Insufficienza respiratoria cronica: definizione e diagnosi DIPARTIMENTO DI MEDICINA INTERNA E SPECIALISTICA Sezione di Malattie Respiratorie UNIVERSITA’ DI CATANIA Insufficienza respiratoria cronica: definizione e diagnosi Carlo Vancheri Catania, 29 settembre 2004

Intossicazione da barbiturici, encefaliti, traumi cranici, ARDS,edema polmonare acuto, embolie polmonari massive, polmoniti, PNX ipertensivo…. Acuta Insufficienza respiratoria Alterazioni del controllo della ventilazione (depressione dei centri bulbari da farmaci) Alterazioni della parete toracica (m.muscolari, cifoscoliosi) Malattie del parenchima polmonare (BPCO, interstiziopatie, pneumoconiosi, microembolie polmonari ricorrenti…..) Cronica

Insufficienza Respiratoria Cronica (IRC): Definizione Incapacità cronica dell’apparato respiratorio ad assicurare adeguati scambi gassosi con stabile ipossiemia accompagnata o meno a ipercapnia. In condizioni di riposo una PaO2 < 60 mmHg e una PaCO2 > 49 mmHg sono i valori soglia per la definizione di insufficienza respiratoria

Insufficienza Respiratoria Cronica (IRC) : Eziologia L’IRC è l’evento finale di molte malattie polmonari ed extrapolmonari, per cui non ha un’eziologia sua propria. In rapporto alla matrice eziologica della malattia originaria, si possono configurare due gruppi clinici: 1. IRC da cause extrapolmonari 2. IRC da cause polmonari e delle vie aeree superiori

Meccanismi integrati che assicurano gli scambi gassosi VENTILAZIONE (VE): SNC, SN autonomo, N. periferici, gabbia toracica, pleura, vie aeree, parenchima polmonare DIFFUSIONE: membrana alveolo-capillare PERFUSIONE (Qc): circolo polmonare O2 Rapporto VE / Qc CO2

Insufficienza respiratoria

Insufficienza respiratoria Classificazione fisiopatologica IR pneumogena Ipoventilazione alveolare Alterazione del rapporto Va/Q Effetto shunt Disturbi della diffusione IR cardiogena Deficit trasporto O2/min ai tessuti IR anemica o Anemia ematogena Emoglobine patologiche IR tessutale Blocco della respirazione cellulare istotossica (avvelenamento da cianuro)

Cause di IRC Malattie del polmone e delle vie aeree Broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO): Bronchite cronica ostruttiva (ipossiemica e ipercapnica) Enfisema polmonare (prevalentemente ipossiemico) Interstiziopatie polmonari diffuse (ipossiemiche)

Cause di IRC Malattie dei vasi polmonari Tromboembolia Arteriti Ipertensione polmonare primitiva Bilharziosi Schistosomiasi

Cause di IRC Alterazioni della gabbia toracica Cifoscoliosi ed altre deformità del torace Spondiloartrosi Esiti di interventi di toracoplastica Fibrotorace post-TB Insufficienza neuromuscolare: (SLA, SM, Distrofia muscolare e altre miopatie, miastenia) Obesità grave

Insufficienza respiratoria Meccanismo fisiopatologico Eziologia (alcuni esempi) IPERCAPNIA IPOSSIEMIA ACIDOSI RESPIRATORIA EDEMA CEREBRALE Ipoventilazione alveolare Alterazione Rapporto vent./perf. SHUNT dx-sn Alterazioni della diffusione IPOSSIA TESSUTALE (acidosi metabolica) IPERTENSIONE ARTERIOSA POLMONARE  ATTIVITA’ ADRENERGICA Deficit dei sistemi nervosi regolatori della ventilazione Deficit dei muscoli respiratori Deficit della gabbia toracica Varie cause di ostruzione delle vie aeree superiori Affezioni parenchimali che limitano il flusso aereo (BPCO, asma) Fibrosi polmonare Embolia polmonare Polmone da shock Fibrosi polmonare avanzata

Insufficienza respiratoria Classificazione clinica IR latente Sotto sforzo IR manifesta A riposo IR parziale (I° tipo) Ipossia IR globale (II° tipo) Ipossia + Ipercapnia

IRC: Segni clinici Cianosi Dispnea con tachipnea Policitemia Segni dello scompenso cardiaco congestizio Tachicardia poco sensibile ai cardiocinetici

Sintomi dell’ipossia Turbe della coordinazione Turbe della capacità critica Agitazione Aggressività, delirio Tachicardia Ipertensione arteriosa Vasocostrizione cutanea

Meccanismi patogenetici dell’ipossiemia Insufficienza ventilatoria (di tipo ostruttivo o restrittivo) Alterazioni della diffusione alveolo-capillare Alterazioni del rapporto Ventilazione/Perfusione

Risposta eritropoietica all’ipossiemia PaO2 macula densa del rene cellule eritroidi progenitrici eritropoietina ematocrito

Sintomi dell’ipercapnia Flapping tremor Sonnolenza Disorientamento e confusione mentale Coma Edema papillare Sudorazione, cefalea Vasodilatazione cutanea

Meccanismi patogenetici dell’ipercapnia Ipoventilazione alveolare Ipoventilazione alveolare con alterazioni gravi del rapporto VE / Qc (effetto spazio morto: VE / Qc ) (effetto shunt: VE / Qc ) Fatica dei muscoli respiratori Ridotta sensibilità dei centri respiratori allo stimolo ipercapnico

Eventi stimolati dall’ipercapnia sulla funzione renale Ipercapnia aumentato delle resistenze vascolari renali ( tono simpatico) aumentato riassorbimento tubulare di Na riduzione del flusso plasmatico renale ridotta escrezione renale di H2O e Na (edema)

Manifestazioni neurologiche centrali e periferiche Cefalea, nausea PaCO2 Tremori, parestesie, sintomi respiratori PaCO2 PaO2 Turbe dell’umore e del comportamento PaO2

principali eventi reponsabili di IVDx BPCO principali eventi reponsabili di IVDx “IR Acute on chronic” BPCO iper-inflazione polmonare ipertensione polmonare ipossica aumento della pressione intratoracica dilatazione e ipertrofia ventricolo dx ostacolato ritorno venoso alle sezione cardiache destre cuore polmonare cronico IVD

DEFINIZIONE DI CUORE POLMONARE CRONICO Ipertrofia ventricolare destra secondaria a un disordine della funzione e/o della struttura del polmone o del suo sistema vascolare. La BPCO è la causa più frequente di cuore polmonare cronico. (OMS 1963)

Possibili cause di IRC e cuore polmonare • Malattie delle vie aeree e del parenchima polmonare • Malattie del torace • Malattie vascolari polmonari

Possibili cause di cuore polmonare cronico Malattie delle vie aeree e del parenchima polmonare • Broncopneumopatie ostruttive croniche: - Bronchite cronica ostruttiva - Enfisema polmonare • Interstiziopatie polmonari diffuse (fibro-granulomatosi)

Possibili cause di cuore polmonare cronico Malattie del torace • Cifoscoliosi ed altre deformità del torace • Spondiloartrosi • Toracoplastica • Fibrotorace • Insufficienza neuromuscolare • Obesità grave

Possibili cause di cuore polmonare cronico Malattie vascolari polmonari • Tromboembolia polmonare (Trombosi venose profonde) • Arteriti • Ipertensione polmonare primitiva • Bilharziosi • Schistosomiasi INDICE

FATTORI CORRELATI A RIDOTTA SOPRAVVIVENZA NELLA BPCO Età avanzata Persistenza del fumo di sigaretta FEV1 iniziale < 50% del predetto Ipossiemia grave non trattata Cuore polmonare cronico

AMPIEZZA DELL’ARTERIA POLMONARE DISCENDENTE DESTRA NELLA BPCO Diametro arteria polmonare discendente destra (mm)

Fattori che contribuiscono allo sviluppo di ipertensione polmonare nella BPCO Ridotta tensione di O2 nel sangue con conseguente vasocostrizione ipossica Rimodellamento delle pareti vascolari Riduzione del letto vascolare polmonare Aumento della gittata cardiaca e del flusso ematico polmonare Poliglobulia Disfunzione dell’endotelio Alterazioni della meccanica polmonare

Effetto vasocostrittore dell’ipossia sulle arteriole polmonari Effetto diretto dell’ipossia sulle cellule muscolari lisce Effetto indiretto mediato dal rilascio di mediatori dalle mastcellule Effetto indiretto endotelio mediato (rilascio di Endotelina)

Sopravvivenza dei pazienti con cuore polmonare cronico in rapporto ai valori di pressione polmonare media % < 25 > 45 30-45 25-30 Anni

Alterazioni del parenchima DIAGNOSI Anamnesi Presenza di segni e sintomi Emocromo Rx del torace Saturazione notturna Emogasanalisi ECG Poliglobulia ematocrito Alterazioni del parenchima Ecocardiogramma < del 90 % per 5 min consecutivi Ipossia ipercapnia Impegno sezioni dx Insufficienza respiratoria cronica

Radiographic score: 14.5

Nella UIP non si osserva “alveolite” Nella UIP non si osserva “alveolite”. Le lesioni attive sono rappresentate dai focolai di proliferazione fibroblastica. Il polmone ad alveare (honeycombing) è segno di fibrosi irreversibile.

PROVE DI FUNZIONALITA’ RESPIRATORIA VOLUMI POLMONARI Spirometria(FEV1,FVC, FEV1/FVC) Pletismografia(RV,CV,TLC) SCAMBI GASSOSI (a riposo e sotto sforzo) DLCO EGA Exercise Tests ( Six minute walk test, Cardiopulmonary exercise test)

Interpretazione della curva flusso-volume I.V. Restrittiva Aumentate pressioni di ritorno elastico con volumi piccoli, e velocità di flusso conseguentemente ridotte . Normale il calibro delle vie aeree. I.V.Ostruttiva Pressione di ritorno statico ridotta per distruzione della componente elastica. Ostruzione delle vie aeree da secrezioni, ispessimento, collasso per perdita della forza di trazione del parenchima circostante. . V 6 4 2 V

Capacità di diffusione alveolo-capillare Il test di diffusione alveolo-capillare per il monossido di carbonio (CO) valuta l’efficienza del processo di diffusione dell’ossigeno dall’alveolo all’emoglobina di globuli rossi che transitano nei capillari polmonari. La capacità di diffusione del CO (DLCO) dipende dai seguenti fattori: Volume del letto capillare polmonare (superficie di scambio) Spessore della barriera alveolo-capillare Omogeneità del rapporto ventilazione/perfusione Quantità di emoglobina

Test di funzionalità polmonare Teorico Misurato % FVC 4,85 2,86 62% FEV1 3,66 2,37 65% FEV1/FVC 0,79 0,83 FEF 25-75 3,48 2,77 80% RV 2,37 1,48 62% TLC 6,85 4,64 68% RV/TLC 32 32 100% DLCO 25,3 11,6 46% DLCO/VA 4,72 2,64 56% Conclusioni: moderato deficit ventilatorio di tipo restrittivo. Moderata riduzione della capacità di diffusione alveolo-capillare

IRC: Segni clinici La valutazione clinica è molto inaccurata per la diagnosi e la valutazione della gravità dell’IRC. Per la diagnosi di IRC è indispensabile l’emogasanalisi arteriosa Esistono tuttavia dei segni clinici aspecifici che, in pazienti con broncopneumopatia cronica , indirizzano verso la diagnosi di IRC

Emogasanalisi arteriosa

E’ indispensabile per la diagnosi di IRC IRC: Strumenti diagnostici EMOGASANALISI ARTERIOSA: Prelievo di almeno 1,5 ml di sangue dall’arteria radiale con siringa eparinizzata che va immediatamente sigillata Analisi del campione entro 10 minuti (è possibile conservarlo fino a 30 min a temperatura di 2-4 °C) Misura direttamente: PaO2 , PaCO2 e pH E’ indispensabile per la diagnosi di IRC

E’ molto utile per il follow-up IRC: Strumenti diagnostici SATURIMETRIA: Misurazione non invasiva della saturazione ossiemoglobinica (SaO2) che è direttamente proporzionale alla PaO2 Viene effettuata con un sensore al dito collegato a un apparecchio portatile E’ molto utile per il follow-up

INDICAZIONI AL MONITORAGGIO DELLA SaO2 Monitoraggio notturno nei pazienti con BPCO non ipossiemici di giorno (per evidenziare desaturazione durante il sonno) Controllo durante O2-terapia per identificare il flusso ottimale di O2 da somministrare Identificazione dei pazienti con sindrome dell’apnea ostruttiva del sonno nell’ambito di gruppi a rischio. Follow-up dei pazienti in O2-terapia continuativa domiciliare. Identificazione dei pazienti a rischio di aritmie da ipossiemia notturna.

Valutazione funzionale La gasanalisi o la saturimetria a riposo possono risultare normali nelle fasi iniziali, laddove si può evidenziare PaO2 e SaO2 durante l’esercizio fisico.* *ATS Statement.Am J Resp Crit Care Med 2000.161:646-64.

(Test del cammino in 6 minuti) Six minutes walk test (Test del cammino in 6 minuti) METODICA: Corridoio lungo almeno 25 m, cronometro, saturimetro, scala di Borg Spiegare al paziente l’obiettivo del test (coprire la maggiore distanza possibile in 6 minuti) Camminata libera RILEVARE : DI BASE E OGNI MINUTO:SpO2, FC,DISPNEA ALLA FINE DEL TEST:  Distanza percorsa Minima SpO2 raggiunta. Tempo di recupero della SpO2   INTERRUZIONE DEL TEST PER: Volontà del paziente SpO2 inferiore a 80% Dolore precordiale, dolore alle gambe Eccessiva dispnea e/o fatica muscolare

Walking test 6min WT in un COPD

Saturazione arteriosa di ossigeno durante la veglia e il sonno in pazienti con BPCO Dati derivati da 6 studi (90 pazienti) SaO2 %

Andamento della saturazione e della pressione in arteria polmonare durante il sonno nella BPCO grave 80 70 60 35 30 25 SaO2 % PAP mmHg 23 0 01 02 03 04 05 06 07 ore

VALUTAZIONE FUNZIONALE EMODINAMICA POLMONARE L’ Ipertensione polmonare(PH) è un caratteristico segnale di uno stadio avanzato di una patologia polmonare(vasi e parenchima).* Sebbene la pressione in arteria polmonare ed altri parametri emodinamici possano essere accuratamente valutati mediante cateterismo cardiaco dx (RHC), un metodo semplice,ripetibile e non invasivo per diagnosticare PH è preferibile.* *Selim M.. Am J Respir Crit Care Med 2003.167:735-40

VALUTAZIONE FUNZIONALE EMODINAMICA POLMONARE L’Ecocardiografia Doppler (DE) è stata sempre più utilizzata nelle ultime due decadi per la stima non invasiva della pressione arteriosa polmonare sistolica (sPAP) attraverso la velocità di picco del rigurgito tricuspidalico.* Tuttavia, tale misura risulta frequentemente inaccurata (discrepanza di circa 10 mmHg) nei pz. con pneumopatia avanzata.* Qualora la esatta valutazione della PH fosse di importanza cruciale (vedi trapianto polmonare), la DE dovrebbe essere integrata con la RHC.* *Selim M.. Am J Respir Crit Care Med 2003.167:735-40

Cuore polmonare: diagnosi e valutazione Valutazione Commento Segni clinici Poco sensibili. Edema = prognosi sfavorevole, spesso presente in pazienti ipossiemici e ipercapnici Rx torace A. polm. discend. Dx >22 mm = ipertensione polmonare ECG Segni specifici ma poco sensibili Gas arteriosi Correlazione negativa tra PaO2 e PAP. Pressione polmonare raramente elevata se la PaO2 è > 60 mmHg

Cuore polmonare: diagnosi e valutazione Valutazione Commento Eco-Doppler Valutazione approssimativa della PAP Cateterismo Gold standard per misurare la PAP, Dx misura anche output cardiaco e pressione capillare (= calcolo resistenza vascolare polmonare). PAP molto variabile nella BPCO = singola misura poco attendibile NMR Utile per valutare le dimensioni del ventricolari e quindi il cuore polmonare

Insufficienza Respiratoria Cronica (IRC): TERAPIA OSSIGENOTERAPIA CONTINUATIVA A LUNGO TERMINE (OLT) FISIOKINESITERAPIA RESPIRATORIA VENTILAZIONE MECCANICA Terapia farmacologica della malattia di base © Salvo Bellofiore

Insufficienza respiratoria cronica: definizione e diagnosi DIPARTIMENTO DI MEDICINA INTERNA E SPECIALISTICA Sezione di Malattie Respiratorie UNIVERSITA’ DI CATANIA Insufficienza respiratoria cronica: definizione e diagnosi Carlo Vancheri Catania, 29 settembre 2004

Ipossiemia Ipercapnia e Acidosi respiratoria Policitemia BRONCOPNEUMOPATIA CRONICA OSTRUTTIVA Ipoventilazione alveolare Alterazioni del rapporto ventilazione-perfusione Ridotta capacità di diffusione alveolo-capillare Ipossiemia Ipercapnia e Acidosi respiratoria Policitemia Ipertensione polmonare precapillare Cuore polmonare cronico

ALTERAZIONI ECG NELLA BPCO Onda P Deviazione assiale destra della P; onda P > 2,5 mm in DII, DIII e aVF; onda P negativa in DI . QRS Vettore QRS tendenzialmente deviato a destra e marcata rotazione oraria dell’asse elettrico; QRS < 5 mm in tutte le derivazioni o in V5 e/o V6; Rapporto R/S inferiore a 1 in V5 e/o V6; Aspetto S1Q3 oppure S1S2S3 con R/S < 1 in DI, DII , DIII . BBD incompleto (raramente completo).

Valutazione del paziente con cuore polmonare Valutazione Commento Segni clinici………. Poco sensibili. Edema = prognosi sfavorevole, spesso presente in pazienti ipossiemici e ipercapnici. Rx torace ………… A.polm. discend. Dx >22 mm = ipertensione polmonare. ECG ……………… Segni specifici ma poco sensibili. Gas arteriosi ……… Correlazione negativa tra PaO2 e PAP. Pressione polmonare raramente elevata se la PaO2 è > 60 mmHg. Eco-Doppler ……… Valutazione approssimativa della PAP. Cateterismo Dx …… “Gold standard” per misurare la PAP, misura anche output cardiaco e pressione capillare ( = calcolo resistenza vascolare polmonare). PAP molto variabile nella BPCO = singola misura poco attendibile. NMR ……………… Utile per valutare le dimensioni del ventricolo Sx e quindi il cuore polmonare.

Principali segni elettrocardiografici di cuore polmonare cronico Asse elettrico: S1 Q3 - S1S2S3 - QRS · 90 Onda P: > 2 mm nelle derivazioni periferiche Onda QRS: R/S ·1 con R · 5 mm in V1 RsR1 in V1 Onda T: negativa in V1V2V3 D2D3 AVF

Terapia Farmacologica dell’IRC OBIETTIVO FARMACI Aumento del calibro bronchiale - Beta2 agonisti - Anticolinergici - Teofillinici Riduzione dell’infiammazione - Corticosteroidi Trattamento delle infezioni - Antibiotici Incremento della Ventilazione - Analettici respiratori

Insufficienza respiratoria Alterazioni ematiche primarie  Pa O2  Pa CO2 Alterazioni ematiche secondarie Iperglobulia compensatoria Alterazioni equilibrio acido-base Disturbi della produzione energetica cellulare Disturbi del funzionamento dei centri respiratori Alterazioni della circolazione sanguigna Alterazioni funzionalità renale Alterazioni del SNC

Insufficienza respiratoria EFFETTI CARDIO-RESPIRATORI DELLA IPOSSIEMIA Eritrocitosi (eritropoietina)  Viscosità ematica Sovraccarico ventricolare dx PaO2 CUORE POLMONARE Vasocostrizione polmonare riflessa Ipossia tissutale, Ac. lattica Vasodilatazione periferica  Ritorno venoso