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                                       © 2019 WK-Fortbildungen

WK-Fortbildungen
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Seminar.

Lungenfunktions-
Diagnostik

Michael Hartmann
Fa. WK-Fortbildungen
© 1997 – 2019
www.wk-fortbildungen.de

Lungenfunktionsdiagnostik

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

                                            4

Lungenfunktionsdiagnostik

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

   ▪   Grundlagen der Messverfahren
   ▪   Spirometrie
   ▪   Leitlinie Spirometrie der DGP
   ▪   Bodyplethysmographie
   ▪   Ergospirometrie
   ▪   6-Minuten-Gehtest
   ▪   Blutgasanalyse

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P 0.1-Messung

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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P 0.1-Messung

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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P I max- Messung zur Bestimmung
der Kapazität der Atemmuskulatur

   © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

                                               ▪   Normwert:
                                               ▪   schließen manifeste
                                                   Atemmuskelschwäche aus

                                                                            8

Normwerte

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Kohlendioxid-Rückatmung

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                                            erhöht
                                                      normal

                                                     vermindert

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Kohlendioxid-Rückatmung

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Kohlendioxid-Rückatmung

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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Spirometrie

Auszüge von 020-017l_S2k_Spirometrie-2015-05 Leitlinie der DGP

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Spirometrie

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Definition Spirometrie

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪ die Messung von (relativen) statischen und
   dynamischen Lungenfunktionsparametern sowie
   Atemflüssen am Mund
▪ Sie kann kontinuierlich zur Messung der Ventilation
   oder mittels willkürlicher und maximaler
   Atmungsmanöver (forcierte Spirometrie) zur
   Bestimmung definierter Volumina und
   Atemstromstärken erfolgen.

                                                        15

Spirometrie und Leitlinie

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   Mit der Spirometrie können unterschiedliche Ventilationsstörungen
    nachgewiesen und quantifiziert werden.

▪   Die Spirometrie ist eine einfache Lungenfunktionsuntersuchung zur
    Diagnostik obstruktiver Ventilationsstörungen und zur Bestimmung von
    Lungenvolumina.

                                                                           16

Etwas Technik . . .

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 Die Messungen erfolgen:

▪   Strömungssensoren = Pneumotachograph

▪   Ultraschallsensor

▪ Hitzedrahtanemometer

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Indikationen

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 ▪   Diagnostik von Atemwegserkrankungen
 ▪   Dyspnoe, Husten und/oder Auswurf
 ▪   Screening (Gesundheitsuntersuchung)
 ▪   Verdacht auf Erkrankungen von Atemwegen, Lunge oder Herz
 ▪   Verdacht auf Erkrankungen der Atempumpe
 ▪   Verlaufsbeobachtung bronchopulmonaler Erkrankungen
 ▪   Therapiekontrolle bronchopulmonaler Erkrankungen
 ▪   arbeitsmedizinische Überwachung und Vorsorge
 ▪   präoperative Diagnostik
                                                                18

Absolute Kontraindikationen

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              Akute lebensbedrohliche Krankheitsbilder
                           jeglicher Art

   ▪   akuter Myokardinfarkt,
   ▪   akute fulminante Lungenembolie
   ▪   Aortenaneurysma
   ▪   Spannungspneumothorax

                                                         19

Relative Kontraindikationen

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▪   ausgedehnter Pneumothorax (innerhalb der ersten Wochen)
▪    Abdomen-/Thoraxoperation (je nach Befund 1 – 4 Wochen postoperativ)
▪   Augen-/Hirn-/Ohrenoperation (Rücksprache Operateur)
▪   Vorsicht bei Hämoptysen unklarer Genese

                                                                           20

Was wird gemessen?

     © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

Abb. 1a. Statische und dynamische Lungenfunktionsparameter und maximale exspiratorische Flüsse. Standardabfolge
inspiratorischen Vitalkapazität (IVC) später forcierter Spirometrie IRV = inspiratorisches Reservevolumen =
exspiratorisches Reservevolumen; VT = Atemzugvolumen; FRC = Funktionelle Residualkapazität; TLC = Totale
Lungenkapazität; IC = Inspiratorische Kapazität;                                                                21

Lungenfunktionsuntersuchung
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Elektronische Spirometer bieten
häufig Auswertungen, die nicht                 22
kritiklos übernommen werden dürfen.

Bronchospasmolyse-Test:
Durchführung
© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

                                            Quelle: Thieme Verlag-
                                            Praxishandbuch Asthma
                                                                     23

Bronchospasmolyse-Test:
Durchführung

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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Protrahierter Bronchospasmolyse-Test

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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Provokationstests

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   ▪   Provokation der Nasenschleimhaut:
                                    Nasale Provokation

   ▪   Provokation der Bindehaut:
                                Konjunktivale Provokation

   ▪   Provokation des Magen-Darm-Traktes:
                                      Orale Provokation

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Provokations-Test

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                      Die Cromoglicinsäure kann prophylaktisch bei allergischem Asthma bronchiale,
                      der allergischen Rhinitis, allergischen Konjunktivitis angewendet werden.    27
                      wird inhalativ verabreicht.

Grenzen der Spirometrie

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▪   Die Messung der statischen und dynamischen Lungenfunktionswerte in der
    Spirometrie ist bei vielen Erkrankungen hilfreich.
▪   Es wird nur einen Teilaspekt der Ventilation gemessen.
▪   Residualvolumen und totale Lungenkapazität werden nicht gemessen.
▪   Sie erlaubt keine Rückschlüsse auf den Gasaustausch oder die Verteilung der
    Ventilation.
▪   Wichtige pneumologische Erkrankungen können nicht (insbesondere
    Lungenemphysem), einige nur eingeschränkt im Sinne einer klinischen Diagnose
    festgestellt werden.

    Die Spirometrie kann wertvolle Hinweise geben, wenn die
            Ergebnisse richtig interpretiert werden !!!!
                                                                                   28

Bodyplethysmographie

 © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

Gerade Patienten mit normaler Spirometrie und anamnestischen Beschwerden
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                benötigen eine subtile Differenzialdiagnostik

Resistance-Kurven

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Druck-Strömungs-Diagramm

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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Bodyplethysmographie

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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Transferfaktor (TLCO)

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      ▪   Am häufigsten als Single-Breath-Methode = TLCOSB
      ▪   Es erfolgt eine forcierte Inspiration eines aus Kohlenmonoxid,
          Helium und Raumluft bestehenden Gasgemischs.
      ▪   10-sekündiges Atemanhalten
      ▪   Ausatmen und analysieren
      ▪   Diese Methode setzt voraus, dass der Proband 10 s lang die
          Luft anhalten kann.
      ▪   Je weniger CO in der Ausatemluft, also je mehr in der Lunge
          abtransportiert wurde, desto höher der TLCO.

                                                                           33

Transferfaktor (TLCO)

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   Zur Beurteilung, ob eine Ventilations- oder Diffusionsstörung vorliegt.
▪   Messung der Aufnahme von Kohlenstoffmonoxid (CO) ins Blut
▪   Die ventilationsabhängige Bestimmung des Alveolarvolumens (VA)
    mittels Helium kann in Bezug zum TLCO gesetzt werden und wird dann
    als Transferkoeffizient (TLCO/VA) bezeichnet.
▪   Eine im Vergleich zur TLCO/VA deutlich verminderte TLCO spricht für
    das Vorliegen einer relevanten Verteilungsstörung, während eine
    gleichsame Verminderung von TLCO und TLCO/VA für das Vorliegen
    einer echten Reduktion des Transferfaktors spricht.

                                                                              34

35

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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Peakflow-Meter

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

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© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

Belastungsuntersuchungen in der Pneumologie
Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft
für Pneumologie und Beatmungsmedizin e.V.
Bibliografie
DOI http://dx.doi.org/10.1055/s-0032-1325901
Pneumologie 2013; 67: 16–34
© Georg Thieme Verlag KG
Stuttgart · New York
ISSN 0934-8387

                                               38

Belastungsuntersuchungen in der
Pneumologie
© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

   ...   nach Anamneseerhebung und klinischer Untersuchung
  ▪   Kardiologisch: EKG, Echokardiografie
  ▪   Pneumologisch: Basisdiagnostik, Spirometrie, Plethysmografie,
      Blutgase, CO-Diffusionskapazität
   . . . wenn sich die Beeinträchtigungen äthiologisch nicht klären
   lassen.
  ▪   Belastungstests erfassen mehrere Organsysteme:
  ▪   Lunge, Herz, pulmonaler und systemischer Kreislauf und    periphere
      Muskulatur.

                                                                            39

Indikationen für Belastungsuntersuchungen

       © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

 ▪   Beurteilung der körperlichen                  ▪   Beurteilung von Schweregrad und
     Belastbarkeit, insbesondere der                   Prognose einer Erkrankung
     kardiopulmonalen Leistungsfähigkeit
                                                   ▪   Beurteilung von Verlauf und
 ▪   Differenzialdiagnostische Abklärung               Therapieeffekten
     der Belastungsdyspnoe
                                                   ▪   Präoperative Risikoabschätzung, z. B.
 ▪   Analyse von                                       vor Lungenresektion, Lungenvolumen-
     Gasaustauschstörungen                             reduktion, Lungentransplantation
 ▪   Nachweis einer                                ▪   Arbeit und Sportsmedizinische
     belastungsinduzierten                             Leistungsdiagnostik und Begutachtung
     Bronchokonstriktion
 ▪   Indikationsstellung zur Sauerstoff-
     Therapie bei Belastungshypoxämie

                                                                                               40

Absolute Kontraindikationen

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   akuter Myokardinfarkt                   ▪   akute Lungenembolie
▪   instabile Angina pectoris               ▪   akute Bein-/Beckenvenen-
                                                thrombose
▪   unkontrollierte
    Rhythmusstörungen                       ▪   nicht kontrolliertes Asthma, schwere
                                                akute Exazerbation einer COPD
▪   akute bzw. aktive entzündliche
    Herzerkrankungen                        ▪   akute extrakardiopulmonale
                                                Erkrankungen mit der Gefahr der
▪   dekompensierte                              Verschlechterung unter Belastung
    Herzinsuffizienz                            (z. B. Infektion, Nierenversagen,
                                                schwere Hyperthyreose)
▪   V. a. Aortendissektion
                                            ▪   psychokognitive Beeinträchtigung
▪   hochgradige und
                                                mit Unfähigkeit zur Kooperation
    symptomatische
    Aortenklappenstenose
                                                                                       41

Relative Kontraindikationen

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

  ▪   Koronarstenose des Hauptstammes
  ▪   hämodynamisch einschränkende Herzklappenerkrankungen
  ▪   unkontrollierte arterielle Hypertonie (in Ruhe systolisch
      > 200 mmHg, diastolisch > 120mmHg)
  ▪   hypertrophe obstruktive Kardiomyopathie
  ▪   Tachyarrhythmie oder Bradyarrhythmie
  ▪   höhergradige atrioventrikuläre Überleitungsstörung
  ▪   fortgeschrittene oder komplizierte Schwangerschaft
  ▪   Elektrolytentgleisungen
  ▪   Epilepsie, falls Gefahr einer Konvulsion unter Belastung besteht
  ▪   orthopädische Beeinträchtigung, die die Durchführung der Belastung
      behindern
                                                                           42

Rampen- vs. Stufenprotokoll

      © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

    Für Belastungsuntersuchungen auf dem Fahrrad- und Laufbandergometer sind unterschiedliche
           Protokolle etabliert, die sich nach der Fragestellung an die Untersuchung richten.

▪   progressives Rampenprotokoll mit              ▪   Stufenprotokoll mit zwei 5-
    kontinuierlicher Steigerung                       minütigen Belastungsstufen zur

     der Belastung, alle 10 bis 60 s               Analyse des Gasaustausches /
                                                   steady state für Gasaustausch
▪   Stufenprotokolle mit 3 – 5-minütlicher
    Steigerung der Belastung                       jeweils in der 5. Belastungsminute

     um 25 – 50Watt, symptomlimitiert             ▪   Protokoll mit einer konstanten
                                                      Belastungsstufe zur Bestimmung
                                                      der Ausdauer, symptomlimitiert
                                                  ▪   hochintensiver Belastungstest
                                                                                                43

Gehtests

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 ▪   Gehtests zu ebener Erde sind bei Menschen jeglichen Lebensalters
     möglich, auch bei Kindern und Älteren.
 ▪   Sie sind leicht durchführbar und erfordern einen minimalen
     apparativen, personellen und zeitlichen Aufwand.
 ▪   . . . haben ähnlicher Aussagekraft einzelner Parameter wie die
     (Spiro-) Ergometrie
 ▪   Es sollte vor und nachdem Gehtest eine Borg-Skala erhoben
     werden.

                                                                        44

Borg Skala

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▪    0 = überhaupt keine Atemnot
▪    0,5 = sehr, sehr milde (knapp wahrnehmbar)
▪    1 = sehr milde
▪    2 = milde
▪    3 = mäßig
▪    4 = recht schwer
▪    5 = schwer
▪    6
▪    7 = sehr schwer
▪    8
▪    9 = sehr, sehr schwer (fast maximal)
▪    10 = maximale Atemnot
                                                  45

6-Minuten-
Gehtest (6-MWD)

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   Der Test erfolgt in einem 30 m langen ruhigen und geraden Korridor.
▪   Die in 6 Minuten zurückgelegte Strecke wird erfasst.
▪   Der Patient bestimmt die Schrittgeschwindigkeit selbst.
▪   Nach Ablauf der 6 Minuten wird die zurückgelegte Weg-strecke mithilfe der
    Bodenmarkierungen dokumentiert.
▪   Die Dyspnoe wird mittels der Borg-Skala vor und nachher erfragt.
▪   Vor der Untersuchung ist körperliche Anstrengung zu vermeiden, d. h. der
    Patient wird ggf. im Rollstuhl zum 6-MWT transportiert.

                                                                                46

Incremental shuttle walk test (ISWT)

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   wiederholt nach relativ kurzer Gehstrecke die Richtung

    (1 shuttle = 10 m).

▪   Die Schrittgeschwindigkeit wird von einem akustischen Signal vorgegeben,
    das in zunehmend schneller Folge ertönt.

▪   Im Anschluss an einen ISWT kann nach frühestens 40 – 60 min ein sog.
    endurance shuttle walk test angeschlossen werden.

▪   Eine Schrittgeschwindigkeit von etwa 85% des maximalen Wertes des ISWT
    wird akustisch vorgegeben.(endurance shuttle walk test )

▪   Die shuttle walk tests wurden bisher vor allem zum Therapie-monitoring bei
    Patienten mit COPD bzw. in der Rehabilitations-medizin eingesetzt.
                                                                                 47

Incremental shuttle walk test (ISWT)

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪    Der ESWT zeigt im Vergleich zum 6-MWT eine signifikant höhere
     Sensitivität bzgl. Leistungsveränderung (z. B. nach körperlichem Training
     oder nach Inhalation von Bronchodilatatoren)

▪     Obwohl der ESWT international vielfach zum Therapiemonitoring bei
     Patienten mit COPD bzw. in der Rehabilitationsmedizin eingesetzt wird ist
     dieser Test im deutschsprachigen Raum noch wenig gebräuchlich.

                                                                                 48

Incremental shuttle walk test (ISWT)

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

                                            49

Spiroergometrie

Spiroergometrie

Die Spiroergometrie

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   . . . dient der Identifikation von normalen und pathologischen
    Reaktionsmustern unter Belastung.
▪    zur Differenzierung zwischen kardiovaskulärer oder pulmonaler Ursache
    der eingeschränkten Belastbarkeit
▪   zur Charakterisierung von Herz-Kreislauf-Funktion, Atemmechanik,
    Gasaustausch, Muskelerkrankungen oder psychologischen Erkrankungen

                                                                             52

Was wird gemessen?

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

Direkt gemessen werden:
▪   Leistung in Watt, Atem- und Herzfrequenz, Blutdruck, Atemvolumina und
    Sauerstoffsättigung,
▪   Partialdrücke von O2 und CO2 exspiratorisch und arteriell bzw. kapillär
▪   Laktat und Säure-Basenhaushalt im Vollblut
▪   EKG
▪   Für die Berechnung der A-aDO2 und des Totraum ist die Blutgasanalyse
    aus arteriellem Blut oder arterialisiertem Kapillarblut in Ruhe und bei der
    Belastung nötig.

                                                                                  53

Spirometrie, was wird berechnet?

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

  Wichtige errechnete Parameter sind:
 ▪   Sauerstoffaufnahme (V̇O2)
 ▪   Kohlendioxidabgabe (V̇CO2)
 ▪   Sauerstoffpuls = aufgenommener Sauerstoff O2/ml pro Herzschlag
 ▪   ventilatorische bzw. Atemäquivalente (V̇ E/V̇ O2, V̇ E/V̇ CO2),
     Respiratory Exchange Ratio
 ▪   endexspiratorisch-arterielle Partialdruckdifferenzen für O2 (A-aDO2)
     und CO2 (a-ADCO2)

                                                                            54

Aufbau der aktualisierten 9-Felder-Grafik
        nach Wassermann
                                                          Meyer FJ et al. Belastungsuntersuchungen in der…
        © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)         Pneumologie 2018; 72: 687–731

Feld 3 wurde zu Feld 1, Feld 1 wurde zu Feld 5, Feld 5 wurde zu Feld 3, Feld 4 wurde zu Feld 6 und Feld 6 wurde zu Feld 4,
Feld 7 wurde zu Feld 9 und Feld 9 wurde zu Feld 7.
Die konzeptionell-didaktischen Überlegungen ordnen in den linken beiden Spalten alle Felder mit Zeitangabe auf der x-
Achse, insbesondere V̇ O2 in Feld 1 oben links. Feld 8 zeigt generelle metabolische Veränderungen (schwarz). Feld 1 hat      55
eine zentrale Rolle. Die Felder 2 und 3 zeigen zirkulatorische Parameter

Blutgasanalyse

                 57

Blutgase

    © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

⚫     Die Gase Sauerstoff und Kohlendioxid werden als Partialdrücke
      angegeben.
⚫     Die Summe der Partialdrücke aller Luftgase ergeben den Luftdruck
      → Normwert 760 mmHg auf Meereshöhe

                     Sauerstoff 21%             pO₂ 150 mmHg
                     Stickstoff 78%             pN2 593 mmHg
                     Kohlendioxid 0,03%         pCO₂ 0,02 mmHg

                                                                         58

59

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)
                                            60

Mount Everest-Blutgase

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                                            61

Sauerstoff- und Kohlensäurepartialdrücke

 © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)
                                             pIO₂ ~150mmHg

                                                             62

Normwerte und Aussage BGA

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pH- Wert           7,4 (7,36-7,44)           Azidose oder Alkalose ?
Maß für H+-
Ionen

paO₂               100 mmHg                  Diagnostischer Wert -5 mmHg pro
                                             Lebensjahrzehnt

paCO₂              35-45 mmHg                Ausmaß der Ventilationsstörung
resp.

BE                 -2 - +2mmol/l             Menge an Säure oder Base um bei einem
                                             pCO₂=40 mmHg einen pH von 7,4 zu erreichen
metabol.

HCO₃–              22 - 26mmol/l             chem. gebundene Menge an CO₂
metabol.                                                                                  63

Messwerte und Normwerte

     © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

◼   H+-Konzentration = pH-Wert
◼   resp. Komponente = pCO₂
◼   metabolische Komponente = HCO₃ / BE
◼   HCO₃ → wird vom pCO₂ beeinflusst.
◼   st.HCO₃ → gemessen bei konstanter Temp 37° und pCO₂ von 40 mmHg
◼   BE → Überschuss an Basen oder Säuren

                                                                      64

Sauerstoffpartialdruck

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

    ⚫    pO₂ spiegelt nicht die O₂-Versorgung der Zellen wieder.
    ⚫    pO₂ gut für Diagnostik, schlecht für Therapie!

        3 Stellschrauben der Organ-Oxygenierung:
    ⚫    O₂-Gabe
    ⚫    Sauerstoffträger
    ⚫    Perfusion und HZV (zentralvenöse Sättigung)

                                                                   65

BGA unter Belastung

  © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

 differenzialdiagnostische und pathophysiologische Abklärung einer
 Ruhehypoxämie oder einer Belastungsdyspnoe
 ➢ Analyse der Belastungsdyspnoe bei Patienten mit COPD
 ➢ (Verteilungsstörung oder progrediente Hypoxämie)
 ➢ Charakterisierung von Diffusionsstörungen bei interstitiellen
 ➢ Lungenparenchymerkrankungen (z. B. Sarkoidose,Fibrose)
 ➢ Charakterisierung der Belastungslimitierung bei Gefäßkrankheiten
 ➢ der Lunge oder Shuntvitien (z. B. chronisch thromboembolische pulmonale
   Hypertonie, CTEPH, oder pulmonale arterio-venöse Malformationen,
   PAVM)
 ➢ Berechnung wichtiger spiroergometrischer Kenngrößen(z. B. VD/VT, A-
   aDO2, a-ADCO2)                                                            66

Der Weg des Sauerstoffs im Körper

      © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

                                                                                                                V
                                                          O₂ Transport                                         CO₂
                 CO₂
             Produktion
                                                                                                   CO₂
                                 Periphere Durchblutung

                                                                            Lungendurchblutung
   Q CO₂
                  Muskel                                                                          Lunge
Mitochondrien                                             Herz / Blut
                    Laktat                                                                       Ventilation

   Q O₂

                                                                                                    O₂
            O₂Verbrauch               CO₂                                                            VT ↑      V
                Q CO₂ ↑            Transport                                                         AF ↑      O₂
                Q O₂↑   Dilatation    SV ↑                               Rekrutierung                                67

                                      HF ↑

Arterieller Sauerstoffgehalt CaO₂

© Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

▪   Akut ist ein Verlust um die Hälfte tolerabel, je nach Vorerkrankungen, bei
    chronischem Verlauf < 8ml/dl ist die Organversorgung nicht mehr
    gewährleistet.
▪   Norm: 17 – 20 ml/dl

▪   Als Hüfner-Zahl wird das Sauerstoff-Volumen (O2) bezeichnet, das von 1 g
    Hämoglobin (Hb) in vivo maximal gebunden werden kann, nämlich 1,34 ml
    unter Normalbedingungen, also die maximale Sauerstoffbindungskapazität.

Es hat mich gefreut, dass Sie sich herabgelassen
haben, sich hier niederzulassen.

  © Michael Hartmann Atmungstherapeut (DGP)

Vielen Dank!
Michael Hartmann
Fa. WK-Fortbildungen
© 1997 – 2019
www.wk-fortbildungen.de

                          Quelle unbekannt