Lungenfunktion
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Die Funktion der Lunge besteht im Gasaustausch von Sauerstoff in den Körper und Kohlendioxid aus dem Körper. Bei der Lungenfunktion wird aber in der Regel nicht der Gasaustausch an sich überprüft. Nur in Spezialfällen werden die Blutgase überprüft, so z.B. bei beatmeten Patienten. Auch Diffusionsmessungen sind selten. Meist wird „nur“ die Durchgängigkeit des bronchialen Systems untersucht. In diesem System der Lunge finden sich die häufigsten Störungen. Asthma und (chronisch) obstruktive Bronchitis betreffen primär die Bronchien.
Die am häufigsten durchgeführte Lungenfunktionsmessung ist die Spirometrie. Hierbei wird mit einem Flusssensor der Luftstrom beim Atmen gemessen. Neben der Ruheatmung wird bei der Spirometrie eine maximale Aus- und Einatmung gefordert. Da hierbei ständig die Strömung gemessen wird lassen sich neben den Strömungswerten wie Peak Flow (PEF) und verschiedene exspiratorische Atemstromstärken (MEF) auch Lungenvolumina wie Vitalkapazität (VC), exspiratorisches Reservevolumen (ERV) und Ruheatemzugvolumen (VT) bestimmen. Eine sehr beliebte Messgröße ist die Einsekundenkapazität (FEV1). Besonders bei chronischen Lungenleiden hat die FEV1 als Verlaufsparameter eine große Bedeutung. Messwerte für die Einatmung haben dagegen nur untergeordnete Bedeutung.
Neben den Messwerten wird die Spirometrie auch graphisch dargestellt. Die geläufigste Darstellung ist die Fluss-Volumenkurve. Der Fluss des Atemstroms (y-Achse) wird hier nicht gegen die Zeit, sondern gegen das ausgeatmete Volumen (x-Achse) aufgetragen. Mit dieser Darstellung lassen sich besonders leicht krankhafte Veränderungen sehen. Auch ist die Graphik unerlässlich die Mitarbeit bei der Messung zu bewerten.
Hier ist auch der größte Nachteil der Spirometrie. Die Messung ist stark von der optimalen Mitarbeit abhängig. Falls Menschen nicht wollen (Berentungsanträge) oder können (Kleinkinder) kann die Spirometrie nicht durchgeführt werden. Zum Glück lässt sich aus der Graphik meist ablesen ob die Messwerte nur aufgrund mangelnder Mitarbeit schlecht sind.
Eine weitere Methode der Lungenfunktionsmessung ist die Bodyplethysmographie mit der Messung des Atemwegswiderstandes. Das Problem einer Widerstandsmessung der gesamten Atemwege ist den Luftdruck in den Lungenbläschen zu bestimmen, der die gemessenen Luftströmung durch die Bronchien auslöst. Je höher dieser in den Lungenbläschen aufgebaute Druck sein muss um eine bestimmte Strömung zu erzeugen, desto mehr muss man sich beim Atmen anstrengen und desto höher ist der Atemwegswiderstand (Resistance).
Der Bodyplethysmograph wird als eine Kabine mit einem (weitgehend) abgeschlossenem Luftvolumen ausgeführt (sieht wie eine kleine Telefonzelle aus). Der Aufwand des Messgerätes ist also deutlich höher. Mit diesem abgeschlossenem Luftvolumen kann man aber eine Dehnung oder Kompression des Brustkorbes bestimmen. Der Drucksensor bestimmt die Änderung des Luftdruckes in der Kabine, der sich entgegengesetzt der Änderung des Luftdruckes im Brustkorb und damit in den Lungenbläschen verhält.
Die Bestimmung der spezifischen Resistance ist weniger mitarbeitsabhängig als die Spirometrie, da der zu Messende nur ruhig in das Mundstück atmen muss.
Da bei der Bodyplethysmographie das Luftvolumen in der Lunge bestimmt werden kann sind weitere Messgrößen möglich, z.B. das maximal mögliche Luftvolumen in der Lunge (TLC) und das nicht ausatembare Restvolumen der Lunge (RV). Für diese Werte ist es aber notwendig während der Messung auch eine Spirometrie durchzuführen. Dies wird in der Regel auch gemacht.
Es gibt noch zwei andere Mögichkeiten den Atemwegswiderstand zu bestimmen, die Oszillometrie (heute ausgeführt als Impulsoszillometrie) und die Shuttermethode. Die Impulsoszillometrie kann den Widerstand mit Luftstößen in die Lunge feststellen. Die Shuttermethode vertraut darauf, dass bei kurzem Verschluss der Atemwege sich der Druck von den Alveolen bis in den Mundraum ausgleicht, was bei krankhaft veränderten Atemwegen aber zunehmend schlechter funktioniert. Keine dieser Alternativmethoden kann das Lungenvolumen und damit die TLC und das RV bestimmen.
Dieser Artikel ist anfangs als eine Liste auf einzelne Aspekte der Lungenfunktionsdiagnostik zu sehen und wird im Verlauf erweitert.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Spirometrie
[Bearbeiten] Vitalkapazität
Abkürzung: VC; Einheit: Liter (l) Das Volumen, das nach maximaler Inspiration maximal ausgeatmet werden kann (maximales, willkürlich ventilierbares Volumen) Atemzugvolumen (AZV) + inspiratorisches Reservevolumen (IRV) + exspiratorisches Reservevolumen (ERV).
Die Vitalkapazität stellt somit ein Maß für die Ausdehnungsfähigkeit von Lunge und Thorax dar. Es handelt sich keineswegs, wie man etwa der Bezeichnung entnehmen könnte, um eine "vitale" Größe, denn selbst bei extremen Anforderungen an die Atmung wird die mögliche Atemtiefe niemals voll ausgenutzt. Die Angabe eines "Normalwerts" für die Vitalkapazität ist kaum möglich, da diese von verschiedenen Parametern, wie Alter, Geschlecht, Körpergröße, Körperposition und Trainingszustand, abhängig ist. Die Vitalkapazität beträgt für einen jüngeren, 180cm großen Mann etwa 5 Liter und nimmt mit zunehmenden Alter ab.
Die Messung erfolgt gewöhnlich mit einem Spirometer, einem Gerät, das verschiedene Gasvolumina bei konstantem Druck aufnehmen kann. Eine zylindrische Glocke taucht in einen Wasserbehälter ein, der den Innenraum des Spirometers gegen den Außenraum luftdicht abschliesst. Ein weitlumiger Schlauch verbindet das Mundstück des Probanden mit dem Spirometer. Die Volumenänderung bei maximaler Ausatmung nach vorheriger maximaler Einatmung, die zu einer entsprechenden Glockenbewegung führt, kann an einer kalibrierten Skala abgelesen werden.
[Bearbeiten] Einsekundenkapazität
Sekundenkapazität (SK; TIFFENEAU-Test) Die SK ist dasjenige Volumen, das innerhalb 1 Sekunde aus maximaler Inspirationslage forciert ausgeatmet werden kann. Die Messung des SK ist eine einfache Methode um eine obstruktive Lungenfunktionsstörung zu erfassen. Man unterscheidet die absolute von der relativen SK. Die absolute SK (Forciertes Expiratorisches Volumen in 1 Sekunde: FEV1) wird in Volumeneinheiten, die relative SK (FEV1%) in Prozent der inspiratorisch gemessenen Vitalkapazität (FEV1/IVC) oder der bei forcierten Expiratorisch gemessenen Vitalkapazität (FEV1/FVC) angegeben. Die Aufzeichnung der Stromstärke oder des Atemflusses gegen das Volumen bietet weitere Messgrößen, z.B. der Spitzenexpiratorische Fluss oder Peak Flow (PEF)
[Bearbeiten] Tiffeneau-Index
Relative Einsekundenkapazität, Bezug: VC. Einsekundenkapazität in % der Vitalkapazität [FEV1%VC]
[Bearbeiten] MEF
MEF25/50/75 (Einheit l/s) Exspiratorischer Fluss bei 25/50/75 % der forcierten VK: Maximale exspiratorische Atemstromstärke bei 25/50/75 % im Thorax befindlicher Vitalkapazität, d. h., wenn noch 75/50/25 % der Vitalkapazität auszuatmen sind.
[Bearbeiten] Ganzkörperplethysmographie / Bodyplethysmographie
[Bearbeiten] Atemwegswiderstand
Resistance (Raw) kPa/l x s Strömungswiderstand in den Atemwegen bei definierter Atmung. Der Atemwegswiderstand ist ein empfindlicher Parameter für die zentrale Atemwegsobstruktion. Eine Widerstandsabnahme im Bronchospasmolysetest deutet auf eine medikamentös beeinflussbare Reversibilität der Obstruktion hin.
Schweregrade: Raw ≤ 0,35: keine; Raw 0,36 - 0,60: leichte; Raw 0,61 - 0,90: mittelschwere; Raw > 0,90: schwere Obstruktion
[Bearbeiten] Spezifischer Atemwegswiderstand
(sR) Raw/TGV kPa x s (spezifische Resistance)
[Bearbeiten] Lungenvolumen
Man unterscheidet verschiedene Atemvolumina:
[Bearbeiten] statische Atemvolumina
dazu gehören:
1. Atemzugsvolumen (AZV) (auch:Tidalvolumen): beschreibt jenes Volumen, dass bei einer normalen Einatmung eingeatmet wird. (ca. 0,5l Luft)
2. inspiratorisches Reservevolumen (IRV): beschreibt jenes Volumen, das nach normaler Inspiration noch zusätzlich eingeatmet werden kann.
3. expiratorisches Reservevolumen (ERV): beschreibt jenes Volumen, dass nach normaler Expiration noch ausgeatmet werden kann.
4. Vitalkapazität (VC): setzt sich zusammen aus Atemzugsvolumen, inspiratorischem Reservevolumen plus expiratorischem Reservevolumen.
5. Residualvolumen (RV): beschreibt jenes Volumen, das nach maximaler Expiration noch in der Lunge verbleibt (nicht ausatembar). Spirometrisch nicht erfassbar.
6. Funktionelle Resudualkapazität (FRC): setzt sich zusammen aus expiratorischem Reservevolumen und Residualvolumen. Die Menge Luft, die nach einer normalen Ausatmung in der Lunge verbleibt. Im Gegensatz zum Inspiratorischen Residualvolumen beinhaltet die FRC keine Gasvolumina, die nicht in direktem Kontakt mit dem Tracheobronchialraum (z. B. ein Pneumothorax) stehen. Darum sind FRC und IRV nur bedingt vergleichbar, in den meisten Fällen jedoch identisch. Die FRC wird aber nicht mittels Ganzköperplethysmograhie, sondern mit der „Gasauswaschmethode“ bestimmt.
7. Totale Lungenkapazität: beschreibt jenes Volumen, das sich nach maximaler Inspiration in der Lunge befindet. Setzt sich zusammen aus Vitalkapazität + Residualvolumen.
[Bearbeiten] dynamische Atemvolumina
Sie geben Verschiebung der statischen Atemvolumina pro Zeiteinheit an. dazu gehören:
1. Atemgrenzwert: maximal erreichbares Atemzeitvolumen.
2. Ein-Sekunden-Kapazität (auch: forcierte Vitalkapazität): mit dem sog. Tiffenau-Test messbar.
[Bearbeiten] Ventilationsstörungen
[Bearbeiten] Obstruktive Ventilationsstörung
Bei der Obstruktiven Lungenfunktionsstörung ist der Atemwegswiderstand erhöht. Verursacht werden kann dies durch Sekret oder Fremdkörper in den Atemwegen - Bronchien (z.B. bei chronischer Bronchitis), durch einengenden Druck von außen (z.B. Tumor oder Ödeme) oder durch Emphyseme (Lungenüberblähung).
Die Obstruktive Lungenfunktionsstörung zeigt sich im Tiffenau-Test durch forcierte Exspiration, wobei das Forcierte Exspiratorische Sekundenvolumen (FEV1) erniedrigt ist, die Forcierte Vitalkapazität (FVC) aber gleich bleibt. Ebenso kann ein erhöhtes Residualvolumen sowie eine verminderte Vitalkapazität bei länger andauernder Obstruktion diagnostiziert werden.
[Bearbeiten] Bronchospasmolysetest
Bei der Bronchsospasmolyse wird die Reversibilität der bronchialen Obstruktion getestet. Hierzu wird untersucht, ob man bei dem Patienten durch die Anwendung von Atemsprays eine Verringerung des Atemwegswiderstandes (Rtot) erzielen kann. Diese geht mit einer Zunahme der FEV1 einher. Typischerweise ist die Obstruktion im Rahmen eines Asthma bronchiale reversibel, die Obstruktion bei einer chronisch obstruktiven Bronchitis ist zumindest nicht vollkommen reversibel.
[Bearbeiten] Restriktive Ventilationsstörung
Bei der Restriktiven Lungenfunktionsstörung ist die Vitalkapazität und die totale Lungenkapazität vermindert. Verursacht ist dies durch eine eingeschränkte Compliance des Atemapparats (die Dehnungsfähigkeit ist eingeschränkt). Das Auftreten einer Restriktiven Lungenfunktionsstörung kann zum Beispiel an Verwachsungen der Pleura, Lungenfibrose, Verlust von Lungengewebe oder Thorax-Beweglichkeit (z.B. Skoliose) liegen.
[Bearbeiten] Blutgasanalyse
[Bearbeiten] Respiratorische Insuffizienz
Nach GOLD wenn: Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut unter 60 mmHg und Kohlendioxidpartialdruck im arteriellen Blut über 50 mmHg
[Bearbeiten] Perfussions und Diffusionstörungen
Perfusion:
Die Perfusion ist die Durchblutung der Lungenkapillaren angepasst an die Ventilation (innere Atmung).
Die Diffusion ist ein passiver Transportvorgang, Teilchen wandern vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedriger Konzentration
Gasaustausch in der Lunge: O2 gelangt aus der Luft in den Alveolen durch die Membran in die Kapillaren, CO2 aus dem Lungenkapillarblut in die Alveole
Perfusionsstörungen:
Bei Gefäßverschlüssen ist die Perfusion im Verhältnis zur Ventilation eingeschränkt. Sie beruhen auf einem Missverhältnis von Durchblutung und Belüftung von Lungenabschnitten. Beispiele sind Lungenembolie, Lungenfibrose (Verdickung der Alveolarmembran) und Lungenemphysem (Lungenüberblähung). Bei eingeschränkter oder fehlender Perfusion wird der Totraum vergrößert (der Raum, der nicht am Gasaustausch beteiligt ist).
Diffusionsstörungen:
Sind Gasaustauschstörungen, die zu einer Lungenfunktionsstörung führen. Das können sein: verlängerter Weg des Austausches von O2/CO2 bei Lungenfibrose durch Verdickung der Alveolarmembran. Verlust von Alveolen: Austauschfläche ist verkleinert bei Pneumonie und Lungenemphysem. Verkürzte Kontaktzeit: bei Lungenresektion
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