Spirometri. Teori och Klinik. Per Gustafsson Olle Zetterström

Transkript

1 Spirometri Teori och Klinik Per Gustafsson Olle Zetterström

2 Per Gustafsson Olle Zetterström Spirometri Teori och Klinik

3 Box 516, Solna Författarnas förord Boken är utgiven utan ekonomisk ersättning till de enskilda författarna, med hjälp av läkemedelsföretaget GSK ( Ersättning har utgått till författarnas arbetsgivare som kompensation för arbetstid som tagits i anspråk för författandet. GSK har inte haft någon möjlighet att påverka innehållet vare sig faktamässigt eller hur det presenteras. Spirometri har blivit en självklar del av diagnostik och uppföljning astma, KOL och andra lungsjukdomar på våra vårdcentraler. Med mäts ventilationsförmågan som är en viktig del av lungans funktion. Vikten av att utföra betonas mycket starkt i internationella riktlinjer för astma- och KOL-vård (GINA respektive GOLD). Men hur mäter man på rätt sätt och hur ska resultaten tolkas? Den frågan ville lungfysiologen Måns Arborelius och Per Gustafsson ge svar på redan 1995, då Spirometri - Praktik och Teori gavs ut för första gången. Den boken, som utgavs med hjälp av läkemedelsföretaget GlaxoSmithKline, var uppenbarligen uppskattad då den trycktes i 25 exemplar och är slut på lagret. Mycket har dock hänt sedan dess. Nya internationella riktlinjer för genomförande och tolkning av har presenterats och anammats globalt. Spirometri används idag i allt lägre åldrar och riktlinjer för utförande och referensvärden finns nu även för förskolebarn. Nyligen har internationellt användbara normalvärden för publicerats. De är baserade på mycket omfattande populationsmaterial och kommer att utgöra standard i många år framöver. De nya normalvärdena är på flera punkter överlägsna lokala små referensmaterial och sträcker sig från tidig skolålder upp till seniet utan glapp vid övergången från barndom till vuxen ålder. Copyright Författarna och GSK Författarna svarar för innehållet och är ej nödvändigtvis den uppfattning som GSK företräder. Eftertryck, helt eller delar, av boken är ej tillåtet utan skriftligt tillstånd av författarna och GSK. Grafisk form Karolina Eriksson Projektledning Rosell+Co, Klas Rosell, kontakt@rosell.se Att uttrycka resultat i hur många standarddeviationer de avviker från förväntade värden underlättar väsentligt tolkningen. Denna insikt har nu vunnit stor spridning. Andra insikter som vuxit fram är att det med är svårt att tidigt påvisa avvikelser i de små luftrören och att det kan vara av värde att mäta halten av NO (kvävemonoxid) i utandningsluften. NO är ett mått på graden av pågående allergisk (eller eosinofil) inflammation i luftrören. Av dessa skäl diskuteras i boken ISBN 5

4 olika kompletterande mätmetoder och när dessa kan vara av värde för patienten. Innehållsförteckning Den här boken riktar sig framför allt till läkare och sjuksköterskor i primärvården men bör också kunna tillföra andra kollegor och personalkategorier inom sjukvård och hälsovård användbar kunskap och förståelse. Vi vill med boken förmedla kunskaper och erfarenheter vi tror är viktiga i det kliniska arbetet, men också förmedla den vetenskapliga bakgrund som gör arbetet intressant och begripligt. Vi hoppas att även denna utgåva ska uppfattas som informativ och enkel att läsa. Varje avsnitt är tänkt att kunna läsas fristående när läsaren har en stund över och pärmens insidor och omslag bör kunna användas som en manual i vardagsarbetet. Skövde, januari 213 Per Gustafsson, docent, överläkare Olle Zetterström, professor If you do not measure it, you cannot improve it Lord Kelvin, irländsk vetenskapsman, född Författarpresentation Inledning När ska utföras? Kortfattad lungfysiologi Nedslag i ns historia Tekniska aspekter Spirometri och olika lungfunktionsmått Kompletterande utredningar och fysiologiska metoder Fallbeskrivningar Vad är normalvärde? Fysisk arbetsförmåga och Genomförande och kvalitetskontroll Analys och tolkning av mätresultaten Slutord Referenser 6

5 Författarpresentation Inledning Per Gustafsson Docent Per Gustafsson är barnläkare och barn- och ungdomsallergolog och en av författarna till aktuella internationella riktlinjer för och andra lungfunktionsmätningar. Han arbetar till vardags vid Barn- och Ungdomsmedicin samt Allergicentrum, Skaraborgs sjukhus i Skövde. Sedan början av 198-talet har han speciellt intresserat sig för utveckling av nya metoder att mäta funktionen i lungornas små luftrör hos barn i alla åldrar och hos vuxna. I Skövde utvecklar och utvärderar han nya mätmetoder för lungfunktionen i studier bland barn med astma och cystisk fibros och bland vuxna med olika lungsjukdomar. Han har satt upp sina mätmetoder på ledande forskningslaboratorier i Europa och Amerika och medverkar i olika lungforskningstudier världen över. Per är docent vid Göteborgs Universitet och har handlett ett flertal kollegor och ingenjörer inom och utom Sverige till doktorsavhandlingar. Olle Zetterström Professor Olle Zetterström är en välkänd lungläkare och vuxenallergolog med mycket bred klinisk och forskningserfarenhet. Hans nyfikenhet parad med känsla för vad som är kliniskt betydelesfullt har lett honom till studier av allergiska mekanismer, allergisk inflammation och överretbarhet i luftvägarna. Han har handlett ett flertal respekterade kollegor till doktorsavhandling under sin tid på Karolinska Sjukhuset och som professor på Allergicentrum vid Universitetssjukhuset i Linköping. Olle insåg tidigt betydelsen av de små luftvägarna för astma och andra lungsjukdomar men också svårigheten att mäta deras funktion. Han tjänstgör för närvarande deltid som allergolog vid Allergicentrum vid Skaraborgs sjukhus i Skövde där han också bedriver forskningsprojekt tillsammans med sin medförfattare till denna bok. Med mäter vi de volymer och flöden som en individ kan andas ut eller in under långsam andning eller under forcerade andningsmanövrer. Spirometri är den mest använda metoden att bedöma ventilationsförmågan ( bälgfunktionen ), dvs de mekaniska egenskaperna hos våra lungor och bröstkorg. Korrekt hanterade mäter moderna spirometrar mycket noggrannt och precist volymer och flöden. De presenterar mätvärden och grafer över patientens prestationer samt hur resultaten förhåller sig till förväntade mätvärden. Spirometrar är idag ofta anslutna till en dator och resultaten blir omedelbart tillgängliga i patientjournalen. En enkel bör ta högst 1 minuter att utföra och med undersökning av reversibiliteten inte mer än 3 minuter. Den måste dock genomföras korrekt, med iakttagelse av de kvalitetskriterier som föreskrivs. Resultaten måste tolkas mot bakgrund av patientens sjukhistoria, tidigare fynd och lämpliga referensvärden. Det är viktigt att tänka på att en bara utgör en enstaka mätpunkt i ett längre förlopp. Med dessa förbehåll nämnda får du med en objektiv bild av viktiga aspekter av din patients lungfunktion. Du kan bedöma om nedsättningen av ventilationsförmågan är så uttalad att den kan förklara patientens andfåddhet (dyspné) i vila eller vid fysisk aktivitet eller om man ska söka annan orsak (exempelvis lungembolism, hjärtsvikt, anemi eller sköldkörtelrubbning). Du kan också avgöra om lungfunktionsnedsättningen är av obstruktiv eller restriktiv typ. Genom ett enkelt reversibilitetstest kan du ibland få stöd för din misstanke om astma. Uppföljning med efter insatt astmabehandling kan tillsammans med klinisk förbättring säkerställa diagnosen. Tack vare lekfulla animationsprogram på datorn kan vi idag få barn från 4-5 års ålder att utföra med nöjaktiga resultat Din patients arbetsförmåga kan vara begränsad av nedsatt lungfunktion. I ditt beslut om intyg för sjukskrivning eller förtidspensionering kan 8 9

6 När ska utföras? du få stöd i resultaten. Individer som arbetar i riskyrken ska regelbundet genomföra. Genom att har mycket hög reproducerbarhet kan en till synes obetydlig nedgång av lungfunktionen utgöra en signal på att lungorna tagit skada av en olämplig exponering. Vi beskriver i boken kortfattat lungornas anatomi och fysiologi för att du som utför eller tolkar er ska känna att du har en tillräcklig grund för ditt handlande och för din tolkning. När ska utföras? Spirometri bör utföras på patienter som söker på öppenvårdsmottagningar för andfåddhet, långdragen hosta eller pip i bröstet, i syfte att fastställa orsaken till symtomen och för att dokumentera ventilationsförmågan. Effekten av medicinering eller andra åtgärder mot astma eller KOL men också andra lungsjukdomar bör alltid utvärderas med en objektiv metod, dvs. Kontroll av lungfunktionen i samband med återbesök bör göras åtminstone med 6-12 månaders mellanrum hos patienter med känd kronisk lungsjukdom (t ex astma eller KOL), såvida inte förvärrade eller nya symtom föranleder tidigare undersökning. Rökare i 4-årsåldern med luftvägssymtom bör undersökas eftersom begynnande luftvägsobstruktion i denna ålder har dålig prognos och riskerar leda till betydande handikapp redan i 5-6 års ålder, om vederbörande inte upphör att röka. Spirometri har en självklar plats vid hälsokontroller inför och under anställning vid industrier, där risk finns för yrkesrelaterad lungsjukdom. En översikt av indikationer för och användningsområden visas i Tabell 1. Tabell 1. Indikationer för och syften med enligt ATS/ERS 25 (1). Diagnostik Utvärdera symtom, tecken eller laboratoriefynd som tyder på lungsjukdom Bedöma effekten av sjukdom på lungfunktionen Screening av individer med risk för lungsjukdom Bedöma pre-operativ risk Bedöma prognos Bedöma hälsostatus före start av krävande fysiska aktivitetsprogram Monitorering Utvärdera insatta behandlingar Följa förloppet av sjukdom som påverkar lungfunktionen Följa individer som exponeras för ämnen skadliga för lungorna Följa upp individer som behandlas med läkemedel, som innebär risk för lungbiverkningar Utvärdera funktionsnedsättning och handikapp Utvärdera individer som deltar i rehabiliteringsprogram Utvärdering för försäkringsbedömning Utvärdering av legala skäl Hälsoarbete/forskning Epidemiologiska undersökningar Upprätta referensvärden Klinisk forskning 1 11

7 När ska utföras? Barn kan i allmänhet enkelt undersökas från 7 års ålder. Kroniskt lungsjuka barn kan efter övning ofta lämna tillförlitliga mätresultat redan från 4 års ålder. Vid initial utredning av patienter med misstanke på lungsjukdom är det angeläget att göra ett bronkdilatationstest för att om möjligt påvisa reversibel obstruktion. Vid uppföljning är detta inte nödvändigt om FEV1 ligger nära patientens optimala värde, vilket är viktigt att ha fastställt. Kortfattad lungfysiologi Lungornas uppgift är gasutbytet, dvs upptag av syrgas (O 2 ) från inandningsluften till blodet och avgivning av koldioxid (CO 2 ) från blodet till utandningsluften. I vila förbrukar en vuxen individ per minut ca 3 ml O 2 och vädrar ut ca 25 ml CO 2. Figur 1 visar en schematisk skiss av luftvägsträdet. Figur 1. Schematisk skiss av luftvägsträdet. Siffrorna till vänster om figuren anger luftvägsgenerationen. Ø=innerdiameter. 1 5 Konduktiva luftvägar 2 mm Ø 1 Perifiera, små luftvägar < 2 mm Ø 15 2,5 mm Ø Intra-acinära luftvägar 12 13

8 Kortfattad lungfysiologi Anatomiskt och funktionellt är luftvägarna uppdelade i en konduktiv del (luftvägsgeneration -16) som leder inandningsluften till de gasutbytande enheterna (acini) som var och en har ca sex luftvägsgenerationer (generation 17-23). Lungorna har ca 2-3 acini som består av respiratoriska bronkioler, alveolgångar och alveolsäckar. Varje acinus har en volym av <.2 ml. Sammanlagt har lungorna mer än 3 miljoner alveoler, med en total yta av ca 1 m 2. Om lungorna istället bara utgjorde en enda sfär skulle deras yta bara vara,15 m 2, en alltför liten kontaktyta mellan luft och blod för ett tillräckligt gasutbyte. Tack vara det fint förgrenade luftvägsträdet förmår vi inom loppet av ett enda andetag jämnt fördela den friska inandningsluften i lungorna och tillse att den blandas effektivt med den använda luften i alveolerna. På alveolernas samlade yta av 1 m 2 finns i kapillärnätverket hos en vuxen bara ca 1 ml blod. Uttrycket a glass of wine spread out over a tennis court illustrerar hur tunn denna blodfilm är. Gastransport och gasblandning sker genom två fysikaliska mekanismer: konvektion (bulkflöde eller nettotillskott av gas från ett område med högt tryck till ett med lägre tryck) och genom molekylär diffusionsrörelse. Konvektion är den viktigaste mekanismen i de konduktiva luftvägarna där gasens linjära flödeshastighet är relativt hög, medan diffusion är den viktigaste mekanismen för gasblandning inuti de gasutbytande enheterna (acini). Med dynamisk mäts flöden och man får således inte direkta mått på diffusionsförmågan eller på hur ojämnt ventilation och genomblödning fördelar sig i olika lungdelar. Rubbning av var och en av dessa faktorer kan förstås bidra till dyspné. Hos en vuxen man med en vilolungvolym av 4,2 L fördelas ca 4, L på de acinära luftvägarna och bara,2 L på de konduktiva. Luftvägar med en innerdiameter av 2 mm eller mindre, motsvarande åttonde luftvägsgenerationen och perifert därom, brukar kallas perifera eller små luftvägar. Trots att de små (perifera) luftvägarna representerar över 9% av den totala lungvolymen svarar de endast för 1-2% av det totala luftvägsmotståndet. De små luftvägarna har kallats the silent lung zone därför att obstruktion i dessa är svåra att påvisa i tidigt skede med vanlig och för att den låga flödeshastigheten i dessa inte genererar hörbara rhonki. Trakea och luftvägar med en diameter ner till ca 2 mm har stöd av brosk i väggarna. Mer perifert belägna luftvägar är upphängda i lungparenkymets elastiska nätverk och är alltså beroende av de elastiska egenskaperna i lungorna för att hållas öppna. Figur 2. Faktorer och processer involverade i lungornas gasutbyte. Syrerikt blod från lungan Resistans Elasticitet Syrefattigt blod till lungan O 2 CO 2 Ventilation Ventilationsfördelning Diffusion Blodflödesfördelning Figur 2 är en schematisk illustration av lungorna och luftvägarna samt de processer och faktorer som är involverade i gasutbytet. För att detta ska kunna äga rum måste luft transporteras in och ut ur lungorna. Det måste också finnas en lungvolym på plats som den inandade luften kan blandas med. Grenverket av små luftvägar fördelar luften till den gasutbytande zonen där fortsatt gastransport domineras av diffusion. Ventilationsfördelningen 14 15

9 Kortfattad lungfysiologi styrs av resistans och elasticitet i de små lungenheterna. I den gasutbytande zonen sker gasutbytet med blodet genom diffusion över det alveolokapillära membranet, dvs över alveolernas väggar. Ventilationen och perfusionen (genomblödningen) finregleras i små lungenheter utifrån de lokala CO 2 - och O 2 -koncentrationerna. Vid obstruktion av små luftvägar minskas blodflödet till de lungenheter som de obstruerade luftvägarna försörjer. I Figur 3 illustreras schematiskt bröstkorgen och lungorna med luftrör samt en flödesmätare ansluten till luftvägsöppningen. Lungan hålls utspänd genom ett omgivande undertryck i pleurarummet och dess volym kan förändras genom att bröstkorgens volym förändras, framför allt genom diafragmans rörelser (illustrerade som sprutans rörelser). Bröstkorgens vilja att expandera balanseras av lungornas elasticitet som vill få dem att kollapsa. Den mekaniska balansen mellan dessa krafter bestämmer vilolungvolymen dvs medelandningsläget (den funktionella residualkapaciteten, FRC). Figur 3. Samspelet mellan lungvolym och luftvägsdiameter under olika andningsfaser. Full inandning Lungparenkymets elasticitet hjälper också utandningsmuskulaturen att driva ut luften under utandningen och håller också eftergivliga luftrörsväggar utspända. Beroende på skillnaden i tryck över luftvägen uppstår en kritisk försnävningspunkt (markerad med röd pil) under en forcerad utandning. Med kritisk punkt menas att det är vid den punkten i luftvägsträdet som det maximala utandningsflödet avgörs. I början av utandningen är försnävningspunkten lokaliserad till trakea men flyttar sig under utandningen i perifer riktning (Figur 3 och Figur 5). Hos en individ är det maximala utandningsflödet som kan presteras direkt relaterat till den absoluta lungvolym som flödet uppmäts vid, dvs högre flödeshastigheter kan åstadkommas vid höga lungvolymer än vid låga. Figur 4. Faktorer som bestämmer det maximala utandningsflödet under olika faser av en maximal forcerad exspiration. Pålagd kraft Lungornas elastiska egenskaper Stora (centrala) luftvägar Flöde Flöde Små (perifera) luftvägar Volym Forcerad utandning TLC RV Flöde Volym Volym De faktorer som därutöver bestämmer maximalflödet vid olika lungvolymer under en maximal forcerad utandning sammanfattas i Figur 4. I början av den forcerade exspirationen bestäms maximalt flöde av den 16 17

10 Kortfattad lungfysiologi kraft individen lägger på utandningen i samspel med diametern på de centrala intra-thorakala luftvägarna (trakea och huvudbronker) som stöttas av brosk. Under de senare 2/3-delarna av den maximala utandningsmanövern är det lungornas elastiska egenskaper och de små luftrörens dimensioner som avgör maximal flödeshastighet. Det är alltså alveolväggarnas elasticitet som driver på utandningen tillsammans med kraften från bröstkorgen. Samtidigt är det elastiska trådar från lungvävnaden till de små luftrörens yttre väggar som håller dem utspända. Långvarig tobaksrökning skadar lungorna och deras elastiska egenskaper, ibland till den grad att lungemfysem utvecklas. Sänkta forcerade flöden ses därför ofta hos rökare, speciellt i den senare hälften av utandningen. Hos individer med emfysem är bröstkorgen ibland påtagligt förstorad därför att lungornas elasticitet är låg och bröstkorgsväggens expanderande kraft inte balanseras på ett normalt sätt. Hos individer med lungfibros har lungvävnaden en ökad elasticitet, dvs lungorna är styva. Detta leder till små lungvolymer men samtidigt också större drivkraft från alveolerna under exspirationen och ökad utspänning av de små luftvägarna vid en given lungvolym. Vid lungfibros kan man därför ofta se onormalt höga exspirationsflöden vid en given absolut lungvolym. Läs mera om detta längre fram i boken. På grund av normala olikheter i anatomin mellan friska individer ger den kritiska försnävningspunktens förflyttning i perifer riktning från en luftvägsförgrening till en annan upphov till olika former på den exspiratoriska flöde/volym-kurvan som därför kan vara karaktäristisk för en individ (Figur 5). Figur 5. Principiell forcerad exspiratorisk flöde/volym-kurva. Kurvan visar hur den kritiska försnävningspunkten som avgör maximalt forcerat utandningsflöde förflyttar sig i perifer riktning under exspirationen. Plötsliga hopp av försnävningspunkten från en luftvägsgeneration till en annan kan ge upphov till plötsliga "trappsteg" i kurvformen även hos friska individer. Flöde Volym Normalvärden för olika ska mått på lungfunktionen har en stor variationsvidd i populationen, även när hänsyn är tagen till kön, kroppslängd och ålder. Olika storlekar på våra bröstkorgar kan bara delvis förklara de stora inter-individuella variationerna i forcerat utandningsflöde i relation till lungvolymen som ofta ses. Dessa variationer beror till stor del på normala men ändå stora skillnader i tillväxten av luftrörens diameter i relation till lungvolymen (2). Denna oproportionerliga men fysiologiska skillnad i luftrörstillväxten startar sannolikt tidigt i barndomen och följer sedan individen livet ut (3), ett fenomen som fysiologer brukar kalla tracking of lung function. Figur 6 illustrerar schematiskt hur olikstora luftrören kan vara hos två friska individer med samma lungvolym. Det råder också stora könsskillnader i luftvägskaliber och i tillväxten av luftrören i relation till lungstorleken (4-5). Före puberteten har pojkar jämfört med flickor smalare luftrör vid en given lungvolym. I samband med puberteten växer pojkarnas bröstkorg till på bredden och djupet

11 Kortfattad lungfysiologi Lungorna spänner då ut luftrören till den grad att en yngling jämfört med en flicka för en given ålder och kroppslängd kan prestera högre utandningsflöden. Denna skillnad i utvecklingen av luftrören förklarar delvis att obstruktiva luftrörsbesvär är dubbelt så vanliga hos pojkar jämfört med flickor före puberten medan denna könsskillnad blir den omvända efter puberteten. Män har också upp till 5% fler alveoler än kvinnor, vilket behövs för att säkerställa det större syreupptag som krävs till den större muskelmassan och kroppsmassan hos män (6). Figur 6. Illustration av de fysiologiska skillnader i relationen mellan luftsrörsdiameter och lungvolym som förklarar den stora variationen i normalvärden för forcerade flöden (2). Återges med utgivarens tillstånd. Nedslag i ns historia Den engelske försäkringsläkaren och kirurgen John Hutchinson beskrev redan 1846 (7) en spirometer som bestod av en välbalanserad kalibrerad klocka som lätt rörde sig i en vattencylinder (Figur 7). Med bara smärre förändringar, en lättare klocka plus en skrivare och en indikator för tid, har hans spirometer använts fram till våra dagar i form av Bernsteinspirometern (Figur 8). Hutchinson skrev att spirometern är ett instrument som används för att mäta den luftvolym som kan drivas ut ur lungorna. Han undersökte över 4 individer och visade att lungvolymerna varierar mellan individer och med kroppsläge samt sjukdom. Hutchinson visade också på att livsstil och yrke är av betydelse för hälsan. Betydelsen av för försäkringsbolagens vitalstatistik framgår med all tydlighet av titeln på en bok han skrev och han introducerade benämningen vitalkapacitet på den maximala volym vi kan andas in eller ut (8). Figur 7. John Hutchinson's spirometer (7) Figur 8. Bernstein-spirometer som användes på Kliniskt Fysiologiska laboratoriet vid Kärnsjukhuset i Skövde på 197-talet. Sammanfattning Detta avsnitt har visat dig att den maximala lungvolym vi kan andas ut eller in (vitalkapaciteten) och de forcerade volymerna och flödena är viktiga mått på lungfunktionen som vi kan mäta med en vanlig spirometer. Kapitlet har också visat att lungan är ett komplext organ. Tillstånd som företrädesvis drabbar fördelningen av ventilationen genom de små luftrören, diffusionen av O 2 och CO 2 över det alveolo-kapillära membranet eller matchningen av ventilation till perfusion återspeglas inte alltid i reslutaten. Kompletterande undersökningar på kliniskt fysiologiskt laboratorium är därför nödvändiga när misstanke uppstår på sådana tillstånd och rubbningar. 2 21

12 Nedslag i ns historia Spirometri uppfattades som en viktig undersökning men kom inte i bredare kliniskt bruk förrän 1 år senare. År 1947 visade Robert Tiffeneau i Paris visade att en forcerad utandningsmanöver kan registreras (9). I en monografi (1) påpekade Tiffeneau att den forcerade utandningsvolymen under den första sekunden är ett mått på ventilationsförmågan och att denna som andelen av vitalkapaciteten visar på orsaken till funktionsnedsättningen, dvs om det rör sig om en obstruktiv eller restriktiv inskränkning. Först tio år senare anammade The British Thoracic Society (BTS) Tiffeneaus tidsbestämda volymer och gav dem benämningen forced expiratory volume over a stated interval of time och föreslog termerna FEV1 och FEV.75 (11). BTS föredrog FEV1 framför FEV.75 då man ansåg att FEV1 är lämpligare i kliniken. Man menade också att FEV1 som andel av den forcerade vitalkapaciteten (FEV1/FVC) såväl som andel av den långsamma vitalkapaciteten (FEV1/VC) är acceptabla mått. Den långsamma tekniska utvecklingen av lungfysiologin är anmärkningsvärd. FEV 1 föddes 5 år efter att bröderna Wright gjorde den första flygningen. FEV 1 är fortfarande det i stort sett allenarådande måttet för klassifikation av individer med lungsjukdom och svårighetsgrad av denna och vid utvärdering av nya läkemedel mot lungsjukdomar. I fransktalande länder går FEV 1 /VC-kvoten under namnet Tiffeneau index (TI). Tiffeneau var farmakolog och studerade effekterna av acetylkolin, histamin, allergen, och adrenalin på bronktonus hos astmatiker. Han visade att adrenalin skyddar mot bronkobstruktion framkallad av acetylkolin och histamin samt att kortison minskar känsligheten för allergen. Hans observationer lade därmed grunden för den moderna astmabehandlingen. Nästa stora steg i ns historia togs nästan samtidigt när den amerikanske kardiologen Robert E Hyatt 1958 visade på den exspiratoriska flöde/volym-kurvans värde och bevisade att det finns ett maximalt flöde som kan åstadkommas vid en given lungvolym (12), se Figur 4 och 5. Vidare visade han att de maximala utandningsflödena är relaterade till underliggande mekaniska egenskaper hos lungorna. I mitten av 195-talet konstruerade amerikanen Arthur DuBois kroppspletysmografen (13) för bestämning av lungornas statiska volymer och luftvägsmotståndet. Han konstruerade också apparatur för mätning av luftrörens mekaniska egenskaper med hjälp av ljudvågor som överlagrades andningsflödet, så kallad forcerad oscillationsteknik (FOT) (14). Forster visade också i mitten av 195-talet hur lungornas diffusionskapacitet lätt kan mätas med kolmonoxid (CO) (15). Grunden till att känsligt mäta funktionen i de små luftvägarna med gasblandningstest (t ex N 2 -utsköljning med O 2 ) lades redan under 194-talet och början av 195-talet (16). Under 195- och 6-talet var Flyg- och Navalmedicinska institutionen vid Lunds Universitet ledande på N 2 -utsköljningstekniken. Trots sitt stora och delvis unika informationsinnehåll och ringa behov av samverkan från patientens sida används dessa tester ännu bara i ringa omfattning kliniskt. Tekniska aspekter En spirometer skall ge sanna och reproducerbara mätvärden. Den klassiska klockspirometern i vattenbad som Hutchinson konstruerade har använts på svenska sjukhus fram till 198-talet (Figur 8), men kan av praktiska och hygieniska skäl inte rekommenderas idag. Klockspirometrar med s k rolling seal-tätning som rör sig med en smidig, dubbelvikt plastmanschett ger korrekta mätvärden men är skrymmande. Fördelen med dem är att de inte ändrar sin kalibrering och de registrerar både snabba och långsamma andningsförlopp riktigt, vilket även s k bälgspirometrar gör. Det engelska företaget Vitalograph var en ledande spirometertillverkare under en stor del av 19-talets senare hälft med spirometrar baserade på en torr bälg, liknande den blåsbälg man har i hemmet till den öppna spisen, samt en skrivare som rörde sig med en bestämd hastighet (Figur 9)

13 Tekniska aspekter Figur 9. Vitalograph bälgspirometer. Figur 1. Spirometer (Jaeger Masterscope) med pneumotachometer av typ Lilly (nätraster). Denna spirometer är dessutom utrustad med en högtalare för att kunna utföra så kallad forcerad oscillations-mätning. Vitalographs bälgspirometer används fortfarande, men försäljs nu med datoranslutning. Idag är nästan alla spirometrar elektroniska och baserade på flödesmätare. Den klassiska flödesmätaren är pneumotachometern som mäter tryckfallet över ett ett nät (Figur 1) eller över ett rör innehållande kapillärer av veckad aluminiumplåt. Andra mätprinciper för flödesmätare är ultraljud, turbiner och massflödesgivare. De har alla olika fördelar och nackdelar men uppfyller i allmänhet väl de krav som ställs på dem. Ultraljudssensorer mäter skillnaden i hastighet på en ljudsignal som skickas i båda riktningarna snett genom luftströmmen och har fördelen av ett mycket brett mätområde. Turbinspirometrar kan ha en extremt lätt och lättrörlig tvåbladig vinge, där varje varv detekteras genom att en ljusstråle bryts varvid en viss volym registreras. Massflödesgivare mäter mängden energi som måste tillföras för att hålla en uppvärmd tråd vid konstant temperatur. Vid gasflöde avkyls tråden och en flödesproportionell signal erhålls. Spirometrar med flödesmätare skall som princip kalibreras och testas med en precisionskalibrerad luftspruta med helst 3 ml volym. De skall ge en felvisning av volymen på högst ±3% vid både snabbt och långsamt flöde. Volymen integreras fram digitalt från en flödesmätare medan spirometerklockor och bälgar primärt mäter volym och från volymsignalen beräknas flödeshastigheter digitalt genom derivering. I de aktuella riktlinjerna för som givits ut av ATS och ERS 25 anges vilka krav som ska ställas på spirometrar och hur dessa ska kunna kalibreras (1) (Tabell 2). Hos mätutrustningen är inte bara de statiska egenskaperna (korrekt volymsmätning, flödesmätning, lågt flödesmotstånd) viktiga. Även de dynamiska egenskaperna är av stor betydelse, dvs utrustningens förmåga att följa snabba förändringar i ett förlopp. Flödesmätare som pneumotachometrar måste hållas uppvärmda till ca 38 C för att kondens från utandad vattenånga inte ska ge upphov till felvärden

14 Tekniska aspekter Tabell 2. Krav på mätområde och mätnoggrannhet hos spirometrar enligt ATS/ERS 25 (1). För samtliga mått gäller att spirometern ska klara flödesintervallet -14 L/s. VC,5-8, L, +3% av mätvärdet eller +,5 L, vilketdera som är störst FVC,5-8, L, +3% av mätvärdet eller +,5 L, vilketdera som är störst FEV 1,5-8, L, +3% av mätvärdet eller +,5 L, vilketdera som är störst PEF Noggrannhet +1% av mätvärdet eller +,3 L/s, vilketdera som är störst Repeterbarhet +5% av mätvärdet eller +,15 L/s, vilketdera som är störst MMEF,-7, L/s, +5% av mätvärdet eller +,2 L/s, vilketdera som är störst Övriga flöden Noggrannhet +5% av mätvärdet eller +,2 L/s, vilketdera som är störst MVV upp till 25 L/min vid en andetagsvolym av 2 L, noggrannhet + 1% av mätvärdet eller +15 L/ min, vilketdera som är störst. Förkortningslistan på omslaget visar vad de olika måtten betyder. Vår andningsluft är en gas och det är viktigt att minnas att gaser antar olika volymer beroende på temperaturen. Det betyder att rumsluft som inandas expanderar när den kommer in i lungorna och omvänt. Därtill kommer att en gasvolym som kommer i kontakt med en vattenyta kommer att expandera till följd av att vatten i vätskeform omedelbart ställer sig i jämvikt med vatten i gasform, dvs vattenånga. Ångtrycket för vatten är proportionellt mot temperaturen. I rumstemperatur, t ex 22 C är alltså vattenångtrycket lägre än vid kroppstemperaturen 37 C. Vidare är rumsluften vanligen ganska torr då den inte står i jämvikt med en vattenspegel. Rumsluften har alltså en låg relativ luftfuktighet, medan luften i lungorna är fullt mättad med vattenånga. På grund av den högre temperaturen i sig samt på grund av det högre vattenångtrycket, som en följd av temperaturen, expanderar inandningsluften ca 1% när den inandas. Vid utandningen är den något kyld redan när den passerat munöppningen. Det är av stor vikt att förstå dessa enkla fysiskaliska grundprinciper. Man har därför kommit överens om att presentera alla lungvolymer och uppmätta flöden vid de förhållanden som råder inuti lungorna. Detta tillstånd kalllas BTPS (Body Temperature, Pressure and Saturated). Ekvationen för konvertering av en uppmätt volym vid omgivningsförehållanden (ATPS, Ambient Temperature, Pressure and Saturated kan vara bra att känna till: Volym BTPS = Volym ATPS x [31 /(273 + T Amb )] x [(P Amb - P H2O ) / (P Amb - 47)] P Amb är aktuellt barometertyck (mmhg), T Amb är omgivningstemperaturen, P H2O är vattenångtrycket i omgivningen. Kroppstempaturen antas vara 37 C, varför standardtemperaturen anges till 31 K (dvs 273 K + 37 C) och vattenångtrycket anges i lungan till 47 mm Hg. I praktiken ökar luftvolymen cirka 1% när den andas in och utandad luft från lungan har krympt ca 3% redan när den passerat läpparna. Moderna spirometrar korrigerar rätt alla volymer förutsatt att riktiga väderdata knappas in. Du ska dock tänka på att om du testar din spirometer med en 3-liters kalibreringsspruta så anger spirometern inandad volym till ca 33 ml och utandad volym till ca 31 ml, dvs ca 3% uppräkning av utandningsvolymen eftersom utandningsluften bara har har en temperatur av ca 33 C! Det är uppenbart att god hygien är viktig vid. Enklaste vägen till detta är att använda engångsfilter (se Figur 1), som förhindrar att mikroorganismer kommer in i mätutrustningen. Idag levereras en del spirometrar med färdigkalibrerade engångspneumotachometrar som alltså slängs efter en användning. Annars måste utrustningen enkelt och snabbt kunna rengöras mellan patientena, alternativt att flera mäthuvuden finns att byta mellan. Rengöring kan då göras senare på dagen om den är tidskrävande

15 Spirometri och olika lungfunktionsmått Spirometri och olika lungfunktionsmått Spirometri betyder andningsmätning och är en enkel fysiologisk undersökning där man bestämmer hur stora volymer en individ kan andas in eller ut och hur stora maximala andningsflöden han eller hon kan prestera. Primära mätsignaler är volym, flöde och tid. Med kan man alltså inte mäta hur mycket luft som finns kvar i lungorna efter en utandning. Registeringen är standardiserad att utföras i sittande ställning under andning genom ett munstycke och den undersökte ska bära näsklämma. Den luftvolym som maximalt kan transporteras in och ut ur lungorna per tidsenhet är beroende av lungornas storlek (statiska volymer) och av deras mekaniska egenskaper. De statiska lungvolymerna kan delas in i fyra primära volymer (RV, ERV, VT och IRV) och fyra kapaciteter som består av minst två av dessa volymer (Figur 11). Figur 11A. Tidalandning (tidalvolym; VT) samt bestämning av inspiratorisk kapacitet (IC) genom en maximal inandning från medelandningsläget (FRC) till total lungkapacitet (TLC) och därefter en maximal utandning (exspiratorisk vitalkapacitet; EVC) till residualvolym (RV). TLC FRC VT RV Tidalandning IRV ERV IC EVC Figur 11B. Tidalandning samt bestämning av exspiratoriska reservvolymen (ERV) genom en maximal utandning från medelandningsläget (FRC) till RV och därefter en maximal inandning till TLC, varvid den inspiratoriska vitalkapaciteten (IVC) bestäms. TLC FRC RV Tidalandning ERV Total lungkapacitet (TLC) är den mängd luft som lungorna rymmer efter en maximal inandning. Vitalkapaciteten (VC) är den maximala mängd luft som kan inandas efter en maximal utandning, inspiratorisk vitalkapacitet (IVC). Alternativt den maximala mängd luft som kan andas ut efter efter en maximal inandning, exspiratorisk vitalkapacitet (EVC). Hos friska är de i allmänhet lika stora. Den funktionella residualkapaciteten (FRC) (medelandningsläget) är gasvolymen i lungorna efter en vanlig viloutandning. Den består av den exspiratoriska reservvolymen (ERV), dvs den luft som kan andas ut från FRC, och residualvolymen (RV), dvs den luft som kvarstår i lungorna efter en maximal utandning. Tidalvolymen (VT) är den gasvolym som transporteras in och ut under andningscykeln. Inspiratorisk reservvolym (IRV) är den gasvolym som kan inandas ytterligare efter en normal inandning. VT och IRV bildar den inspiratoriska kapaciteten (IC), som är ett viktigt mått att följa vid KOL och vid utvärdering av läkemedel hos individer med KOL. En låg IC indikerar förhöjd FRC, dvs hyperinflation, och därmed ökat elastisk andningsarbete. Låg IC är ofta starkare än FEV1 knuten till graden av dyspné! IC IVC 28 29

16 Spirometri och olika lungfunktionsmått Figur 11 visar hur vitalkapaciteten (VC) och dess komponenter bestäms under långsamma manövrer. De statiska lungvolymerna visar på möjligheterna till ventilation, men de är dåligt relaterade till ventilationsförmågan, eftersom denna beror på hur stor del av VC som kan omsättas per tidsenhet. Bestämning av FRC (och därmed RV och TLC) kan inte göras med en enkel spirometer. FRC kan mätas med kroppspletysmografi (body box) och den undersökningen ger också mått på luftvägsmotståndet. Alternativt kan FRC bestämmas genom N 2 -utvädring med O 2 eller med heliumutspädning (se nedan). Figur 12. Spirogram med forcerad volym/tid-kurva (så kallad FEV 1 -kurva) som visar utandad volym som funktion av tiden. FEV 1 är den volym som töms från lungorna under den första sekunden och FVC är den forcerade (exspiratoriska) vitalkapaciteten. Den genomsnittliga flödeshastigheten från det att 25 till 75% av volymen har lämnat lungorna kallas MMEF, maximalt mitt-exspiratorisk flöde. En vuxen individ ska blåsa ut till dess att volymen når ett platåvärde och helst minst 6 sekunder. Enligt ATS/ERS riktlinjerna ska kurvan extrapoleras bakåt så att en korrekt noll-tidpunkt för starten av den forcerade utandningen erhålls, vilket är särskilt viktigt om starten är långsam (1). Vid dynamisk, så kallad forcerad vitalkapacitetstest, bestäms under maximala ut- och inandningsmanövrer den forcerade vitalkapaciteten (FVC), forcerade volymer vid olika tidpunkter från starten av manövern (t ex FEV 1 ) samt maximala flöden. De forcerade flödena och volymerna ligger till grund för den maximala exspiratoriska och den inspiratoriska flöde/volym-kurvan (MEFV- respektive MIFV-kurvan) som är de mest använda grafiska representationerna av resultat idag. Figur 12 visar en normal så kallad FEV 1 -kurva och Figur 13 visar motsvarande maximal exspiratorisk flöde/volym-(mefv)-kurva samt en efterföljande maximal inspiratorisk flöde/volym-(mifv)-kurva. Många moderna spirometrar visar samtidigt båda dessa kurvor för att maximera kvalitetskontrollen och informationsvärdet. Exspirerad volym Extrapolerad volym 25% FEV 1 75% 1s 1 FVC Tid (s) 3 31

17 Spirometri och olika lungfunktionsmått Figur 13. Maximal expiratorisk och inspiratorisk flöde/volym-kurva TLC PEF MEF 75 MIF 5 MEF 5 MEF 25 RV Från flöde/volym-kurvan beräknas maximala flöden vid olika lungvolymer. Ofta används MEF 5 och MEF 25 som utgör känsliga indikatorer på luftvägsobstruktion. Internationellt och historiskt är det mest använda flödesmåttet MMEF (maximalt mitt-exspiratoriskt flöde, även kallat MEF ) som är det genomsnittliga flödet i intervallet från 75 till 25% av vitalkapaciteten. Det maximala utandningsflödet benämns PEF (peak expiratory flow). Vid höga lungvolymer, nära TLC, ses höga maximala exspirationsflöden (PEF 8-1 L/s) (Peak Expiratory Flow) hos friska vuxna individer. Med sjunkande lungvolym sjunker flödeshastigheten snabbt. Vid lägre lungvolymer (från ca 5% av TLC dvs efter ca 1/3-del av utandad FVC) kan flödeshastigheten inte ökas med ytterligare utandningskraft, dvs det råder en flödesbegränsning (eng. flow limitation). Medan maximalflödet i början av utandningen beror av den anlagda kraften och graden av obstruktion i de grova luftvägarna, avspeglar maximalflödet under den senare delen av utandningen (MMEF, MEF 5, MEF 25 ) obstruktion i de mindre luftvägarna samt lungornas elastiska egenskaper (Figur 4). Effekten av en tilltagande intra-thorakal luftvägsobstruktion, t ex ett astmaanfall på formen av en MEFV-kurva visas i Figur 14. Figur 14. Den exspirerade flöde/volym-kurvans form under tilltagande luftvägsobstruktion hos en individ med astmaanfall. Kurvan kan också sägas illustrera den med åren tilltagande försämringen av funktionen hos en rökare med KOL-utveckling. Flöde (% av förväntat) 1 Genom att jämföra MEF 5 och MIF 5 (maximalt inspiratoriskt flöde vid 5% av vitalkapaciteten) kan index på höga andningshinder beräknas (se nedan). En del spirometrar ger möjlighet att bestämma MVV (maximal voluntär ventilation), dvs hur mycket individen kan ventilera lungorna under en minut. I praktiken bestäms MVV under 15 s av hyperventilation, eftersom en hel minut av hyperventilation kan leda till svimning. Oftast skattas dock MVV som FEV 1 x 35 (L/min). Ventilationsförmågan beskrivs alltså väl med FEV 1. Exspirerad volym (% av förväntad)

18 Spirometri och olika lungfunktionsmått Medan index som MEF 5 och MEF 25 känsligt speglar luftvägsobstruktion så planar de snabbt ut vid ökande grad av luftvägsobstruktion. FVC däremot är ett relativt okänsligt mått vid lätt obstruktion. FEV 1 är sannolikt det index som bäst speglar luftvägsobstruktion av tilltagande grad. Detta illustreras i Figur 15. Förändringar i FVC används ibland för att indirekt bedöma graden av obstruktion i de små luftvägarna eftersom perifer obstruktion ofta leder till luftvägsavstängningar och förhöjd residualvolym. I likhet med FVC sjunker PEF i allmänhet först vid mera uttalad luftvägsobstruktion. PEF mäter fr a funktionen i de centrala (grova) luftvägarna. PEF-mätning kan inte ersätta eftersom PEF mäts under den initala, kraftberoende, delen av den forcerade utandningen. Därför speglar PEF bronkobstruktion och ventilationsfömåga betydligt sämre än FEV 1. Med en enkel PEF-mätare kan man dock följa dagliga variationer i luftrörsfunktionen i diagnostiskt syfte eller för att utvärdera behandling. Figur 15. FEV 1 korrelerar linjärt med graden av luftvägsobstruktion. Mitt-exspiratoriskt flöde är känsligare men bottnar snabbt. Forcerad vitalkapacitet är mindre känsligt än FEV 1 och sjunker framför alllt när de små luftvägarna stängs av. Figur 16. Statiska lungvolymer, FEV 1 -kurvor samt exspiratoriska flöde/volym-kurvor från restriktiv, normal, respektive obstruktiv individ. Notera sänkt TLC och VC vid restriktivitet och förhöjda TLC och RV (hyperinflation) vid luftvägsobstruktion. RESTRIKTIV INDIVID NORMAL INDIVID OBSTRUKTIV INDIVID Statiska lungvolymer bestämda i kroppspletysmograf TLC FRC RV FEV 1 -kurva VC TLC VC FRC RV ERV TLC VC FRC RV Testresultat (% av förväntat) 1 FVC FEV1 FVC FEV1 FVC FEV1 FVC 75 Tid (s) Tid (s) Tid (s) 5 FEV 1 Flöde/volym-kurva bestämd med spirometer MEF 5 Flöde Flöde Flöde 25 Normal Mild Moderat Ökande grad av obstruktion Svår TLC RV TLC RV TLC RV 34 35

19 Spirometri och olika lungfunktionsmått Figur 16 sammanfattar och jämför lungvolymer och flöden vid restriktiv och obstruktiv funktionsavvikelse och jämför dem med fynden hos en lungfrisk individ. Figuren är viktig för förståelsen men visar också på en viktig begränsning med. De luftvolymer som kvarstår i lungorna efter en normal (till FRC) eller en fullständig utandning (till RV) är okända. Fullständig beskrivning av de statiska lungvolymerna kräver alltså bestämning av FRC, som vanligen görs i en kroppspletysmograf (body box, se nedan). Av figuren framgår att en restriktiv funktionsavvikelse karakteriseras av onormalt låg VC, normal eller hög FEV 1 /FVC-kvot och en normalkonfigurerad men liten flöde/volym-kurva. Diagnosen restriktiv funktionsavvikelse kräver dock en bestämning av TLC eftersom en låg VC i princip också kan uppstå om en obstruktiv individ är oförmögen att tömma lungorna på ett normalt sätt pga luftvägsavstängningar, ett fenomen man brukar kalla hyperinflation. Figur 16 visar också att flöde/volym-kurvan har individens TLC som utgångspunkt. Vid som enda undersökning känner man dock inte till om TLC är normal för individen, onormalt låg (restriktivitet) eller onormalt hög (obstruktion med hyperinflation). Vi har ovan berättat att Robert Hyatt 1958 (12) visade att de maximala utandningsflöden som en individ kan åstadkomma avgörs av den absoluta lungvolym som de uppmäts vid. Hurvuvida patientens forcerade flöden är normala, höga eller låga för den faktiska (absoluta) lungvolymen är därför inte möjligt att säkert avgöra med bara. Om en hyperinflaterad obstruktiv individ inhalerar ett luftrörsvidgande läkemedel minskar sannolikt graden av hyperinflation, TLC minskar och VC ökar. Referenspunkten för flöde/volym-kurvan förändras därmed. Det maximala flöde som kan presteras när t ex 1 L luft har andats ut minskar därför, vilket kan tyckas motsägelsefullt men är logiskt. I princip kan heller inte index som MMEF, MEF 5 och MEF 25 före och efter luftrörsvidgning jämföras. Detta fenomen är en återkommande fråga och stötesten vid utbildningar, varför vi har valt att ta upp det till diskussion här. Vid restriktiva avvikelser som beror på fibros, dvs ökad elasticitet i lungvävnaden, ses normala eller onormalt höga maximala utandningsflöden för den absoluta lungvolymen. Figur 17 jämför flöde/volym-kurvor hos individer med olika funktionsavvikelser registrerade med spirometer (17A) samt i fall där den absoluta lungvolymen har bestämts med pletysmografi (17B). Det är uppenbart att bestämning av TLC t ex genom kroppspletysmografi är nödvändigt för att säkerställa en restriktiv avvvikelse eller en kombinerad obstruktiv och restriktiv funktionsrubbning

20 Spirometri och olika lungfunktionsmått Figur 17A. Flödeskurvor plottade mot utandad volym uppmätt med en spirometer Normal individ Obstruktion med hyperinflation Restriktivitet pga lungfibros Kombinerad restriktivitet och luftvägsobstruktion Sammanfattning Spirometri ger dig ett bra mått på en individs ventilationsförmåga. Du kan diagnostisera och gradera obstruktiv ventilationsinskränkning och indirekt påvisa restriktivitet. Vidare kan du med stor säkerhet följa förändringar över tiden hos dina patienter, av såväl graden av luftvägsobstruktion som lungrestriktivitet. Som du kommer att se nedan kan du också tillförlitligt påvisa förändringar i graden av bronkobstruktion efter tillförsel av bronkdilaterare eller efter provokation, vilket är viktiga hjälpmedel i diagnostiken av astma. Du vet nu också att det finns fall där du har anledning att gå vidare för att uppnå en säkrare bedömning efter en avvikande. TLC Utandad volym Figur 17B. Flödeskurvor plottade mot absolut lungvolym uppmätt i en kroppspletysmograf Obstruktion med hyperinflation Normal individ RV Kombinerad restriktivitet och luftvägsobstruktion Absolut lungvolym (% av förväntad värde) Restriktivitet pga lungfibros Kompletterande utredningar och fysiologiska metoder Dyspné kan bero på förändringar som inte kan förklaras av vanlig. Hjärtutredning kan då vara motiverad, men även kärlförändringar i lungorna (lungembolism eller pulmonell hypertension), thyreotoxikos och svår anemi ska övervägas som orsaker. Den vanligaste orsaken till dyspné vid ansträngning är i allmänhet dålig kondition p g a en stillasittande livsstil. Exempel på kompletterande lungfysiologiska mätmetoder som kan finnas på kliniskt fysiologiska laboratorier ges i Tabell 3. Vid misstanke om restriktivitet eller kombinerad obstruktiv och restriktiv sjukdom ska alltid kompletteras med kroppspletysmografi för bestämning av statiska lungvolymer (Figur 18). Kroppspletysmografi bör kunna utföras på alla kliniskt fysiologiska laboratorier och man kan samtidigt lätt bestämma luftvägsmotståndet. Undersökningen tar bara 1 minuter i anspråk. Även hos små barn i åldern 3-6 år som inte klarar kan så kallad specifikt luftvägsmotstånd lätt bestämmas 38 39

21 Kompletterande utredningar och fysiologiska metoder i en kroppspletysmograf under 3 s av viloandning! Oftast undersöks CO-diffusionskapaciteten samtidigt. CO-diffusionskapaciteten kan vara sänkt vid KOL med emfysem och vid restriktiva tillstånd, speciellt lungfibros. Arbetsprov med EKG, blodtrycksmätning och mätning av gasutbyte (V O 2 och V CO 2 ) kan ibland behövas för att fastställa orsaken till nedsatt arbetsförmåga, som inte direkt förklaras av låg ventilationsförmåga. Figur 18. Kroppspletysmografi för bestämning av statiska lungvolymer och luftvägsmotståndet. Dörren är öppen vid fotograferingstillfället. Tabell 3. Lungfysiologiska mätmetoder utöver enkel som kan finnas i det kliniskt fysiologiska lunglaboratoriet. Kroppspletysmografi Single breath DLCO Arbetsprov med gasutbyte Lungmekanik Heliumspädning N 2 -utsköljning med O 2 Forcerat oscillationstest Metakolinprovokation Torrluftsprovokation Ansträngningsprovokation Capsaicintest Mannitolprovokation Maximala inspiratoriska och exspiratoriska tryck Statiska lungvolymer (TLC, FRC, VC, RV etc) Diffusionskapaciteten hos lungorna för CO Arbetsförmåga, syreupptag och hjärtfunktion Statisk och dynamisk lungcompliance, tryck/volym-kurva, undersökning genom mätning av esofagustryck och samtidigt andningsvolymer Bestämning av FRC Bestämning av FRC och olika mått på ojämn gasdistribution FOT, bestämning av luftvägsmotståndet Bestämning av ospecifik luftvägsöverretbarhet Påvisande av reaktiva luftvägar och ansträngningsutlöst astma Påvisande av reaktiva luftvägar och ansträngningsutlöst astma. Kan göras på cykel, löpband med eller utan torrluft och näsklämma eller som fri löpning Mäter hostreaktiviteten som är ökad vid sensorisk hyperreaktivitet i luftvägarna Påvisande av reaktiva luftvägar och ansträngningsutlöst astma Bestämning av andningsmuskelstyrkan 4 41

22 Kompletterande utredningar och fysiologiska metoder Med vanlig n kan man inte alltid särskilja kronisk astma från kroniskt obstruktiv lungsjukdom (KOL), med eller utan åtföljande emfysem. Noggrann anamnes är fundamental för differentialdiagnos. Reversibel obstruktion talar för astma. FENO (fraktionen kvävemonoxid i utandningsluften) är förhöjd hos individer med astma och eosinofil inflammation i de nedre luftvägarna, men kan också förekomma vid KOL, särskilt vid exacerbation. Små handhållna FENO-mätare används idag på en del öppenvårdsmottagningar. Mer exklusiva NO-mätare som kan mäta NO vid olika utandningsflöden finns på många kliniskt fysiologiska laboratorier och lungmottagningar. Med dessa kan man bestämma NO från de små luftvägarna. NO-halten i näsgångarna kan också mätas. Denna är kraftigt sänkt hos individer med heltäta bihålor, ett typiskt fynd vid primär ciliär dyskinesi (PCD), dvs ciliedefekt-syndrom, ett tillstånd karakteriserat av kronisk hosta, luftvägsobstruktion och bronkiekstasier. Mätning av statiska lungvolymer i kroppspletysmograf i kombination med mätning av CO-diffusionskapacitet kan bidra till att säkerställa KOL-diagnosen liksom datortomografi av lungorna. Hyperinflation, dvs förhöjda statiska lungvolymer och nedsatt diffusionskapacitet är karakteristiska fynd vid KOL. Förhöjda lungvolymer kan också ses vid astma men diffusionskapaciteten är i allmänhet normal eller hög vid astma. Astma karakteriseras av kraftigt ökad luftvägsreaktivitet. Det traditionella sättet att mäta den är genom metakolinprovokation. Metakolin är en syntetisk analog till acetylkolin, en transmittorsubstans i luftvägarna som medierar luftörssammandragning. Vid metakolinprovokation inhaleras ökande doser eller koncentrationer av metakolin intill dess att FEV 1 har sjunkit med minst 2%. Dosen eller koncentrationen som ger 2% fall i FEV 1 kallas PD 2 respektive PC 2 för metakolin. Ett negativt metakolintest utesluter i allmänhet en måttligt svår eller svår astma, medan en lätt ökad känslighet för metakolin kan ses vid mild astma samt vid flera olika lungsjukdomar, inklusive KOL (Figur 19). Figur 19. Diagram från metakolinprovokation hos tre individer med bestämning av PC2 för metakolin. Olika PC2-resultat indikeras med pilar mot x-axeln. Fall i FEV 1 (%) 6 4 2,3 Medelsvår astma Metakolin (mg/ml) Lätt astma,125,5 2, 8, 32, Frisk Bedömning av bronkreaktiviteten med något provokationstest kan vara motiverad hos individer med en sjukhistoria som överensstämmer med astma men där med reversibilitetstest och registrering av PEFkurva hemma inte ger stöd för diagnosen. Hos barn och ungdomar görs detta ofta med ett enkelt ansträngningstest eller genom hyperventilation av torr luft med tillsats av 5% CO 2 (t ex Aiolos Astmatest ). Ett alternativ är mannitolprovokation (Aridol ). Provokation genom ansträngning, hyperventilation av torr luft eller inhalation av mannitol i ökande doser har det gemensamt att de leder till frisättning av mediatorsubstanser från inflammatoriska celler i luftvägarna. Ett positivt resultat med dessa provokationer är mera specifikt för astma än metakolintestet (17-18). På många barnmottagningar görs ett enkelt ansträngningstest varvid barnet får springa snabbt under 6 minuter, helst med en näsklämma, så 42 43