As avaliações de índice de fluxo e volume pulmonar podem ser utilizadas para diferenciar as doenças pulmonares obstrutivas das restritivas, caracterizar a gravidade da doença e avaliar as respostas terapêuticas.
Os testes incluem espirometria para medir o fluxo de ar inspiratório e expiratório e os volumes pulmonares e, às vezes, testes de fluxo-volume para definir anormalidades obstrutivas e restritivas específicas. Em pacientes com anormalidades obstrutivas, a espirometria é repetida após a administração de broncodilatadores inaláveis de curta duração para avaliar a reversibilidade e a resposta ao tratamento.
As avaliações são classicamente relatadas em fluxos e volumes absolutos e em porcentagens de valores predeterminados e derivados de grandes populações, compostas de indivíduos presumidamente portadores de função pulmonar normal. Variáveis que auxiliam a predizer os valores normais envolvem idade, sexo, etnia e altura.
É controverso se é necessário ajustar a raça e etnia ao interpretar os testes de função pulmonar. Há evidências crescentes de que raça e etnia não respondem precisamente às diferenças observadas na função pulmonar medida, mas refletem os efeitos de fatores sociais e ambientais, contribuindo ainda mais para as disparidades de cuidados de saúde. Estudos demonstraram que o uso de equações de referência baseadas em raça e etnia provavelmente subestima a gravidade da doença pulmonar (e, portanto, resulta em subtratamento) em indivíduos não brancos (1, 2). A American Thoracic Society (ATS) recomendou substituir as equações de referência específicas por etnia ou raça anteriormente utilizadas (3) por aquelas derivadas de equações de referência neutras em relação à raça, como as derivadas da equação média da Global Lung Function Initiative (GLI) (4, 5). Um artigo publicado em conjunto pela European Respiratory Society (ERS) e a ATS em 2022 reconheceu que o uso de conjuntos de referência neutros em relação à raça podem resultar em alterações nas qualificações para tratamentos específicos (p. ex., cirurgia, transplante de pulmão), o que destaca a necessidade de pesquisas contínuas para entender o potencial impacto na tomada de decisão clínica e nos resultados dos pacientes (6).
Fluxo de ar
As avaliações quantitativas dos fluxos inspiratório e expiratório são obtidas pela espirometria forçada. Utiliza-se clipes nasais para ocluir as narinas.
Nas avaliações do volume e fluxo inspiratórios, o paciente expira da forma mais completa possível e então inspira vigorosamente. O volume inspiratório de pico é a quantidade máxima de ar inalado em uma respiração profunda, e o fluxo inspiratório é o volume inspirado por segundo.
Nas avaliações do fluxo expiratório, o paciente inspira o mais profundamente possível, sela seus lábios em torno do bocal e expira o mais vigorosa e completamente possível em um aparelho que registra o volume expirado (capacidade vital forçada [CVF]) e o volume exalado no primeiro segundo (volume expiratório forçado no primeiro segundo [VEF1], ver figura Espirograma normal).
Essas manobras fornecem várias medições:
CVF: quantidade máxima de ar que o paciente pode expirar vigorosamente após ter realizado uma inspiração máxima
VEF1: volume exalado no primeiro segundo
Pico de fluxo expiratório (PFE): velocidade máxima do fluxo de ar quando o paciente expira
VEF1 é o parâmetro de fluxo mais reprodutível, sendo especialmente útil no diagnóstico e no monitoramento de pacientes com doença pulmonar obstrutiva (p. ex., asma, DPOC [doença pulmonar obstrutiva crônica]).
VEF1 e CVF ajudam a diferenciar doenças pulmonares obstrutivas e restritivas. Um VEF1 normal torna improvável um diagnóstico de doença pulmonar obstrutiva irreversível. Uma CVF normal torna a doença restritiva improvável. A diminuição da relação VEF1/CVF indica obstrução. A medição repetida do VEF1 e da CVF com um broncodilatador de curta duração em pacientes com evidências de obstrução no teste inicial é útil para diferenciar pacientes com broncospasmo reversível, como ocorre na asma, daqueles com obstrução fixa na DPOC.
Algumas pessoas têm fatores de risco de DPOC (p. ex., tabagismo, infecção prévia, exposição ocupacional, exposição à poluição do ar), mas não demonstram obstrução definitiva no teste de função pulmonar. Acredita-se que essas pessoas tenham pré-DPOC (7). Mais estudos são necessários para caracterizar essa população, mas seguir os valores da espirometria ao longo do tempo pode ser útil para identificar pacientes com probabilidade de desenvolver DPOC.
Espirograma normal
FEF25–75% = fluxo expiratório forçado durante a expiração de 25–75% da CVF; FEV1= volume expiratório forçado no primeiro segundo da manobra de capacidade vital forçada; CVF = capacidade vital forçada (a quantidade máxima de ar expirada vigorosamente após a inspiração máxima). |
O fluxo expiratório forçado, avaliado durante a expiração de 25 a 75% da CVF, pode ser um indicador mais sensível de obstrução leve das vias respiratórias de pequeno calibre do que o VEF1, mas a reprodutibilidade é baixa.
O fluxo expiratório de pico (FEP) é o fluxo máximo que ocorre durante a expiração. Essa variável é utilizada principalmente para o monitoramento domiciliar de pacientes com asma e para a determinação de variações diurnas do fluxo aéreo. A asma pode ser monitorada comparando-se o PFE com o melhor desempenho do paciente.
A interpretação dessas avaliações depende de esforço adequado do paciente, que frequentemente é aperfeiçoado pelo treinamento durante a manobra real. Espirogramas aceitáveis demonstram
Bom início de teste (p. ex., um início rápido e vigoroso da expiração)
Nenhuma tosse
Curvas suaves
Ausência de término precoce da expiração (p. ex., tempo de exalação mínimo de 6 segundos sem nenhuma alteração no volume para o último segundo)
Esforços reprodutíveis têm concordância dentro de 5% ou 100 mL com outros esforços. Resultados que não satisfazem esses critérios mínimos aceitáveis devem ser interpretados com cautela.
Volume pulmonar
Os volumes pulmonares são avaliados pela determinação da capacidade residual funcional (CRF). CRF é a quantidade de ar que permanece nos pulmões após a exalação normal. Capacidade pulmonar total (CPT) é o volume de gás que está contido nos pulmões no final da inspiração máxima. O conhecimento da CRF permite que o pulmão seja dividido em subvolumes que são avaliados pela espirometria ou calculados (ver figura Volumes pulmonares normais). Normalmente, a CRF representa cerca de 40% da CPT.
Volumes pulmonares normais
VRE = volume de reserva expiratório; CRF = capacidade residual funcional; CI = capacidade inspiratória; VRI = volume de reserva inspiratório; VR = volume residual; CPT = capacidade pulmonar total; CV = capacidade vital; VT= volume corrente. CRF = VR + VRE; CI = VT + VRI; CV = VT+ VRI + VRE. |
Avalia-se a CRF com o uso de técnicas de diluição gasosa ou um pletismógrafo (que é mais preciso em pacientes que têm limitação do fluxo aéreo e gás aprisionado).
As técnicas de diluição gasosa incluem
Remoção de nitrogênio
Equilíbrio de hélio
Com a remoção de nitrogênio, o paciente exala até a CRF e, a seguir, respira em um espirômetro que contém oxgênio a 100%. O teste termina quando a concentração de nitrogênio exalada for zero. O volume coletado de nitrogênio exalado é igual a 81% da CRF inicial.
Com o equilíbrio de hélio, o paciente exala até a CRF e, em seguida, conecta-se a um sistema fechado contendo volumes conhecidos de hélio e oxigênio. Avalia-se a concentração de hélio até que seja a mesma na inalação e na exalação, indicando o equilíbrio deste com o volume de gás no pulmão, que é estimado pela diluição de hélio.
Ambas as técnicas podem subestimar a CRF, pois avaliam apenas o volume pulmonar que se comunica com as vias respiratórias superiores. Nos pacientes com limitação grave do fluxo aéreo, um volume considerável de gás aprisionado pode se comunicar muito pouco ou não ter qualquer comunicação.
Pletismografia corporal usa a lei de Boyle (P1V1 = P2V2, em que P é pressão e V é volume) para medir o volume de gás compressível dentro do tórax. A pletismografia corporal é mais precisa do que as técnicas de diluição gasosa. O paciente senta-se em uma câmara hermética e tenta inalar contra um bocal fechado a partir da CRF. À medida que a parede torácica se expande, a pressão na câmara hermética aumenta. Conhecendo-se o volume pré-inspiratório da câmara e a pressão nesta antes e depois do esforço inspiratório, é possível calcular a modificação do volume da caixa, que deve ser igual à modificação do volume pulmonar.
Curva fluxo-volume
Em contraposição ao espirograma, que revela o fluxo (em litros) no decorrer do tempo (em segundos), a curva fluxo-volume revela o fluxo (em L/s) relacionado com o volume pulmonar (em litros) durante inspiração máxima da exalação completa (volume residual [VR]) e durante a expiração máxima da inalação completa (CPT). A vantagem principal da curva fluxo-volume é que esta pode mostrar se os fluxos são apropriados para um determinado volume pulmonar. Por exemplo, o fluxo de ar normalmente é mais lento com volumes pulmonares baixos porque a retração elástica é menor em volumes pulmonares mais baixos. Pacientes com fibrose pulmonar têm baixos volumes pulmonares e seu fluxo de ar parece estar diminuído se avaliado isoladamente. Entretanto, quando se mede o fluxo em relação aos volumes pulmonares, torna-se aparente que o fluxo está, na verdade, mais elevado que o normal, em virtude do aumento da retração elástica, característico dos pulmões fibróticos.
As curvas fluxo-volume exigem a avaliação dos volumes pulmonares absolutos. Infelizmente, muitos laboratórios simplesmente plotam o fluxo de ar em relação à CVF; a curva fluxo-CVF não tem um membro inspiratório e, portanto, não fornece o mesmo número de informações.
Referências gerais
1. Baugh AD, Shiboski S, Hansel NN, et al. Reconsidering the Utility of Race-Specific Lung Function Prediction Equations [published correction appears in Am J Respir Crit Care Med 2022 Jul 15;206(2):230]. Am J Respir Crit Care Med 2022;205(7):819-829. doi:10.1164/rccm.202105-1246OC
2. Ekström M, Mannino D. Research race-specific reference values and lung function impairment, breathlessness and prognosis: Analysis of NHANES 2007-2012 [published correction appears in Respir Res 2023 Feb 3;24(1):41]. Respir Res 2022;23(1):271. Publicado em 1º de outubro de 2022. doi:10.1186/s12931-022-02194-4
3. Bhakta NR, Bime C, Kaminsky DA, et al. Race and Ethnicity in Pulmonary Function Test Interpretation: An Official American Thoracic Society Statement. Am J Respir Crit Care Med 2023;207(8):978-995. doi:10.1164/rccm.202302-0310ST
4. Quanjer PH, Stanojevic S, Cole TJ, et al. Multi-ethnic reference values for spirometry for the 3-95-yr age range: the global lung function 2012 equations. Eur Respir J 2012;40(6):1324-1343. doi:10.1183/09031936.00080312
5. Bowerman C, Bhakta NR, Brazzale D, et al. A Race-neutral Approach to the Interpretation of Lung Function Measurements. Am J Respir Crit Care Med 2023;207(6):768-774. doi:10.1164/rccm.202205-0963OC
6. Stanojevic S, Kaminsky DA, Miller MR, et al. ERS/ATS technical standard on interpretive strategies for routine lung function tests. Eur Respir J 2022;60(1):2101499. Publicado em 13 de julho de 2022. doi:10.1183/13993003.01499-2021
7. Han MK, Agusti A, Celli BR, et al. From GOLD 0 to Pre-COPD. Am J Respir Crit Care Med 2021;203(4):414-423. doi:10.1164/rccm.202008-3328PP
Padrões de anormalidades
As doenças respiratórias mais comuns podem ser classificadas como obstrutivas ou restritivas, com base nos índices de fluxo e nos volumes pulmonares (ver tabela Alterações fisiológicas características associadas às doenças pulmonares).
Alterações fisiológicas características associadas às doenças pulmonares
Medida | Doenças obstrutivas | Doenças restritivas | Doenças mistas |
|---|---|---|---|
VEF1/CVF | Diminuído | Normal ou aumentado | Diminuído |
VEF1 | Diminuído | Diminuído, normal ou aumentado | Diminuído |
CVF | Diminuída ou normal | Diminuído | Diminuída ou normal |
CPT | Normal ou aumentado | Diminuído | Diminuído, normal ou aumentado |
VR | Normal ou aumentado | Diminuído | Diminuído, normal ou aumentado |
VEF1 = volume expiratório forçado no primeiro segundo; CVF = capacidade vital forçada; VR = volume residual; CPT = capacidade pulmonar total. | |||
Doenças obstrutivas
A doença obstrutiva é a redução dos índices de fluxo, particularmente o VEF1 e o VEF1 como porcentagem da CVF (VEF1/CVF). O nível de redução de VEF1 comparado com os valores previstos determina o grau do defeito de obstrução. Os defeitos obstrutivos são provocados por
Aumento da resistência ao fluxo de ar por causa de anormalidades dentro do lúmen das vias respiratórias (p. ex., tumores, secreções e espessamento da mucosa)
Alterações da parede das vias respiratórias (p. ex., contração da musculatura lisa, edema)
Redução na retração elástica (p. ex., destruição do parênquima que ocorre no enfisema)
Com a diminuição dos índices de fluxo, os tempos expiratórios são mais longos que os habituais e o ar pode ficar aprisionado nos pulmões em decorrência do esvaziamento incompleto e do aumento dos volumes pulmonares (p. ex., CPT e VR).
Os exemplos mais comuns de doenças obstrutivas são DPOC, asma e bronquiectasia.
A ERS e a ATS atualizaram suas diretrizes sobre a interpretação dos testes de função pulmonar para classificar a gravidade da doença pulmonar obstrutiva (ver tabela Gravidade do comprometimento pulmonar) (1). Essas diretrizes recomendam expressar todas as medidas, incluindo espirometria, volumes pulmonares e capacidade de difusão dos pulmões para monóxido de carbono (DLCO), como escores z em vez de como porcentagens dos valores previstos para grau de gravidade. Um escore z inferior a -1,645 indica que o valor é menor que o 5º percentil do previsto com base em controles pareados saudáveis. Ao julgar a resposta aos broncodilatadores, as diretrizes agora recomendam o uso da alteração percentual em relação ao valor previsto do indivíduo (em vez do valor basal) e recomendam o uso de FEV1 e/ou CVF ≥ 10% como critério para hiper-responsividade das vias respiratórias.
Gravidade do comprometimento pulmonar
Gravidade | Escore Z |
|---|---|
Leve | -1,65 a -2,5 |
Moderada | -2,51 a -4,0 |
Grave | < -4,1 |
Data from Stanojevic S, Kaminsky DA, Miller MR, et al. ERS/ATS technical standard on interpretive strategies for routine lung function tests. Eur Respir J 2022;60(1):2101499. Publicado em 13 de julho de 2022. doi:10.1183/13993003.01499-2021 | |
Doenças restritivas
Distúrbios restritivos são caracterizados por redução do volume pulmonar, especificamente CPT abaixo do limite inferior do normal (um escore z inferior a -1,65, correspondendo a menos do que o quinto percentil do previsto com base em controles pareados saudáveis). Entretanto, na doença restritiva precoce, a CPT pode estar normal (como resultado de forte esforço inspiratório) e a única anormalidade pode ser a redução do VD. A diminuição da CPT determina a gravidade da restrição. A redução dos volumes pulmonares provoca a diminuição dos índices de fluxo (redução de VEF1). Entretanto, o fluxo aéreo relacionado com o volume específico é elevado, de maneira que a fração VEF1/CVF é normal ou aumentada.
Os defeitos restritivos são causados por:
Perda de volume pulmonar (p. ex., lobectomia)
Anormalidades de estruturas que circundam o pulmão (p. ex., doença pleural, cifose, obesidade)
Fraqueza dos músculos inspiratórios da respiração (p. ex., doença neuromuscular)
Anormalidades do parênquima pulmonar (p. ex., fibrose pulmonar)
A característica comum a todas essas condições é a diminuição da complacência dos pulmões, da parede torácica, ou de ambos.
Referências sobre padrões de anormalidades
1. Stanojevic S, Kaminsky DA, Miller MR, et al. ERS/ATS technical standard on interpretive strategies for routine lung function tests. Eur Respir J 2022;60(1):2101499. Publicado em 13 de julho de 2022. doi:10.1183/13993003.01499-2021
2. Coates AL, Wanger J, Cockcroft DW, et al. ERS technical standard on bronchial challenge testing: general considerations and performance of methacholine challenge tests. Eur Respir J 2017;49(5):1601526. Publicado em 1º de maio de 2017. doi:10.1183/13993003.01526-2016
3. Parsons JP, Hallstrand TS, Mastronarde JG, et al. An official American Thoracic Society clinical practice guideline: exercise-induced bronchoconstriction. Am J Respir Crit Care Med 2013;187(9):1016-1027. doi:10.1164/rccm.201303-0437ST
Teste de broncoprovocação
O teste de broncoprovocação é utilizado para diagnosticar condições como a asma, especialmente quando a espirometria está normal, mas há suspeita de hiperreatividade das vias respiratórias. O teste pode ser feito com metacolina inalada, exercício ou hiperventilação voluntária eucápnica (HVE) utilizando ar em temperatura ambiente ou baixa.
Alguns pacientes com asma podem ter função pulmonar normal e parâmetros espirométricos normais entre as exacerbações. Quando a suspeita de asma permanece alta, apesar dos resultados normais da espirometria, o teste de provocação brônquica com metacolina, um análogo sintético da acetilcolina que é um irritante brônquico inespecífico, é indicado para detectar ou excluir a broncoconstrição. Em um teste de provocação com metacolina, os parâmetros espirométricos são medidos na linha de base e após a inalação de doses crescentes de metacolina. A dose de metacolina que provoca queda de 20% no VEF1 é chamada de PD20. Os laboratórios têm definições diferentes de hiperreatividade das vias respiratórias, mas, em geral, uma queda de pelo menos 20% no VEF1 em relação à linha de base (PD20) quando a dose inalada de metacolina é < 25 mcg é considerada diagnóstica de reatividade brônquica aumentada, enquanto um PD20 > 400 mcg exclui esse diagnóstico. Valores de PD20 entre 25 e 400 mcg são inconclusivos (1).
Pode-se utilizar o teste de esforço para detectar asma induzida por esforço, mas é menos sensível que o teste de provocação com metacolina para a detecção de aumento geral da resposta das vias respiratórias. O paciente efetua um nível constante de trabalho na esteira ou na bicicleta ergométrica por 6 a 8 minutos, em uma intensidade selecionada para alcançar a frequência cardíaca de 80% daquela máxima prevista. O VEF1 e a CVF são avaliados antes e depois de 5, 15 e 30 minutos de exercício. O espasmo brônquico induzido pelo exercício reduz o VEF1 ou a CVF ≥ 10-15% após o exercício (2).
A HVE também pode ser utilizada para diagnosticar asma induzida por esforço. A HVE envolve hiperventilação de uma mistura de gases com 5% de dióxido de carbono e 21% de oxigênio a 85% da ventilação voluntária máxima durante 6 minutos. A VEF1 é então medida a intervalos especificados após o teste. Como em outros testes de provocação brônquica, a queda do VEF1 que caracteriza o diagnóstico de espasmo brônquico induzido por exercício varia de acordo com o laboratório.
A hiper-reatividade induzida pelo frio pode ser avaliada com um teste semelhante no qual o paciente hiperventila por 3 a 6 minutos com a mistura gasosa resfriada entre -10° C e -20° C. Esse teste requer equipamentos de resfriamento especializados que podem não estar disponíveis em muitos laboratórios de testes.
Referências sobre teste de broncoprovocação
1. Coates AL, Wanger J, Cockcroft DW, et al. ERS technical standard on bronchial challenge testing: general considerations and performance of methacholine challenge tests. Eur Respir J 2017;49(5):1601526. Publicado em 1º de maio de 2017. doi:10.1183/13993003.01526-2016
2. Parsons JP, Hallstrand TS, Mastronarde JG, et al. An official American Thoracic Society clinical practice guideline: exercise-induced bronchoconstriction. Am J Respir Crit Care Med 2013;187(9):1016-1027. doi:10.1164/rccm.201303-0437ST
