Alcuni studi da praticare nel periodo pre-operatorio si prestano ad esprimere il giudizio di operabilità. Essi sono:  l'anamnesi, l'emogasnalisi, la spirometria e la scintigrafia polmonare.

L'anamnesi

L'emogasnalisi

la curva di dissociazione dell'emoglobina può spostarsi a seconda delle condizioni indicate; questo comportamento consente di adeguare l'affinità dell'emoglobina alle condizioni metaboliche e di circolo. In sintesi l'emoglobina carica e scarica l'O2 auto-adattandosi alla situazione contingente in modo da ottimizzare l'ossigenazione periferica.

Senza entrare nei dettagli si può affermare che la PO₂ come test clinico è molto meno significativa rispetto alla PCO₂. Questo particolare comportamento è giustificato dalla capacità di diffusione, attraverso la membrana respiratoria, della CO₂ che è circa 20 volte maggiore rispetto alla diffusibilità dell'O₂.

Il bilancio acido-base è il secondo parametro che emerge dall'emogasnalisi. La CO₂ è scambiata continuamente attraverso l'apparato respiratorio, ma non è solo un gas in quanto possiede anche un impatto come buffer sull'equilibrio del pH che è regolato, a medio-lungo termine, dall'emuntorio renale.

	A - condizione normale B - acidosi metabolica lieve con acidosi respiratoria grave  C - alcalosi metabolica grave con acidosi respiratoria lieve  D - alcalosi metabolica lieve con alcalosi respiratoria E - acidosi metabolica con alcalosi respiratoria
modificata da: Davenport: The ABC of acid-base chemistry. University of Chicago Press

La spirometria

Affinché lo scambio gassoso tra aria atmosferica e i gas trasportati nel sangue possa avvenire in modo continuativo e corretto deve essere garantita una ventilazione ottimale mediante una successione di atti respiratori.
 

VC - Vital Capacity IRV - Inxpiratory Reserve Volume TV - Tidal Volume ERV - Expiratory Reserve Volume RV - Residual Volume IC - Inxpiratory Capacity FRC - Functional Residual Capacity TLC - Total Lung Capacity

La figura mostra i volumi, o capacità, e i relativi nomi. Si tratta di volumi importanti, ma che prescindono dal tempo, mentre per una analisi più accurata è importante anche valutare il tempo impiegato (spirometria dinamica) a raggiungere un particolare volume e lo sforzo muscolare necessario per provocarli. Uno sforzo sub-massimale può falsare completamente l'esame e renderlo privo di significato.
 

La spirometria dinamica
Profilo normale	Profilo alterato per broncostenosi con diminuzione del FIV1
TV - Tidal Volume VC - Vital Capacity RV - Reserve Volume FEV1 - Forced Expiratory Volume / 1 second FVC - Forced Vital Capacity	Profilo normale e quello di un paziente con sindrome ostruttiva

In altre parole al volume inspirato o espirato (VC o capacità vitale) si aggiunge la misura del flusso istantaneo. Una delle più sensibili è rappresentata dal volume espirato in un secondo FEV₁  (Forced Expiratory Volume /1 second). Altre misurazioni sono il FIV₁  (Forced Inxpiratory Volume /1 second) e il FEF _25-75   cioè il flusso relativo alla porzione media dell'atto espiratorio dal 25% al 75% (Forced Expiratory Flux _25-75 chiamato anche MMEF _25-75%    Maximal Mid_Expiratory Flow) e il FEF ₅₀  cioè il flusso istantaneo alla fine dell'espirazione del 50% della capacità vitale (Forced Expiratory Flow 50).
 
 

Nei casi con ostruzione della via aerea si può verificare un intrappolamento di aria e come conseguenza il volume totale di aria espirata (FVC o Forced Vital Capacity) può essere inferiore alla capacità vitale (VC) registrata durante l'inspirazione.

Il FEV₅₀ viene determinato dalla curva flusso/volume o da quella volume/tempo.

I valori di riferimento per il FVC, FEV₁, FEF_25-75, FEF₅₀ sono determinati in base all'età, al peso corporeo e al sesso seguendo le formule predittive di Morris del 1971 e Crapo del 1981.

Il FEV₁ viene espresso anche come percentuale del FVC mentre non sono disponibili valori di riferimento per il FIV₁ che è quasi uguale alla CV e che può quindi anche superare il FEV₁.

Bisogna tenere presente che le formule sono state determinate in modo empirico su ampie casistiche di persone sane e con affezioni polmonari. Vengono riportati alcuni valore di riferimento per sesso ed età.
 

Le formule per ottenere i valori di riferimento sono quelle sottoelencate:
 

I tracciati anormali sono classificati in due categorie principali: con deficit di tipo ostruttivo e di tipo restrittivo.

Il tracciato del deficit di tipo restrittivo assomiglia a un tracciato normale, ma tutti i volumi appaiono proporzionalmente ridotti. Solitamente il rapporto FEV₁/FVC è superiore al 70%, mentre le altre misurazioni appaiono diminuite specie se la VC è ridotta. In questi casi con VC ridotta il FEV₁ può uguagliare la VC.

La morfologia schematica di un tracciato dinamico normale e alterato da una affezione restrittiva e da una ostruttiva.  RV - Residual Volume TLC - Total Lung Capacity

Con il deficit di tipo ostruttivo FEV₁ e FEF_25-75 appariranno ridotti  e il rapporto FEV₁/FVC sarà inferiore al 70%. La FVC è ridotta anche a causa dell'aumento del volume residuo. Le principali affezioni capaci di causare un deficit ostruttivo sono le seguenti: asma, bronchite ed enfisema.
 

Nella pratica corrente una buona base di partenza per analizzare un tracciato spirometrico prende avvio dalla misurazione del FVC e del FEV₁. In questo modo si identificano due condizioni fondamentali:
 

Il rapporto FEV₁/FVC si presta bene a identificare il deficit ostruttivo, ma non deve essere utilizzato come parametro per stimarne la gravità o la reazione alla terapia; per quantificare il deficit ostruttivo è più utile il FEV₁ da solo se paragonato in percentuale al valore stimato con le formule. Solitamente vengono presi come soglia il 50% e il 70%:

L'ostruzione delle via aeree può essere individuata confrontando FEV_{1 e} FIV₁:
 

Le cause principali di ostruzione della via aerea superiore sono: le stenosi tracheali, le affezioni della laringe.

Un approccio simile a quanto fatto per il FEV₁ può essere valido per la stima del deficit restrittivo utilizzando la FVC paragonata in percentuale al valore atteso con le formule.

La scintigrafia polmonare

Per quanto attiene la diagnostica scintigrafica polmonare è opportuno andare a visitare il sito della Scuola di Specializzazione in Medicina Nucleare dell'Università di Padova alle pagine che trattano la diagnostica dell'apparato respiratorio .

La valutazione pre-operatoria

in previsione di interventi demolitivi sul parenchima polmonare (segmentectomie, lobectomie e pneumonectomie)

Il quesito verte attorno a un unico punto: "il malato sarà in grado di sopportare l'esclusione polmonare temporanea intra-operatoria e nel periodo post-operatorio, dopo la perdita irreversibile di tessuto polmonare, sarà ancora in grado di ventilare in modo autonomo e adeguato?". Molti dei pazienti che vengono avviati a un intervento di chirurgia toracica sono affetti da una neoplasia polmonare e buona parte hanno inalato cronicamente polveri, gas o fumi che hanno danneggiato irreversibilmente il parenchima polmonare. Con queste premesse è verosimile che i pazienti possano presentare una broncopatia polmonare ostruttiva (COPD) con ipertensione polmonare e un cuore polmonare cronico.

La valutazione scintigrafica con TC⁹⁹ consente di calcolare i paramentri ventilatori post intervento. Il razionale parte dalla valutazione della percentuale di parenchima polmonare funzionante residuo (NL%), che viene determinato con metodiche scintigrafiche, e si basa sulle seguenti formule:

Bisogna considerare che il polmone è composto da unità funzionali, i segmenti, in numero totale di 42, così divisi:
 
 

I 42 segmenti possiedono la percentuale di parenchima indicata in tabella.

cioè un valore al limite dell'operabilità.

Il valore ottenuto dal calcolo è superiore a quello indicato nella tabella con i valori di riferimento, ma è necessario avere sempre un margine di sicurezza in quanto durante il periodo post-operatorio compaiono alcune situazioni anatomiche e funzionali che possono ridurre pericolosamente questo valore teorico al di sotto del valore soglia. Le principali condizioni che possono ridurre la soglia sono:
 

Per questo motivo un margine di sicurezza ragionevole deve ammontare ad almeno un 15-20%. La condizione preopratoria è condizionante non solo per il risultato immediato, ma anche a distanza:

Situazione preoperatoria, rischio e risultato a distanza
	Sistema  a quadranti di Miller per la stadiazione: nei pazienti con aumento della PCO2 si valutano gli indici riportati sugli assi della figura e si individua un punto chc rappresenta lo "status" funzionale del malato e il rischio connesso.  1 - buona performance e rischio basso; 2 - performance diminuita, ma ancora soddisfacente; 3 - performance diminuita e rischio aumentato. modificata da CD Williams et al, Am J Surg, 132:763, 1976
	Risultati in termini di sopravvivenza nei pazienti sottoposti a interventi di chirurgia toracica: triangoli - FEV1 < 0.75 l quadrati - 0.75 < FEV1 < 1.25  cerchi - FEV1> 1,25 l modificata da CF Diener et al, Am Rev Respir Dis 111:719-724, 1975

La dinamica circolatoria

Oltre alla valutazione della funzione ventilatoria bisogna considerare anche le modificazioni della dinamica circolatoria. Nel soggetto normale e sano il letto vascolare polmonare presenta una altissima compliance, cioè modificazioni della portata anche molto elevate (nell'ordine del 250%) non provocano significativi aumenti della pressione del circolo. Nel paziente candidato a interventi resettivi sul parenchima polmonare è quasi sempre presente qualche malattia polmonare concomitante (COPD) che nel lungo periodo può essere stata causa di un quadro di ipertensione polmonare con cuore polmonare cronico. Ne consegue che in questi malati la perdita di una porzione del letto vascolare può essere causa di un aumento critico della pressione polmonare con conseguente scompenso del circolo destro durante il periodo intra- e post-operatorio. I principali segni radiologici di ipertensione polmonare sono i seguenti:
 
 

A questi vanno aggiunti i segni elettrocardiografici e auscultatori.
 

La preparazione all'intervento

Da quanto espresso sopra, ne consegue che l'intervento debba essere pianificato con cura in modo da eliminare tutte le cause che limitano la ventilazione e la perfusione o addirittura in modo da migliorare la performance applicando i seguenti presidi:
 
 

La dinamica V/Q

Quando un soggetto sano è in ortostatismo, e respira con entrambi i polmoni, per ragioni di forza di gravità la perfusione è diretta quasi completamente verso le porzioni basali dei polmoni. Anche la ventilazione subisce, per motivi analoghi, una distribuzione secondo un gradiente apico-basale imposto dalla forza di gravità. In un grafico pressione/volume, che dimostra la compliance polmonare, le zone basali del polmone lavorano sulla porzione ripida della curva, mentre le zone apicali lavorano sulla parte più alta e quasi piatta.

A sinistra la situazione fisiologica in ortostasi, mentre a destra in clinostasi. Per ragioni connesse alla forza di gravità, in ortostasi, la perfusione (P) e la ventilazione (V) delle regioni basali si adattano sulla porzione più ripida della curva mentre quelle apicali sulla spalla quasi piatta. In clinostasi lo stesso fenomeno coinvolge diverse porzioni del parenchima polmonare. Il polmone più vicino al piano d'appoggio, che prende il nome di antigravitario, viene a lavorare sulla parte ripida, mentre il polmone superiore, che prende il nome di antigravitario, viene a lavorare sulla parte quasi piatta.

Quando la ventilazione e la perfusione sono bilanciate come avviene nel soggetto sano, e quindi gli  scambi sono ottimali, il rapporto V/Q è uguale a circa 0.8.

La figura rappresenta i valori di PO2 e di PCO2 nella situazione di rapporto V/Q normale e alterato. La parte estrema sinistra della curva, rappresenta un V/Q=0 (equivalente allo shunt) per una diminuzione della ventilazione. La parte estrema destra della curva, rappresenta un V/Q infinito (equivalente all'aumento dello spazio morto) per una diminuzione della perfusione.

La dinamica varia completamente quando il paziente giace in clinostasi e in aggiunta presenta un decubito laterale obbligato come avviene in chirurgia toracica. In questa situazione i due polmoni vengono ventilati e perfusi secondo il gradiente visto sopra, ma disposto in senso latero-laterale (invece che cranio-caudale). In questa situazione il rapporto V/Q rimane ottimale in quanto il riarrangiamento della distribuzione dei flussi aereo e sanguigno è ben bilanciata con un aumento nella zona declive sia della ventilazione sia della perfusione.

In chirurgia toracica la dinamica respiratoria è alterata oltre che dal decubito anche da fattori aggiuntivi. Il polmone gravitario viene a lavorare sulla parte declive e piatta della curva (eccesso di perfusione), mentre quello antigravitario viene a lavorare sulla parte quasi verticale e ripida (eccesso di ventilazione).

La situazione si modifica radicalmente quando il malato viene sottoposto ad anestesia ventilando entrambi i polmoni (ventilazione bipolmonare); la prima conseguenza è la riduzione della capacità funzionale residua (FRC, functional residual capacity). Questa riduzione sposta la curva di lavoro dei polmoni verso il basso e a sinistra per cui il polmone inferiore (gravitario) è costretto a lavorare sulla parte piatta, mentre il polmone superiore (antigravitario) è forzato a lavorare sulla parte ripida e lineare. Ne consegue che il rapporto V/Q viene modificato: il polmone gravitario (inferiore) subisce un eccesso di perfusione (V<Q) rispetto alla ventilazione con un effetto simile allo shunt mentre il polmone antigravitario (superiore) subisce un eccesso di ventilazione rispetto alla perfusione con un effetto simile all'aumento dello spazio morto (V>Q).

Riassumendo:

Ad aggravare la situazione si aggiungono la ventilazione intermittente a pressione positiva, la paralisi della muscolatura e l'apertura della parete toracica che provocano:

Come risultato finale si ottiene che il polmone inferiore o gravitario subisce un aumento ulteriore della perfusione, mentre quello superiore, o antigravitario, subisce un aumento ulteriore della ventilazione. L'effetto è quello di aumentare l'effetto shunt (V<Q) e l'effetto di spazio morto (V>Q).

La situazione cambia ancora quando il malato, sottoposto ad anestesia, passa dalla respirazione bipolmonare a quella monopolmonare. Il polmone escluso completamente dalla ventilazione è sede di uno shunt (V/Q=0) che stravolge gli scambi gassosi con una riduzione della ossigenazione ematica mentre lo smaltimento della CO₂ rimane invariato. I seguenti fattori intervengono a compensare questa situazione, che alla lunga potrebbe essere insostenibile:

Effetto della HPV sulla PaO2; con l'aumento dell'atelettasia si osserverebbe una diminuzione della PaO2 se non intervenisse un meccanismo di compenso. La curva viene shiftata verso l'alto dalla HPV migliorando di conseguenza la PaO2.

Per queste ragioni è importante non alterare con interventi farmacologici gli effetti della HPV. Possono essere causa di alterazione dell'HPV in particolare:

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