Fonctions pulmonaires Grégoire Gex, Jean-Paul Janssens octobre 2007

Indications Diagnostic Monitoring Evaluation du risque préopératoire Efficacité d’un traitement Effets secondaires (médicament, radiothérapie) Évolution d’un maladie pulmonaire, cardiaque ou neuromusculaire Evaluation du risque préopératoire

Définitions des volumes VEMS CV CVF VC Temps VC : volume courant CV : capacité vitale CVF : capacité vitale forcée VEMS : volume expiré sur 1 sec CPT : capacité pulmonaire totale CRF : capacité résiduelle fonctionnelle VR : volume résiduel 1sec CRF VR CPT Mesurable uniquement par pléthysmographie

Etapes de l’interprétation Interprétable ? Syndrome obstructif ? Si oui : - sévérité ? - air trapping/hyperinflation ? - réversibilité ? Si non : synd. obstr. débutant sur atteinte des petites voies aériennes ? Conductance spécifique Syndrome restrictif ? Détermination du coefficient de transfert du CO Recherche d’une insuffisance des mm. inspiratoires Eur Respir J 2005; 26: 948-968

Etape 1 : interprétable ? Codes de contrôle de qualité (0=ok, 1=mauvais) Reproductibilité des mesures Aspect des courbes débit/volume : Début de la courbe avec pente d’emblée maximale, sans crochetage Aspect pointu de la courbe au Peak Flow Fin d’expiration en pente douce (non coupée) Durée d’expiration > 6 secondes

Etape 2 : syndrome obstructif ? Critères ATS/ERS : VEMS/CVF < 88% du prédit1 ou VEMS/CV < 86% du prédit (femmes)2 VEMS/CV < 85% du prédit (hommes)2 Critères GOLD : VEMS/CVF < 0.7 (surestime prévalence obstruction c/o personnes âgées) Rem : VEMS/CVF > 110% : - rapport « supernormal » - se voit dans fibrose (force de rappel élastique augmentée) 1 Am J Respir Crit Care Med 1999;159: 179-187 2 Eur Respir J 1993; 6 (suppl 16): 5-40

Syndrome obstructif : sévérité ? Dans la BPCO, classification selon GOLD1 : VEMS > 80% : léger VEMS 50-80% : modéré VEMS 30-50% : sévère VEMS < 30% : très sévère 1 Global Initiative for chronic Obstructive Lung Disease www.goldcopd.com

Syndrome obstructif : air trapping/hyperinflation ? Air trapping dynamique : CVF < 90% CV étiologie : tout syndrome obstructif Air trapping statique : VR/CPT > 130% prédit Étiologie : Emphysème asthme en crise restriction non-parenchymateuse (cyphoscoliose, atteinte neuromusculaire) Hyperinflation : CRF > 130% prédit Étiologie : emphysème Non significatif si augmentation de tous les volumes de manière harmonieuse

Syndrome obstructif : réversible ? Amélioration 10 min. après bronchodilatateurs de VEMS ou CVF de 12% et 200ml Peut varier dans temps, donc « apparemment non réversible » Si VEMS/CV reste anormal, « partiellement réversible » Ne pas donner de bronchodilatateurs de longue durée d’action avant…

Si pas de syndrome obstructif : atteinte des petites voies aériennes ? Si VEMS/CVF normal, évaluer encore 3 points : Aspect concave de la courbe débit/volume, sous réserve de la discrète concavité liée à l’âge (cf diapo suivante) DEM 25/75 < 60% Air trapping dynamique isolé (cf supra) Ces éléments suggèrent une atteinte obstructive des petites voies aériennes (ex : fumeurs asymptomatiques)

Courbe débit/volume dans le syndrome obstructif Remarques : Un effondrement précoce du débit après le Peak flow suggère un emphysème. Chez les patients > 65 ans, une concavité modérée est normale. La courbe figurant sous « obstruction légère » ci-dessus est donc considérée comme normale chez ces patients.

Conductance spécifique (SGaw) Découle de la mesure des résistances aériennes lors d’une respiration superficielle rapide (halètement) Conductance (Gaw) = 1/Raw (airway Resistance) Conductance spécifique (SGaw) = Gaw/CRF (Rapporter la conductance à la CRF permet de standardiser la valeur) Intérêt : Lorsqu’elle est abaissée sans anomalie du Tiffeneau, suggère une atteinte des voies aériennes supérieures Méthode différente de l’expiration forcée pour mesurer l’obstruction Limite : Grande variation dans la population générale (plus que le VEMS) N’apporte aucune information supplémentaire lorsque le Tiffeneau est pathologique

Diagnostics courants dans le syndrome obstructif BPCO Asthme Bronchiectasies Mucoviscidose Bronchiolite

Etape 3 : syndrome restrictif ? Est suggéré par : CVF et VEMS harmonieusement diminués (VEMS/CVF normal, voire « supernormal » : >110% prédit) Est diagnostiqué par : CPT < 80% prédit Remarques : les fonctions pulmonaires complètes (avec volumes) ne sont utiles que si l’on suspecte un syndrome restrictif Si la CVF est normale, il n’y a virtuellement pas de syndrome restrictif

Syndrome restrictif : caveats Valeurs de références changent selon l’ethnie : Pour les Noirs africains, Indiens, Pakistanais et Polynésiens, appliquer un facteur de correction de 0.9 à la valeur prédite du VEMS et de la CV 2 techniques de mesure de la CPT : Pléthysmographie : gold standard Dilution d’un gaz inerte : sous-estime la CPT lors d’un syndrome obstructif modéré à sévère, car tributaire de la distribution de la ventilation

Courbe débit/volume dans le syndrome restrictif Courbe normale Débit Syndrome restrictif : = « modèle réduit » de la courbe normale, avec mêmes pentes Courbe expiratoire Volume Courbe inspiratoire

Diagnostics courants dans le syndrome restrictif Parenchymateux Sarcoïdose Pneumopathies interstitielles secondaires (pneumoconioses, médicamenteuses, associées à connectivite/vasculite, radiothérapie) Pneumopathies interstitielles idiopathiques Extra-parenchymateux Neuromusculaire Parésie/paralysie du diaphragme Myasthénie grave Syndrome de Guillain-Barré Dystrophies musculaires Traumatisme de la colonne cervicale Paroi thoracique Cyphoscoliose Obésité Spondylarthrite ankylosante

Etape 4 : DLCO (diffusion libre du CO) Procédure : Expiration complète Inspiration maximale (ad CPT) avec insufflation d’une dose donnée de CO et d’un gaz inerte (ex : méthane) Apnée inspiratoire de 10 secondes juste après cette inspiration Expiration et calcul de la fraction expirée de CO et du gaz inerte en milieu d’expiration (début d’expiration permet washout de l’espace mort) Calcul du coefficient de diffusion du CO Calcul du volume alvéolaire par mesure de la dilution du gaz inerte

DLCO : normes et corrections Norme : 75-125% du prédit Corrections : DLCOcorr. : corrigé selon Hb (anémie diminue DLCO) DLCO/VA (=KCO) = coefficient de diffusion du CO corrigé selon le volume alvéolaire (ex : pneumectomie) Reflète l’efficacité d’une unité pulmonaire Sévérité : - Diminution légère : 61-74% - Diminution modérée : 40-60% - Diminution sévère : < 40%

DLCO : interprétation Mesure très sensible de la capacité de transférer le CO depuis l’air inspiré jusque dans les capillaires pulmonaires Très peu spécifique, car tient compte de : Troubles ventilatoires (BPCO, asthme) Amputation de la surface d’échange (emphysème, EP, fibrose, maladie vasculaire pulmonaire) Circulation pulmonaire (shunts, HTAP) Transporteurs d’O2 (anémie, polyglobulie)

DLCO : caveats Grande variabilité des valeurs normales, donc plus utile dans le suivi que dans le diagnostic. La difficulté technique de la mesure induit de grandes variations, donc mesure peu précise.

Causes de diminution de la DLCO Isolément : Maladie thromboembolique HTAP Pneumopathie interstitielle dans un stade précoce Atteinte pulm. vasculaire isolée dans le cadre d’une connectivite ou vasculite Tabagisme (probablement dû à COHb, partiellement réversible à l’arrêt du tabac) Avec un syndrome obstructif : Emphysème Bronchiolite oblitérante Avec syndrome restrictif : Toutes pneumopathies interstitielles, dont : Sarcoïdose Pneumopathies interstitielles secondaires (pneumoconioses, médicamenteuses, associées à connectivite/vasculite, radiothérapie) Pneumopathies interstitielles idiopathiques s/p greffe moëlle (GVH) Rejet greffe pulmonaire Tuberculose miliaire Pneumopathie alvéolaire : BPN, alvéolite allergique, OAP

Causes d’augmentation de la DLCO Obésité morbide (augmentation du débit cardiaque) Polycythémie Hémorragie pulmonaire Shunt G-D (augmentation du débit cardiaque pulmonaire) Insuffisance cardiaque G (augmentation du volume sanguin capillaire) Exercice juste avant la mesure (augmentation du débit cardiaque)

DLCO : principaux profils pathologiques VA KCO DLCO Expansion incomplète (aff. pleurale, squelettique, neuromusculaire, obésité) Perte localisée d’unités (résection, atélectasie…) Perte diffuse d’unités (fibrose…) Emphysème Mal. vasculaire pulm. N Haut débit sanguin Hémorragie alvéolaire

Recherche d’une insuffisance des mm. inspiratoires Indication : Suspicion clinique (orthopnée, respiration paradoxale, asymétrie des coupoles à la radiographie) Syndrome restrictif non expliqué Suivi d’une maladie neuromusculaire

Recherche d’une insuffisance des mm. inspiratoires CVF couché/CVF debout Anormal si < 80 % MIP (maximal inspiratory pressure) = Dépression maximale générée lors d’un effort inspiratoire dans un tuyau borgne Très dépendant de la collaboration SNIP (sniff nasal inspiratory pressure) = Dépression maximale dans une narine obstruée lors de « sniffs » répétés par l’autre narine. Moins dépendant de la collaboration

Interprétation des MIP et SNIP Les valeurs normales sont très variables. Les MIP et SNIP sont souvent discordants, leur technique étant différente. Considérer la meilleure valeur des MIP et SNIP Si < 5e percentile du prédit (calculé selon le poids et l’âge1,2), suggère une insuffisance des muscles inspiratoires Si SNIP > 80cmH2O pour homme et 60 cmH2O pour femme, exclut virtuellement une insuffisance des muscles inspiratoires 1 Am J respir Crit Care Med 1998; 158: 1459 2 Thorax 1995; 50: 371

Exercices

Fumeur caucasien de 59 ans avec dyspnée I-II et épaississem. pleural G Interprétable Pas de syndrome obstructif (Tiffeneau > 88% prédit, sGaw N). Eventuelle obstruction des petites voies aériennes (DEM25/75 < 60%, aspect concave de la courbe débit/volume Pas de syndrome restrictif (CPT > 80% prédit)

Caucasien fumeur de 52 ans avec dyspnée II-III Interprétable Syndrome obstructif (Tiffeneau 46/78 = 59 % prédit), modéré (VEMS 50-80%) Non réversible (péjoration après Ventolin) Pas d’air trapping dynamique (4.29/4.4 = 98%, > 90%) Pas d’air trapping statique (39/34 = 114%, < 130%) Pas d’hyperinflation (CRF < 130% prédit) Pas de syndrome restrictif (CPT > 80% prédit)

Caucasienne obèse de 80 ans avec dyspnée stade III Interprétable Pas de syndrome obstructif (Tiffeneau > 88 % prédit, sGaw N). Diminution harmonieuse des volumes spirométriques suggère un syndrome restrictif. Pas d’évidence d’atteinte des petites voies aériennes : Pas d’air trapping dynamique (1.96/2.13 = 92%, > 90%) L’aspect modérément concave de la courbe est compatible avec l’âge DEM25/75 non interprétable vu diminution harmonieuse de tous les volumes Syndrome restrictif (CPT 63 % prédit, < 80% prédit)

Caucasienne de 40 ans connue pour syndrome AC anti-phospholipides Echocardiographie : HTAP modérée Interprétable Syndrome obstructif (Tiffeneau < 88 % prédit, malgré sGaw N et Tiffeneau > 0.7), discret. Pas d’évidence d’atteinte des petites voies aériennes : Pas d’air trapping dynamique (4.3/4.36 = 98%, > 90%) Pas d’aspect concave de la courbe débit volume DEM25/75 58% prédit est le seul argument, mais trop proche de la limite (60%) Pas de syndrome restrictif (CPT > 80 % prédit) Diminution modérée de la DLCO corrigée et du KCO

Caucasienne non fumeuse non obèse de 46 ans avec dyspnée II VEMS/CVF : 110% prédit VEMS : 58% prédit CVF : 56% prédit sGaw : 1.19 L/sec/kPa/L (N : > 1.04) CPT : 62% prédit DLCOcorr. : 42% prédit KCO : 60% prédit CT thoracique natif coupes fines : Fibrose parenchymateuse prédominant aux bases Pas de syndrome obstructif (Tiffeneau > 88 % prédit) Diminution harmonieuse des volumes spirométriques suggère un syndrome restrictif Tiffeneau supernormal suggère une augmentation des forces de rappel élastique (fibrose) Syndrome restrictif (CPT < 80%) Diminution modérée à sévère de la DLCO (modéré = 40-60%) et modérée du KCO

Caucasienne fumeuse de 65 ans avec dyspnée chronique stade III Interprétable Syndrome obstructif (Tiffeneau < 88 % prédit), modéré à sévère (VEMS 31% prédit) Air trapping statique (VR/CPT > = 130% prédit) Hyperinflation (CRF > 130% prédit) Pas d’air trapping dynamique (CV =CVF) Pas de syndrome restrictif (CPT > 80 % prédit) Diminution sévère de la DLCO corrigée (< 40%), légère du KCO, suggérant un emphysème

Caucasienne non fumeuse de 24 ans avec accès occas. de dyspnée Interprétable Syndrome obstructif (Tiffeneau 85 % prédit) modéré (VEMS 50-80% prédit) totalement réversible sous Ventolin (VEMS :+ 260ml et + 13%), Tiffeneau devient normal (97% prédit)

Caucasienne obèse de 80 ans avec dyspnée stade III Interprétable, sauf réponse à Atrovent (courbe très crochetée) Syndrome obstructif (Tiffeneau < 88% prédit) modéré (VEMS 50-80% prédit) Stricto sensu, non réversible sous Ventolin : gain VEMS < 200ml et < 12% gain CVF : 370ml, mais < 12%