D11 Atmungsfunktion

Thema

Die Spirometrie ist der grundlegende Lungenfunktionstest und misst den Luftstrom und das Luftvolumen während einer standardisierten forcierten Ausatmung. Das Verhältnis zwischen dem in der ersten Sekunde ausgeatmeten Volumen und dem gesamten Ausatemvolumen ermöglicht die Erkennung einer Atemwegsobstruktion. Bleibt dieses Verhältnis nach Gabe eines Bronchodilatators unter 70 %, liegt laut Text eine Obstruktion vor, wie sie bei Asthma oder chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) auftritt. Je niedriger der Wert, desto schwerwiegender die Obstruktion. Ist das gesamte Ausatemvolumen reduziert, das Verhältnis aber normal, besteht der Verdacht auf eine Restriktion, wie sie bei Lungenfibrose, Atemmuskelschwäche oder starkem Übergewicht vorkommen kann. Die Restriktion muss mittels Plethysmographie bestätigt werden, die die Messung des gesamten Lungenvolumens ermöglicht.

Ein weiterer Test beurteilt die Fähigkeit der Lunge, ein Gas von den Alveolen in das Kapillarblut zu transportieren. Hierfür wird üblicherweise Kohlenmonoxid verwendet, da es eine hohe Affinität zu Hämoglobin besitzt. Diese Kapazität spiegelt indirekt den pulmonalen Sauerstoffaustausch wider und hängt von der verfügbaren alveolär-kapillären Membranoberfläche, dem Blutvolumen in den Lungenkapillaren und der Menge an verfügbarem Hämoglobin ab. Sie kann aufgrund von Oberflächenverlust oder -veränderung bei Emphysem und Fibrose oder aufgrund einer Reduktion des Gefäßkompartiments bei pulmonaler Hypertonie und Vaskulitis abnehmen. Die Roughton-Forster-Gleichung ermöglicht die Trennung der Beiträge von Membran und Kapillarblut. Eine reduzierte Transferkapazität bei normaler Spirometrie kann auf interstitielle oder vaskuläre Lungenveränderungen hinweisen.

Der Sechs-Minuten-Gehtest misst die Strecke, die ein Patient in dieser Zeit mit maximaler, nachhaltiger Geschwindigkeit zurücklegen kann. Im Gegensatz zu Tests, die sich auf eine spezifische Lungenfunktionskomponente konzentrieren, integriert er die funktionelle Kapazität des Atmungs- und Herz-Kreislauf-Systems unter Belastung. Er ist reproduzierbar und liefert prognostische Informationen bei chronisch-obstruktiver Lungenerkrankung (COPD), Herzinsuffizienz, pulmonaler Hypertonie und Lungenfibrose. Dem Text zufolge deuten eine zurückgelegte Strecke von weniger als 300 Metern oder ein Abfall der Sauerstoffsättigung um mehr als vier Prozentpunkte auf eine schwere funktionelle Beeinträchtigung hin.

Die Polysomnographie untersucht die Atmung im Schlaf durch gleichzeitige Aufzeichnung von Hirnaktivität, Augenbewegungen, Muskelaktivität, Atemfluss, Sauerstoffsättigung, Körperlage und Schnarchen. Die Anzahl vollständiger Apnoen und unzureichender Atmung pro Stunde ermöglicht die Berechnung eines Index, der den Schweregrad der obstruktiven Schlafapnoe quantifiziert. Laut Text weisen mindestens 15 Episoden pro Stunde in Verbindung mit Symptomen wie Tagesschläfrigkeit, Bluthochdruck oder Schnarchen auf die Notwendigkeit einer CPAP-Therapie (kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck) hin. Die kumulative Zeit mit einer Sauerstoffsättigung unter 90 % quantifiziert ebenfalls die nächtliche Hypoxämie und steht in Zusammenhang mit dem kardiovaskulären Risiko und der pulmonalen Hypertonie.

Bei beatmeten Patienten kann das Verhältnis von Lungendruck und -volumen durch ausreichend langsame Inflation und Deflation untersucht werden, um den Einfluss des Atemwegswiderstands zu minimieren. Die resultierende Kurve ermöglicht die Bestimmung einer unteren Grenze, unterhalb derer zuvor offene Alveolen zu kollabieren beginnen, und einer oberen Grenze, oberhalb derer eine Überdehnung auftritt. Diese Punkte helfen bei der Auswahl eines positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP), der ausreicht, um die Alveolen offen zu halten, ohne eine übermäßige Überdehnung zu verursachen. Die über diese Beziehung ermittelte Steifigkeit des Atmungssystems bestimmt auch den Beatmungsdruck, der zur Beurteilung der mechanischen Belastung der Lunge während der Beatmung verwendet wird.

Zusammen untersuchen diese Tests verschiedene Dimensionen der Atemfunktion. Die Spirometrie unterscheidet obstruktive Muster und weist auf Einschränkungen hin; der Gasaustausch beurteilt die alveolär-kapilläre Membran und ihre vaskuläre Komponente; der Sechs-Minuten-Gehtest beurteilt die kardiorespiratorische Reaktion auf Belastung; die Polysomnographie analysiert die Atmung im Schlaf; und die Druck-Volumen-Schleife ermöglicht die Anpassung der maschinellen Beatmung an die Eigenschaften der Lunge.

In Kombination erlauben sie es uns zu untersuchen, wie der Patient Luft bewegt, Gase austauscht, auf Belastung reagiert und im Schlaf oder unter künstlicher Beatmung atmet. Die Beurteilung der Atemfunktion beginnt somit mit einem relativ einfachen spirometrischen Manöver und kann schrittweise erweitert werden, um die funktionelle Struktur der Lunge zu charakterisieren und die Beatmungsunterstützung an die Bedürfnisse jedes einzelnen Patienten anzupassen.

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