Spirometrie

Was ist Spirometrie?

Spirometrie ist ein Test der Lungenfunktion, der zur Diagnose von Erkrankungen wie der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) und Asthma eingesetzt wird. Spirometrie ist ein sicheres und praktisches Verfahren; die Mehrheit der Patienten ist in der Lage, akzeptable und wiederholbare Ergebnisse zu liefern. Dies ermöglicht eine potenziell breite Anwendung der Tests, um die Erkennung und Diagnose von COPD zu verbessern, beispielsweise zur Fallfindung in der Primärversorgung.

Dennoch bleibt COPD in der Primärversorgung erheblich unterdiagnostiziert, und in Veröffentlichungen über einen Zeitraum von einem Jahrzehnt wurde die unzureichende Nutzung der Spirometrie als Grund dafür angeführt. Aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit von Spirometrie während der COVID-19-Pandemie hat sich diese Situation wahrscheinlich verschlechtert, da es einige Zeit dauern kann, bis der Rückstand aufgearbeitet ist.^{1 2}

Spirometrie kann auch bei Asthma, Mukoviszidose, angeborenen oder erworbenen Atemwegsfehlbildungen und vielen anderen Atemwegserkrankungen bei Kindern nützlich sein.³

Das National Institute for Health and Care Excellence (NICE) empfiehlt, dass alle Personen über 5 Jahren mit Verdacht auf Asthma sich einer objektiven Testung unterziehen, um die Diagnose zu unterstützen. Spirometrie wird als erster objektiver Test bei Kindern und Jugendlichen im Alter von 5 bis 16 Jahren empfohlen, und FeNO gefolgt von Spirometrie wird bei Personen ab 17 Jahren empfohlen.⁴

Ein Spirometer ist ein Gerät zur Messung der zeitlich abgelaufenen und eingeatmeten Volumina; es zeigt daher an, wie schnell und effektiv die Lungen geleert und gefüllt werden können.

• Spirometrie sollte verwendet werden, um eine Atemwegsobstruktion bei Patienten mit Atemwegssymptomen zu diagnostizieren.

• Spirometrie kann auch verwendet werden, um den Krankheitsverlauf sowie Fortschritte bei Rehabilitation und Behandlung zu überwachen.

• Es gibt starke epidemiologische Hinweise darauf, dass ein reduziertes exspiratorisches Volumen in einer Sekunde (FEV1) ein Marker für die kardiovaskuläre Mortalität ist, unabhängig von Alter, Geschlecht und Rauchgewohnheiten.⁵

• Spirometrie ist die Goldstandardmethode zur Diagnose, Beurteilung und Überwachung von COPD und kann auch verwendet werden, um eine Verengung der Atemwege bei der Diagnose von Asthma nachzuweisen.^{6 7}

Schlecht durchgeführte Spirometrie führt zu irreführenden Ergebnissen, und es gab einige Bedenken hinsichtlich der Gültigkeit einiger Spirometrien in der Primärversorgung. Studien, die Schulungen einbeziehen, haben jedoch keine Unterschiede zwischen den in der Primärversorgung und in Lungenfunktionslaboren erzielten Testergebnissen festgestellt.⁸ Jeder, der Spirometrie durchführt, sollte vollständig geschult sein und regelmäßige Fortbildungen absolvieren. Qualitätsprüfungen sollten ebenfalls routinemäßig durchgeführt werden. Spirometrie kann in einer Hausarztpraxis oder in einem lokal beauftragten Zentrum durchgeführt werden, abhängig von den lokalen Wegen und Finanzierungsvereinbarungen.

Viele erinnern sich an die großen Volumenverdrängungsgeräte mit Blasebalg oder wasserabgedichtetem Glocken, die in physiologischen Laboren beliebt sind, aber die in der Primärversorgung am häufigsten verwendeten Spirometer sind jetzt elektronische, durchflussmessende Geräte:

1. Kleine, handgehaltene Geräte, die digitale Messwerte liefern. Dies sind die günstigsten Optionen und passen in eine Arzttasche, bieten jedoch keine grafische Anzeige (Spirogramm), weshalb es schwierig sein kann, zu beurteilen, wann eine Ausatmung abgeschlossen ist. Sie müssen auch in Kombination mit Vorhersage-Diagrammen und einem Taschenrechner verwendet werden, um die Ergebnisse zu interpretieren.

2. Tragbare Messgeräte mit integrierten Druckern. Typischerweise teurer als (1.), bieten jedoch Berechnungen, Spirogramme zur Überwachung des Atemstoßes und einen Ausdruck einschließlich einer Fluss-Volumen-Schleife.

3. Systeme, die für die Zusammenarbeit mit einem Computer entwickelt wurden, der ein Diagramm anzeigt, Berechnungen von vorhergesagten Werten und Reversibilität durchführt und einen Ausdruck für Aufzeichnungen bereitstellt. Sie ermöglichen auch, dass Tests für eine zweite Meinung per E-Mail versendet und elektronisch gespeichert werden können.

Unabhängig davon, welche Ausrüstung verwendet wird, sollten die Geräte regelmäßig gemäß den Anweisungen des Herstellers kalibriert, gewartet, gereinigt und desinfiziert werden. Einweg-Mundstücke mit Einwegventil verringern das Risiko einer Kreuzinfektion (verhindern jedoch inspiratorische Fluss-Volumen-Schleifen).

Eine gute Praxis sollte darin bestehen, ein Kalibrierungs- und Wartungsprotokoll sowie eine Liste der mit dem Spirometer getesteten Patienten zu führen (z. B. um eine Kontaktverfolgung im Falle einer unbeabsichtigten Testung eines Patienten mit Tuberkulose zu ermöglichen).

Die meisten Kontraindikationen für die Spirometrie sind eher relativ als absolut und sollten gegen den Nutzen der Durchführung der Spirometrie abgewogen werden. Informationen zu Kontraindikationen basieren weitgehend auf Expertenmeinungen, mit wenig bis gar keinen qualitativ hochwertigen Beweisen. Allgemein anerkannte Kontraindikationen sind:⁹

• Hämoptyse unbekannter Herkunft (da forcierte Exspirationsmanöver die zugrunde liegende Erkrankung verschlimmern können).

• Pneumothorax.

• Instabile Herz-Kreislauf-Erkrankung (erzwungene exspiratorische Manöver können Angina verschlimmern oder Blutdruckveränderungen verursachen, kürzlicher Myokardinfarkt oder Lungenembolie.

• Thorakale, abdominale oder zerebrale Aneurysmen (Risiko eines Risses aufgrund erhöhten thorakalen Drucks).

• Kürzliche Augenoperation (z.B. Kataraktoperation).

• Vorhandensein einer akuten Krankheit oder eines Symptoms, das die Testdurchführung beeinträchtigen könnte (z. B. Übelkeit, Erbrechen).

• Kürzliche thorakale oder abdominale Operation.

Die Definition von 'kürzlich' variiert je nach Verfahren oder Zustand; siehe Cooper (2011) für weitere Details.⁹

Eine Schwangerschaft an sich ist keine Kontraindikation für die Spirometrie, obwohl die Werte im Vergleich zu den Normalbereichen von nicht schwangeren Personen schwer zu interpretieren sein können.¹⁰ Es kann spezielle Situationen geben, in denen Spirometrie vermieden oder mit Vorsicht angewendet werden sollte, wie zum Beispiel bei Präeklampsie oder bei Frauen, die eine Zervixcerclage hatten.⁹

• Vor der Untersuchung sollte der Zustand des Patienten stabil sein (idealerweise sechs Wochen seit der letzten Verschlechterung).

• Stehen ist nicht zwingend erforderlich, kann jedoch bessere Ergebnisse liefern. Sitzen ist sicherer für ältere und gebrechliche Personen; wenn gesessen wird, sollte der Patient aufrecht sitzen, mit leicht nach hinten geneigtem Kopf.

• Atmen Sie maximal ein.

• Halten Sie das Mundstück zwischen den Zähnen und legen Sie dann die Lippen an, um eine luftdichte Abdichtung zu gewährleisten.

• Atmen Sie so kräftig und schnell wie möglich aus. Der Patient sollte darauf abzielen, den maximalen Fluss zu erreichen, sobald die Ausatmung beginnt. Bei Handgeräten achten Sie darauf, dass sich das Flügelrad dreht und stellen Sie sicher, dass es sich nicht dreht, während das Spirometer an die Lippen gebracht wird, um Artefakte zu vermeiden.

• Atmen Sie weiter aus, bis die Lungen 'leer' sind.'

• Einige lassen die Benutzer üben, einfach ihre Lungen zu entleeren, d.h. eine langsame Vitalkapazität (SVC - die Menge an Luft, die bei einem möglichst großen Atemzug sanft ausgeatmet werden kann) durchzuführen, bevor sie dasselbe so schnell wie möglich wiederholen. Dies ermöglicht den Vergleich der SVC mit der forcierten Vitalkapazität (FVC - die maximale Menge an Luft, die eine Person nach maximaler Einatmung aus den Lungen ausstoßen kann) und ermöglicht es dem Benutzer, schlechte Versuche zu verwerfen, bei denen die FVC unter dem exspiratorischen Volumen liegt.

• Begrenzen Sie die Gesamtanzahl der Versuche (Übung und Aufnahme) auf acht.

Drei zufriedenstellende Blasversuche sollten durchgeführt und die besten Werte zur Interpretation herangezogen werden. Kriterien für zufriedenstellende Blasversuche sind:

• Der Atemstoß sollte fortgesetzt werden, bis ein Volumenplateau erreicht ist - dies kann bei schwerer COPD mehr als 12 Sekunden dauern.

• FVC- und FEV1-Werte sollten innerhalb von 5 % oder 100 ml liegen.

• Die exspiratorische Volumen-Zeit-Kurve sollte glatt und frei von Unregelmäßigkeiten sein.

Reversibilitätstest

• Führen Sie zuerst eine Basisspirometrie durch.

• Reversibilitätstests sollten bei Personen mit obstruktivem Spirometriemuster (FEV1/FVC-Verhältnis unter 70%) angeboten werden.

• Bronchodilatator-Reversibilitätstest: Vor der Durchführung eines Bronchodilatator-Tests sollte der Patient kurzwirksame Beta₂ Agonisten für 6 Stunden, langwirksame Bronchodilatatoren für 12 Stunden und Theophylline für 24 Stunden. Verabreichen Sie einen Bronchodilatator (mindestens 400 Mikrogramm Salbutamol) und wiederholen Sie die Spirometrie nach 15 Minuten.

• Steroide-Reversibilitätstest: Ein Steroidversuch (30 mg Prednisolon täglich für 2 Wochen oder 200 Mikrogramm Beclometason oder ein gleichwertiges inhalatives Kortikosteroid für 6-8 Wochen) wird durchgeführt.

Für eine vollständige Bewertung müssen Sie:

• Betrachten Sie die aus der Spirometrie abgeleiteten Werte: FEV1, FVC.

• Berechnen Sie das FEV1/FVC-Verhältnis.

• Vergleichen Sie diese mit den vorhergesagten Werten der Person (basierend auf Alter, Geschlecht, ethnischer Zugehörigkeit und Größe).

• Referenzwerte, die aus den Gleichungen der Global Lung Initiative abgeleitet sind, sollten verwendet werden; diese enthalten Daten aus vielen verschiedenen Nationalitäten und ermöglichen es daher, zumindest einige Aspekte der ethnischen Zugehörigkeit zu berücksichtigen.¹¹¹²

FEV1

FEV1 wird dringend als bevorzugte Messgröße bei COPD empfohlen, da:

• Es ist reproduzierbar und objektiv mit klar definierten Normalbereichen.

• Es kann in allen Krankheitsstadien schnell und einfach gemessen werden. Bei sehr fortgeschrittener COPD kann erzwungenes Ausatmen zum Verschluss der Atemwege und zur Luftansammlung führen, daher kann die SVC ein besseres Maß für die Lungenfunktion sein.

• Die Variation bei verschiedenen Gelegenheiten beim gleichen Patienten ist gering (<170 ml).

• FEV1 ist ein guter Prädiktor für zukünftige Morbidität und Mortalität, besser als FEV1/FVC.

• Serielle Messungen liefern Hinweise auf das Fortschreiten der Krankheit.

• Peak-Flow-Messungen unterscheiden nicht zwischen Obstruktion und Einschränkung des Luftstroms und können das Ausmaß der Atemwegsobstruktion bei COPD ernsthaft unterschätzen.

• Bei leichtem Asthma zeigt FEV1 wahrscheinlich die geringeren Grade der Atemwegsobstruktion, die später im Ausatmungsversuch auftreten.

FVC

• Es ist wahrscheinlich, dass es bei Patienten mit mittelschwerer bis schwerer COPD zu einer Reduktion der FVC kommt, die durch alveolaren Schaden und Verschmelzung sowie den Verlust der Elastizität des Lungengewebes verursacht wird.

• Patienten mit chronischem Asthma können eine Verringerung der FVC aufweisen.¹³

FEV1/FVC ratio

• Ein Verhältnis von <70% impliziert eine obstruktive Erkrankung.

• Bei älteren Patienten kann das FEV1/FVC-Verhältnis auf <70% fallen, auch ohne Vorliegen einer Atemwegsobstruktion. Verwenden Sie Tabellen, um mit den vorhergesagten Werten zu vergleichen; jedoch, wenn der Wert bei allen >70% liegt, ist eine Obstruktion effektiv ausgeschlossen.

• Das Kennzeichen eines obstruktiven Defekts ist die Verlangsamung des exspiratorischen Flusses, sodass ein geringer Anteil der FVC in der ersten Sekunde ausgeatmet wird und das FEV1/FVC-Verhältnis reduziert ist.

• Wenn der Patient einen restriktiven Ventilationsdefekt hat, sind sowohl FEV1 als auch FVC reduziert, aber proportional, sodass das FEV1/FVC-Verhältnis normal bleibt (größer als 75%).

• Restriktive Ventilationsstörungen können auf verschiedene intrapulmonale Erkrankungen zurückzuführen sein (z. B. Lungenfibrose, Lungenödem, Kollaps oder Konsolidierung der Lunge), aber auch auf extrapulmonale Bedingungen (z. B. großer Pleuraerguss, Deformität des Brustkorbs (Skoliose), nach Lungenoperationen und bei Schwäche der Atemmuskulatur). Offensichtlich müssen die Messungen im klinischen Kontext interpretiert werden und, wenn eine restriktive Anomalie entdeckt wird, ist ein Röntgenbild des Brustkorbs (CXR) normalerweise unerlässlich für die Interpretation.

Restriktive und obstruktive Muster

Abnormale Spirometrie wird in restriktive und obstruktive Ventilationsmuster unterteilt:

• Restriktives Ventilationsmuster: aufgrund von Bedingungen, bei denen das Lungenvolumen reduziert ist - z.B. fibrosierende Alveolitis, Skoliose. Die FVC und FEV1 sind proportional reduziert:
  

  • FVC reduziert <80%.

  • FEV1 reduziert.

  • FEV1/FVC normal.

• Obstruktives Ventilationsmuster: aufgrund von Bedingungen, bei denen die Atemwege durch diffuse Verengung der Atemwege aus irgendeinem Grund blockiert sind - z. B. Asthma, COPD, ausgedehnte Bronchiektasen, Mukoviszidose, Lungentumoren. Die FVC und FEV1 sind unverhältnismäßig reduziert:
  

  • FVC normal oder reduziert.

  • FEV1 reduziert <80%.

  • FEV1/FVC reduziert <70%.

Fluss-Volumen-Schleifen

Fluss-Volumen-Schleifen zeigen die Flussrate, während sich die Lunge entleert - die Form der Schleife hängt von den mechanischen Eigenschaften der Lunge ab und verschiedene Diagnosen führen zu unterschiedlich geformten Schleifen:

• Normal - beim Ausatmen gibt es einen schnellen Anstieg zum maximalen exspiratorischen Fluss, gefolgt von einem gleichmäßigen, gleichmäßigen Abfall, bis das Ausatmen abgeschlossen ist.

• Asthma - typischerweise hat die Kurve eine glatte konkave Form, da die Atemwegsobstruktion während der Ausatmung relativ konstant ist.

• COPD - typischerweise ist die Kurve abgewinkelt oder 'geknickt', da sich die COPD-Lungen bei erzwungener Ausatmung zusammenziehen.

• Restriktive Erkrankung - die Kurve hat typischerweise eine normale Höhe, aber einen sehr steilen Anstieg, da das Lungenvolumen vermindert ist.

Siehe 'Weiterführende Literatur und Referenzen' für eine schematische Darstellung der Fluss-Volumen-Schleifen.

Bei allen Patienten mit Verdacht auf COPD sollte idealerweise eine Spirometrie durchgeführt werden, um die Erstdiagnose zu unterstützen.

Ein erheblicher Anteil der Patienten, die in der Allgemeinpraxis klinisch als COPD identifiziert werden, hat die Erkrankung gemäß den Spirometriekriterien nicht, wobei eine ungenaue Diagnose bei Patienten mit Komorbiditäten häufiger vorkommt.¹⁴

COPD¹⁵

Siehe das separate Chronisch obstruktive Lungenerkrankung und Diagnose von COPD Artikel.

• Spirometrie ist grundlegend für die Diagnose von COPD, und eine sichere Diagnose von COPD kann nur mit Spirometrie gestellt werden. Es gibt jedoch keinen einzelnen diagnostischen Test für COPD. Die Diagnose stützt sich auf klinisches Urteilsvermögen, basierend auf einer Kombination aus Anamnese, körperlicher Untersuchung und Bestätigung des Vorhandenseins einer Atemwegsobstruktion mittels Spirometrie.

• Spirometrie ist die einzige genaue Methode zur Messung der Atemflussobstruktion bei Patienten mit COPD. Die Messung der Spitzenflussrate (PEFR) kann die Schwere der Atemflussbegrenzung erheblich unterschätzen.

• Eine Diagnose einer Atemwegsobstruktion kann gestellt werden, wenn das FEV1/FVC <0,7 (d.h. 70%) und das FEV1 <80% des vorhergesagten Wertes beträgt.

• Klassifikation der Schweregrade von COPD durch das National Institute for Health and Care Excellence (NICE):

  • Stufe 1 - mild: 80% oder mehr (Symptome sollten vorhanden sein, um COPD bei Personen mit leichter Atemwegsobstruktion zu diagnostizieren).

  • Stufe 2 - moderat: 50-79%.

  • Stufe 3 - schwer: 30-49%.

  • Stadium 4 - sehr schwer: unter 30% (oder FEV1 weniger als 50%, aber mit Atemversagen).

• Das Vorhandensein einer anhaltenden Atemwegsobstruktion sollte durch Durchführung einer Spirometrie nach Bronchodilatator bestätigt werden.

  • COPD wird im Allgemeinen mit einer nicht reversiblen oder nicht vollständig reversiblen Atemwegsobstruktion in Verbindung gebracht, aber ein erheblicher Anteil der Menschen mit COPD zeigt eine klinisch signifikante Bronchodilatator-Reversibilität.¹⁶

• Änderungen in der Fluss-Volumen-Schleife können zusätzliche Informationen über eine leichte Atemwegsobstruktion liefern.

• Die Messung der SVC kann die Beurteilung einer Atemwegsobstruktion bei Patienten ermöglichen, die nicht in der Lage sind, eine erzwungene Manöver bis zur vollständigen Ausatmung durchzuführen.

• Spirometrie kann verwendet werden, um das Ausmaß der Atemflussbegrenzung zu beurteilen und kann helfen, die Prognose vorherzusagen.

• Alle Patienten mit COPD sollten jährlich ihr FEV1 überwachen lassen, um den Fortschritt ihrer Krankheit zu beurteilen, da der FEV1-Wert mit Komplikationen wie der Entwicklung von Atemversagen oder pulmonaler Hypertonie zusammenhängt. Serielle Messungen über einige Jahre ermöglichen die Beurteilung der Abnahmerate des FEV1, ein Indikator für das Sterblichkeitsrisiko bei COPD.

• Spirometrie ist ein schlechter Prädiktor für Behinderung und Lebensqualität bei COPD. Spirometrie allein kann Asthma nicht von COPD unterscheiden.

• Alternative Diagnosen oder Untersuchungen sollten in Betracht gezogen werden bei:
  

  • Ältere Menschen ohne typische Symptome von COPD, bei denen das FEV1/FVC-Verhältnis <0,7 ist.

  • Jüngere Menschen mit Symptomen von COPD, bei denen das FEV1/FVC-Verhältnis 0,7 oder höher ist.

Asthma ⁷

• NICE empfiehlt Spirometrie als objektiven Erstlinientest zur Unterstützung der Diagnose von Asthma bei allen über 5 Jahren, zusammen mit FeNO-Tests bei über 17-Jährigen.

• Spirometrie kann bei derzeit asymptomatischen Personen normal sein und schließt Asthma nicht aus; sie sollte idealerweise bei Symptomen wiederholt werden. Ein normales Spirogramm bei Symptomen tut Asthma zu einer unwahrscheinlichen Diagnose machen.

• Bei Personen mit Anzeichen einer Atemwegsobstruktion und einer mittleren Wahrscheinlichkeit für Asthma sollte ein Reversibilitätstest und/oder ein Behandlungsversuch für einen festgelegten Zeitraum arrangiert werden. Die NICE-Richtlinien empfehlen, dass Reversibilitätstests nicht routinemäßig durchgeführt werden sollten, wenn klinische Merkmale und Spirometrie stark auf COPD hindeuten.¹⁵

• Langsam fortschreitende Atemwegssymptome bei einem mittelalten oder älteren Raucher sind höchstwahrscheinlich auf COPD zurückzuführen, aber es ist nicht ungewöhnlich, dass Patienten beide Erkrankungen haben - wahrscheinlicher, wenn die Symptome vor dem Alter von 35 Jahren auftreten und wenn die Symptome in ihrer Schwere variieren.