PDF Dokument - Medizinische Klinik und Poliklinik II

Lungenfunktion, Peak-Flow- und NO-
Messungen
Was ist das? Was bringen sie für Patienten
mit Asthma oder COPD?
I.Tuleta
Klinik und Poliklinik II
Universitätsklinikum Bonn

Anatomie der Lunge

Atemphysiologie
Ziel der Atmung: eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Organe
Eine gute Sauerstoffversorgung des Gewebe hat ein Zusammenspiel mehrerer
Faktoren zur Voraussetzung:
- Lungenbelüftung (Ventilation)
- Gasaustausch (Diffusion)
- Lungendurchblutung (Perfusion)

Atemmechanik
• Kontraktion des
Zwerchfells
• Absenkung der
Zwerchfellkuppel
• Anhebung des
Brustkorbes
• Entspannung des
Zwerchfells
• Anhebung der
Zwerchfellkuppel
• Senkung des
Brustkorbes

Lungenvolumina
Statistische Lungenvolumina – Lungenvolumina,
deren
Messungen unabhängig ngig von der Atemstromstärke und somit
unabhängig ngig vom zeitlichen Verlauf sind. Sie hängen von
Thoraxgrösse und Zwerchfellstand ab.
Dynamische Lungenvolumina - Lungenvolumina,
deren
Messung vom zeitlichen Verlauf abhängig sind. Sie hängen vom
Atemwegswiderstand und von der Elastizität/Dehnbarkeit von
Lungen und Thorax ab.

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Statistische Lungenvolumina
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Altersabhängigkeit der Vitalkapazität (VK), der
Totalkapazität (TC), des Residualvolumens
(RV) und der funktionellen Reservekapazität
(FRC)

Dynamische Lungenvolumina

Welche Störungen der Lungenbelüftung
(Ventilation) können auftreten?
- restriktive Ventilationsstörungen - die Lunge und/oder der Brustkorb sind
weniger dehnbar als normal. Beispiele: Lungenverhärtungen (Lungenfibrosen),
eine Flüssigkeitsansammlung im Lungenspalt (Pleuraerguss),
Lungenoperationen mit Entfernung von Gewebe oder ein hoch stehendes
Zwerchfell.
- obstruktive Ventilationsstörungen - eine erschwerte Luftströmung in den
Atemwegen. Die Atemwege sind meist verengt, so dass gegen einen erhöhten
Widerstand geatmet werden muss. Beispiele: das Asthma bronchiale, die
Chronisch Obstruktive Bronchitis (COPD) und die Lungenblähung
(Lungenemphysem).
FEV1
- neuromuskuläre Ventilationsstörungen - durch Schäden der Nerven und
Muskeln der Atemorgane bedingt. Beispiel: Querschnittslähmungen.

Lungenfunktionsprüfung
Nicht-invasive Untersuchungen des Funktionszustandes der
Atemwege und der Lunge.
Sie umfassen Ventilations-, Diffusions- und
Perfusionsmessungen, ergänzt durch die Blutgasanalyse.
Ventilationsmessungen sind Routinediagnostik.
Diffusions- und Perfusionsmessungen werden nur in
spezialisierten Lungenfunktionsabteilungen durchgeführt.

Welche Fragen soll die Lungenfunktionsdiagnostik
in der Praxis beantworten ?:
1. Besteht eine klinisch relevante Ventilationsstörung der Lunge?
2. Wenn ja, handelt es sich um eine obstruktive oder restriktive
Ventilationsstörung?
3. Ist eine Obstruktion reversibel (rückgängig)?
4. Wie verhalten sich die Lungenfunktionswerte unter einer
Therapie?
5. Wie ist die pulmonale Leistungsbreite (z.B. hinsichtlich der
Frage der Belastbarkeit oder Operabilität)?
CAVE: Die Lungenfunktionsprüfung erlaubt keine Diagnose
einer speziellen Lungenerkrankung, z.B. eine Differenzialdiagnose:
Pneumonie/Tuberkulose/Bronchialkarzinom ist
nicht möglich

Indikationen zur Lungenfunktionsprüfung:
• bei Beschwerden wie:
Atemnot und/oder Husten und/oder Auswurf und/oder Brustschmerzen,
• bei Verdacht auf Erkrankungen der Bronchien, der Lunge, des
Herzens, des Brustkorbs oder der Wirbelsäule,
• bei Verdacht auf Erkrankungen der Nerven oder Muskeln,
• zur Verlaufskontrolle bei Erkrankungen der Bronchien oder der Lunge,
• zur Überprüfung des Behandlungserfolgs bei Erkrankungen der
Bronchien oder der Lunge,
• vor Operationen zur Einschätzung des Operationsrisikos,
• zur arbeitsmedizinischen Überwachung bei bestimmten Berufen
• Sportmedizin
• im Rahmen der Vorsorgeuntersuchungen

Welche Untersuchungsmethoden gibt es?
Spirometrie („kleine Lungenfunktion“)
Ganzkörperplethysmographie
(„große Lungenfunktion“)
Bronchospasmolyse
Provakationstestung
Peak-Flow
Flow-Messung
Diffusionskapazität

Spirometrie - das historisch älteste Verfahren der
Lungenfunktionsdiagnostik, dient dazu mobilisierbare
statistische und dynamische Lungenvolumina zu
messen und sie graphisch im Spirogramm (Fluss-
Volumen-Kurve) darzustellen. Zur Erfassung der
Lungenvolumina wird ein Spirometer benötigt.

Wie läuft die Spirometrie ab?
● Nasenklemme
● Atmung über ein Mundstück, das mit einem Spirometer
verbunden ist
● Verschiedene Anweisungen des Untersuchenden bezüglich Einund
Ausatmen werden befolgt
Mögliche Komplikationen:
Diese Untersuchung ist praktisch ungefährlich

Spirometrie- Fehlerquellen
● Mangelnde Kooperation
● Ungenügender Lippenschluss
● Leck am Mundstück
● Zögernder Ausatmungsbeginn
● Nicht maximale Inspiration
● Vorzeitiger Abbruch der Exspiration

Spirometrie - Fluss-Volumen-Kurve
FEV1
Messparameter:
● Atemzugvolumen (VT)
● Vitalkapazität (VC)
● Spitzenfluss (Peakflow, PEF)
● Maximaler expiratorischer Fluss
(MEF 75%, 50%, 25%)

Interpretation Fluss-Volumen-Kurve
COPD/
/
Asthma

Obstruktive Erkrankungen: Asthma vs. COPD
Bronchus-
Konstriktion

Bronchospasmolysetest
Unterscheidung zwischen Asthma und COPD
Reversible Atemwegsobstruktionen (Asthma bronchiale) können von irreversiblen
Obstruktionen (COPD/Emphysem) abgegrenzt werden durch Bestimmung von FEV1
und Atemwegswiderstand vor und ca. 10 Min. nach Inhalation von
Bronchospasmolytika.
Positiver Test: Besserung des FEV1>15%

Interpretation Fluss-Volumen-Kurve
COPD/
/
Asthma

Der unspezifische Provokationstest
Unterscheidung zwischen Asthma und Normalbefund
● Die unspezifische Überempfindlichkeit (Hyperreaktivität) der Atemwege kann durch
Metacholin nachgewiesen werden
● Der negative Befund = kein Asthma bronchiale
● Als positiv wird eine Verdoppelung des Atemwegswiderstandes in den pathologischen
Bereich oder eine Abnahme des FEV1-Wertes von 15 - 20 % gewertet

Ganzkörperplethysmographie
Erweiterung der Spirometrie, „grosse Lungenfunktion“
Plethys = „Fülle“, „Menge“
Graphie = „Aufzeichnungsverfahren“
Messwerte: ● mobilisierbare Lungenvolumina (Spirometrie)
● Resistance (Atemwegswiderstand): Strömungswiderstand in den
Atemwegen
● Thorakales Gasvolumen: Komprimierbares Volumen, welches nach
normaler Expiration im Thorax enthalten ist
● Residualvolumen: Luftvolumen, das nach maximaler Ausatmung in der
Lunge verbleibt
● Diffusionskapazität

Ganzkörperplethysmographie-Messprinzip
● luftdicht abgeschlossene Kabine
● Patient atmet durch einen Mundstück ein
und aus
● Druckunterschiede in der Kammer, die bei
Brustkorbbewegungen entstehen, werden
gemessen
● Registrierung vom Atemfluss in In- und
Expiration
● Computer-gestützte Bearbeitung der Daten:
Druck-/Strömungs-Kurve

Peak-Flow-Messung
Mit der Peak-Flow-Messung wird der expiratorische Atemspitzenfluss bei forcierter
Expiration gemessen. Der Atemspitzensfluss ist vermindert bei einer Obstruktion der
Atemwege (z.B. Asthma).
Peakflowmeter- Minimalvariante der Spirometrie
Durchführung: Pappröhrchen aufstecken, tief Luft holen, schnell ausatmen, Ergebnis
ablesen

Interpretation der Peak-Flow-Messung
Ampel-System
<
60
%
60
-
80
%
>
80
%
Peak-Flow-Wert unter 60% des
persönlichen Bestwertes:
SOFORT einen Arzt oder eine Klinik
aufsuchen!
Peak-Flow-Wert zwischen 60% und 80%
des persönlichen Bestwertes:
Nach Absprache mit dem Arzt
vorübergehend zusätzliche
Medikamente und/oder individuelle
Erhöhung der Medikamentendosis!
Peak-Flow-Wert zwischen 80% und 100%
des persönlichen Bestwertes:
Die bestehende Behandlung
weiterführen!

Vorteile der Peak-Flow-Messung:
● Gerät billig und einfach zu bedienen
● Es kann ein Überblick über Grad der Obstruktion zu Hause gewonnen
werden
● Zirkadiane Schwankunken können registriert werden
● Es kann der Nachweis der Reversibilität und der Medikamentenwirksamkeit
erbracht werden
● Die Dosis der medikamentösen Therapie im Langzeitverlauf kann überprüft
und angepasst werden

Diffusionskapazitätsanalyse
Diffusion - Gasaustausch zwischen Lunge und Hämoglobin, der an der alveolokapillären
Membran erfolgt.
Die pro Zeiteinheit diffundierende Stoffmenge hängt ab von:
● Konzentrationsunterschied
● Schichtdicke (Diffusionsstrecke)
● Austauschfläche
Diffusionskapazität der Lunge – Gasmenge, die pro Minute aus dem Alveolarraum in
das Blut gelangt und an Hämoglobin gebunden wird.

● Untersuchung im Sitzen
● Analyse in „Single breath“ Technik
Durchführung einer
Diffusionskapazitätsanalyse
● Messung der Volumina in einer Bodyplethysmographie-Kabine
● Inhalation eines Testgases (0,3%, CO, 10% He, 21% O2, 69% N2)
● Apnoe 10 Sekunden
● Forcierte Expiration mit Sammlung der Expirationsluft
● Analyse der CO2 befreiten Alveolarluftprobe

Diffusionskapazitätsveränderungen
Diffusion
● Lungenparenchymerkrankungen
Lungenemphysem, interstitielle Lungenerkrankungen
● Lungenbeteiligung bei systemischen Krankheiten
Systemischer Lupus erythematodes, rheumatoide Arthritis
● Kardiovaskuläre Krankheiten
Akuter Herzinfarkt, Mitralstenose, pulmonale Hypertonie
● Andere Krankheiten
Anämie, Nikotin-, Alkohol-Abusus
Diffusion
● Polyzythämie (Vermehrung der Blutzellen), pulmonale Blutungen
● Körperliche Belastung

Hintergrund
Neuere Verfahren: NO-Messung in
Ausatmungsluft
NO- wichtiger endogener Regulator
● Einfluss auf:
- peripheren Blutfluss
- Thrombozytenfunktion
- Immunreaktionen
- Neurotransmission
● Produktion in Atemwegen in:
Endothelzellen, Nervenzellen, Epithelzellen, glatten Muskelzellen und entzündlichen
Zellen: Eosinophilen, Makrophagen und Mastzellen
Korrelation zwischen NO und Atemwegsentzündung, insbesondere einer eosinophilen
Entzündung nicht invasive Methode der Bestimmung von exhaliertem NO-Gas zur
Messung der bronchialen Inflammation.

Wie wird die NO-Messung durchgeführt?
Gerät: portabler FeNO-Analysator
Ausführung: einfache Messung: Der Proband atmet in ein Gerät ein und aus,
dann gibt das Gerät nach drei Minuten den Wert aus.
Referenzwerte:

- Diagnose (I):
NO-Messung in Asthma bronchiale
- Inflammation der Atemwege ist ein zentraler Prozess bei Asthma NO
- Es existieren allerdings Typen und Stadien von Asthma bronchiale ohne oder mit
geringer eosinophiler Inflammation, bei denen NO normal oder nur leicht erhöht ist

- Diagnose (II)
NO-Messung in Asthma
- Ist nicht spezifisch für Asthma. NO-Veränderungen treten bei verschiedenen
Lungenerkrankungen (NO-Erhöhung: COPD, allergische Rhinitis, eosinophile Bronchitis,
virale respiratorische Infekte, systemischer Lupus erythematosis, Leberzirrhose, nach
Lungentransplantation; NO-Erniedrigung: zystische Fibrose, HIV-Infektion, pulmonale
Hypertension) und nach invasiven Untersuchngsmethoden der Lunge (NO-Erhöhung
nach Bronchoskopie, Analyse von induziertem Sputum) auf.
NO-Messung - nur als Ergänzung der Asthma Standarddiagnostik !

- Verlaufskontrolle
NO-Messung in Asthma
- Früherkennung der Exazerbationsgefahr

NO-Messung in Asthma
- Therapiemonitoring
NO nach effektiver Behandlung mit antiinflammatorischen Mitteln, z.B.
Kortikosteroiden
Einschätzung erforderlicher Kortikosteroidmenge
- Patientencompliance
NO nach dem Absetzen von Asthma-Medikamenten

Einflussfaktoren
NO-Messung
NO
NO
● Niedrige Atemfrequenz
● Hohe athmospärische NO-Werte
● Kontamination der Luft aus
Mund und Nase
● Hohe Atemfrequenz
● Rauchen
● Alkohol
● Kaffee

Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit.