Tra le prove di funzionalità respiratoria, la spirometria è sicuramente quella di più ampio utilizzo. È un test comunemente utilizzato nella valutazione della funzionalità polmonare per diagnosticare le differenti patologie respiratorie e per monitorare la funzionalità polmonare (1). La spirometria è infatti in grado di fornire molti parametri che possono essere informativi della funzionalità del sistema respiratorio, tra cui i più utilizzati sono sicuramente il volume di aria che viene esalato con un’espirazione forzata partendo da un’inspirazione massimale e arrivando ad un’espirazione massimale (capacità vitale forzata – CVF), il volume di aria espirato nel primo secondo di un’espirazione massimale (VEMS) e il loro rapporto (VEMS/CVF) (2). Altri parametri, utilizzati più raramente ma potenzialmente in grado di fornire informazioni aggiuntive sulla funzionalità delle piccole vie aeree, sono i flussi espiratori forzati al 75%, 50% e 25% della CVF (FEF_75%, FEF_50% e FEF_25%).
Oltre che su tutti questi parametri, l’interpretazione della spirometria semplice si basa anche sull’analisi dei tracciati delle curve flusso-volume e volume-tempo. La curva flusso-volume, in particolare, può fornire importanti indicazioni sulla compromissione della funzionalità respiratoria, sia che questa sia di tipo ostruttivo sia che questa sia di tipo restrittivo. Molto informativa è la concavità della porzione del tracciato del flusso espiratorio successivo al picco di flusso. Oltre che valutata visivamente, questa concavità può essere misurata in vari modi: con l’angolo β o con gli indici di concavità centrale e periferica. Nello specifico, l’angolo β è l’angolo compreso tra la linea che va dal picco di flusso espiratorio al FEF_50% e la linea che va dal FEF₅₀ alla fine del tracciato di flusso espiratorio. Gli indici di concavità periferica e centrale, invece, corrispondono alla riduzione percentuale del flusso nei confronti di un predetto rispettivamente al 75% e al 50% della CVF.
In passato è stato ipotizzato che la quantificazione della concavità del tracciato di flusso espiratorio possa fornire informazioni addizionali per lo studio funzionale delle piccole vie aeree, ma fino ad ora sono stati eseguiti soltanto pochi studi e su popolazioni relativamente ristrette.
Partendo da queste premesse, il lavoro recentemente pubblicato da Wang et al. su Lung si è proposto di valutare la concavità del tracciato di flusso espiratorio e di studiarne la correlazione con i differenti difetti della ventilazione. Si tratta di uno studio cross-sectional condotto in Cina su una popolazione di 18.938 pazienti, suddivisa in 3 coorti: una di test (testing set, 354 soggetti), una di pratica (training set, 14.868 soggetti) e una di validazione (validation set, 3.716 soggetti). Tutte le spirometrie sono state eseguite e interpretate in accordo con le raccomandazioni della European Respiratory Society (ERS) e dell’American Thoracic Society (ATS) (1,3). Soltanto le sessioni di test valutate come di qualità A o B sono state incluse dell’analisi. I risultati delle spirometrie sono stati considerati anormali per CVF e VEMS qualora al di sotto del limite inferiore di normalità (LLN), corrispondente a uno Z-score pari a -1,645 calcolato sulla base delle equazioni di riferimento per la popolazione cinese.
Nella coorte più ampia, quella di training, questo studio ha evidenziato che l’angolo β è di circa 170-180° nei soggetti con spirometria di norma (180,3° ± 12,4°) o pattern sospetto per restrizione (174,3° ± 14,2°), mentre è significativamente minore nei soggetti con pattern ostruttivo (148,5° ± 12,7°) o misto (141,6° ± 11,7°). Come prevedibile, inoltre, l’angolo β si riduceva al peggiorare dell’ostruzione al flusso, passando da un valore di 155,9° ± 10,8° nei pazienti con ostruzione lieve a quello di 138,1° ± 10,6° nei pazienti con ostruzione molto grave. In questa coorte, l’angolo β ha dimostrato un’ottima capacità di distinguere i soggetti con alterazione ostruttiva da quelli con spirometria normale sulla base di un cut-off fissato a 163° (AUC di 0,97, 95% CI 0,966–0,973). Applicando questo cut-off alla corte di validazione, limitatamente ai soggetti con z-score della CVF ≥ -1,645, l’angolo β ha dimostrato di poter distinguere una spirometria normale da un’alterazione ostruttiva con un’accuratezza del 91,9%. Il restante 8,1% era costituito da un 5% di soggetti con uno z-score del VEMS/CVF < -1,645 a fronte di un angolo β ≥ 163° e da un 3,1% di soggetti con uno z-score del VEMS/CVF ≥ -1,645 a fronte di un angolo β < 163°. Al primo gruppo appartenevano essenzialmente soggetti con un’alterazione ostruttiva di grado lieve, oltre a un piccolo numero di soggetti non maggiorenni e ad alcuni con verosimile ostruzione delle alte vie respiratorie. Al contrario, oltre la metà dei soggetti del secondo gruppo riportava anche un’alterazione di FEF_75%, FEF_50% o FEF_25-75, per cui presentava potenzialmente una iniziale compromissione delle piccole vie aeree.
Purtroppo, il potenziale diagnostico della concavità centrale e periferica è stato testato soltanto nella coorte di test. In questa ridotta popolazione, entrambi i parametri hanno comunque dimostrato una buona capacità di distinguere i soggetti con alterazione ostruttiva da quelli con spirometria normale. Rispettivamente, con una AUC di 0,874 (95%CI 0,757-0,990) utilizzando un cut-off pari al 35% e con una AUC di 0,819 (95% CI 0,690-0,947) utilizzando un cut-off pari al 60,8%.
Questo studio presenta sicuramente alcuni limiti, come il fatto che sia stato utilizzato come unico parametro di valutazione la spirometria semplice, mentre l’integrazione con altre metodiche, come la pletismografia o l’oscillometria, avrebbe permesso una migliorare caratterizzazione dei soggetti e di conseguenza una migliore valutazione del potenziale dell’angolo β. Allo stesso modo, anche l’integrazione della sintomatologia e della storia clinica avrebbe permesso una migliore caratterizzazione dei soggetti. Nonostante questi limiti e il fatto che l’affidabilità dell’angolo β sembri essere peggiore in alcuni sottogruppi di soggetti - in particolare in coloro che manifestano un’alterazione ostruttiva molto lieve - lo studio pubblicato da Wang et al. evidenzia come l’angolo β possa essere utile nel riconoscere un’alterazione ostruttiva alla spirometria semplice.
La frequente presenza di una compromissione dei parametri spirometrici maggiormente informativi sulle piccole vie aeree nei pazienti con riduzione dell’angolo β ma rapporto VEMS/CVF al di sopra del LLN, inoltre, sottolinea come questo parametro potrebbe riconoscere una malattia delle piccole vie indipendentemente dalla presenza di un’ostruzione al flusso, supportando studi precedenti che suggerivano come una maggiore concavità del tracciato espiratorio a valle del picco di flusso fosse indicativa di un’ostruzione delle vie aeree più periferiche (4). L’integrazione con dati clinici e dei dati funzionali ricavati da altre metodiche permetterà a studi futuri di fornire ulteriori indicazioni sulla potenziale utilità dell’angolo β nella caratterizzazione e nella gestione ottimale dei pazienti con patologie respiratorie ostruttive.

Bibliografia

1. Graham BL, Steenbruggen I, Miller MR, et al. Standardization of spirometry 2019 update. An official American Thoracic Society and European Respiratory Society technical statement. Am J Respir Crit Care Med 2019;200:e70-88.
2. Bhakta NR, McGowan A, Ramsey KA, et al. European Respiratory Society/American Thoracic Society technical statement: standardisation of the measurement of lung volumes, 2023 update. Eur Respir J 2023;62:2201519. Erratum in: Eur Respir J 2023;62:2251519.
3. Stanojevic S, Kaminsky DA, Miller MR, et al. ERS/ATS technical standard on interpretive strategies for routine lung function tests. Eur Respir J 2022;60:2101499.
4. Alowiwi H, Watson S, Jetmalani K, et al. Relationship between concavity of the flow-volume loop and small airway measures in smokers with normal spirometry. BMC Pulm Med 2022;22:211.