Lungfunktionsutredning 3.1 SPIROMETRI 3.1.1 Referensvärden Referensvärden (normalvärden) finns för en mängd olika etniska grupper. De som främst används i Sverige är det svenska materialet från Uppsala (Hedenström et al) eller det europeiska kombinationsmaterialet från kol- och stålunionen (ECCP) med en sammanslagning av olika referensvärden i Europa. Det svenska normalmaterialet rekommenderas i första hand. Det europeiska materialet har referensekvationer beroende av ålder och längd medan Uppsala materialet även har ålder i kvadrat samt i vissa fall även vikt som förklarande beroende variabler. Bägge materialen bör finnas med som val i en modern spirometer. Det svenska Uppsalamaterialet visar något högre värden av flöden och volymer jämfört med det europeiska materialet. Detta kan delvis bero på att det finns rökare ingående i vissa av de material som ligger till grund för de sammanslagna regressionsekvationerna enl. ECCP. Det vore även önskvärt om referensmaterial från olika etniska grupper finns att tillgå i spirometern och som kan användas vid undersökning av icke europeiska patienter. Vanligen uttrycks uppmätta värden i % av referensvärdet eller som antal standarddeviationer (SD) från referensvärde. För de flesta variabler kan man räkna normalintervallet som ±20% dvs. mellan 80 120 % eller ±2 SD. Procentsiffran minskar spridningen av normalvariationen vid höga aktuella värden medan normalvariationen uttryckt som antal SD minskar vid låga värden. För de slutexspiratoriska flödena FEF 50 och FEF 25 från flödevolym kurvan måste man dock acceptera en variation på ± 50 % dvs. normalvärdet ligger mellan 50 och 150 %. (För information angående registrering av flöde-volym kurvan, se nivå 2). I vissa spirometrar finns även ickeeuropeiska referensvärden inlagda. 3.1.2 Reversibilitetstest Reversibilitetstestet används för att bedöma om det finns inslag av bronkmuskelkonstriktion som kan påverkas av b2-stimulerare och/eller antikolinergika. Reversibilitet brukar företrädesvis ses hos astmatiker men är inte specifikt för astma. Även KOL-patienter kan uppvisa en reversibel komponent liksom att astmatiker kan uppvisa en mycket låg och icke signifikant reversibilitet. Vid beräkning av reversibiliteten förekommer två beräkningssätt. A) B) Störst skillnad mellan dessa två beräkningssätt får man vid låg initial FEV1 då formel A) överskattar och formel B) underskattar den procentuella förändringen. Eftersom även normala friska personer får en minskad tonus i bronk muskulaturen efter inhalation av b2-stimulerare anges därför vanligen en förbättring på 12 % i FEV1 som en signifikant reversibilitet talande för en abnorm bronkmuskelkonstriktion. Vanligen används ekvation A) för beräkning av reversibiliteten. Vid alltför låg initial FEV1 kan dock den procentuella förbättringen bli stor trots en liten relativ förbättring. Man har därför skärpt kravet att förbättringen även skall innebära en absolut ökning av FEV1 på 200 ml. Det är också denna anledning till att vissa personer förespråkar ekv B) som dock skärper nivågränsen vid en låg initial FEV1 (Evidence B). Hos många personer med astma har bronkmuskelkonstriktionen medfört avstängning av små perifera luftvägar och bronkdilatation medför att mindre luftvägar öppnar sig igen. Detta ger en bättre fördelning av lungvolymerna med ökad VC och minskad RV medan flödesförbättringen är marginell. Ofta benämns dessa som volume-responders medan personer med framför allt förbättrat flöde benämns flow-responders. En ökad VC på > 12 % innebär också en reversibel effekt. Kvoten FEV1 / VC skall inte användas för bedömning av 1 / 7
reversibiliteten. Vid påtaglig förbättring i VC kan t.o.m. FEV1 / VC minska efter bronk-dilatation. Svårigheter finns också vid bedömning av reversibiliteten i perifera luftvägar. Förändringen i de slutexspiratoriska variablerna (FEF50, FEF25 ) kan bero på att de beräknats vid olika lungvolym om FVC förändras före och efter bronkdilatation. Några gränser för förbättring i de perifera flödena finns därför inte. Vid steroidreversibilitetstest bör FEV 1 öka > 15 % och > 200 ml för att betraktas som signifikant. 3.1.3 Övrig spirometriutredning vid KOL på Fysiologiska kliniker eller Lungkliniker 3.1.3.1 Maximal ventilationsförmåga Den maximala voluntära ventilationsförmågan (MVV) är ett summationsmått som främst beskriver en persons förmåga att ventilera sina lungor och ger därmed en god uppfattning om ventilationens förmåga som begränsande faktor till en pulmonellt begränsad arbetsförmåga. MVV begränsas av FEV1, FIV1 och VC och brukar i % av förväntat vara lika stort som det lägsta av dessa variabler. En annan information man får från den maximala ventilationsregistreringen är förekomst av s.k. airtrapping. Denna kan uppstå under den forcerade andningen med påtvingad ökad andningsfrekvens och innebär att man inte andas ut lika mycket som man andas in. Detta leder till en successiv höjning av andningsmedelläget vilket kan ses hos obstruktiva patienter och är mest uttalad vid KOL. Exempel på mätning av maximal ventilations förmåga med förekomst av airtrapping dvs. andningsmedelläget höjs successivt då obstruktiva patienter börjar forcera sin andning. Bedömning av ventilationbegränsning som orsak till nedsatt arbetsförmåga vid KOL Bedömning av operabilitet vid pre-op undersökning av patienter med KOL Förekomst av airtrapping och hyperinflation 3.1.3.2 Lungvolymsbestämning Bestämning av de olika statiska lungvolymerna inklusive residualvolymen (RV) ger ett värdefullt tillägg vid diagnostiken och kartläggningen av lungfunktionsnedsättningen vid KOL. Elasticitetsförlusten vid KOL/emfysem medför att man får en hyperinflation med förhöjt andningsmedelläge och därmed förhöjd funktionell residualkapacitet (FRC). Destruktion av lungvävnad och bildandet av stora emfysemblåsor medför en förhöjd total lungkapacitet (TLC) där största delen utgörs av den stora residualvolymen (RV). Spirogram som visar de olika lungvolymerna och storleksordningen för en normal man och kvinna. 2 / 7
TLC - Total lungkapacitet IRV - Inspiratorisk reservvolym FRC - Funktionell residualkapacitet RV - Residual volym ERV - Exspiratorisk reservvolym VC - Vitalkapacitet För att kunna mäta samtliga lungvolymer krävs en indirekt metod som antingen bygger på spädningsförfarande eller på kroppspletysmografi. Vanligast är idag kroppspletysmografin och hos patienter med KOL/emfysem kommer spädningstekniken att underskatta den totala lungkapaciteten medan kroppspletysmografin ger ett mer rättvisande resultat. Information av lungvolymernas storlek är viktig såväl vid restriktiva som obstruktiva lungsjukdomar. Hos patienter med KOL/emfysem är det viktigt att veta hur stor del RV utgör av TLC (RV/TLC %) vilket ger en viss uppfattning om gasfördelningen i lungorna. Hos normala personer utgör RV c:a 25-30 % av TLC medan RV hos obstruktiva patienter och då framför allt de med KOL/emfysem kan utgöra 70 % av TLC. Kartläggning av samtliga lungvolymer och dess inbördes förhållande för att bedöma framför allt residualvolymens storlek Graden av hyperinflation genom bestämning av FRC Bestämning av TLC som differentialdiagnostik mellan astma (normal TLC) och KOL/emfysem (förhöjd TLC) 3.2 Mätning av luftvägsmotstånd I kroppspletysmografen kan man även göra en bestämning av luftvägsmotståndet vilket mätes som förhållandet mellan boxtryck och flödeshastighet. Mätningen utföres vanligen under lugn tidal-andning där flödet mätes på y- axeln och trycket på x-axeln. Vid obstruktiva lungsjukdomar ökar luftvägsmotståndet framför allt under utandningsfasen. Detta registreras som ett minskat flöde för ett givet tryck. Ju mera linjen lutar desto större motstånd. Man kan alltså mäta skillnader i luftvägsmotstånd under in- och utandning. Det är dock utandningen som är mest informativ. I vissa fall uppstår en öppen loop under utandningen. Detta är tecken på ihoptryckning av alltför eftergivliga luftvägar under utandning och är ett uttryck för en abnorm dynamisk kompression vilket alltså uppstår främst vid KOL/emfysem. Kurvan brukar då ha ett golfklubbeliknande utseende. Ibland brukar man även ange den volymskorrigerade specifika luftvägskonduktansen som alltså minskar då resistansen ökar. Bestämning av luftvägsmotståndet med visuell upplysning om förekomst av dynamisk kompression, vilket talar för KOL/emfysem. Mätning av obstruktivitetsförekomst när övrig spirometri inte är konklusiv pga. ofullständig medverkan. 3.3 Diffusionsförmåga Diffusionen av syrgas och koldioxid mellan alveoler och lungkapillärer påverkas av ett flertal faktorer. Mätning av diffusionskapaciteten ger information om hur bra lungorna klarar av att syresätta blodet. Vid KOL/emfysem kommer man att få en ojämn fördelning mellan ventilerade och perfunderade lungdelar vilket bidrar till en minskad diffusionsförmåga. Destruktionen av lungparenkymet och bildandet av stora emfysemblåsor bidrar också till en minskad total diffusionsyta, vilket även försämrar diffusionsförmågan och därmed patientens förmåga att syresätta blodet. Mätning av diffusionskapaciteten (även benämnd transfer faktor eller transfertest) görs vanligen med ett-andetags teknik och som testgas används en låg koncentration av CO (kolmonoxid). CO diffunderar normalt lika snabbt från alveol till kapillär som syrgasen och ger därför en god uppskattning av syrgasens diffusionsförmåga. 3 / 7
En nedsatt diffusionskapacitet ger alltså inte säkert orsaken till en lungfunktionsnedsättning men kan förklara varför patienten upplever en andfåddhet. Vid en pulmonell begränsning av arbetsförmågan korrelerar arbetsförmågan till såväl den maximala ventilationsförmågan (MVV) som till diffusionskapaciteten. Hos en grupp patienter med KOL/emfysem och kraftigt begränsad arbetsförmåga ( Några orsaker till nedsatt diffusionskapacitet Fibros Vaskulit Alveolit Öjämn ventilation/perfusionsfördelning Lungemboli Minskad total diffusionsyta Anemi (korrigeras för i svaret) Hjärtsvikt Pulmonell hypertension Diffusionskapaciteten påverkas även av Hb-värdet och sjunker vid anemi. Korrektion till aktuellt Hb brukar därför göras. Bestämning av diffusionskapaciteten ger redan i vila en god uppfattning om saturationsförmågan. En sänkt diffusionskapacitet är prognostiskt ogynsamt vid KOL 3.4 Gasfördelning i lungorna Mätning av gasfördelningen inom lungorna är framför allt av intresse vid obstruktiva lungsjukdomar. Alla lungdelar blir inte lika obstruktiva utan obstruktiviteten kan fördelas ojämnt i lungorna med strypt ventilation till vissa lungdelar medan andra har relativt god ventilation. Detta påverkar till slut även förmågan att syresätta blodet. Man kan få shuntning av blod till icke ventilerade lungdelar och man kan ha en god ventilation till lungdelar som har låg genomblödning. Bägge delarna medför en ineffektiv syresättning av blodet. Vid KOL kommer olika delar av lungorna att vara mer eller mindre avstängda vid olika lungvolymer och kommer att ventileras med olika tidskonstanter. Detta är speciellt uttalat vid emfysem och förekomst av stora dåligt ventilerade emfysemblåsor. Även hos normala personer finns en naturlig ojämnhet av luftens fördelning till olika lungområden beroende på tyngdkraften. I upprätt kroppsställning medför lungornas tyngd ett större undertryck i pleurarummet inom övre lungdelar än inom de nedre lungdelarna. Lungdelar upptill i lungorna kommer därför att vara mer öppna än lungdelar nedtill. De lägst liggande lungdelarna kan således öppnas mera och då få en större del av den inandade volymen. Detta är också fysiologiskt eftersom man har en högre perfusion basalt i lungorna och det optimala är att få en så god ventilations-perfusionsanpassning som möjligt. Gasfördelningen till lungorna kan testas genom ett andetags kvävgasutsköljningstest dvs. att registrera kvävgashalten i lungorna under en exspiration om man dessförinnan gjort en maximal inspiration av 100 % syrgas. Kvävgasutsköljningstestet med ett andetag ger information om ventilationsfördelningen i lungorna. Den viktigaste informationen ger en ökad lutning av den alveolära platån. Den uppstår då olika delar av lungorna tömmer sig med olika hastighet dvs. ventilationen fördelar sig ojämnt i lungorna. Detta är mest uttalat hos KOL/emfysematiker men kan ses även hos i övrigt friska rökare som ett tecken på skador av elasticiteten i lungparenkymet. En förhöjd avstängningsvolym (closing volume) ses om de perifera luftvägarna lätt stänges av och därmed slutar bidra till ventilationen. Detta kan ses vid tidig irritation med svullnad och ödemtendens perifert i luftvägsträdet. Ökad stängningsvolym kan ses hos i övrigt normala rökare. Information hur gasfördelningen fördelas inom olika delar av lungorna. Vid KOL/emfysem ses en brant lutning av den alveolära platån tydande på regionala ojämnheter i ventilationsfördelningen. 4 / 7
Tidig diagnostik av perifer påverkan i lungorna av t.ex. rökning. 3.5 Lungornas eftergivlighet Lungornas mekanik kan lättast förklaras genom att jämföra lungorna med en ballong. Det krävs en viss kraft att blåsa upp ballongen och ge den en viss volym. Kraften skall inte behöva vara för stor så att det krävs alltför högt arbete att fylla ballongen. Å andra sidan får spänsten i ballongen inte vara så låg att den inte självmant tömmer sig. Vid KOL/emfysem sker en elasticitetsförlust med slappa och alltför eftergivliga lungor. Ballongen har bytts ut mot en plastpåse utan förmåga att tömma sig själv vilket bidrar till en minskning av vitalkapaciteten och därmed en ökad residualvolym. För att bedöma om lungorna är styva eller alltför eftergivliga kan man mäta lungornas elastiska återfjädringstryck och registrera detta mot utandad lungvolym. Det elastiska återfjädringstrycket mätes som differentialtrycket mellan alveolartryck och pleuratryck. Pleuratrycket mätes i praktiken som trycket i oesofagus. Förutom det maximala elastiska återfjädringstrycket (Pelmax) uppmätes också lungornas statiska compliance (eftergivlighet) dvs. hur stor volymsförändring man får för en given tryckförändring (Cst). Bestämning av lungornas återfjädringstryck och eftergivliget som ett led i kartläggningen av alltför eftergivliga lungor vid KOL/emfysem 3.6 Blodanalys Blodgasanalys används för att mäta det arteriella partialtrycket av syrgas (PaO2) och koldioxid (PaCO2 ) och bör kontrolleras om patientens FEV 1 understiger 50 % av förväntat. Dessutom får man en bestämning av syrgassaturationen (SaO 2 ) samt information om patientens syra-bas status. Blodgasanalys används bland annat för att följa behandlingen på en akut obstruktiv patient med CO2 retention. Obstruktiviteten medför såväl sänkt PaO2 som förhöjd PaCO2 och vid sänkt PaO2 6,5 har patienten en respiratorisk insufficiens.. Bedömning av patientens förmåga att syresätta sig eller retinera koldioxid Information om syra-bas status Följa PaO2 och PaCO2 som del i patientens sjukdomsutveckling 3.7 Regional lungfunktionsundersökning Den vanliga spirometri-undersökningen ger ju främst besked om lungornas totala funktion men ger ingen upplysning om eventuella regionala förändringar av ventilationen eller genomblödningen. Detta kan dock vara av intresse vid vissa frågeställningar. Vid dessa undersökningar används vanligen radioaktiva undersökningsmetoder där patienterna får inhalera en gammastrålande isotop eller att man injicerar en gammastrålande isotop. Därefter kan man sedan registrera ventilationsfördelningen respektive genomblödningen i lungorna med en gammakamera. Kartläggning av ventilations- och perfusionsfördelning inför volymsreducerande kirurgi på patient med emfysem. Pre-operativ utredning vid lungtumör för kartläggning av operabilitet Lungembolifrågeställning Ytterligare litteratur som kan rekommenderas för fördjupade studier om spirometri och lungfysiologi är Lungfysiologi och diagnostik vid lungsjukdom. 3.8 Förslag till lungfysiologisk differentialdiagnostik mellan astma och KOL vid obstruktivitet 5 / 7
Undersökning Talar för KOL Talar för astma Reversibilitetstest med b 2 FEV1 ökar < 12% eller < 200 ml FEV1 ökar < 12% eller < 200 ml -stimulerare Reversibilitetstest med steroider FEV1 ökar < 15% eller < 200 ml FEV1 ökar < 15% eller < 200 ml PEF-dagbok PEF variabilitet över dygnet på < 20% PEF variabilitet över dygnet på > 20% PFlöde-volym kurva Inspirationen bättre än exspirationen. Abnorm dynamisk kompression In- och exspiration lika sänkta. Ingen dynamisk kompression Lungvolymer TLC ökad TLC normal Diffusionskapacitet Sänkt Normal - lätt sänkt Lungmekanik Eftergivliga lungor, Lågt elastiskt Väsentligen normal återfjädringstryck. 3.9 Patientexempel 61 årig man med KOL/emfysem som rökt sedan 20-års åldern. Normal-värde Värde före bronkdil % av normal Värde efter bronkdil % av normal % förändring Dynamisk Spirometri VC 4,9 3,5 71 3,6 73 3 FVC 4,9 3,3 67 3,4 69 3 FEV1 3,7 1,6 43 1,7 46 6 FEV1/VC 0,76 0,46 61 0,47 63 3 MVV40 119 51 43 Flödevolym MEF 9,4 4,8 51 5,0 53 4 FEF75 7,5 1,7 23 1,8 24 7 FEF50 4,0 0,9 23 1,0 25 11 FEF25 1,2 0,3 24 0,4 28 17 Area 21,4 4,4 20 4,8 23 10 MIF 8,0 5,9 73 6,0 75 2 Lungvolymer TLC 7,4 9,1 123 9,1 123 0 VC 4,9 3,5 71 3,6 73 3 FRC 4,4 7,2 163 7,1 161-1 RV 2,5 5,6 228 5,5 224-2 RV/TLC 3,3 62 184 60 181-2 Luftvägsmotstånd Raw 99 144 145 131 132-9 sgaw 2,0 0,92 46 1,03 51 12 Kvävgas utsköljning Fas 3 1,2 1,6 137 CV 0,9 0,5 57 CV/VC 18 14 80 CC 3,3 6,1 183 CC/TLC 45 67 148 Diffusions kapacitet DLCO 144 41 28 6 / 7
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) Nationellt vårdprogram för KOL 3.9.1 Lungfunktionsundersökningen ger följande information. Dynamisk spirometri: VC något bättre än FVC. Sänkt FEV1 och sänkt maximal ventilationsförmåga (MVV) beroende på den låga FEV1 då dessa i % av förväntat ligger kring 43%. Med tanke på FEV1/VC på 0,47 och FEV1 på 46 % av förväntat efter bronkdilatation hamnar patienten i KOL, stadium 3. Flöde-volym kurvan visar typisk emfysem-bild med snabbt flödesfall och bumerangform under den forcerade exspirationen som tecken på en abnorm dynamisk kompression. Inandningen betydligt bättre än utandningen då förutsättning för dynamisk kompression inte finns. Ingen säker reversibilitet påvisad (endast 6 % förbättring i FEV1) Statiska lungvolymer: Förhöjd TLC där 62 % utgörs av residualvolym. Förhöjd TLC är vanligt vid KOL/emfysem. Även förhöjd FRC vilket talar för hyperinflation. Kvävgasutsköljning: Abnorm lutning av den alveolära platån som tecken på mycket ojämn gasfördelning i lungorna. Diffusionskapacitet: Uttalat lågt värde ( 28% av normalt) som troligen beror på såväl minskad total diffusionsyta som ojämnhet mellan ventilation och perfusion i lungorna. Diffusionskapaciteten är betydligt sämre än ventilationen (MVV) och FEV1 och blir därför begränsande för patientens arbetsförmåga. En sänkt diffusionskapacitet vid KOL är också prognostiskt ogynnsamt. 7 / 7