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DIFFUSIONE ALVEOLO CAPILLARE
Torino30 gennaio 2016
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“There is no way to describe the complexunderstanding that each pulmonary technicianhas of the equipment, laboratory, andindividual characteristics of each patient beingtested. To obtain consistently representativeresults, be alert for peculiarities in the testing,abnormally high or low gas concentrations, orsuspicious attributes or breathing patterns, andalways consider if the results seem to fit theclinical impressions for the subject.”
Diffusing Capacity: How to get it rightR.O. Crapo MD, R.L. Jensen PhD
RESPIRATORY CARE - AUGUST 2003 VOL 48 No 8WWW.AITFR.COM
La respirazione, processo fisiologico che consiste nello scambio dei gas tra l'ambiente esterno e quello interno,
riconosce varie fasi tra cui quella alveolo-capillare.
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la ventilazione alveolare, che comporta il mescolarsi,distribuirsi e rinnovarsi dell'aria a livello degli alveoli polmonari(mixing alveolare dell'aria)
la diffusione dei gas attraverso l’interfaccia aria-sangue(membrana alveolo-capillare)
la perfusione sanguigna capillare polmonare
La fase alveolo-capillare della respirazione comprende:
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L’aria alveolare si trova a contatto con la membrana alveolare
Il sangue capillare si trova a contatto con la membrana delle cellule endoteliali dei capillari polmonari
Tra le membrane è interposto lo spazio interstizialeWWW.AITFR.COM
Fluido interstiziale
Membrana alveolare
PlasmaParete del capillare
Nucleo di cellula alveolare
Globulo rosso
Nucleo di cellula del capillare
Capillare
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Diffusione dei gas
O2
CO
Δ P
MEMBRANAALVEOLO
CAPILLAREPLASMA
MEMBRANAERIROCITARIA
INTERNO DEGLIERITROCITI
REAZIONI CHIMICHE
O2 + Hb
CO + Hb
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(la quantità/qualità delle emazie)
(la differenza di pressione parziale fra alveoli e capillari polmonari)
L’ efficienza della ventilazione/distribuzione a portare il CO agli alveoli e alla superficie di scambio
(lo spessore della membrana)
(la presenza o meno di shunt fra letto ematico e capillari polmonari)
La quantità di sfere che raggiungerà il contenitore in un tempo determinato sarà dipendente:dagli ostacoli che le sfere incontreranno sul piano inclinato
dalla lunghezza del piano inclinato
dalla misura della strozzatura
dalla pendenza del piano inclinato
dalla capacità del contenitoreWWW.AITFR.COM
alterazioni della diffusione
In condizioni normali a riposo la PO2 dei capillari polmonari raggiunge quasi quella alveolare dopo circa 1/3 del tempo totale di contatto (3/4 di secondo).Allorchè la membrana alveolo-capillare è ispessita l’equilibrio tra la PO2 dei capillari polmonari e la PO2 alveolare non viene raggiunta in tempo utile.
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VCO = Quantità di CO trasferito al minutoPACO = Pressione parziale alveolare di COPcCO = Pressione parziale di CO nel sangue
L’equazione fondamentale per il calcolo della DLCO è:
I l calcolo della Capacità di Diffusione
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VCO = Quantità di CO trasferito al minutoPACO = Pressione parziale alveolare di CO
Ad eccezione dei fumatori la PcCO si può considerare uguale a zero, perciò:
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Tecniche e terminologie differenti Fattore di trasferimento (Tlco,sb)
Capacità di Diffusione (Dlco,sb)
ERS
ATS
mmol/min/kPa (Tlco)
ml/min/mmHg (Dlco)
Unità SI raccomandate da ERS
Unità tradizionale (utilizzata in USA) FIO2 17%
21%VAeff
VA + RV
VAeff / VA
misurato direttamente
misurati separatamente
Fornisce informazioni sul mixing polmonare e sulla qualità della misura
E’ utile broncodilatare prima del test o no?
I risultati dopo broncodilatazione sono più…riproducibiliWWW.AITFR.COM
Metodi Tecnica ApplicazioniRespiro singolo(single breath o SB)
Analisi di CO ed He relativamentesemplice; 10 sec di respiro trattenuto
Metodo più usato in clinica, utile anche perscreening. Buona standardizzazione. E' il testpiù usato.
Steady State 1(o SS) tecnica di Filey
Analisi di CO, C02, 02; Campione disangue arterioso
Applicazioni cliniche, studi da sforzo
Steady State 2CO alla fine del Volume corrente
Campione alla fine del volume corrente Applicazioni cliniche, non usato per test dasforzo
Steady State 3tecnica del Volume dello spaziomorto
Analisi CO, si misura V t come media direspiri multipli e si sottrae V d
Applicazioni cliniche e test da sforzo
Steady State 4tecnica di PCO2 venosa mista
Analisi di CO e C02, è richiestarirespirazione che va controllataattentamente
Non usata abitualmente in clinica
Rirespirazione (RB) Analisi rapida di He e CO(richiede analizzatori rapidi)
Applicabile in clinica, accurata, ma complessa
Lavaggio di equilibrio Analisi He e CO Applicazioni di ricerca
Intrarespiro (IB) Analisi CO e CH4 (metano) Screening
Captazione frazionaria di CO(FuCO)
Analisi di CO Correlazione con SS2 o screening
Resistenza membrana/globulorosso (1/Dm + 1/ΘVc)
SB ripetuto prima e dopo respirazione di02
Usato in ricercaWWW.AITFR.COM
Il test di Diffusione alveolo-capillare con monossido di carbonio
in respiro singolo (DLCO sb)
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L’osservanza dei criteri di standardizzazione delle
procedure e degli strumenti garantisce che il test venga eseguito in modo regolare e
conforme.
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Tempo effettivo di sospensione del respiro
10 secondi Washout dello
spazio morto
Campione di gas
respiro tranquillo espirazione inspirazione apnea espirazione
La misura della Capacità di Diffusione
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Standardizzazione della manovra: è raccomandato il metodo di Jones and Meade
Fig. 3— Schematic illustration of different methods of measuring breath-hold time for the single-breath diffusing capacity of thelung for carbon monoxide. The method by Ogilvie (––––––) 48 measures breath-hold time from the beginning of inspiration tothe beginning of alveolar sample collection. The method by Jones and Meade (···········) 68 includes 0.70 of inspiratory time andhalf of sample time. The Epidemiologic Standardization Project (– – – –) measures breath-hold time from the time of 50% ofinspired volume (VI) to the beginning of alveolar sample collection. tI: time of inspiration (-----; defined from theback-extrapolated time 0 to the time that 90% of the VI has been inhaled); TLC: total lung capacity; RV: residual volume. #:dead space washout; ¶: sample collection.
Eur Respir J 2005; 26 (4): 5: 727
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Criteri di accettabilità
E’ IMPORTANTE AVERE LA POSSIBILITA’ DI CONTROLLARE E VARIARE IL VOLUME CAMPIONATO A SECONDA DEL RAGGIUNGIMANTO DELLA ZONA ALVEOLAREWWW.AITFR.COM
Misurando la DLCO avvengono tre diverse interazioni:
• tra soggetto e strumento• tra tecnico e soggetto• tra tecnico e strumento
Una chiara spiegazione delle procedure relative all’esecuzione del test è essenziale per ottenere buoni risultatiWWW.AITFR.COM
Il soggetto non deve avere: consumato un pasto nelle ultime 2 ore sostenuto da poco uno sforzo fisico un alto livello ematico di alcool fumato da almeno 24h. assunto O2 da almeno 10 min. (se clinicamente accettabile)
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NO!NO!
NO!
NO! NO!
SI!
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E’ molto importante che il soggetto resti in apneacon la sola chiusura della glottide, ma non sisforzi di continuare a tirare dentro aria (manovradi Müller) e neppure aumenti la pressione con ilsostegno dei muscoli addominali (manovra diValsalva).
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La manovra di Müller genera un afflusso sangue ai polmoni determinando una sovrastima della misura.
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La manovra di Valsalva genera una riduzione della quantità del sangue presente nei polmoni determinando una sottostima della misura.WWW.AITFR.COM
DLCO = 8.906
DLCO = 7.492 (-15.8%)
Manovra corretta
DLCO = 9.493 (+6.5%)Manovra diMüller
Manovra di ValsalvaWWW.AITFR.COM
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Volume di wash-out: 750 ml – 1 litro
Se CV < 2 L. volume di wash-out: 500 ml
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1. Il valore dell’Emoglobina2. il volume inspirato3. la calibrazione4. un volume di scarto sufficiente5. la rappresentatività del campione di gas
Fattori che possono influenzare il risultato:
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• Un valore di Hb diminuito riduce la DLCO, mentre un valoreaumentato la innalza.
• La captazione di CO varia circa del 7% per 1 grammo di Hb.
• La DLCO può essere corretta se si conosce il valore di Hb delsoggetto.
• Quando si applica la correzione, la DLCO sarà ridotta pervalori di Hb più grandi di 14.6 per i maschi e di 13.5 per lefemmine e aumentata per valori inferiori.
1. Il valore dell’Emoglobina
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Uomini (Hb normale 14.6): DLCOc = DLCO oss. (10.22 + Hb)/(1.7 * Hb)
Donne (Hb normale 13.5):DLCOc = DLCO oss. (9.38 + Hb)/(1.7 * Hb)
• Nel referto dovrebbero esse riportati entrambi i valori corretti enon corretti.
• Di seguito vengono illustrate le formule per la correzione dellaDLCO
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• La corretta esecuzione della manovra per acquisire il VolumeInspirato (VI) è fondamentale per la riuscita del test.
• Il VI deve essere almeno l’ 85% della VC e questo spiegaperché è necessario ottenere una misura della VC prima dieseguire il test.
• Una discrepanza del 15% tra VI e VC induce un errore del 5%sulla misura della DLCO
2. Il Volume Inspirato
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• La calibrazione è un altro elemento essenziale per ottenerebuoni controlli di qualità e accurate misure.
• I protocolli di standardizzazione prevedono per il Test diDiffusione che gli strumenti vengano calibrati ogni giorno.
• La Pressione barometrica e la Temperatura ambiente vannorilevate più volte al giorno.
• 1° C di differenza tra la temperatura alla quale si esegue iltest e quella alla quale lo strumento è stato calibrato, induceun errore dello 0,7% nella misura della DLCO.
3. La calibrazione
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h. 8.00 T = 20° C h. 16.00 T = 30° C
7 % di errore
CALIBRAZIONE MISURA
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Il Volume di scarto (o washout) è il volume di gas inalato chenon va misurato perché è quello che ha occupato il tratto che vadal boccaglio alle alte vie aeree, dove non avviene scambiogassoso.Le linee guida ERS ATS raccomandano 750-1000 ml. Se la VCdel soggetto è < 2000 ml il volume può essere ridotto a 500 ml.
4. Il volume di scarto
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Ottenere un campione rappresentativo del gas alveolare è la chiave per avere una buona misura della DLCO, un campione di 500 - 1000 ml dovrebbe permettere una buona lettura della misura. In soggetti con VC < 1000 ml un campione di 500 ml può essere utilizzato se si è certi che lo Spazio Morto sia stato ben ripulito da tracce di CO.
5. Il campione di gas
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Il Controllo di qualità nel test DLCO consiste in:
• una valutazione immediata del test
• una verifica della riproducibilità delle misure
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La valutazione immediata (accettabilità) include:
Inspirazione pari ad almeno l’85% della Capacità vitale misurata Inspirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.) Apnea di 8-12 secondi Trattenere il respiro senza tensione (no Müller, no Valsalva) Espirazione veloce e profonda (non superiore a 4 sec.) Controllare il volume di scarto (se lo strumento lo permette) Attendere almeno 4 - 5 minuti tra una prova e la successivaWWW.AITFR.COM
• Eseguire un minimo di due, ma non più di 5 prove
• Il test è terminato quando 2 misure rientrano nei criteri di accettabilità e non si discostano dal valore medio più del 10%.
Il valore di DLCO sarà uguale alla media delle due prove che avranno soddisfatto il criterio suesposto
Per riproducibilità si intende:
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Broncodilatazione
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Indipendentemente dalle tecnologie utilizzate daicostruttori, per garantire misure accurate e affidabili,dovrebbero essere rispettate le linee guida sugli aspettiriguardanti:
i requisiti del sistema di misura l’esecuzione della manovra gli algoritmi di calcolo le calibrazioni e i controlli di qualità
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Augusto e Maria Krogh
“… il fatto che due di questi punti siano completamente dipendenti dall’azione del Tecnico… ”
“… implicitamente attestano l’importanza del suo ruolo e della sua formazione … ”
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Tipo di errore Effetto su DLCO
Incompleta espirazione ↓
Incompleta inspirazione ↓
Inspirazione lenta ↓
Valsalva durante apnea ↓
Muller durante apnea ↑
Espirazione lenta ↓
Precoce raccolta campione esp. ↓
Raccolta campione esp. ritardata ↑
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Important parameters:DLCOSB transfer factor for COVASB alveolar volume ( legato strettamente alla cvi)KCOSB Krogh factor ( = DLCOSB / VASB )
DLCO SB,c transfer factor for CO, HB-correctedKCO SB,c Krogh factor, HB-corrected WWW.AITFR.COM
Analizzatori
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CO2 e H2O
L’umidità e la CO2 possono interferire con alcuni tipi di analizzatori.
CO2 e umidità possono essere rimossi con vari sistemi (assorbitori, tubi permeabili) che possono
richiedere manutenzione e una periodica sostituzione.
In altri casi è prevista una correzione via software successiva all’analisi.
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La casa costruttrice deve fornire dettagliate informazioni sulle modalità di manutenzione e sulla tempistica di sostituzione
di tali sistemi di filtro.
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Diffusing Capacity - Clinical Correlation
Mottram CD 10th Ed. Ruppel’s Manual of PFT. Chap. 3WWW.AITFR.COM
Diffusing Capacity - Interpretation
Severity Classification - DLCO
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DL
VA (He) # VA* VA (He) = VA*Ventilatory disturbance
1 2 3 4 5 6
Normal distrib. of ventilation
Loss of lung units
Loss of functioning lung units
Inhomo-geneity ofventilation:additional reduction
Anemia No perfusionof ventilated
alveoli
Alveolarcapillary
membranethickening
VA:
Alveolarenlargement withloss of gas exchange surface, e.g.Emphysema
VA
DLCO / VAnormal DLCO / VA
Maldistribution of ventilation
1 AbnormalN2 washout
2 VA less than 80% of measured TLC
1 Fewer binding sites for COin plasma
2 More plasma between alveolar air andbinding sites
Important combinations: (1 + 3), (1 + 6), (2 + 6), etc
Influence of inhomogenity of ventilation on the transfer factor for CO: DLCO and TCO (=DLCO / VA)(modified according to Wasserman)
VA* = VA (ITGV) or VA (RB) according to He-wash in (FRC-rebreathing)
No ventilatory disturbance
Interpretation
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DLNO!
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Diffusion
Alveoli
Membrane (Dm)
Blood (Vc, Hb)
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