Spirométrie

La spirométrie (c’est-à-dire la mesure de la respiration ) est le plus courant des tests de la fonction pulmonaire (PFT). Il mesure la fonction pulmonaire , en particulier la quantité (volume) et/ou la vitesse (débit) d’air qui peut être inhalée et expirée. La spirométrie est utile pour évaluer les schémas respiratoires qui identifient des conditions telles que l’asthme , la fibrose pulmonaire , la fibrose kystique et la MPOC . Il est également utile dans le cadre d’un système de surveillance de la santé , dans lequel les schémas respiratoires sont mesurés au fil du temps. ^[1]

Spirométrie
Boucle débit-volume montrant une manœuvre FVC réussie. Les valeurs positives représentent l’expiration, les valeurs négatives représentent l’inspiration. Au début du test, le débit et le volume sont égaux à zéro (représentant le volume dans le spiromètre plutôt que le poumon). La trace se déplace dans le sens des aiguilles d’une montre pour l’expiration suivie de l’inspiration. Après le point de départ, la courbe monte rapidement jusqu’à un pic (le débit expiratoire de pointe). (Notez que la valeur FEV1 est arbitraire dans ce graphique et juste montrée à des fins d’illustration ; ces valeurs doivent être calculées dans le cadre de la procédure).
Engrener	D013147
Code OPS-301	1-712
CCM	Capacité pulmonaire totale : le volume dans les poumons à l’inflation maximale, la somme de VC et RV.
la télé	Volume courant : volume d’air entrant ou sortant des poumons pendant une respiration calme (TV indique une subdivision du poumon ; lorsque le volume courant est mesuré avec précision, comme dans le calcul des échanges gazeux, le symbole TV ou V T est utilisé.)
VR	Volume résiduel : le volume d’air restant dans les poumons après une expiration maximale
VRE	Volume de réserve expiratoire : le volume d’air maximal pouvant être expiré depuis la position de fin d’expiration
IRV	Volume de réserve inspiratoire : le volume maximal pouvant être inhalé à partir du niveau de fin d’inspiration
IC	Capacité inspiratoire : la somme de l’IRV et de la TV
CVI	Capacité vitale inspiratoire : le volume maximal d’air inhalé à partir du point d’expiration maximale
CV	Capacité vitale : volume d’air expiré après l’inspiration la plus profonde.
V T	Volume courant : volume d’air entrant ou sortant des poumons pendant une respiration calme (VT indique une subdivision du poumon ; lorsque le volume courant est mesuré avec précision, comme dans le calcul des échanges gazeux, le symbole TV ou V T est utilisé.)
CRF	Capacité résiduelle fonctionnelle : le volume dans les poumons en position de fin d’expiration
VR/TLC %	Volume résiduel exprimé en pourcentage de TLC
VA _	Volume de gaz alvéolaire
VL _	Volume réel du poumon, y compris le volume des voies respiratoires conductrices.
CVF	Capacité vitale forcée : la détermination de la capacité vitale à partir d’un effort expiratoire maximal forcé
VEMS t	Volume expiratoire forcé (temps) : terme générique indiquant le volume d’air expiré dans des conditions forcées au cours des t premières secondes
VEMS 1	Volume expiré à la fin de la première seconde d’expiration forcée
FEF x	Débit expiratoire forcé lié à une partie de la courbe CVF ; les modificateurs font référence à la quantité de CVF déjà expirée
FEF max	Le débit instantané maximal atteint lors d’une manœuvre FVC
FIF	Débit inspiratoire forcé : (La mesure spécifique de la courbe inspiratoire forcée est désignée par une nomenclature analogue à celle de la courbe expiratoire forcée. Par exemple, le débit inspiratoire maximal est noté FIF max . Sauf indication contraire, les qualificatifs de volume indiquent le volume inspiré de VD au point de mesure.)
FEP	Débit expiratoire de pointe : Le débit expiratoire forcé le plus élevé mesuré avec un Débitmètre de pointe
VMV	Ventilation volontaire maximale : volume d’air expiré dans une période déterminée lors d’un effort maximal répétitif
v t e

Faire de la spirométrie

La spirométrie génère des pneumotachographes, qui sont des graphiques qui tracent le volume et le débit d’air entrant et sortant des poumons à partir d’une inspiration et d’une expiration.

Les indications

La spirométrie est indiquée pour les raisons suivantes :

• pour diagnostiquer ou gérer l’asthme ^{[2] [3] [4]}
• pour détecter les maladies respiratoires chez les patients présentant des symptômes d’essoufflement et pour distinguer les maladies respiratoires des maladies cardiaques comme cause ^[5]
• pour mesurer la réactivité bronchique chez les patients suspectés d’avoir de l’asthme ^[5]
• pour diagnostiquer et différencier les maladies pulmonaires obstructives et les maladies pulmonaires restrictives ^[5]
• pour suivre l’ histoire naturelle de la maladie dans les affections respiratoires ^[5]
• pour évaluer la déficience liée à l’asthme professionnel ^[5]
• pour identifier les personnes à risque de barotraumatisme pulmonaire en plongée sous-marine ^[5]
• réaliser une évaluation préopératoire des risques avant une anesthésie ou une chirurgie cardiothoracique ^[5]
• pour mesurer la réponse au traitement des conditions que la spirométrie détecte ^[5]
• pour diagnostiquer le dysfonctionnement des cordes vocales .

Contre-indications

Les manœuvres expiratoires forcées peuvent aggraver certaines conditions médicales. ^[6] La spirométrie ne doit pas être effectuée lorsque la personne présente :

• Hémoptysie d’origine inconnue
• Pneumothorax
• État cardiovasculaire instable (angine de poitrine, infarctus du myocarde récent, etc.)
• Anévrismes thoraciques, abdominaux ou cérébraux
• Cataractes ou chirurgie oculaire récente
• Chirurgie thoracique ou abdominale récente
• Nausées, vomissements ou maladie aiguë
• Infection virale récente ou en cours
• Hypertension non diagnostiquée

Test de spirométrie

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Un spiromètre USB moderne basé sur PC. Appareil de spirométrie. Le patient place ses lèvres autour de l’embout buccal bleu. Les dents vont entre les bosses et le bouclier, et les lèvres passent par-dessus le bouclier. Un pince-nez garantit que le souffle ne circulera que par la bouche. Écran pour les lectures de spirométrie à droite. La chambre peut également être utilisée pour la Pléthysmographie corporelle .

Spiromètre

Le test de spirométrie est effectué à l’aide d’un appareil appelé spiromètre , ^[7] qui se décline en plusieurs variétés différentes. La plupart des spiromètres affichent les graphiques suivants, appelés spirogrammes :

• une courbe volume-temps , montrant le volume (litres) le long de l’axe Y et le temps (secondes) le long de l’axe X
• une boucle débit-volume , qui représente graphiquement le débit d’air sur l’axe Y et le volume total inspiré ou expiré sur l’axe X

Procédure

Le test de capacité vitale à volume forcé (CVF) de base varie légèrement en fonction de l’équipement utilisé, en circuit fermé ou en circuit ouvert, mais doit suivre la normalisation ATS/ERS de la spirométrie .

Généralement, on demande au patient de prendre la respiration la plus profonde possible, puis d’expirer dans le capteur aussi fort que possible, aussi longtemps que possible, de préférence au moins 6 secondes. Elle est parfois directement suivie d’une inspiration rapide, (inhalation) en particulier lors de l’évaluation d’une éventuelle Obstruction des voies respiratoires supérieures . Parfois, le test sera précédé d’une période d’inspiration et d’expiration calmes du capteur (volume courant), ou l’inspiration rapide (partie inspiratoire forcée) viendra avant l’expiration forcée.

Pendant le test, des pinces nasales souples peuvent être utilisées pour empêcher l’air de s’échapper par le nez. Des embouts filtrants peuvent être utilisés pour empêcher la propagation des micro-organismes.

Limites du test

La manœuvre dépend fortement de la coopération et de l’effort du patient et est normalement répétée au moins trois fois pour assurer la reproductibilité . Étant donné que les résultats dépendent de la coopération du patient, la CVF ne peut être que sous-estimée, jamais surestimée.

En raison de la coopération requise du patient, la spirométrie ne peut être utilisée que sur des enfants suffisamment âgés pour comprendre et suivre les instructions données (6 ans ou plus), et uniquement sur des patients capables de comprendre et de suivre les instructions – ce test n’est donc pas convient aux patients inconscients, fortement sédatés ou ayant des limitations qui interféreraient avec des efforts respiratoires vigoureux. D’autres types de tests de la fonction pulmonaire sont disponibles pour les nourrissons et les personnes inconscientes.

Une autre limitation majeure est le fait que de nombreux asthmatiques intermittents ou légers ont une spirométrie normale entre les exacerbations aiguës, ce qui limite l’utilité de la spirométrie comme diagnostic. Il est plus utile comme outil de surveillance : une diminution brutale du VEMS ou d’une autre mesure spirométrique chez le même patient peut signaler une aggravation du contrôle, même si la valeur brute est encore normale. Les patients sont encouragés à enregistrer leurs meilleures mesures personnelles.

Exemple d’impression d’un spiromètre moderne sur PC.

Essais associés

La spirométrie peut également faire partie d’un test de provocation bronchique , utilisé pour déterminer l’hyperréactivité bronchique à un exercice rigoureux, à l’inhalation d’air froid/sec ou à un agent pharmaceutique tel que la méthacholine ou l’histamine .

Parfois, pour évaluer la réversibilité d’une condition particulière, un bronchodilatateur est administré avant d’effectuer une autre série de tests de comparaison. Ceci est communément appelé un test de réversibilité ou un test post bronchodilatateur (Post BD), et est un élément important dans le diagnostic de l’asthme par rapport à la MPOC.

D’autres tests complémentaires des fonctions pulmonaires comprennent la Pléthysmographie et le lessivage à l’azote .

Paramètres

Les paramètres les plus courants mesurés en spirométrie sont la capacité vitale (VC), la capacité vitale forcée (FVC), le volume expiratoire forcé (FEV) à des intervalles de temps de 0,5, 1,0 (FEV1), 2,0 et 3,0 secondes, débit expiratoire forcé 25–75 % (FEF 25–75) et ventilation volontaire maximale (MVV), ^[8] également connue sous le nom de capacité respiratoire maximale. ^[9] D’autres tests peuvent être effectués dans certaines situations.

Les résultats sont généralement donnés à la fois en données brutes (litres, litres par seconde) et en pourcentage prédit – le résultat du test en pourcentage des «valeurs prédites» pour les patients de caractéristiques similaires (taille, âge, sexe et parfois race et poids) . L’interprétation des résultats peut varier selon le médecin et la source des valeurs prédites. De manière générale, les résultats les plus proches de 100 % prévus sont les plus normaux, et les résultats supérieurs à 80 % sont souvent considérés comme normaux. Plusieurs publications de valeurs prédites ont été publiées et peuvent être calculées en fonction de l’âge, du sexe, du poids et de l’origine ethnique. Cependant, l’examen par un médecin est nécessaire pour un diagnostic précis de toute situation individuelle.

Un bronchodilatateur est également administré dans certaines circonstances et une comparaison graphique pré/post est effectuée pour évaluer l’efficacité du bronchodilatateur. Voir l’exemple d’impression.

La capacité résiduelle fonctionnelle (FRC) ne peut pas être mesurée par spirométrie, mais elle peut être mesurée avec un pléthysmographe ou des tests de dilution (par exemple, test de dilution à l’hélium).

Valeurs moyennes de la capacité vitale forcée (FVC), du volume expiratoire forcé en 1 seconde (FEV1) et du débit expiratoire forcé 25–75% (FEF25–75%), selon une étude aux États-Unis 2007 sur 3 600 sujets âgés de 4 à 80 ans années. ^[10] L’axe Y est exprimé en litres pour FVC et FEV1, et en litres/seconde pour FEF25–75 %.

Capacité vitale forcée (CVF)

La capacité vitale forcée (CVF) est le volume d’air qui peut être expulsé de force après une inspiration complète, ^[11] mesuré en litres. La CVF est la manœuvre la plus élémentaire des tests de spirométrie.

Volume expiratoire forcé en 1 seconde (FEV1)

Le FEV1 est le volume d’air qui peut être expulsé de force au cours de la première seconde, après une inspiration complète. ^[11] Les valeurs moyennes du VEMS chez les personnes en bonne santé dépendent principalement du sexe et de l’âge, selon le diagramme. Des valeurs comprises entre 80 % et 120 % de la valeur moyenne sont considérées comme normales. ^[12] Les valeurs normales prédites pour le FEV1 peuvent être calculées et dépendent de l’âge, du sexe, de la taille, de la masse et de l’origine ethnique ainsi que de l’étude de recherche sur laquelle elles sont basées.

Rapport VEMS/CVF

FEV1/FVC est le rapport de FEV1 à FVC. Chez les adultes en bonne santé, cela devrait être d’environ 70 à 80% (diminuant avec l’âge). ^[13] Dans les maladies obstructives (asthme, MPOC, bronchite chronique, emphysème), le VEMS est diminué en raison de la résistance accrue des voies respiratoires au flux expiratoire ; le CVF peut également être diminué, en raison de la fermeture prématurée des voies respiratoires à l’expiration, mais pas dans la même proportion que le VEMS (par exemple, le VEMS et le CVF sont réduits, mais le premier est plus affecté en raison de la résistance accrue des voies respiratoires) . Cela génère une valeur réduite (<70%, souvent ~45%). Dans les maladies restrictives (telles que la fibrose pulmonaire ), le VEMS et la CVF sont tous deux réduits proportionnellement et la valeur peut être normale ou même augmentée en raison d’une diminution de la compliance pulmonaire.

Une valeur dérivée du VEMS est le VEM1 % prédit (VEM1 %), qui est défini comme le VEM1 du patient divisé par le VEM1 moyen dans la population pour toute personne du même âge, de la même taille, du même sexe et de la même race. ^{[ citation médicale nécessaire ]}

Débit expiratoire forcé (FEF)

Le débit expiratoire forcé (FEF) est le débit (ou la vitesse) de l’air sortant des poumons pendant la partie médiane d’une expiration forcée. Il peut être donné à des moments discrets , généralement définis par la fraction de la capacité vitale forcée (CVF) qui a été expirée. Les intervalles discrets habituels sont de 25 %, 50 % et 75 % (FEF25, FEF50 et FEF75), ou 25 % et 50 % de la CVF expirée. Il peut également être donné comme une moyenne du débit pendant un intervalle, également généralement délimité par le moment où il reste des fractions spécifiques de CVF, généralement 25 à 75 % (FEF25 à 75 %). Les fourchettes moyennes dans la population en bonne santé dépendent principalement du sexe et de l’âge, avec FEF25–75% indiqué dans le diagramme de gauche. Des valeurs comprises entre 50 et 60 % et jusqu’à 130 % de la moyenne sont considérées comme normales. ^[12]Les valeurs normales prévues pour le FEF peuvent être calculées et dépendent de l’âge, du sexe, de la taille, de la masse et de l’origine ethnique ainsi que de l’étude de recherche sur laquelle elles sont basées.

MMEF ou MEF signifie débit expiratoire maximal (moyen) et est le pic du débit expiratoire tel qu’il est extrait de la courbe débit-volume et mesuré en litres par seconde. Il devrait théoriquement être identique au débit expiratoire de pointe (DEP), qui est cependant généralement mesuré par un Débitmètre de pointe et donné en litres par minute. ^[14]

Des recherches récentes suggèrent que FEF25-75% ou FEF25-50% peut être un paramètre plus sensible que FEV1 dans la détection de la maladie obstructive des petites voies respiratoires. ^{[15] [16]} Cependant, en l’absence de changements concomitants dans les marqueurs standard, les écarts dans le débit expiratoire moyen peuvent ne pas être suffisamment spécifiques pour être utiles, et les directives de pratique actuelles recommandent de continuer à utiliser FEV1, VC et FEV1/ VC comme indicateurs de maladie obstructive. ^{[17] [18]}

Plus rarement, le débit expiratoire forcé peut être administré à des intervalles définis par la quantité restante de la Capacité pulmonaire totale. Dans de tels cas, il est généralement désigné par exemple par FEF70%TLC, FEF60%TLC et FEF50%TLC. ^[14]

Débit inspiratoire forcé 25–75 % ou 25–50 %

Le débit inspiratoire forcé 25–75 % ou 25–50 % (FIF 25–75 % ou 25–50 %) est similaire au FEF 25–75 % ou 25–50 % sauf que la mesure est prise pendant l’inspiration. ^{[ citation médicale nécessaire ]}

Débit expiratoire de pointe (PEF)

Valeurs normales pour le débit expiratoire de pointe (PEF), indiquées sur l’échelle de l’UE. ^[19]

Le débit expiratoire de pointe (PEF) est le débit maximal (ou vitesse) atteint pendant l’expiration forcée maximale initiée à l’inspiration complète, mesuré en litres par minute ou en litres par seconde.

Volume courant (TV)

Le volume courant est la quantité d’air inhalée ou expirée normalement au repos. ^{[ citation médicale nécessaire ]}

Capacité pulmonaire totale (TLC)

La Capacité pulmonaire totale (TLC) est le volume maximal d’air présent dans les poumons. ^{[ citation médicale nécessaire ]}

Capacité de diffusion (DLCO)

La Capacité de diffusion (ou DLCO ) est l’absorption de monoxyde de carbone à partir d’une seule inspiration en un temps standard (généralement 10 secondes). Pendant le test, la personne inhale un mélange de gaz de test composé d’air ordinaire qui comprend un Gaz traceur inerte et du CO, moins d’un pour cent. Étant donné que l’hémoglobine a une plus grande affinité pour le CO que l’oxygène, le temps d’apnée ne peut être que de 10 secondes, ce qui est une durée suffisante pour que ce transfert de CO se produise. Étant donné que la quantité de CO inhalée est connue, le CO expiré est soustrait pour déterminer la quantité transférée pendant le temps d’apnée. Le Gaz traceur est analysé en même temps que le CO pour déterminer la distribution du mélange gazeux d’essai. Ce test détectera les troubles de diffusion, par exemple dans la fibrose pulmonaire.^[20] Cela doit être corrigé pour l’anémie (une faible concentration d’hémoglobine réduira la DLCO) et l’hémorragie pulmonaire (un excès de GR dans l’interstitium ou les alvéoles peut absorber le CO et augmenter artificiellement la capacité de DLCO). La pression atmosphérique et/ou l’altitude affecteront également le DLCO mesuré, et un facteur de correction est donc nécessaire pour ajuster la pression standard.

Ventilation maximale volontaire (MVV)

La ventilation volontaire maximale (MVV) est une mesure de la quantité maximale d’air qui peut être inhalée et expirée en une minute. Pour le confort du patient, cela se fait sur une période de temps de 15 secondes avant d’être extrapolé à une valeur pour une minute exprimée en litres/minute. Les valeurs moyennes pour les hommes et les femmes sont respectivement de 140 à 180 et de 80 à 120 litres par minute. ^{[ citation médicale nécessaire ]}

Compliance pulmonaire statique (C _st )

Lors de l’estimation de la compliance pulmonaire statique, les mesures de volume par le spiromètre doivent être complétées par des transducteurs de pression afin de mesurer simultanément la pression transpulmonaire . Après avoir tracé une courbe avec les relations entre les changements de volume et les changements de pression transpulmonaire, C _st est la pente de la courbe pendant un volume donné, ou, mathématiquement, ΔV/ΔP. ^[21] La compliance pulmonaire statique est peut-être le paramètre le plus sensible pour la détection de mécanismes pulmonaires anormaux. ^[22] Il est considéré comme normal s’il est de 60% à 140% de la valeur moyenne dans la population pour toute personne d’âge, de sexe et de composition corporelle similaires. ^[12]

Chez les insuffisants respiratoires aigus sous ventilation mécanique, « la compliance statique de l’appareil respiratoire total est classiquement obtenue en divisant le volume courant par la différence entre la pression ‘plateau’ mesurée à l’ouverture des voies respiratoires (PaO) lors d’une occlusion en fin de l’inspiration et la pression positive en fin d’expiration (PEP) réglées par le ventilateur”. ^[23]

La mesure	Valeur approximative
Homme	Femelle
Capacité vitale forcée (CVF)	4,8 L	3,7 L
Volume courant (Vt)	500 ml	390 ml
Capacité pulmonaire totale (TLC)	6,0 L	4,7 L

Autres

Temps expiratoire forcé (FET)
Le temps expiratoire forcé (FET) mesure la durée de l’expiration en secondes.

Capacité vitale lente (SVC) La capacité vitale
lente (SVC) est le volume maximal d’air qui peut être expiré lentement après une inhalation maximale lente.

Pression maximale (P _max et P _i )

Spiromètre – VRE en cc (cm 3 ) moyenne Âge 20
Homme	Femelle
4320	3387

P _max est la pression asymptotiquement maximale qui peut être développée par les muscles respiratoires à n’importe quel volume pulmonaire et P _i est la pression inspiratoire maximale qui peut être développée à des volumes pulmonaires spécifiques. ^[24] Cette mesure nécessite également des transducteurs de pression en plus. Elle est considérée comme normale si elle est de 60 % à 140 % de la valeur moyenne dans la population pour toute personne d’âge, de sexe et de composition corporelle similaires. ^[12] Un paramètre dérivé est le coefficient de rétraction (CR) qui est P _max /TLC . ^[14]

Temps de transit moyen (MTT)
Le temps de transit moyen est l’aire sous la courbe débit-volume divisée par la capacité vitale forcée. ^[25]

Pression inspiratoire maximale (MIP) La MIP, également connue sous le nom de force inspiratoire négative (NIF) , est la pression maximale qui peut être générée contre une voie respiratoire obstruée à partir de la capacité résiduelle fonctionnelle (FRC). C’est un marqueur de la fonction et de la force des muscles respiratoires. ^[26] Représenté par des centimètres de pression d’eau (cmH2O) et mesuré avec un Manomètre . La pression inspiratoire maximale est un indice important et non invasif de la force du diaphragme et un outil indépendant pour diagnostiquer de nombreuses maladies. ^[27] Les pressions inspiratoires maximales typiques chez les hommes adultes peuvent être estimées à partir de l’équation, M _IP = 142 – (1,03 x Âge) cmH ₂ O, où l’âge est en années.^[28]

Technologies utilisées dans les spiromètres

• Spiromètres volumétriques
  • Cloche à eau
  • Cale à soufflet
• Spiromètres de mesure de débit
  • Fleisch-pneumotach
  • Pneumotach Lilly (écran)
  • Rotor de turbine / stator (généralement appelé à tort turbine. En fait, une aube rotative qui tourne à cause du flux d’air généré par le sujet. Les révolutions de l’aube sont comptées lorsqu’elles brisent un faisceau lumineux)
  • Tube de Pitot
  • Anémomètre à fil chaud
  • Ultrason

Voir également

• Débitmètre de pointe
• Lavage à l’azote

Références

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Lectures complémentaires

• Miller MR, Crapo R, Hankinson J, Brusasco V, Burgos F, Casaburi R, Coates A, Enright P, van der Grinten CP, Gustafsson P, Jensen R, Johnson DC, MacIntyre N, McKay R, Navajas D, Pedersen OF, Pellegrino R, Viegi G, Wanger J (juillet 2005). “Considérations générales pour les tests de la fonction pulmonaire” . Journal respiratoire européen . 26 (1): 153–161. doi : 10.1183/09031936.05.00034505 . PMID 15994402 . S2CID 5626417 .

Liens externes

Wikimedia Commons a des médias liés à la spirométrie .

• Société thoracique américaine (ATS)
• Société respiratoire européenne (ERS)