Testung der Lungenfunktion

Einleitung

Als Lungenfunktionstests (kurz „Lufu“, häufig wird Spirometrie als Synonym verwendet) bezeichnet man eine Reihe von medizinischen Tests, die die Funktion der Lunge überprüfen. Bei diesen Tests wird ermittelt, wie viel Luft man in die Lunge einatmen und wieder ausatmen kann, wie schnell man diese Luft einatmen und wieder ausatmen kann und wie viel Sauerstoff aus der Luft über die Lunge ins Blut gelangt.
Wenn ein Lungenfunktionstest durchgeführt werden soll, kann das viele verschiedene Ursachen haben. Häufig werden Lungenfunktionstests gemacht, um die Ursache von lang anhaltendem Husten oder Atemnot zu bestimmen.

Zusätzlich können Lungenfunktionstest dazu verwendet werden, eine bereits bekannte Erkrankung der Lungen genauer zu charakterisieren und deren Verlauf zu beobachten. Zu diesen Lungenerkrankungen gehören beispielsweise Asthma, chronische Bronchitis oder chronische obstruktive Lungenerkrankung (COPD). Neben der Überprüfung dieser Krankheiten kann man durch die Lungenfunktionstest auch überprüfen, wie gut ein Atemspray funktioniert oder ob die Lungen gut genug funktionieren, um eine Operation zu überstehen.
Damit ein Gasaustausch stattfinden kann, muss die eingeatmete Luft erst durch die Hauptbronchen und die Bronchiolen in die Lungenbläschen (Lungenalveolen) gelangen. Nur dort findet der Gasaustausch zwischen Blut und Luft statt.

Lesen Sie dazu auch unsere Seite Diagnose einer COPD und Diagnose von Asthma.

Da es unterschiedliche Tests zur Messung der Lungenfunktion gibt, ergeben sich auch unterschiedliche Abläufe. Lungenfunktionstests dienen im Allgemeinen der Bestimmung verschiedener pneumologischer Parameter. Im Grunde ist der Ablauf für den Patienten bei vielen Verfahren recht ähnlich. Bei sogenannten „offenen“ Messungen, wie bspw. der Spirometrie, der Ergospirometrie, dem Peak-Flow-Meter oder der DLCO (Kohlenmonoxid-Diffusionskapazität) muss der Proband über ein Mundstück oder eine Maske Testluft einatmen. Es erfolgen dann Messungen verschiedener Lungenparameter. Außerdem gibt es auch geschlossene Verfahren wie die Ganzkörperplethysmografie.

1. Die Spirometrie:

Bei der Spirometrie atmet der Proband über ein Mundstück ein und aus. Die Nasenatmung wird dabei durch eine Nasenklemme unterbrochen. Neben der normalen Atmung werden auch Atemmanöver wie eine maximale Ein- und Ausatmung durchgeführt. Es werden dann verschiedene Lungenvolumina gemessen und ausgewertet.

2. Die Ergospirometrie: Dieses Verfahren dient der Leistungsdiagnostik von Lunge und Herz. Die Spirometrie ist hier um ein Ergometer erweitert. Bei dem Ergometer handelt es sich entweder um ein Laufband oder um ein Fahrradergometer, auf welchen der Patient Leistung erbringen muss. Die Belastung kann hier nach Bedarf gesteigert werden. Es werden sowohl kardiovaskuläre (z.B. Blutdruck und Herzfrequenz), als auch pulmonale Parameter erfasst. Letztere werden mithilfe des angeschlossenen Spirometers bestimmt.

3. Das Peak-Flow-Meter:

Dieses Gerät misst die maximale Ausatmung und wird vor allem in der Verlaufskontrolle des Asthma bronchiale verwendet. Das Peak-Flow-Meter ist ein Röhrchen, in dem ein Widerstand eingebaut ist. Gegen diesen Widerstand atmet der Patient so heftig er kann in einem Atemstoß aus. Der Patient hält das Gerät waagerecht vor sich und atmet einmal, so tief er kann, ein. Dann nimmt er das Mundstück fest in den Mund und atmet mit einem maximalen Atemstoß aus

4. Die DLCO:

Bei diesem Verfahren atmet der Proband kohlenmonoxidhaltige Testluft ein, welche er nach kurzem Anhalten der Luft dann über das Gerät wieder ausatmet. Mithilfe dieses Tests wird die Fähigkeit der Lunge gemessen, Sauerstoff aufzunehmen und Kohlendioxid wieder abzugeben.

5. Die Blutgasanalyse:

Bei der Blutgasanalyse ist keine aktive Mitarbeit des Patienten erforderlich. Es wird entweder Kapillarblut aus der Fingerbeere oder arterielles Vollblut aus der Arteria Radialis oder Femoralis entnommen, welches dann auch innerhalb weniger Minuten maschinell untersucht wird. Es werden die Sauerstoff-, Kohlendioxidsättigung, der ph-Wert und der Säure-Base-Haushalt überprüft.

6. Die Ganzkörperplethysmografie:

Bei diesem Verfahren handelt es sich um ein geschlossenes Verfahren, bei welchem der Patient in einer luftdicht abgeschlossenen Kabine sitzt. Der Patient atmet in der Kabine ganz normal vor sich hin. Dabei ändern sich die Druckverhältnisse in der Kabine, woraus dann der Atmungswiderstand, das gesamte Gasvolumen im Brustkorb und die totale Lungenkapazität bestimmt werden können.

7. Die Heliumeinwaschmethode:

Der Patient atmet eine bestimmte Menge Heliumgas ein, welches die Eigenschaft hat, sich nur in den Teilen der Lunge zu verteilen, die an der Ausatmung beteiligt. Der Test kann also zeigen, ob sich größere Bereiche, bspw. Lungenemphyseme, in der Lunge befinden, die nicht mehr an der Ausatmung beteiligt sind.

Das inspiratorische Reservevolumen, das Atemzugvolumen und das exspiratorische Reservevolumen fasst man zur Vitalkapazität zusammen. Dieser Wert wird bei Lungenfunktionstest ermittelt und gibt Auskunft darüber, wie viel Volumen ein Patient bei maximaler Anstrengung ein- bzw. ausatmen kann. Insgesamt sollte die Vitalkapazität um die 5l betragen. Da es sich um ein mobilisierbares Volumen handelt, wird dieser Wert mithilfe des Spirometers bestimmt.

Das sogenannte Residualvolumen (circa 1,5l) lässt sich nicht mobilisieren, sondern befindet sich immer in unserer Lunge und ist daher nur mit einem Ganzkörperpletysmographen bestimmbar. Vitalkapazität und Residualvolumen zusammen werden als Totale Lungenkapazität bezeichnet.

Mithilfe des Lungenfunktionstests werden weitere Werte bestimmt. Hierzu zählt die Einsekundenkapazität. Der Patient atmet so tief es geht ein, um dann so schnell wie möglich alles auszuatmen. Das Volumen, das innerhalb von einer Sekunde ausgeatmet wird, ist die sogenannte Einsekundenkapazität. Dieses Verfahren wird auch als Tiffeneau-Test bezeichnet.

Die relative Einsekundenkapazität wird in Prozent angegeben und gibt an, wie viel Prozent der Vitalkapazität innerhalb von 1 Sekunde ausgeatmet werden kann. Dieser Wert sollte 70-80% betragen. Kann ein Patient weniger in einer Sekunde ausatmen und ist die Prozentzahl somit niedriger, spricht dies für einen erhöhten Widerstand in den Bronchien (beispielsweise durch Asthma). Dieser Widerstand ist ein weiterer Wert, der mithilfe eines Lungenfunktionstests bestimmt wird. Man nennt diesen Widerstand den Atemwegswiderstand (Resistance). Die Resistance ist von vielen Faktoren abhängig, unter anderem von der Weite der Bronchien. Je weiter diese sind umso niedriger ist der Widerstand für die Luft. Beim Asthma hingegen verengen sich die Bronchien, aufgrund dessen kommt es zu einem erhöhten Widerstand und die Luft erreicht schlechter das Ende der Lunge, die Alveolen.

Ein weiterer Wert, der beim Lungenfunktionstest bestimmt wird, ist der maximale exspiratorische Fluss (MEV). Hierbei wird ermittelt, wie stark die Atemstromstärke des Patienten noch ist, wenn er bereits 75 % seiner Vitalkapazität ausgeatmet hat, beziehungsweise, wenn er 50% der Vitalkapazität ausgeatmet hat oder wenn er 25% der Vitalkapazität ausgeatmet hat.

Ein weiterer Wert des Lungenfunktionstest ist der Atemgrenzwert. Dieser Wert gibt an, wie viel Liter Luft ein Patient innerhalb von einer Minute maximal aus- und einatmen kann. Dazu atmet der Patient circa 10-15 Sekunden so stark ein und aus wie nur möglich (Hyperventilation). Das Volumen, das innerhalb dieser Zeit geatmet wurde, wird dann auf eine Minute hochgerechnet. Der Normalbereich liegt hier bei 120-170 l/ min. Werte unter 120l/min sprechen für einen erhöhten Widerstand in den Bronchien (erhöhte Resistance) beispielsweise beim Asthma bronchiale.

Zum Schluss wird noch der sogenannte Peak-Flow (Atemstoß) gemessen, der vor allem bei Asthma zur Selbstkontrolle wichtig ist. Hierbei wird mithilfe eines Pneumatographen gemessen, wie viel Liter ein Proband maximal ausatmen kann. Der Wert eines gesunden Patienten sollte bei circa 10 l pro Sekunde liegen.

Bei einem Patienten mit einem Asthmaanfall ist der Atemwegswiderstand (die Resistance) in den Bronchien erhöht, da aufgrund von einer erhöhten Muskelaktivität (Kontraktion) die Bronchien verengt werden. Schuld daran ist der Botenstoff (Neurotransmitter) Histamin. Dieser wird von der Schleimhaut in den Bronchien freigesetzt und sorgt dann für einen asthmatischen Anfall. Da die Bronchien sich durch das Histamin stark verengen, kommt nicht genügend Luft mit neuem Sauerstoff in den Alveolen an.

Die Alveolen sind die Endstation bei der Atmung und sorgen dafür, dass Sauerstoff aufgenommen und Kohlenstoffdioxid (CO2) abgegeben wird. Aufgrund der Verengung kommt nicht genügend Luft in die Alveolen und der Patient versucht dies durch vermehrtes, schnelles Atmen (Hyperventilation) auszugleichen, macht die Situation aber noch schlimmer. Gleichzeitig kommt nicht genügend CO2 aus der Lunge heraus, da die Bronchien zu eng werden. Daher gilt es einen asthmatischen Anfall zu vermeiden.

Hilfreich kann hierbei ein Lungenfunktionstest, der sogenannte Peakflow-Meter, sein. Durch diesen atmet der Patient nach Einatmung (Inspiration) mit maximaler Kraft aus. Hier kann der Patient selber zu Hause messen, wie gut er noch ausatmen kann. Verschlechtern sich seine Werte, weiß der Patient mithilfe des Lungenfunktionstests, dass es erneut zum Asthma kommen kann. Denn die Bronchien werden enger aufgrund von Entzündungsstoffen wie Histamin oder auch Leukotrienen oder Prostaglandinen, die die gleich Wirkung wie Histamin haben. Aufgrund dessen kann der Patient schlechter ausatmen, was ihm selbst zunächst vielleicht nicht auffällt, durch den Peak-Flow-Meter jedoch leicht zu bestimmen ist.

Somit kann mithilfe des Lungenfunktionstests einem Asthma-Anfall vorgebeugt werden. Der Patient kann nun beispielsweise Atropin einnehmen, welches die Bronchien erweitert und somit einem Anfall entgegenwirkt.

Lesen Sie mehr dazu auf unserer Seite Lungenfunktionstest bei Asthma.

Es gibt auch bei Kindern verschiedene Möglichkeiten, die Lungenfunktion zu überprüfen. Die Grundproblematik, die sich gerade bei Kleinkindern und Babys ergibt, ist die mangelnde oder gar nicht erst mögliche Zusammenarbeit. Einige Tests benötigen die aktive Mitarbeit der kleinen Patienten und können daher durch mangelnde Aufmerksamkeit oder mangelndes Verständnis erschwert sein. Zuverlässige Ergebnisse bei den verschiedensten Lungenfunktionstest sind oft erst ab dem 6. Lebensjahr zu erwarten. Ein geschultes Praxis- bzw. Stationsteam kann mit viel Erfahrung und Geduld, jedoch auch schon bei 2-3 Jährigen gute Ergebnisse erzielen. Verfahren, die bereits bei kleinen Kindern Anwendung finden sind z.B. die Ganzkörperplethysmografie, die Fluß-Volumen-Messung, die Impuls-Oszillometrie und die Laufband-Asthma-Provokation. Neuere Verfahren, wie der Utraschall-Test, ermöglichen leichtere Messungen bei Kindern im Vorschulalter. Der Test erfordert keine aktive Mitarbeit. Es handelt sich um ein Gasaustauscherverfahren, bei dem das Kind über eine Maske oder ein Mundstück ein Gasgemisch einatmet, welches die Messung der Größe und Belüftung der Lunge ermöglicht. Die Kinder atmen dabei ganz entspannt in das Gerät ein und aus und müssen keine Atemmanöver vollführen. Auch bei Säuglingen findet der Test Anwendung. Gerade für die frühe Behandlung kindlicher Mukoviszidose soll diese Früherkennungsmaßnahme von großer Bedeutung sein. Für Säuglinge gibt es außerdem sehr sensible Geräte, die die Lungenfunktion aufzeichnen können, die sogenannten Säuglingspneumotachographen. Das Baby atmet im Schlaf in eine Maske, sodass die Spontanatmung analysiert wird und ein Volumen-Fluss-Diagramm erstellt werden kann. Wichtig ist diese aufwendige Messung für das Erkennen und Behandeln von frühkindlichem Asthma und anderen Lungenschädigungen.