pratique de la spirometrie en medecine du travail.

PRATIQUE DE LA SPIROMETRIE
EN MEDECINE DU TRAVAIL.
Dr Pierre GUISNET
Médecin du travail. Pneumologue .
ASMIS. Amiens 80
La spirométrie a pour objet la mesure de la ventilation.
D’autres étages du processus respiratoire relèvent d’autres types de mesure.
La spirométrie est un examen complémentaire particulièrement intéressant en Santé au
travail, que ce soit :
§ pour le dépistage des affections respiratoires professionnelles
§ pour celui des troubles ventilatoires obstructifs particulièrement fréquents en
pathologie générale.
C'est un examen à la fois simple et difficile pour les raisons principales suivantes:
§ il nécessite la participation active et volontaire du sujet examiné, une bonne
formation et une participation motivante de l'opérateur.
§ les limites de normalité peuvent paraître floues car comme souvent en biologie, le
normal varie plus ou moins autour d'une moyenne, chez un même individu, d’un
individu à l’autre et d’un groupe d’individus à un autre, augmentant ainsi le bruit
de fond qui brouille le signal pathologique recherché. Nous redirons plus loin
comment réduire ces sources de variation par le suivi longitudinal et dans les
enquêtes collectives le choix d’une population témoin.
Nous présentons ici des notions pratiques pour effectuer et interpréter correctement
une spirométrie, en 4 étapes schématiques et en tenant compte des difficultés exposées cidessus.
Ces notions sont valables quelque soit le type de matériel utilisé. On recommandera
cependant les appareils qui permettent de suivre le déroulement de la totalité de la courbe
débit-volume.
La définition des différents paramètres ventilatoires est supposée connue.
1 ère étape : Explication et démonstration.
Cette première étape, souvent négligée, est extrêmement importante car elle
conditionne la qualité des étapes suivantes.
Il est important de prévoir un moment de totale disponibilité de l’opérateur et de
réunir de bonnes conditions pour la pratique de cet examen. Comme il n’ y a pratiquement
jamais d’urgence à sa réalisation, il est préférable de le programmer à un moment réellement
disponible plutôt que le bâcler au risque de le rendre ininterprétable.
Ses conditions devraient figurer dans le cahier des charges ou dans la charte de qualité
des services de santé au travail ainsi que les questions de maintenance du matériel et de la
formation des opérateurs.
Ecarter du dépistage les sujets en épisode bronchitique et même simplement
enrhumés.
Expliquer brièvement le motif de la spirométrie.
Pour expliquer les conditions de la manœuvre et sa réalisation, montrer soi-même est
le plus efficace et dédramatise l’examen.
Mettre le sujet à l’aise mentalement et physiquement :
Vêtements libres
Position debout (préférable dans notre pratique), cou souple non fléchi, épaules
détendues, pas d’appui ni mains dans les poches etc..
Embout 1 à 2 cms derrière l’arcade dentaire, lèvres bien closes autour de
l’embout, langue sous l’embout. (montrer)
Pince-nez à ne mettre en place qu’en tout début de manœuvre. Le pince-nez est
préférable même pour l'exécution de la courbe débit-volume.
Expliquer avec les termes adaptés ( gonflez à fond, soufflez, videz tout l’air
de vos poumons etc..) et mimer de façon démonstrative le déroulement de la
manœuvre, en insistant sur son caractère maximal, tant en volumes qu’en débits, car
seul le test maximal caractérise fidèlement les possibilités ventilatoires propres au
sujet.
§
Volumes :
1. Inspiration: veiller surtout à une excellente inspiration. Celle-ci sera
facilitée par une légère expiration préalable en fléchissant légèrement le tronc puis
inspirer lentement et bien à fond en redressant le tronc et en libérant l’abdomen vers
l’avant pour faciliter au maximum la course du piston diaphragmatique vers le bas.
On fera prendre éventuellement conscience au sujet du jeu indispensable du
diaphragme et de la respiration abdominale : un « truc » est de lui faire poser sa main
sur la paroi abdominale qui doit se projeter en avant à l’inspiration.
2. Expiration: expirer au maximum c’est à dire suffisamment longtemps, au
moins cinq secondes en expiration forcée, « jusqu’à ce qu’il n’y ait plus d’air dans
vos poumons ».
§
Débits :
veiller surtout au début de la manœuvre d’expiration forcée qui doit être "sec"
avec une contraction brutale du diaphragme vers le haut, puis l’expiration forcée doit
être poursuivie au moins 5 secondes .La rétraction de l’abdomen en fléchissant
légèrement le tronc facilite la remontée du diaphragme.
La fin de l’expiration s’accompagne de la mise en jeu des muscles expiratoires
accessoires.
2 ème étape : Exécution de la manœuvre.
Le déroulement de la manœuvre doit être accompagné par l’opérateur avec à la
fois autorité et empathie,
d’une voix forte mais sans cri
et du geste par exemple en accompagnant l’inspiration par une légère poussée
sous le coude et l’expiration par une légère poussée sur l’épaule, poussées ne se
relâchant qu’après obtention de l’inspiration et de l’expiration totales.
Tout mauvais départ ou incident (toux) doit faire s’arrêter immédiatement
la manœuvre pour ne pas fatiguer inutilement le sujet et lui ré expliquer si nécessaire,
tout en le gratifiant pour ce qui a été correctement réalisé.
L’opérateur suit le déroulement de la manœuvre un œil sur le sujet et l’autre
sur le tracé de la courbe, pour s’assurer de son caractère maximal et forcé.
L’oreille apporte des renseignements sur les débits notamment de la fin
d’expiration forcée qui doit s’achever sans rupture prématurée.
Veiller particulièrement au caractère maximal de l’inspiration dont
l’insuffisance est par la suite très difficile à repérer.
En spirométrie lente (CV) :
. après le Start, vérifier que le curseur se déplace bien horizontalement pour
éviter toute dérive
. la ligne de base ventilatoire est la position de repos qui suit une expiration
passive normale et qui correspond à l’ égalité des forces pulmonaires centripètes
élastiques et centrifuges pariétales (correspondant à la Capacité résiduelle
fonctionnelle).
. enregistrer 3 à 4 volume s courants
. puis 2 capacités vitales lentes: d’abord expiration maximale suivie d’une
inspiration maximale et à nouveau expiration maximale,
et après quelques volumes courants, inspiration maximale suivie d’une expiration
maximale et à nouveau inspiration maximale.
En courbe débit volume (CVF) :
.après le Start: un volume courant puis expiration profonde mais non
maximale,
. suivie d’une inspiration lente et complète (maximale)
. après un court blocage, expiration forcée et maximale
. enfin, inspiration forcée maximale pour boucler la courbe débit-volume.
Combien d’essais ? Le principe est d’obtenir 2 bonnes courbes comparables (voir
critères de validation ci-dessous) sur un maximum, dans notre pratique, de 3 à 4 essais
au delà desquels le sujet se fatigue.
3 ème étape : Validation de la courbe.
Il y a 2 sortes de spirométrie : les bonnes à interpréter et les mauvaises dont
on ne peut prétendre tirer quoique ce soit d’interprétable. Il n’existe surtout pas d’à
peu près bonnes courbes.
La première validation se fait au cours de l’exécution même du test, sur le sujet
lui même et sur le déroulement à l’écran de la courbe débit-volume.
1.Validation des volumes : inspiration et expiration maximales.
§
le caractère maximal de l’inspiration est particulièrement difficile à suivre. Sur la courbe
volume-temps (CV lente), les extrémités doivent s’infléchir progressivement sans arrêt
brusque « pointu » ou en « plateau » qui traduisent un arrêt prématuré du débit
inspiratoire.
§
l’insuffisance d’expiration se repère sur un arrêt prématuré des débits que ce soit sur la
courbe volume-temps ou sur la courbe débit-volume..
Un bon critère est la proximité des valeurs de la CV lente et de la CV forcée
(légèrement inférieure d’1 à 2 % à la CV lente, sauf chez l’obstructif où elle peut être
notablement inférieure en raison du piégeage de l’air expiratoire).
2.Validation des débits : l’effort expiratoire doit être maximal du début à la fin.
2 défauts fréquents :
-
un début d’expiration forcée trop mou, qui va se traduire par un
déplacement vers la droite du débit de pointe qui prend un aspect émoussé
et se trouve sous-évalué (le pourcentage du prédit du DP ne doit
pratiquement pas être inférieur à celui du VEMS).
Le départ expiratoire doit être sec avec un débit de pointe presque collé à
l’axe vertical d’origine, car le débit devient maximal dans le premier
dixième de seconde de l’expiration forcée.
-
une fin d’expiration incomplète se traduisant par une chute prématurée
des débits télé-expiratoires alors que ceux-ci doivent s’éteindre
progressivement. Ceci est généralement du à un temps expiratoire trop
court. La courbe volume-temps reste « suspendue » au lieu de s’
horizontaliser progressivement.
La règle d’or finale de la validation est la reproductibilité des courbes et des valeurs
ventilatoires, essentiellement CV et VEMS, dont l’écart d’une bonne courbe à l’autre
ne doit pas dépasser 3 % ou 100ml.
Choisir la meilleure somme CVF + VEMS et si égalité de ce terme prendre la courbe
avec le meilleur VEMS. Selon Quanjer, si 2 courbes sont acceptables, on peut prendre
la meilleure CV sur l’une et le meilleur VEMS sur l’autre.
Sur l’écran les bonnes courbes doivent se superposer.
4 ème étape : Interprétation des résultats.
Est proposée, dans cette étape, une démarche pratique et schématique
d’interprétation des résultats. Cette démarche nécessite cependant des nuances et
certaines réserves pour des raisons d’ordre statistique et de modélisation imparfaite qui
seront abordées brièvement .
Rappelons que l’édition des résultats comporte, outre le tracé des courbes, une
présentation en 4 colonnes :
§
§
§
§
Paramètre ventilatoire
Valeur observée en litres pour les volumes, litres sec-1 pour les débits
Valeur théorique de la population de référence (encore appelée : prédite,
calculée, normale )
Pourcentage de la valeur observée sur la prédite.
Trois paramètres servent à l’interprétation :
§
§
§
La capacité vitale (CV) ou la capacité vitale forcée (CVF)
Le rapport VEMS/CV ou VEMS/CVF
Le rapport DEMM/CVF
Plusieurs cas de figures sont à considérer selon le contexte de la spirométrie :
§
§
§
§
Test isolé à interpréter ponctuellement
Tests répétés de façon longitudinale chez un même sujet
Cas d’un groupe de sujets comparé à la population théorique de référence
Cas d’un groupe comparé à une population témoin, dans le cadre des études
épidémiologiques transversales ou prospectives.
I . Interprétation ponctuelle d’ une spirométrie isolée.
C’est le cas le plus fréquent mais le plus délicat en raison par définition du manque de
recul et d’examen antérieur comparatif.
Valeur normale.
La valeur normale indiquée pour chaque paramètre (colonne 3 du tableau des
résultats) est encore appelée théorique ou prédite ou calculée.
Elle correspond à la moyenne des valeurs observées sur un échantillon de
population sans pathologie cardio-respiratoire.
On adoptera comme références les normes CECA (Communauté européenne).
C’est cette valeur moyenne pour sujets de même sexe, âge, taille qui est
indiquée comme valeur théorique et normale.
Commentaires : Ceci sous-entend que ces valeurs « normales » peuvent varier
d’une population de référence à une autre.
Elles peuvent également varier dans le temps dans une même population car il
existe un effet de cohorte lié au phénomène de générations de taille et de morphologie
thoraco-pulmonaire croissantes, d'où la nécessité de redéfinir assez régulièrement les
populations de référence.
Par ailleurs ses valeurs normales prédites sont calculées sur la base d’un
modèle mathématique de régression linéaire, c’est à dire proportionnelle à l'âge et à
la taille. Or on observe que la baisse du paramètre en fonction de l'âge à taille
constante ( et à moindre degré la hausse du paramètre en fonction de la taille à âge
constant ) ne sont pas linéaires. Ceci est susceptible de biaiser la valeur moyenne
théorique calculée en particulier aux extrêmes. Il faudrait alors recourir à un modèle
quadratique ou segmenter la régression.
Limites inférieures de la normale (LIN).
Les sources de variation d'un individu à l'autre et d'un groupe à l'autre sont
importantes.
En effet, le sexe, l'âge et la taille qui sont les seules caractéristiques
individuelles retenues ne prennent en compte qu'environ 70 pour cent de la variabilité
physiologique des paramètres ventilatoires,
Le reste de la variabilité dépend de l'origine ethnique dont il faut tenir compte
( - 12 à 15 % chez les sujets noirs) et de nombreux autres facteurs individuels, ce qui
va expliquer au total la largeur importante de la fourchette de normalité autour
d'une valeur moyenne.
Il existe deux possibilités de fixer la limite inférieure de la normale par rapport
à la moyenne théorique de référence :
. sous forme de pourcentage du prédit,
. sous forme d’écart statistique à la moyenne : l’intervalle de confiance
à 95 %.
1. Pourcentage du prédit.
C’est la méthode la plus rapide en première approximation.
On adoptera les limites ci-dessous, la limite inférieure de la normale étant fixée
par la valeur moyenne de référence ( valeur théorique lue sur la 3 ème colonne ) moins
un certain pourcentage de celle-ci, pourcentage plus ou moins important selon la
variabilité naturelle du paramètre étudié ( grande pour le DEMM, moins importante
pour le rapport VEMS / CV ).
Le pourcentage déduit de la moyenne correspond arbitrairement à 1.64 *
Ecart-Type pour un Homme de 49 ans et 175 cms, pour une femme de 49 ans et 161
cms (Crapo).
2. Normale – 1.64*Ecart-type résiduel ou 5 ème percentile.
La valeur de 1.64 fois l’ écart-type résiduel de chaque paramètre est donnée cidessous . La limite inférieure de la normale est donc égale à la valeur théorique moins
cette valeur, soit le 5 ème percentile d'une distribution gaussienne des valeurs de la
population de référence. C’est la méthode la plus rigoureuse.
Il faut savoir que cette détermination étant probabiliste, un 1 er risque est pris
de voir 5 % de sujets effectivement non malades avoir une valeur située sous la limite
inférieure de la normale et d'être considérés comme anormaux ( faux positifs ), et un
deuxième risque, non chiffrable, de voir des sujets malades au dessus de cette limite et
d'être considérés comme normaux ( faux négatifs ).Ceci renvoie aux notions de
sensibilité et spécificité d'un test de dépistage, la fixation du seuil de normalité
dépendant aussi, entre autres critères, des objectifs fixés par le dépistage.
Enfin on suppose l’écart constant quelque soit l’âge ou la taille ( distribution
homoscédastique).
Tableau des limites inférieures de la normale ( LIN ): valeur à soustraire de la norme
moyenne théorique.
CV
VEMS
VEMS / CV
DEMM
DEMM /CVF
1.64 * Ecart-type Résiduel
Hommes
Femmes
- 0.92 l
- 0.69
- 0.83 l/s
- 0.62
- 11.75 %
- 10.70
- 1.71 l/s
- 1.39
- Pourcent du prédit
Hommes
Femmes
- 20 %
- 20
- 20 %
- 20
- 13 %
- 11
- 45 %
- 35
- 27 %
- 32
3. Algorithme d’interprétation.
On peut utiliser les algorithmes suivants inspirés par Roy McKay et E.Horvath
, en définissant donc la limite inférieure de la normale soit en pourcentage du prédit,
soit par l'intervalle de confiance, ou encore l’algorithme proposé par Perdrix .
Diagramme d'interprétation ( McKay RT ).
VEMS/CV
non
CV < LIN
< LIN
non
non
DEMM < LIN
oui
oui
A
NORMAL
B Probablement
Normal
oui
C
CV < LIN
non
non
VEMS < 95% pred
oui
Restrictif
D Probablement
Normal
E
Obstructif
F
Mixte ?
oui
A
Normal.
B
CV, VEMS, VEMS/CV sont normaux mais le DEMM est diminué.
A interpréter en fonction des données cliniques, du statut tabagique, de l'évolution par
rapport aux précédents examens.
Probablement normal; parfois prédictif de l'évolution vers un trouble obstructif.
Augmenter la fréquence des examens ultérieurs.
C
Syndrome d'insuffisance ventilatoire restrictive: diminution de la CV avec
préservation voire augmentation du rapport VEMS/CV.
Devrait formellement être confirmé par une réduction significative de la Capacité
pulmonaire totale.
D
CV, VEMS sont normaux mais le rapport VEMS/CV est diminué.
Même commentaire qu'en B.
Fréquemment rencontré chez les sujets à CV très supérieure à la moyenne, le VEMS
ne « suivant » pas dans la même proportion.
E
Syndrome d'insuffisance ventilatoire obstructive: diminution du rapport VEMS/CV.
F
Syndrome d'insuffisance ventilatoire mixte, restrictive et obstructive, à confirmer par
la mesure de la Capacité Pulmonaire Totale, car en cas d'emphysème la CV peut être
amputée par l'inflation du Volume Résiduel.
Degrés de sévérité du déficit spirométrique ( en % du prédit).
Léger
Moyen
Sévère
CV
"Restrictif"
60 % à LIN
50 à 59 %
< 50 %
VEMS / CV
Obstructif
80 % à LIN
70 à 79 %
< 70 %
Il conviendra donc de conclure avec prudence,
. de toute façon en référence à la clinique ( antécédents, atopie, tabagisme,
ethnie, signes fonctionnels et physiques, tous éléments à collecter de façon
systématique parfois avec l’aide de questionnaire standardisé), en se rappelant que
l’EFR est un examen complémentaire,
. de répéter l’examen en cas d’anomalie.
La conclusion est de suggérer un diagnostic et non de l’imposer.
4.
Les principales causes d’insuffisance ventilatoire (simplement
citées) .
L’atteinte pathologique des volumes définit l’insuffisance ventilatoire
de type restrictif ;
Celle des débits l’insuffisance ventilatoire de type obstructif.
Rappelons que le terme d’insuffisance respiratoire est réservé à
l’incapacité pour l’appareil respiratoire de remplir sa fonction : apport de
l’oxygène et élimination du CO² , constatée sur la gazométrie artérielle.
Bien que l’insuffisance ventilatoire soit sa cause principale,
l’insuffisance respiratoire peut être rencontrée en dehors de toute atteinte
ventilatoire.
1. Les I.V. de type restrictif.
Caractéristiques spirométriques :
- ô
- ô
- ô
-
CPT
CV
proportionnelle des débits
VEMS / CV % Normal ou augmenté
VR normal ou diminué.
Causes extra-pulmonaires (pariétales) :
§
§
§
Ostéo-articulaires Neuro-musculaires
Pleurales
-
§
Abdominales
cyphoses, scolioses, gibbosités
spondylarthrite ankylosante
séquelle de traumatismes thoraciques.
pleurésie
séquelles pleurales : pachypleurites
plaques pleurales asbestosiques : peu de
retentissement.
- hernies diaphragmatiques
- éventrations
- obésité
Causes pulmonaires :
§
§
§
§
§
§
§
Pneumopathies interstitielles diffuses
d’étiologie inconnue (sarcoïdose …) ou associées à des affections
systémiques
Pneumopathies d’hypersensibilités (T 66 des MP)
Pneumoconioses
Iatrogènes, post-radiques et médicamenteuses
Chirurgicales
Post-infectieuses : tuberculose, abcès du poumon…
Cardiopulmonaires.
2. Les I.V. de type obstructif.
Caractéristiques spirométriques :
-
ô
ô
VEMS/CV par ô VEMS
Débits expiratoires : DP, DEMM …
CPT et VR normaux ou augmentés (emphysème)
Asthme (en crise ou vieilli)
Bronchite chronique obstructive
Emphysème
L’IV de type obstructif est plus fréquente et proportionnellement plus
grave ( troubles de l’hématose )que le type restrictif.
II. Tests répétés de façon longitudinale chez un même sujet.
Le sujet étant son propre témoin, les sources de variation qu'on peut rencontrer d'un
sujet à l'autre ou d'un groupe à l'autre sont évidemment neutralisées et cela autorise à
ne tolérer qu'une variation relativement moindre d'un examen à l'autre.
Ces limites moyennes de variation intra-individuelle physiologique sont les suivantes
en pourcentage de variation entre 2 mesures (PCV *)
Dans la journée.
D'une semaine à
l'autre.
D'une année à
l'autre.
CVF
5
VEMS
5
DEMM
13
11
12
21
10
10
?
*
PCV
=
2 ème mesure – 1 ère mesure
1 ère mesure
Il peut être intéressant de laisser dans le dossier médical un graphique de suivi,
exprimé soit en pourcentage du prédit ou mieux en valeur observée, reportée à chaque
âge successif du sujet.
Ce graphique objective bien les décrochages pathologiques de la pente par rapport à la
pente de déclin physiologique avec l'âge. On peut ainsi mieux repérer une pathologie
chez un sujet qui ponctuellement serait dans les limites de la normale.
Là aussi l'anomalie doit être interprétée en fonction de la clinique: épisode
infectieux ou allergique. On recherchera une exposition ponctuelle ou répétée à un
polluant professionnel, et de toute façon on renouvellera l'examen.
Il n'est cependant pas exceptionnel de ne retrouver aucun facteur étiologique et
d'enregistrer l'année suivante un retour total à la normale.
III. Cas d’un groupe de sujets comparé à la population théorique de
référence.
Ceci nécessite différents modes d' approche statistique: dénombrement simple
des sujets présentant un paramètre sous la limite inférieure de la normale, comparaison
des moyennes observées aux moyennes théoriques.
On peut également créer des sous-groupes selon le tabagisme, l'existence de signes
fonctionnels, divers degrés d'exposition et comparer les moyennes de chacun des
groupes par des techniques d'analyse de variance avec prise en compte des ajustements
nécessaires.
Il faut veiller particulièrement à l'existence des différents biais, en particulier la
sélection des travailleurs sains, l'influence de l'horaire de la spirométrie etc...
Tout ceci nécessite une démarche épidémiologique et des protocoles bien
structurés qui ne peuvent qu'être évoqués ici.
IV. Cas d’un groupe comparé à une population témoin, dans le cadre
des études épidémiologiques transversales ou prospectives.
Ici aussi l'approche épidémiologique est essentielle, avec un protocole bien
élaboré tenant compte entre autres, d'une bonne définition des expositions, des
populations témoins, des biais éventuels, du calcul des effectifs nécessaires etc…
L'analyse comportera souvent une approche multivariée sous forme de tableaux
stratifiés et de régression multiple, afin de prendre en compte outre l'influence de
l'exposition sur les paramètres ventilatoires, les cofacteurs classiques.
Ce type d'approche épidémiologique permet de réduire considérablement les
facteurs de variation entre groupes et donc de favoriser la mise en évidence de faibles
variations des paramètres ventilatoires pouvant être liées à l'exposition étudiée.
Et enfin maintenance et calibration régulières.
Il est indispensable d'assurer un nettoyage régulier du capteur à la fois pour des
questions d'hygiène et d'efficacité. Les produits de nettoyage courants de matériel
médical peuvent être utilisés pour désinfection mais l'eau savonneuse convient aussi
très bien Les filtres antibactériens sont de plus en plus utilisés mais on n'est pas
totalement certains qu'ils n'influencent pas la mesure.
La calibration à la seringue de 3 litres doit être régulière et au moins avant chaque
grande campagne d'examens. A défaut ou entre deux, l'opérateur peut exécuter sa
propre courbe débit-volume afin de dépister une dérive anormale.
Penser enfin à laisser "chauffer" le capteur plusieurs minutes avant le premier examen
et à "sécher" ce même capteur en cas de nombreux tests successifs, l'humidité de la
perspiration pouvant modifier les conditions physiques de mesure.
Pour toute remarque et suggestion, pour formation sur site éventuelle, me contacter:
Pierre Guisnet
ASMIS 77 rue Debaussaux BP 0132 80001 AMIENS CEDEX
E.mail: [email protected]