Spirometrie

Was ist eine Spirometrie?

Eine Spirometrie ist eine Untersuchung, bei der vor allem zwei unterschiedliche Eigenschaften der Lunge gemessen werden:

• die ein- und die ausgeatmete Luftmenge (das Volumen)
• die Luftflussgeschwindigkeit beim Ausatmen (Flow)

Zusammen liefern die Messungen des Volumens und der Luftflussgeschwindigkeit sehr gute Informationen zur Funktion der Lunge und der Atemwege. Die Spirometrie wird daher auch als Lungenfunktionstest bezeichnet. Die Spirometrie ist eine der wichtigsten Methoden, die zur Untersuchung der Lungenfunktion zur Verfügung stehen. Sie wird zur Untersuchung von Asthma-Patient*innen und Patient*innen mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) eingesetzt, bei denen die Atemwege häufig verengt sind und der Luftfluss reduziert ist (Obstruktion).

Die Normalwerte für die Spirometrie variieren entsprechend der Größe, des Gewichts, des Alters, des Geschlechts und des ethnischen Hintergrunds der Patient*innen. Sie erfordert zudem motivierte und kooperative Patient*innen. Es werden daher meist drei Messungen durchgeführt, um ein reproduzierbares Bild der Lungenfunktion zu erhalten.

Durchführung der Spirometrie

• Zuerst wird beengende Kleidung abgelegt bzw. geöffnet und die Körpergröße der Patient*innen gemessen.
• Ein Spirometer ist ein Gerät, das mit einem Schlauch und einem Mundstück versehen ist. Die zu untersuchende Person sitzt, nimmt das Mundstück zwischen die Lippen und verschließt diese möglichst dicht. Die Nase wird mit einer Klemme abgedichtet.
• Beim Atmen durch das Mundstück werden die Geschwindigkeit des Luftflusses und die Luftmengen (Volumina) beim Ein- und Ausatmen vom Gerät registriert.
• Die einzelnen Schritte werden von einer Fachkraft genau erklärt.
  • Es ist wichtig, dass die Patient*innen konzentriert und motiviert mitarbeiten, da sonst keine brauchbaren Daten gemessen werden können.
• Zunächst soll mehrmals ruhig ein- und ausgeatmet werden.
• Dann folgt ein langsames, möglichst vollständiges Ausatmen.
  • Ist ein Plateau erreicht, atmet die untersuchte Person wieder sehr tief ein und direkt anschließend möglichst kraftvoll und schnell wieder aus.
• Möglicherweise muss die Untersuchung mehrmals durchgeführt werden. Wenn drei akzeptable Atemmanöver vorhanden sind, werden daraus die jeweils besten Ergebnisse ausgewertet.
• Alternativ kann eine Spirometrie auch im Rahmen einer Ganzkörperplethysmografie in einer Praxis für Pulmologie durchgeführt werden. Diese Untersuchung wird in einer Untersuchungskabine durchgeführt und liefert noch weitere wichtige Parameter zur Beurteilung einer Lungenfunktionsstörung. 

Welche Variablen werden mit der Spirometrie gemessen?

Vitalkapazität (VC)

Die inspiratorische Vitalkapazität (IVC) ist das Volumen, das nach völliger Ausatmung maximal eingeatmet werden kann. FVC ist dagegen die Abkürzung für „forcierte Vitalkapazität“. Dabei handelt es sich um das größte Volumen, das Sie forciert ausatmen können, wenn Ihre Lungen ganz mit Luft gefüllt sind. Ein niedriger VC-Wert deutet darauf hin, dass die Dehnbarkeit der Lunge vermindert ist und diese sich beim Ausatmen nur unzureichend entleeren kann (restriktive Ventilationsstörung). Auch bei einer Überblähung der Lungenbläschen ist die VC meist reduziert, weil dabei zu viel Luft permanent in der Lunge verbleibt und damit die verbrauchte Luft nicht vollständig abgeatmet werden kann.

FEV₁

FEV₁ bedeutet „forciertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde“, also die Menge Luft, die in der ersten Sekunde des kräftigen Ausatmens aus der Lunge kommt, nachdem diese zuvor vollständig gefüllt war. Der FEV₁-Wert spiegelt den Strömungswiderstand in den Atemwegen wider und ist bei einer COPD deutlich reduziert. Auch bei Asthmabeschwerden kann der Wert verringert sein, während er bei Beschwerdefreiheit wieder normal sein kann. Je nachdem, um wie viel der FEV₁-Wert im Vergleich zum erwarteten Wert (einer gesunden Person) reduziert ist, liegt eine leichte oder schwere Verengung (Obstruktion) der Atemwege vor.

FEV₁/FVC

Das Verhältnis zwischen FEV₁ und FVC (Tiffeneau-Index/relative Einsekundenkapazität) gibt an, wie groß der Anteil des in der ersten Sekunde des kräftigen Ausatmens gemessenen Volumens (FEV₁) am gesamten Ausatemvolumen (FVC) ist. Wenn der FEV₁/FVC-Wert geringer ist als der der unteren 5 % der Bevölkerung, spricht man von einer Obstruktion.

PEF

Der exspiratorische Spitzenfluss (Peak Expiratory Flow, PEF) gibt die Spitzengeschwindigkeit der Luft an, mit der Sie maximal ausatmen können. Ebenso wie der FEV₁-Wert spiegelt auch der PEF-Wert den Widerstand in den Atemwegen wider. Die alleinige PEF-Messung ist für die Diagnostik des Asthmas nicht ausreichend, es wird v. a. die Variabilität der verschiedenen Messungen einer einzelnen Person erfasst. Eine PEF-Variabilität ≥ 10 % bei Erwachsenen oder ≥ 13 % bei Kindern und Jugendlichen spricht für ein Asthma.

Spirometriekurven

Aus verschiedenen Messwerten wie der Luftgeschwindigkeit bei einer bestimmten Luftmenge erstellen digitale Spirometriegeräte spezielle Kurven der Atemfunktion, um daraus Hinweise auf die Art und den Schweregrad der Lungenkrankheit zu erhalten.

Beurteilung

Anhand der gemessenen Werte kann beurteilt werden, ob eine obstruktive (Verminderung des Atemflusses durch Verengung) oder eine restriktive Ventilationsstörung (Behinderung der normalen Lungenausdehnung oder fehlendes Lungengewebe) vorliegt. Für eine obstruktive Ventilationsstörung sprechen reduzierte FEV₁, FEV₁/FVC und PEF, für eine restriktive Ventilationsstörung sprechen eine Verminderung der Vitalkapazität (VC) bei normaler oder erhöhter FEV₁.

Reversibilitätstest

Bei Personen, bei denen anhand der Spirometrie eine Obstruktion festgestellt wurde, wird häufig ein sog. Reversibilitätstest durchgeführt. Ziel dieser Untersuchung ist es, zu überprüfen, ob eine nicht ständig vorhandene und nur anfallsweise auftretende Verengung der Bronchien, wie bei Asthma, vorliegt oder eine ständige Verengung, wie bei einer COPD. 

Nachdem eine herkömmliche Spirometrie durchgeführt wurde, erhalten Sie ein Asthma-Medikament über einen Inhalator, ein sog. Beta-2-Mimetikum. Das Medikament bewirkt eine Erweiterung verengter Atemwege. Nach 15 Minuten wird erneut eine Spirometrie durchgeführt. Wenn das Medikament Wirkung zeigt, sollten sich Ihre Atemwege nun deutlich erweitert haben, und der FEV₁-Wert verbessert sich. Dies ist typisch für Asthma. Wenn hingegen eine dauerhafte (irreversible) Verengung der Bronchien vorliegt, kommt es zu keiner oder nur einer geringgradigen Verbesserung des FEV₁-Werts. Dies spricht für eine COPD, wobei auch bei einer COPD häufig ein positives Ergebnis auftreten kann und eine sehr große Variabilität der Ergebnisse zwischen den Untersuchungszeitpunkten besteht. Ein Reversibilitätstest kann auch mit entzündungshemmenden Kortikosteroiden durchgeführt werden, die allerdings über mehrere Wochen inhaliert werden müssen, bevor eine neue Spirometrie durchgeführt werden kann.

Bronchoprovokation/Belastungstest

Dieser Test dient z. B. dazu, festzustellen, ob Sie trotz unauffälliger Spirometrie an Asthma leiden. Da Asthma anfallsweise auftritt, kann es bei Symptomfreiheit in der Spirometrie nicht erkannt werden. Bei der Bronchoprovokation wird eine Ganzkörperplethysmografie durchgeführt. Dann erfolgt eine Provokation der Atemwege durch Inhalieren eines Medikaments oder von kalter Luft oder durch körperliche Belastung, z. B. auf einem Laufband. Verschlechtert sich danach die Lungenfunktion, liegt wahrscheinlich Asthma mit einer Überempfindlichkeit der Bronchien vor (bronchiale Hyperreagibilität).