Lungenfunktionstest Ablauf, Messungen und Diagnostik

Spirometrie und Bodyplethymographie

In der Lungenheilkunde (Pulmologie) ist der Lungenfunktionstest (LuFu) die wichtigste Untersuchungsmethode zur Feststellung von Lungenkrankheiten.

Die Untersuchung ist schnell, nichtinvasiv und ohne Schmerzen oder Nebenwirkungen durchführbar. Der Arzt kann damit den Zustand Ihrer Atemwege und die Leistungsfähigkeit Ihrer Lunge beurteilen. Die gemessenen Werte sind bei Lungenerkrankungen verändert und geben wichtige Hinweise auf die Art der vorliegenden Erkrankung.

Der Unterschied zwischen Spirometrie und Bodyplethysmographie

Die Spirometrie (kleine Lungenfunktion, kleiner Lungenfunktionstest) misst Lungen- und Atemvolumen. Mithilfe dieser Werte kann der Arzt bestimmen, ob bei einem Patienten eine obstruktive oder eine restriktive Einschränkung der Lungenfunktion vorliegt. Von obstruktiv spricht man, wenn die Luftwege verengt sind, von restriktiv, wenn die Dehnbarkeit der Lunge eingeschränkt ist. Die relativ einfache Spirometrie kann auch Ihr Hausarzt durchführen.

Die Bodyplethysmographie (Ganzkörper-Plethysmographie, große Lungenfunktion, großer Lungenfunktionstest) ist etwas zeitaufwendiger als die kleine Lungenfunktion, liefert dafür aber genauere Werte. Sie erfasst auch Atemwegswiderstand und Lungenvolumen einschließlich des Residualvolumens, das nach vollständigem Ausatmen in der Lunge verbleibt. Die Bodyplethysmographie setzt eine aufwendige und teure Apparatur voraus, die sich in der Regel nur Lungenfachärzte (Pulmologen) und Krankenhäuser anschaffen.

Wann wird ein Lungenfunktionstest durchgeführt?

• Der Lungenfunktionstest dient zum einen der Diagnose einer Lungenerkrankung. Das ist der Fall bei
  • Verdacht auf Erkrankungen von Lunge oder Herz
  • Verdacht auf Erkrankungen der Atemmuskulatur (Zwerchfell und Zwischenrippenmuskulatur)
  • Verdacht auf Störungen des Atemzentrums im verlängerten Rückenmark (Medulla oblongata)
  • bei Rauchern mit langjährigem Nikotinkonsum
    
• Zum anderen kann der Arzt damit den Krankheitsverlauf während einer Therapie überwachen (Verlaufskontrolle, Therapiekontrolle).
• Unmittelbar vor einer Operation kann er damit die Operationsfähigkeit eines Patienten beurteilen.
• Bei Sportlern wird die Untersuchung zur Bestimmung der Leistungsfähigkeit der Lunge herangezogen.
• Arbeitsmedizinisch wird die Spirometrie routinemäßig bei Menschen durchgeführt, die bei ihrer Arbeit Belastungen der Atemwege ausgesetzt sind, wie in Lackierereien.

Der Ablauf bei einem Lungenfunktionstest

Vorbereitung

Besondere Vorbereitungen wie nüchtern erscheinen oder ähnliches sind im Vorfeld eines Lungenfunktionstests nicht notwendig. Gegebenenfalls müssen bronchienerweiternde Medikamente vorher abgesetzt werden.

Dazu gehören Xanthine, ß2-Sympathomimetika und Anticholinergika. Über die Einnahme solcher Medikamente, die man zur Behandlung von Asthma oder chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) einsetzt, müssen Sie Ihren Arzt informieren. In der Regel wird er sie routinemäßig nach der Einnahme solcher Medikamente fragen. Dabei wird er Ihnen auch mitteilen, ob und wie lange vorher Sie diese Medikamente nicht einnehmen sollen.

Körperliche Voruntersuchung

Vor der Messung wird Ihr behandelnder Arzt zunächst eine körperliche Untersuchung vornehmen. Dazu gehören die Auskultation, das Abhören der Lunge mit dem Stethoskop, und die Perkussion, das Abklopfen des Brustkorbes mit den Fingern. Außerdem informiert er sich über die bestehenden Symptome und Beschwerden wie Atemnot, Müdigkeit oder Husten.

Spirometrie

Als Patient nehmen Sie in einer Kabine auf einem Hocker Platz. Ihre Nase wird mit einer Klammer verschlossen, sodass die Atmung nur noch über den Mund erfolgen kann. Für den Lungenfunktionstest nehmen Sie ein Mundstück in den Mund, das mit dem Messgerät (Spirometer) verbunden ist. Dieses Gerät erfasst Menge und die Geschwindigkeit des Luftstromes.

Bodyplethysmographie

Bei diesem speziellen Verfahren sitzen Sie in einer speziellen Druckkabine. Dadurch können Veränderungen im Luftdruck innerhalb der Kammer erfasst werden. Diese verhalten sich umgekehrt wie in Ihrer Lunge. Das heißt, nehmen Druck und Volumen in der Kammer zu, müssen diese gleichzeitig in Ihrer Lunge abnehmen und umgekehrt. Daraus lässt sich der Atemwiderstand errechnen.

Bei beiden Verfahren atmen Sie zunächst normal ein und aus. Danach gibt ihnen der Arzt oder die Arzthelferin Anweisungen, wie Sie atmen sollen.

Denken Sie daran, dass Aussagekraft und Erfolg der Lungenfunktionsprüfung von Ihrer konstruktiven Mitarbeit abhängen.

In einigen Fällen bekommen Sie ein Medikament, welches die Bronchien erweitert, und müssen danach den Test wiederholen.

Spiroergometrie (Ergospirometrie)

Eine Sonderform des Lungenfunktionstests ist die Messung bei gleichzeitiger körperlicher Belastung. Diese ruft der Arzt hervor, indem er Sie auf einem Laufband gehen oder einem Fahrradergometer fahren lässt. In einem solchen Fall bekommen Sie eine luftdicht schließende Atemmaske. In der Regel wird der Arzt zugleich ein Elektrokardiogramm (EKG) fahren und Puls und Blutdruck kontrollieren. Aufzeichnung und Auswertung erfolgen per Computer.

Insgesamt dauert die Messung etwa eine Viertelstunde, inklusive kurzer Nachbeobachtungszeit. Die Spiroergometrie dient der Beurteilung von Leistungsfähigkeit und Leistungseinschränkungen.

Daher spielt sie in der Sportmedizin eine große Rolle. Man kann sie aber auch zur Beurteilung von Herzinsuffizienz, koronarer Herzkrankheit (KHK) und anderen funktionellen Einschränkungen des Herzens verwenden.

 

Was wird gemessen?

Die modernen Geräte für die Spirometrie sind in der Regel sogenannte Pneumotachographen. Bei diesen gewährleisten parallel angeordnete Lamellen in einer offenen Röhre einen laminaren Luftstrom. Am Anfang und am Ende der Röhre messen Druckrezeptoren die Druckunterschiede während der Strömung. Auf diese Weise ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zu erfassen. Dargestellt wird diese in einer Fluss-Volumen-Kurve, in der Atemstromstärke in Litern pro Sekunde gegen die Zeit in Sekunden aufgetragen wird.

Bei der Bodyplethysmographie im Ganzkörperplethysmographen kommen Druckrezeptoren hinzu, die den Luftdruck in der geschlossenen Kammer erfassen. Der Druckunterschied zwischen Mundstück und Kammer wird hier gegen Atemstromstärke aufgetragen. Heraus kommt ein Druckströmungsdiagramm, das eine typische Schleifenform aufweist. Die Form dieser Schleife gibt Auskunft über die vorliegende Atemwegserkrankung.

Die Messgrößen bei einem Lungenfunktionstest

Wenn Sie schon einmal bei einem Lungenfunktionstest waren, werden Sie sich sicherlich gefragt haben, was die ganzen Abkürzungen im Befund zu bedeuten haben. Eine kurze Erklärung zu jedem Parameter geben wir Ihnen im Folgenden, zusammen mit den zugehörigen Sollwerten (für Patient männlich, 25 Jahre, gesund). Als Faustregel gilt, dass 80 bis 120 Prozent des Sollwertes als normal gelten.

Lungenvolumina beschreiben die Gasmengen, die ein- und ausgeatmet werden können oder in der Lunge verbleiben.

• AZV oder VT: Atemzugsvolumen (500 ml)
  ist die Menge an Luft, die man mit jedem normalen Atemzug ein- und ausatmet.
• RV: Residualvolumen (1.200 ml)
  ist die Luftmenge, die nach maximaler Ausatmung in der Lunge verbleibt.
• IRV – inspiratorisches Reservevolumen (3.000 ml)
  entspricht der Luftmenge, die man über das normale Atemvolumen hinausgehend einatmen kann.
• ERV – exspiratorisches Reservevolumen (1.100 ml)
  ist das Extravolumen, welches man nach normaler Exspiration noch zusätzlich ausatmen kann.
•  

Kapazitäten bezeichnen spezielle Volumenwerte bei maximaler Einatmung oder maximaler Ausatmung.

• VC: Vitalkapazität (4.600 ml)
  Die Vitalkapazität ist das normale Atemvolumen zwischen maximaler Einatmung und maximaler Ausatmung. 
• IVC: Inspiratorische Vitalkapazität (3.500 ml)
  bezeichnet das Volumen, das man nach langsamem maximalem Ausatmen wieder maximal einatmen kann.
• EVC: Exspiratorische Vitalkapazität (3.300 ml)
  ist das Volumen, das man nach langsamem maximalem Einatmen maximal wieder auszuatmen vermag.
• FVC: Forcierte expiratorische Vitalkapazität (4.600 ml)
  nennt man das maximale Luftvolumen, welches ein Mensch nach maximaler Einatmung (maximaler Inhalation) mit größtmöglicher Geschwindigkeit (forciert) wieder ausatmen kann.
• FRC: Funktionelle Residualkapazität (2.500 ml)
  ist das Luftvolumen, das nach normalem Ausatmen in der Lunge verbleibt.
• TLC: Totale Lungenkapazität (5.800 ml)
  ist das gesamte Lungenvolumen bei maximaler Inspiration.

Ventilationsgrößen sind spezielle Parameter, die zur näheren Beschreibung der Lungenfunktion herangezogen werden.

• Atemfrequenz (12-18/min)
  ist die Häufigkeit, mit der der Patient pro Minute ein- und ausatmet.
• AMV: Atem-Minuten-Volumen (6-8 l/min)
  gibt das Volumen an, das innerhalb einer Minute ein- und ausgeatmet wird.
• AGW: Atemgrenzwert (80-150 l/min)
  Der Atemgrenzwert entspricht der maximalen willkürlichen Ventilation. Dazu muss der Patient einige Sekunden lang so schnell wie möglich ein- und ausatmen. Der Wert wird danach auf eine Minute hochgerechnet.
• MEF 25, MEF 50, MEF 75: Maximaler exspiratorischer Fluss bei 25, 50, 75 Prozent der forcierten Vitalkapazität
  Die MEF-Werte bezeichnen die mittlere Atemstromstärke, wenn 25, 50 0der 75 Prozent der forcierten Vitalkapazität noch ausgeatmet werden müssen.
• EV1: Einsekundenkapazität (Sekundenluft, Tiffeneau-Wert, beschleunigtes Ausatmungsvolumen)
  bezeichnet das Luftvolumen, welches ein Patient nach maximalem Einatmen innerhalb von einer Sekunde wieder auszuatmen vermag. Der Wert schwankt je nach Alter, Geschlecht und Körpergröße zwischen einem und vier Litern.
• FEV1/VC-Wert: Tiffeneau-Index
  als relative Einsekundenkapazität berechnet man als Sekundenkapazität pro Vitalkapazität. Im Normalfall liegt der Index über 75 Prozent, bei Senioren über 70 Prozent.
• PEF: Exspiratorischer Spitzenfluss (peak flow)
  ist die maximale Atemstromstärke bei forciertem Ausatmen.
• RAW: Atemwiderstand, Atemwegswiderstand
  Hierbei handelt es sich um den Widerstand, der beim Ein- und Ausatmen überwunden werden muss. Dieser hängt im Wesentlichen von der Funktionalität der Luftwege ab. Somit ist der Atemwiderstand ein Maß für die Weite der Atemwege. Er liegt bei gesunden Luftwegen bei 70 bis 80 Prozent.
• DCO: Diffusionskapazität CO (CO-Transferkapazität, TCO)
  kann nur mit der Bodyplethysmographie erfasst werden. Als Diffusion bezeichnet man den Gasübergang von Sauerstoff oder Kohlendioxid aus der Atemluft in die roten Blutkörperchen und umgekehrt. Die Sauerstoff-Diffusionskapazität gibt an, wie viel Sauerstoff die Lunge aus der Atemluft aufnehmen kann. Für die Messung wird die Atemluft mit einer sehr geringen, gesundheitlich unbedenklichen Menge Kohlenmonoxid (CO) versetzt. Dieses wird genau wie Sauerstoff in der Lunge ausgetauscht und gelangt in die roten Blutkörperchen. Die ausgeatmete Luft enthält weniger CO als die eingeatmete. Aus der Differenz lässt sich auf die CO-Diffusion und damit auch auf die Sauerstoff-Diffusion schließen.
• paO₂: Arterieller Sauerstoffpartialdruck
  gibt die Höhe des Sauerstoffdrucks in den Arterien an.
• paCO₂: Arterieller CO₂-Partialdruck
  ist der Partialdruck des Kohlendioxids in den Arterien.

Untersuchungsergebnisse bei einem Lungenfunktionstest

Die bei einem Lungenfunktionstest gemessenen Werte geben Auskunft über die vorliegende Erkrankung, da diese zu charakteristischen Veränderungen führen.

Hier nur einige Beispiele:

• Obstruktive Ventilationsstörungen kommen durch eine Verengung der Luftwege zustande. Dadurch erhöht sich der Atemwiderstand, Vitalkapazität und Einsekundenkapazität sind herabgesetzt. Das Residualvolumen vergrößert sich.
  • chronische Bronchitis
  • Asthma bronchiale
  • chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD)
  • Mukoviszidose (zystische Fibrose)
  • Lungenemphysem (Lungenüberdehnung – mit Erhöhung des Residualvolumens)
  • Lungentumoren

 

• Restriktive Ventilationsstörungen vermindern die Flexibilität der Lunge, die sich nicht mehr ausreichend weiten kann. Dadurch sinken Vitalkapazität und Residualvolumen. Atemwiderstand und Tiffeneau-Index bleiben konstant.
  • Pleuraerguss (Flüssigkeitsansammlung im Pleuraspalt um die Lunge)
  • Pneumothorax (Luft im Brustkorb, etwa bei traumatischen Ereignissen wie Stich- und Schussverletzungen)
  • Lungenfibrose (mit Erhöhung der Einsekundenkapazität)
  • Lungenödeme
  • Lungenentzündungen (Pneumonien)

Literatur

• Gerd Herold: Innere Medizin. Köln: G. Herold Verlag (2019). ISBN-10: 3981466063
• Wolfgang Piper: Innere Medizin. 2. Auflage. Stuttgart: Springer-Verlag (2012). ISBN-10: 3642331076.