consumo di ossigeno (VO₂ peak) valutato durante il test da sforzo cardiopolmonare (CPET).

Uno studio multicentrico retrospettivo osservazionale condotto in Germania aveva come obiettivo quello di fornire dati a supporto dell’inserimento dei parametri CPET più significativi ad integrazione di quelli già presenti nelle linee guida GOLD ³.

Sono state analizzate le cartelle cliniche di una coorte di 312 pazienti ambulatoriali seguiti dal 2004 al 2017 e sono stati documentati dati demografici, anamnestici e funzionali.

I pazienti avevano un’età media di 65 ± 9 (anni ± DS) e più della metà (54%) aveva una BPCO di grado GOLD III.

Il 45% dei pazienti aveva limitazione dell’esercizio polmonare valutato come rapporto tra ventilazione minuto e ventilazione volontaria massima > 80% (VE/MVV). Il 45% dei pazienti aveva al CPET una compromissione dell’efficienza ventilatoria (slope VE/VCO₂), parametro che riflette l’efficacia dell’accoppiamento tra ventilazione e perfusione polmonare per assicurare un adeguato scambio dei gas. Essa è definita dal punto in cui cambia la pendenza di progressione (la slope), che origina dal plottaggio dei valori di O₂ consumato e CO₂ prodotta in funzione del carico incrementale, che rappresenta, anche, una buona stima della soglia anaerobica. La sopravvivenza della popolazione oggetto di studio a 3, 5 e 10 anni era rispettivamente dell’83%, 75% e 57%, ma se stratificata per classe di gravità scendeva al 40% a 10 anni nei pazienti con BPCO di grado IV.

Le caratteristiche del paziente, i parametri di funzionalità respiratoria e i risultati del CPET sono stati confrontati tra coloro che erano deceduti e coloro che erano ancora vivi in ciascuno dei 3 punti temporali di follow-up. In tutti e 3 i confronti i pazienti deceduti erano significativamente più anziani all’ingresso nello studio e al CPET avevano una capacità funzionale espressa al picco dell’esercizio (VO₂ peak) e un’efficienza ventilatoria significativamente inferiori rispetto ai sopravvissuti. I pazienti sono stati stratificati anche secondo l’indice mBODE che comprende il valore di BMI modificato, ostruzione al flusso (FEV₁), grado di dispnea (mMRC) e capacità all’esercizio (VO₂ peak come % del pred.). Nell’analisi dei singoli componenti dell’indice mBODE, il grado di dispnea del paziente e il VO₂ peak (% del predetto) sono risultati indipendentemente predittivi di sopravvivenza come emerso dall’analisi multivariata.

Il confronto delle curve ROC per il picco di VO₂ (% del predetto) e gli indici prognostici multidimensionali, ha dimostrato che l’area sotto la curva del VO₂ peak era più alta (indicando una maggiore capacità discriminativa) rispetto agli indici multidimensionali per la previsione della sopravvivenza a 3 e 5 anni.

Le curve ROC sono state usate anche per identificare la soglia ottimale del picco di VO₂ per la previsione della sopravvivenza a 5 anni: il valore di 14,6 mL/kg/min (o 55% del predetto) è stato un eccellente discriminatore della sopravvivenza dal secondo anno in poi.

Di conseguenza è stato valutato se l’aggiunta del picco di VO₂ alle categorie GOLD A-D avrebbe migliorato la differenziazione della prognosi.

La sopravvivenza a 5 anni nei pazienti con picco di VO₂ < 14,6 ml/kg/min rispetto a ≥14,6 ml/kg/min è stata del 60% rispetto all’86% nel gruppo A/B e del 64% rispetto al 90% nel gruppo C/D. L’aggiunta del picco di VO₂ alle categorie GOLD A-D avrebbe migliorato la differenziazione della prognosi.

In conclusione, si può affermare che il VO₂ peak è un predittore altamente significativo della sopravvivenza nei pazienti con BPCO e si spera che in futuro possano esserci evidenze confermate da studi prospettici circa la rilevanza prognostica, per l’incorporazione di questo marcatore surrogato della ridotta capacità cardiopolmonare nella stratificazione dei pazienti con BPCO insieme a parametri attualmente stabiliti (FEV₁, frequenza delle riacutizzazioni e sintomi).

Riferimenti bibliografici

1. Liang X, Zheng J, Gao Y, Zhang Z. Clinical application of oscillometry in respiratory diseases: an impulse oscillometry registry. ERJ Open Res. 2022; 8:00080-2022. DOI
2. Beyhan Sagmen S, Fidan A. Can FVC/DLCO predict pulmonary hypertension in patients with chronic obstructive pulmonary disease?. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2022; 26:6658-6664. DOI
3. Ewert R, Obst A, Mühle A. Value of cardiopulmonary exercise testing in the prognosis assessment of chronic obstructive pulmonary disease patients: a retrospective, multicentre cohort study. Respiration. 2022; 101:353-366. DOI