Es stehen ganz unterschiedliche Verfahren zur Verfügung: von sehr einfachen, mit wenig Aufwand durchführbaren (z.B. Pulsoximetrie) bis hin zu aufwändigen, die für den Patienten belastend sein können und auch nicht ganz ohne Risiko sind (z.B. die ergometrischen Untersuchungen).
Inhaltsübersicht:
Durchführung der Spirometrie
Die Spirometrie (‚Kleine Lungenfunktion‘) ist die einfachste Messung atemabhängiger Lungenvolumen. Sie wird typischerweise zur ersten Orientierung durchgeführt, um festzustellen, ob überhaupt eine Einschränkung der Lungenfunktion vorliegt.
Vorgehen bei der Bodyplethysmografie
Die Bodyplethysmografie erfordert mehr Aufwand als die Spirometrie. Dafür liefert sie aber genauere Ergebnisse.
Messung der Diffusionskapazität und Pulsoximetrie
Die Bestimmung der Diffusionskapazität lässt Aussagen über den Sauerstoffaustausch in der Lunge zu. Mit der einfach durchzuführenden Pulsoximetrie kann man den Sauerstoffgehalt des Blutes abschätzen.
Vorgehen bei der Blutgasanalyse, Ergometrie bzw. Spiroergometrie
Mit der Blutgasanalyse und den unter Belastung durchgeführten Untersuchungen der Ergometrie stehen Verfahren zur Verfügung, die eine sehr genaue Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Lunge und des Herz-Kreislauf-Systems ermöglichen.
Wichtige Begriffe der Lungenfunktionsprüfung
In der Tabelle finden Sie eine Beschreibung aller Grössen, die bei Lungenfunktionsuntersuchungen gemessen werden.
Durchführung der Spirometrie
Die Spirometrie (‚Kleine Lungenfunktion‘) ist die einfachste Messung atemabhängiger Lungenvolumen. Sie wird typischerweise zur ersten Orientierung durchgeführt, um festzustellen, ob überhaupt eine Einschränkung der Lungenfunktion vorliegt.
Zu dieser Untersuchung muss nach den Anweisungen einer Assistenzperson über ein Mundstück in ein Mess-System geatmet werden. Die Nase wird dabei mit einer Nasenklemme verschlossen. Die Messung wird im Sitzen oder Stehen durchgeführt. Die Untersuchung kann im Prinzip auch bei bettlägerigen Patienten durchgeführt werden. Allerdings werden dann die Werte zu niedrig gemessen, da im Liegen nicht das gesamte zur Verfügung stehende Lungenvolumen bewegt werden kann und somit auch nicht für Ein- bzw. Ausatmung zur Verfügung steht.
Die wichtigsten Funktionsgrössen, die bei der Spirometrie gemessen werden, sind
- Vitalkapazität (VC): das Volumen, das maximal ein- bzw. ausgeatmet werden kann, nachdem zuvor maximal aus- bzw. eingeatmet wurde. Die inspiratorische Vitalkapazität (VCi) wird als maximale Einatmung (Inspiration) nach vorausgegangener maximaler Ausatmung (Exspiration) bestimmt und ist in der Regel geringfügig grösser als die exspiratorische Vitalkapazität (VCe).
- Einsekundenkapazität (FEV1): das Volumen, das maximal in einer Sekunde ausgeatmet werden kann. Die FEV1 ist ein Mass für die Weite der Atemwege, denn je weiter diese sind, desto mehr Volumen kann in einem bestimmten Zeitraum ausgeatmet werden.
- Die relative Einsekundenkapazität (der sog. Tiffeneau-Wert) berechnet sich aus der FEV1 und der Vitalkapazität (FEV1/VC). Der Tiffeneau-Wert sagt aus, wie viel Prozent der Vitalkapazität in der ersten Sekunde einer maximalen Ausatmung ausgeatmet werden kann.
- Atemzugvolumen (VT): Volumen, welches bei einem Atemzug (beispielsweise in körperlicher Ruhe) ein- bzw. ausgeatmet wird
- Inspiratorisches Reservevolumen (IRV): Volumen, das nach einer normalen Einatmung (Inspiration) noch eingeatmet werden kann
Exspiratorisches Reservevolumen (ERV): Volumen, das nach einer normalen Ausatmung (Exspiration) noch ausgeatmet werden kann.
Mittels Spirometrie kann auch eine sogenannte Fluss-Volumen-Kurve aufgezeichnet werden. Der Patient atmet dabei maximal tief ein und danach maximal schnell und heftig wieder aus. Dabei wird der Atemfluss als Gasströmungsgeschwindigkeit gemessen und gegen das geatmete Volumen aufgetragen. Aus dieser Fluss-Volumen-Kurve lassen sich die Atemstromstärken bei verschiedenen Füllungszuständen der Lunge bestimmen:
- Peak-Flow: maximale Atemstromstärke bei forcierter, also bewusst besonders kräftig durchgeführter Ausatmung
- MEF 75, MEF 50 und MEF25: MEF = maximale expiratorische Atemstromstärke (flow), also die maximale Atemstromstärke, die bei der Ausatmung erreicht werden kann, und zwar bei 75, 50 und 25 Prozent der Vitalkapazität. Die MEF 50 ist demnach die maximale Atemstromstärke, die bei der Hälfte des maximal atembaren Volumens gemessen wird.
Die Fluss-Volumen-Kurve und die damit bestimmten Atemstromstärken können bei verschiedenen Erkrankungen ganz charakteristische Veränderungen zeigen.
Die Abbildung zeigt, wie bei der Spirometrie geatmet werden muss, um die verschiedenen Messwerte zu erhalten, die in der Atemkurve dargestellt sind.
Die Patienten müssen bei der Spirometrie aktiv mitarbeiten. Die Mitarbeit eines Patienten kann aber beispielsweise wegen Schmerzen, Schwäche oder Verständigungsschwierigkeiten behindert sein. Das Ausmass einer Einschränkung der Lungenfunktion wird dann überschätzt.
Die Auswertung der Ergebnisse erfolgt meist unmittelbar. Die Untersuchung dauert nur wenige Minuten.
Vorgehen bei der Bodyplethysmografie
Die Bodyplethysmografie erfordert mehr Aufwand als die Spirometrie. Dafür liefert sie aber genauere Ergebnisse.
Weitergehende Erkenntnisse als bei der Spirometrie, der „Kleinen Lungenfunktion“, sind mit der Bodyplethysmografie (Ganzkörperplethysmografie, „Grosse Lungenfunktion“) möglich. Plethysmografie heisst so viel wie „Ausdehnungsaufzeichnung“. Gemeint ist, dass direkt oder indirekt die Veränderung der räumlichen Ausdehnung eines Körpers gemessen wird.
Wie bei der Spirometrie muss man auch hierbei über ein Mundstück mit einem Mess-System ein- und ausatmen. Man sitzt als Patient aber bei dieser Untersuchung in einer verschlossenen Kabine. Alle Atemmanöver (Ein- und Ausatmung) werden von einem Computer aufgezeichnet und ausgewertet.
Da der Patient bei dieser Untersuchung in einer geschlossenem Messkammer sitzt , ändert sich auch der Druck in der Kabine beim Ein- und Ausatmen Daher kann man mit dieser Methode zusätzlich feststellen, wie viel Luft insgesamt im Brustkorb (totale Lungenkapazität, TLC) enthalten sein kann. Zur Erinnerung: bei der Spirometrie lässt sich nur feststellen, wie viel Luftvolumen maximal ein- und wieder ausgeatmet werden kann. Die Ganzkörperplethysmografie erlaubt ausserdem Aussagen darüber, wie schwer oder wie leicht die Luft durch die Atemwege zu bewegen ist (bronchialer Strömungswiderstand = Atemwegswiderstand RAW; R steht für resistance). Der Atemwegswiderstand erlaubt eine Aussage über die Weite der Atemwege: Je niedriger der Widerstand, desto weiter sind die Atemwege. Auch bei der Bodyplethysmografie muss, wie bei der Spirometrie, eine Nasenklammer getragen werden. Für die Bestimmung der totalen Lungenkapazität wird das Mundstück kurz verschlossen, so dass man für ein paar Sekunden Atembewegungen gegen den Widerstand des verschlossenen Mundstückes machen muss. Dadurch kann im Mund genau der Druck gemessen werden, der in den kleinen Lungenbläschen herrscht (die Alveolen, daher Alveolardruck), und dieser ist – zusammen mit dem gemessenen Druck in der Messkabine –wichtig zur Berechnung der totalen Lungenkapazität. Jeder einzelne Untersuchungsschritt wird genau erklärt und kann nötigenfalls mehrfach wiederholt werden.
Auch bei dieser Untersuchung muss der Patient mitarbeiten. Im Gegensatz zur Spirometrie lassen sich hier aber Fehlmessungen leichter erkennen. Die Ergebnisse bei der Ganzkörperplethysmografie können in beide Richtungen verfälscht sein: Das Volumen wird zu gross oder zu klein gemessen, so dass eine bewusste Manipulation kaum möglich ist.
Die Untersuchung dauert etwa 10 bis 15 Minuten. Auch hier stehen die Ergebnisse unmittelbar nach der Untersuchung zur Verfügung.
Spirometrie und Bodyplethysmografie kann man sowohl vor als auch nach der Verabreichung von Medikamenten durchführen. Dadurch kann beispielsweise die Wirkung von bronchialerweiternden Sprays kontrolliert werden. Die Untersuchungszeit verdoppelt sich dann, da alle Messungen einmal ohne das Medikament und ein weiteres Mal nach Einnahme des Medikaments durchgeführt werden.
Messung der Diffusionskapazität und Pulsoximetrie
Die Bestimmung der Diffusionskapazität lässt Aussagen über den Sauerstoffaustausch in der Lunge zu. Mit der einfach durchzuführenden Pulsoximetrie kann man den Sauerstoffgehalt des Blutes abschätzen.
Diffusionskapazität
Als Diffusion bezeichnet man den Vorgang, bei der z.B. Sauerstoff aus der Lunge über die Lungenbläschen ins Blut und dann in die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) übertritt, die den Sauerstoff im Körper transportieren. Bei der Messung der Diffusionskapazität (DCO oder TCO) wird die Fähigkeit der Lunge zur Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft untersucht. Hierzu atmet der Patient eine Testluft ein, der eine bestimmte Menge von Kohlenmonoxid (CO) beigemischt wurde. Kohlenmonoxid ist giftig, wenn es im Blut eine bestimmte Menge überschreitet. Die bei der Bestimmung der Diffusionskapazität eingesetzte Menge an Kohlendioxid ist jedoch völlig unbedenklich. Nach der Einatmung enthält diese Testluft weniger Kohlenmonoxid. Da Kohlenmonoxid sich in der Lunge genau wie Sauerstoff verhält, also genau wie Sauerstoff aus der Lunge ins Blut übertritt, kann man so auf die Kohlenmonoxid–Aufnahme und damit die Sauerstoff-Aufnahme schliessen. Die Untersuchung dauert nur wenige Minuten, die Ergebnisse stehen unmittelbar nach der Messung zur Verfügung.
Pulsoximetrie
Die Pulsoximetrie erlaubt die Bestimmung der Sauerstoffsättigung im arteriellen (sauerstoffreichen) Blut. Die Sauerstoffsättigung gibt den Anteil des roten Blutfarbstoffs (Hämoglobin) an, der mit Sauerstoff beladen ist. Gemessen wird die Sauerstoffsättigung durch einen Sensor, der mittels eines Clips an einem Finger oder am Ohrläppchen befestigt wird. Sauerstoff ist in den roten Blutkörperchen (Erythrozyten) an das Hämoglobin gebunden. Der Clip für die Messung durchleuchtet die Fingerkuppe oder das Ohrläppchen mit dem Licht einer bestimmten Wellenlänge, nämlich 640 und 805 bis 830 Nanometer (nm; 1 Nanometer = 1 Milliardstel Meter). Das Hämoglobin „schluckt“ einen Teil des Lichtes. Dieses „Schlucken“ von Licht bezeichnet man als Extinktion, die vom Clip gemessen wird. Das gesamte Hämoglobin, also sowohl das mit gebundenem Sauerstoff als auch das ohne Sauerstoff, „schluckt“ bevorzugt Licht mit einer Wellenlänge zwischen 805 bis 830 nm, während das Hämoglobin, das Sauerstoff gebunden hat (das Oxyhämoglobin), Licht mit einer Wellenlänge von 640 nm bevorzugt: Je mehr Licht der Wellenlänge von 640 nm bei der Messung absorbiert wird, desto mehr sauerstoffgesättigtes Hämoglobin ist vorhanden. Man erhält also Messwerte für die Extinktion des Gesamthämoglobins und die Extinktion des Oxyhämoglobins. Aus den Extinktionen kann man berechnen, wie hoch der Anteil des sauerstoffgesättigten Blutes am Gesamthämoglobin ist.
Vorgehen bei der Blutgasanalyse, Ergometrie bzw. Spiroergometrie
Mit der Blutgasanalyse und den unter Belastung durchgeführten Untersuchungen der Ergometrie stehen Verfahren zur Verfügung, die eine sehr genaue Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Lunge und des Herz-Kreislauf-Systems ermöglichen.
Blutgasanalyse
Bei der Blutgasanalyse (BGA) wird der Gehalt an Sauerstoff (der sogenannte Sauerstoffpartialdruck, pO2) und an Kohlendioxid (Kohlendioxidpartialdruck, pCO2) im Blut gemessen. Die Sauerstoffsättigung (Anteil des roten Blutfarbstoffs, der Sauerstoff gebunden hat) kann ebenfalls bestimmt werden. Zusätzlich erlaubt die Blutgasanalyse noch Aussagen zum Säure-Basen-Haushalt im Blut. Im Einzelnen sind dies:
- der pH-Wert, der angibt wie „sauer“ das Blut ist.
- der Gehalt des Blutes an Bikarbonat. Bikarbonat ist in der Lage Säuren zu puffern.
Abweichungen des pH-Wertes und/oder Bikarbonats im Blut von den Normalwerten geben Hinweise auf Störungen und Art der Störung im Säure-Basen-Haushalt. Eine Einschränkung der Atemfunktion kann beispielsweise einen erhöhten CO2-Gehalt im Blut bewirken. Das CO2 wiederum führt zu einer Ansäuerung des Blutes.
Für die Blutgasanalyse wird eine Blutprobe benötigt, die sauerstoffreiches Blut enthält. Meist ist für die Blutgasanalyse Blut aus dem Ohrläppchen ausreichend. Man bezeichnet dies als kapilläre Blutgasanalyse, weil kapillares Blut entnommen wird. Kapillaren sind die kleinsten Blutgefässe, in denen der Sauerstoff an das Gewebe abgegeben wird. Für die kapilläre Blutgasanalyse muss das Ohrläppchen gut durchblutet sein, damit auch möglichst sauerstoffreiches Blut gewonnen werden kann. Deshalb wird das Ohrläppchen zuvor mit einer durchblutungssteigernden (hyperämisierenden) Salbe eingerieben, dann wird mit einem kleinen, schmalen Messerchen in das Ohrläppchen gestochen und das heraustropfende Blut aufgefangen. Wenn der Einstich von einer erfahrenen Person ausgeführt wird, ist er wenig schmerzhaft. Nur in seltenen Fällen muss das Blut aus einer Schlagader (Arterie) entnommen werden, z.B. dann, wenn wie im Schock die Kreislauffunktion stark beeinträchtigt ist oder sehr genaue Messwerte zur Beurteilung der Situation erforderlich sind. Man kann das arterielle Blut entweder aus der Arterie in der Leistenbeuge oder am Handgelenk entnehmen, was etwas unangenehmer als eine „normale“ Blutentnahme aus der Vene in der Armbeuge ist.
Ergometrie
Mit den ergometrischen Untersuchungen lassen sich die Funktion des Gasaustausches und die Leistungsfähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems gleichzeitig untersuchen. Ergometrie ist die „Arbeitsmessung“. Die Untersuchungen sind je nach Trainingszustand und der Leistungsfähigkeit von Lunge, Herz und Kreislauf sehr unterschiedlich belastend und anstrengend.
Bei der Ergometrie wird der Patient stufenweise und vor allem definiert belastet. Auf einem Fahrrad oder Laufband muss eine genau definierte Leistung erbracht werden. Dafür wird am Fahradergometer ein bestimmter Widerstand eingestellt, gegen den der Patient treten muss, beim Laufband wird eine bestimmte Geschwindigkeit und/oder Steigung gewählt. Vor der Untersuchung werden evtl. EKG-Elektroden auf der Brust angebracht, über die ein EKG (Herzstromkurve, Elektrokardiogramm) aufgezeichnet wird. Um den Oberarm wird eine Blutdruckmanschette zur Messung des Blutdruckes gelegt. In den Fällen, in denen für die Blutgasanalyse arterielles Blut verwandt werden soll, muss vor der Untersuchung ein kleiner Katheter in eine Schlagader am Arm eingeführt werden, aus dem arterielles Blut entnommen werden kann. Eine arterielle Blutentnahme wird dann notwendig sein, wenn sehr exakte Messwerte erforderlich sind. Letztlich muss dies der Arzt abhängig von der jeweiligen Gesamtsituation entscheiden. In den meisten Fällen wird jedoch das Blut für die Blutgasanalyse aus dem Ohrläppchen entnommen. Sind alle Vorbereitungen getroffen, erfolgt nach einer kurzen, belastungsfreien „Eingewöhnungsphase“ auf dem Fahrrad oder Laufband in der Regel eine mehrstufige Belastung für jeweils etwa drei bis fünf Minuten. Vor, während und nach der Belastung wird Blut für die Blutgasanalyse entnommen, Blutdruck und Puls werden gemessen und ggf. wird das EKG aufgezeichnet. Die ganze Untersuchung dauert maximal 30 Minuten, während der je nach Leistungsvermögen und –ausdauer zwischen 3 und 20 Minuten die Belastung mit dem Ergometer erfolgt.
Spiroergometrie
Bei der Spiroergometrie erfolgt die umfassendste Untersuchung der Leistungsfähigkeit von Herz und Lunge. Sie wird im Prinzip wie die Ergometrie durchgeführt. Zusätzlich atmet der Patient durch ein Mundstück über ein Mess-System und es werden folgende Atemvolumen bestimmt: das Atemzugvolumen (Atemvolumen, das bei jedem einzelnen Atemzug geatmet wird) und das Atemminutenvolumen (in einer Minute insgesamt geatmetes Volumen). Ausserdem kann das Mess-System die Sauerstoffaufnahme und die Kohlendioxidabgabe ermitteln: Die wichtigsten Grössen, die sich neben anderen aus den gemessenen Werten berechnen lassen, sind die maximale Sauerstoffaufnahme und die Dauerleistungsgrenze (Arbeitskapazität).
Wichtige Begriffe der Lungenfunktionsprüfung
In der Tabelle finden Sie eine Beschreibung aller Grössen, die bei Lungenfunktionsuntersuchungen gemessen werden.
Übersicht wichtiger Begriffe der Lungenfunktionsprüfung
