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Il volume d’aria che compone la TLC può essere calcolato misurando direttamente i volumi polmonari in diverse fasi del ciclo respiratorio e misurando il volume d’aria rimanente nei polmoni dopo la massima espirazione. Questa relazione si calcola come la capacità polmonare totale uguale alla somma della capacità funzionale residua e la capacità inspiratoria o come l’equazione TLC = FRC + IC. La FRC è misurabile solo tramite pletismografia, washout con gas azoto, o metodi di diluizione con gas elio, o usando la tomografia computerizzata (CT). Una volta misurato il volume di gas FRC e determinato l’RV, le seguenti equazioni aggiuntive possono essere utilizzate per calcolare il TLC; la somma dei quattro volumi polmonari: TLC = RV + ERV + IRV + TV o la somma della capacità vitale e del volume residuo: TLC = VC + RV.

Pletismografia

La pletismografia è usata per misurare le variazioni di pressione all’interno di una camera a temperatura e volume costante. Questo test richiede al paziente di esercitare varie manovre respiratorie all’interno di una camera a tenuta d’aria mentre respira attraverso uno spirometro o un pneumotacografo. Durante gli esercizi respiratori, l’espansione e il collasso della parete toracica causano cambiamenti nella pressione all’interno della camera e un trasduttore all’interno della camera misura questi cambiamenti. Questi cambiamenti di pressione in varie fasi del ciclo respiratorio sono poi analizzati per calcolare l’FRC se confrontati con i risultati della spirometria. Il principio di base per calcolare l’FRC con la pletismografia ha come base la legge di Boyle che afferma che esiste una relazione inversa tra il volume e la pressione di un gas quando la temperatura di quel gas rimane costante. L’equazione della legge di Boyle sui gas: P1V1 = P2V2 è applicata alla pletismografia in quanto la pressione iniziale nella camera moltiplicata per il volume iniziale nella camera è uguale alla pressione alla fine dell’espansione del torace moltiplicata per il volume nella camera alla fine dell’espansione del torace. La pletismografia è il gold standard e il test più accurato per misurare i volumi polmonari. Se si usa la pletismografia su pazienti con malattia polmonare ostruttiva, il TLC può essere soggetto a sovrastima.

Diluizione con gas elio

Il metodo di diluizione con gas elio utilizza gas elio, un gas non assorbibile dagli alveoli dei polmoni, per misurare il volume polmonare FRC nei pazienti. Questo test inizia facendo respirare al paziente un volume e una concentrazione noti di miscela di gas elio da una camera spirometrica attraverso un tubo collegato alla bocca del paziente. Durante questo tempo, la concentrazione di elio all’interno della camera si equalizza con la concentrazione di elio nei polmoni, e il test si conclude quando un cambiamento nelle concentrazioni di gas è inferiore allo 0,02%. L’FRC si calcola sapendo che la concentrazione di gas elio all’inizio del test sarà uguale alla stessa concentrazione di gas alla fine del test in base alla legge di conservazione della massa. L’equazione usata per risolvere l’FRC nella diluizione del gas elio afferma quindi che l’FRC del gas elio è uguale al volume noto di gas usato nel test moltiplicato per la differenza della frazione iniziale di gas elio e la frazione finale di gas elio alla fine del test. Questo risultato viene poi diviso per la frazione finale di gas elio alla fine del test o come descritto in questa equazione: FRC = V1(FHe1-FHe2) / FHe2. I metodi di diluizione dell’elio e dell’azoto possono misurare volumi polmonari più bassi o TLC in pazienti con ostruzione del flusso aereo; questo perché entrambi questi test non sono in grado di misurare le aree scarsamente ventilate del polmone.

Il metodo del washout con gas azoto è anche una forma di tecnica di diluizione del gas usata per misurare l’FRC per calcolare il TLC dando al paziente il 100% di ossigeno per rimuovere il gas azoto dai polmoni. Questo test richiede che il paziente respiri attraverso un boccaglio che ha due valvole a una via, una valvola che permette al paziente di inalare ossigeno al 100% e una seconda valvola che permette al paziente di espirare respiri in un pneumotacografo che misura la concentrazione di gas azoto e il volume di aria espirata. Il test inizia con la chiusura delle narici del paziente, seguita da respiri correnti per 1 minuto; poi al paziente viene somministrato ossigeno al 100% alla fine dell’espirazione. Questo test dura circa 7 minuti perché questo è il tempo stimato per il completamento del lavaggio dell’azoto dai polmoni o il test si interrompe dopo che la concentrazione di azoto gassoso scende a meno dell’1,5%. Il lavaggio dell’azoto funziona per i seguenti due motivi: 1) L’azoto gassoso costituisce circa il 78% dei gas della nostra atmosfera, e quantità minime di azoto gassoso possono diffondere attraverso gli alveoli dei polmoni e dissolversi nel sangue 2) Il volume di azoto gassoso lavato fuori dai polmoni è uguale al volume iniziale di azoto nei polmoni. Così l’FRC può essere calcolato risolvendo la differenza tra il volume di azoto lavato fuori e l’escrezione tissutale di gas azoto diviso per la differenza tra la concentrazione iniziale e finale di gas azoto o l’equazione: FRC azoto gassoso = (azoto gassoso dilavato) – (azoto gassoso escreto dai tessuti) / concentrazione polmonare di azoto gassoso iniziale e finale. Il test di lavaggio dei gas di azoto rimane un test più semplice e facile per i pazienti che possono avere difficoltà ad eseguire la pletismografia. I pazienti con malattia polmonare ostruttiva che si sottopongono al washout di gas azoto sono stati trovati ad avere una sottostima delle misure di volume polmonare e TLC a

Tomografia Computerizzata (CT)

La tomografia computerizzata del torace è un metodo che richiede l’uso di immagini radiologiche per calcolare i volumi polmonari. Questo test richiede che un paziente trattenga il respiro a piena inspirazione mentre è sdraiato supino nel processo di ricevere una TAC del torace. Dopo il completamento della TAC del torace, il TLC viene calcolato risolvendo la somma totale di ogni area assiale della sezione trasversale dell’immagine moltiplicata per lo spessore della fetta. L’uso della TC per misurare i volumi polmonari in pazienti con test di funzionalità polmonare normale e malattia polmonare restrittiva (causata da difetti della parete toracica, difetti polmonari o malattia pleurica) sono stati trovati per avere valori simili di FRC, RV e TLC quando confrontati con i volumi polmonari misurati dalla pletismografia e per entrambe le tecniche di diluizione con elio e azoto. Nei pazienti con malattia polmonare ostruttiva, la pletismografia e la TC forniscono misurazioni simili dei volumi polmonari, mentre le tecniche di diluizione con gas elio nella malattia polmonare ostruttiva sottostimano i volumi polmonari rispetto alle misurazioni della TC. Il metodo della TAC per misurare i volumi polmonari non è ampiamente utilizzato in ambito clinico, poiché questo metodo rimane costoso ed espone i pazienti a radiazioni non necessarie.

Spirometria

La spirometria è un test comunemente usato in ambito clinico per valutare la funzione polmonare e la diagnosi delle malattie polmonari misurando il volume espiratorio forzato in un secondo (FEV1) e la capacità vitale forzata (FVC). L’uso della sola spirometria è spesso frainteso come un test utilizzato per calcolare il TLC quando in realtà questo test non può misurare la RV, il volume d’aria rimanente nei polmoni dopo la massima espirazione. Inoltre, per utilizzare la spirometria per calcolare il TLC, essa dovrebbe essere combinata con la pletismografia, la diluizione dei gas, il lavaggio dei gas o l’imaging radiografico per stimare il RV.