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LA TECNICA DELL'OSCILLAZIONE FORZATA (FOT)

La tecnica dell’oscillazione forzata (FOT)

A cura del prof. Emanuele Crimi, Servizio di Fisiopatologia Respiratoria
I.R.C.C.S. San Martino - Genova


Aggiornamenti sull'uso clinico dell'oscillazione forzata nelle malattie respiratorie.
L'avvento dei moderni computer ha permesso la recente immissione sul mercato europeo di questo nuovo strumento di valutazione della funzione respiratoria denominato tecnica dell'oscillazione forzata (FOT). L'articolo riporta informazioni utili per comprendere i principi su cui la tecnica si basa e le sue applicazioni, sia nella ricerca che nella clinica pratica.

 

Che cos'è la FOT
La tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) è una tecnica non invasiva nata oltre 50 anni fa ma che ha trovato applicazione pratica solo negli ultimi anni, in particolare nello studio delle malattie respiratorie grazie all'enorme sviluppo dell'elettronica e dei computer. La tecnica è molto semplice da utilizzare in qualsiasi condizione e richiede soltanto una minima collaborazione da parte del paziente.

La FOT standard analizza gli effetti di oscillazioni sinusoidali generate da un oscillatore esterno (che emana un' oscillazione pressoria di circa 2 cm H2O) posto alla bocca di soggetto mentre questo respira in modo tranquillo. Dal rapporto tra le oscillazioni pressorie e il flusso aereo che è generato, viene calcolata la resistenza del sistema respiratorio (Rrs) del soggetto in esame. Quando il polmone è sano, tale resistenza (Rrs) non si modifica con l'aumento della frequenza di oscillazione. Al contrario, in presenza di malattia, tale resistenza (Rrs) si riduce gradualmente con l'aumento della frequenza delle oscillazioni. A una specifica frequenza - che viene chiamata frequenza di risonanza - la Rrs riflette soprattutto le caratteristiche di resistenza delle vie aeree.


 

A cosa serve la FOT?
La sensibilità della tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) nel misurare le caratteristiche delle vie aeree è molto elevato e pertanto trova larga applicazione nello studio delle malattie respiratorie, soprattutto di natura ostruttiva come asma e Broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Il test FOT offre importanti informazioni sulla presenza del difetto ostruttivo, sulla sua localizzazione (vie aeree più centrali o periferiche), su come la malattia sia distribuita attraverso il polmone e sulla stabilità del calibro bronchiale nel tempo.

 

Come si esegue la FOT?
La tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) è una metodica non invasiva e molto semplice. Il soggetto in esame respira tranquillo attraverso un boccaglio connesso alla FOT. Lo strumento genera piccole oscillazioni che vengono percepite dalla persona ma che non generano il minimo disturbo. Il test dura circa 1 minuto dopo di che un algoritmo permette di avere un risultato immediato delle resistenze delle vie aeree.

 

Vantaggi, limiti e controindicazioni del test
Numerosi sono i vantaggi della tecnica dell'oscillazione forzata (FOT). Innanzitutto il test non è invasivo, è molto semplice e rapido, richiede una minima collaborazione da parte del soggetto che deve respirare normalmente. Ultima ma non meno importante, la sua elevata sensibilità nell'identificare la presenza di ostruzione delle vie aeree. Per tutte queste valide caratteristiche, la FOT trova larga applicazione anche in pediatria e nel soggetto anziano con maggiore difficoltà di collaborazione. Poiché alcuni risultati possono essere comuni a malattie ostruttive e restrittive e la difficoltà interpretativa di almeno alcuni parametri, il test è limitato a laboratori di eccellenza.
Non sono state riportate controindicazioni all'esecuzione della tecnica dell'oscillazione forzata (FOT).

 

Quali sono le applicazioni della FOT nella pratica clinica?
In campo clinico, la tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) offre importanti informazioni. Per esempio, R e X alla frequenza di 5 Hz (R5 e X5), offrono indicazioni sulle condizioni resistive e capacitative del sistema. Per esempio, in corso di qualsiasi patologia ostruttiva, R5 sarà aumentata. In presenza di patologie restrittive invece, X5 assumerà valori più negativi rispetto ai valori normali. In molte condizioni ostruttive comunque, X5 diventerà più negativo. Questo non è dovuto a qualche cambio delle proprietà elastiche del polmone, ma semplicemente perché alcuni settori polmonari sono esclusi dalla ventilazione o quasi, e l'onda oscillatoria esplora soltanto i settori ventilati. La riduzione di X5 denuncerà in questo caso, la riduzione della ventilazione polmonare. In queste condizioni, se si esplora la funzione polmonare a una frequenza di oscillazione per esempio a 19 Hz che è ben superiore alla precedente di 5 Hz, si vedrà che R19 si riduce rispetto a R5. Questo fenomeno è detto frequenza dipendenza di R e trova ragione nel fatto che a bassa frequenza (5 Hz), l'onda oscillatoria può esplorare settori dove la resistenza è alta, mentre a frequenze alte come a 19 Hz, l'onda non ha tempo di penetrare in tali settori ed esplora soltanto quelli più ventilati dove la resistenza al flusso è minore.

 

Quali sono le applicazioni della FOT nel campo della ricerca?
Con la recente innovazione tecnologica, i segnali di impedenza R e X possono essere catturati istante per istante durante l' atto respiratorio ( within-breath analysis). Questo ha permesso di esplorare la funzione polmonare nei suoi due domini fondamentali: volume e tempo. Inoltre, tale metodologia permette di limitare l'analisi dei segnali meccanici alle singole fasi inspiratoria ed espiratoria. Per esempio, l'esame della funzione meccanica limitata alla fase inspiratoria dà la possibilità di eliminare gli artefatti della compressione dinamica delle vie aeree in fase espiratoria, sulla misura finale dell' impedenza.

Date le sue caratteristiche, tipicamente non invasive e capaci di esplorare la funzione polmonare sotto ogni suo aspetto, la tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) ben si presta a numerose applicazioni nel campo della ricerca biomedicale respiratoria. Una di queste è la misura della risposta delle vie aeree al respiro profondo. I dati bibliografici degli ultimi 20 anni in questo settore documentano che l'asma bronchiale si differenzia dalle condizioni di normalità per una riduzione significativa dell'effetto broncodilatatore del respiro profondo in corso di attivazione del muscolo liscio bronchiale. Inoltre, questa caratteristica è associata a un aumento della velocità di ritorno del tono bronchiale ai valori precedenti il respiro profondo. Parte di questa informazione è condivisa dalla BPCO. Poiché questi fenomeni sono causati verosimilmente da un patologico ipertono del muscolo liscio, è ovvio che misurare gli effetti del respiro profondo in tali condizioni nel singolo soggetto può fornire informazioni cruciali su uno dei determinanti maggiori dell'asma e forse anche della bronchite ostruttiva cronica, nonché esaminare i meccanismi attraverso i quali funzionano le terapie broncoattive ed i loro risultati clinici sui singoli pazienti.

Un altro campo di primario interesse nell' asma e BPCO è il rimodellamento della parete delle vie aeree in termini sia meccanicistici (da ipertono muscolare e dunque ancora passibile di trattamento farmacologico o rimodellamento fisso?) e temporali (quando questo compare). A questo proposito, la tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) permette di esaminare la distensibilità della parete bronchiale durante graduali aumenti e decrementi di volume polmonare. In tal modo, è possibile costruire una curva resistenza-volume polmonare con la possibilità di calcolare ai tre volumi fisiologici (volume residuo, capacità funzionale residua e capacità polmonare totale) la pendenza dei singoli segmenti. L' uso dei test dilatatori o costrittori o delle normali terapie broncoattive o dell' esercizio fisico stesso su tale curva offre indicazioni sul grado di rigidità della parete delle vie aeree ai vari volumi polmonari.

Infine, il test dell'oscillazione forzata (FOT) offre la possibilità, unica nel suo genere, di esplorare la variabilità del tono bronchiale in un ridotto spazio di tempo sul principio della frattalità dei segnali temporali. Per esempio, si è notato che la resistenza varia tra un respiro e l'altro in modo quanto mai disordinato. Se tale variabilità temporale è minima nel soggetto sano in posizione seduta, questa aumenta notevolmente in posizione supina e più che mai nel paziente affetto da asma bronchiale. Ciò è verosimilmente causato da variazioni del carico interno ed esterno delle vie aeree che metterebbero il muscolo liscio nelle condizioni di assumere conformazioni dimensionali quanto mai variabili e caotiche in modo particolare se il muscolo stesso è attivato come nell' asma da meccanismi estrinseci o intrinseci. Recenti studi dimostrerebbero che dal punto di vista dei modelli frattalici, tale variabilità, per essere importante dal punto di vista clinico, deve avere un periodo di osservazione minimo di 4 giorni almeno per i pazienti asmatici lievi. Certamente, per quelli più gravi è verosimile attendersi una dimensione temporale ancora minore di quella sopra riportata e forse anche di pochi minuti in caso di forte instabilità bronchiale.

 

Conclusioni

In conclusione, la tecnica dell'oscillazione forzata (FOT) si sta rivelando un nuovo strumento di grande utilità clinica per il suo notevole potenziale informativo sulle condizioni meccaniche del parenchima e delle vie aeree e per la sua non invasività e semplicità d'uso. Per quanto riguarda la ricerca, gli esempi sopra riportati documentano la capacità del test FOT di esplorare dimensioni funzionali inesplorabili con le vecchie tecniche.

 

 

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Pagina aggiornata il: 30 Gennaio 2017