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Durchführung einer spirometriemessung


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MESI-mTABLET-SPIRO

Instrumente in der Spirometrie

In der Regel handelt es sich bei Spirometern um Geräte, die verschiedene physikalische Technologien (Turbine, Pneumotachograph, Ultraschall) zur Messung des Durchflusses und zur Berechnung des Volumens in Abhängigkeit von der Zeit verwenden.

Tragbare digitale Spirometer gibt es erst seit relativ kurzer Zeit. Ein Beispiel ist das MESI mTABLET SPIRO. Es verwendet die Pneumotachograph-Technologie, womit der Luftstrom durch Messung der Differenz zwischen dem Druck im Mundstück und dem Umgebungsdruck berechnet wird. Dies bietet noch weitere Vorteile, die weiter unten erläutert werden.

Vorbereitung der Geräte

Kalibrierung

Für eine erfolgreiche Spirometrie-Messung muss überprüft werden, ob das Gerät richtig aufzeichnet. Bevor eine Spirometrie durchgeführt wird, muss das Gerät kalibriert oder zumindest die Kalibrierung überprüft werden. Die Kalibrierung wird in den Leitlinien der American Thoracic Society (ATS)/European Respiratory Society (ERS) Task Force empfohlen. [16]

Sie ist von entscheidender Bedeutung, da Umgebungsfaktoren (Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Temperatur) die Messung erheblich beeinflussen können.

Je nach Gerätetyp wird die Kalibrierung entweder mit einer 3-Liter-Spritze durchgeführt, deren Inhalt durch das Gerät gepumpt wird, um zu sehen, ob die Messwerte korrekt sind (innerhalb einer Toleranz von 3 %), oder mit einer 1-Liter-Spritze, deren Inhalt literweise bis zu einem Maximum von 7 Litern durch das Gerät gepumpt wird.

Bei einigen tragbaren Geräten ist keine Kalibrierung erforderlich, z.B. bei solchen, die mit Ultraschall oder Pneumotachograph arbeiten. In diesem Fall ist die Kalibrierung nur eine Kontrollfunktion.

Das MESI mTABLET SPIRO verwendet die Pneumotachograph-Technologie. Dies ermöglicht eine Selbstkalibrierung: Das Gerät überprüft die Umgebungsbedingungen einmal pro Sekunde und kompensiert die Veränderungen der Umgebungsfaktoren (Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Temperatur). Außerdem werden vorkalibrierte Mundstücke verwendet. Jedes Mundstück ist mit einem Kalibrierungscode versehen, der das Spirometer kalibriert; die Spirometereinheit verfügt über innere Sensoren zur Messung der Umgebungsbedingungen.

Auswahl von Referenzwerten (Prognosemodellen)

Bei anfänglichen Spirometrie-Tests haben die Ergebnisse von Lungenfunktionstests nur eine geringe klinische Relevanz, wenn sie nicht mit Referenzwerten oder Prognosewerten verglichen werden. Bei späteren Spirometrie-Tests liefern Vergleiche mit den früheren Ergebnissen des Patienten mehr Informationen (z. B. über den Erfolg der Behandlung).

Referenzwerte oder prognostizierte Werte stellen die typische oder erwartete Lungenfunktion für eine gesunde Person mit ähnlichen Merkmalen wie der Patient dar. Diese Werte werden aus sehr großen Bevölkerungsumfragen abgeleitet.

Auf Grundlage von Referenzwerten werden Prognosemodelle oder Referenzgleichungen erstellt. Dabei handelt es sich um Algorithmen oder Gleichungen zur Schätzung der erwarteten Lungenfunktionswerte für einen Patienten auf Grundlage seiner demografischen Daten. [11] [12]

Die wichtigsten Faktoren der Referenzwerte bei Erwachsenen:

Größe: Je größer die Person ist, desto größer ist die Lunge


Gewicht: Bestimmte Referenzgleichungen verwenden das Gewicht zur Berechnung von Referenzwerten Mit steigendem Gewicht erhöht sich die Lungenfunktion; bei Übergewicht tritt jedoch der gegenteilige Effekt ein

Alter: Die Lungenfunktion nimmt im Allgemeinen bis zu einem Alter von etwa 25 Jahren zu und nimmt danach ab

Geschlecht: Vorpubertäre Jungen und Mädchen haben im Allgemeinen die gleiche Lungenfunktion Nach der Pubertät ist das Wachstum des Brustkorbs bei Männern größer, was zu deutlichen Unterschieden im Lungenvolumen führt

Ethnische Zugehörigkeit: Sie beeinflusst die körperliche Konstitution des Patienten (Lungenkapazität)

Die Auswahl des Prognosemodells hängt von den lokalen Richtlinien ab. Im Jahr 2012 veröffentlichte die Global Lung Initiative (GLI) multiethnische Referenzwerte für die Spirometrie für die Altersgruppe von 3-95 Jahren [13]. Diese werden zum Standard in der Spirometrie. Vor der Spirometrie-Messung müssen Alter, Geschlecht, Größe und Gewicht des Patienten notiert und ein geeignetes Prognosemodell ausgewählt werden:

Wählen Sie einen vorhandenen Patienten oder erstellen Sie ein neues Patientenprofil mit korrekten Angaben zum Geburtsdatum und Geschlecht. Diese Daten sind wichtig für die korrekte Auswertung der Messungen.

Geben Sie die richtige Größe und das richtige Gewicht ein und wählen Sie ein geeignetes Prognosemodell aus. Diese Daten sind wichtig für die korrekte Auswertung der Messungen.

Diese Angaben sind optional, werden aber im endgültigen Bericht angezeigt, wenn sie hinzugefügt wurden. Damit stehen dem Arzt mehr Daten zur Verfügung.

Bitte beachten Sie, dass kein Prognosemodell Referenzen für jeden einzelnen Spirometrieparameter enthält. Hier ist ein Beispiel für die Spirometrie-Ergebnisse im MESI mTABLET SPIRO:

Keine Angaben, weil kein Referenzwert verfügbar ist Dies liegt daran, dass verschiedene Referenzwerte/Prognosemodelle verschiedene Parameter untersuchen

Vorbereitung des Patienten

Die Einweisung des Patienten ist für die korrekte Durchführung der Messung sowohl vor als auch während der Messung unerlässlich. Bei Kinder ist es sinnvoll, einen Übungsvorgang durchzuführen.

  • Der Patient sollte alle eng anliegenden Kleidungsstücke lockern. Lose Zahnprothesen sollten herausgenommen werden.
  • Der Test wird durchgeführt, indem der Patient aufrecht auf einem Stuhl sitzt und beide Füße auf den Boden stellt, wobei sich die Geräte in der richtigen Höhe, Entfernung und im richtigen Winkel befinden sollten.
  • Der Patient sollte sich vor dem Test 5-10 Minuten lang in sitzender Position ausruhen. Vor und während des Tests sollte er so entspannt wie möglich sein.
  • Das Mundstück sollte so eingestellt werden, dass sich das Kinn im 90°-Winkel horizontal zum Brustkorb befindet, um einen geraden oberen Atemweg zu gewährleisten. Je nach örtlichen Richtlinien kann der Patient aufgefordert werden, einen Nasenclip zu tragen, um unnötige Luftlecks zu vermeiden.
  • Einige Prognosewerte gelten für Messungen im Stehen; der Patient sollte daher stehen, wenn sie verwendet werden.

HINWEIS: Neben den richtigen Patientendaten, dem richtigen Prognosemodell und einer guten Patientenvorbereitung ist die Ermutigung des Patienten während der Messung entscheidend für qualitativ hochwertige Ergebnisse.

Durchführung und Auswertung der Messung

Open-Loop- und Closed-Loop-Spirometrie

Die Open-Loop- oder Open-Circuit-Spirometrie ist die Methode der spirometrischen Messung,
bei welcher der Patient maximal einatmet, das Mundstück in den Mund führt und dann entweder langsam (SVC) oder schnell (FVC) ausatmet, bis die Kriterien für das Testende erfüllt sind.

Bei der Closed-Loop- oder Closed-Circuit-Spirometrie kann der Patient mit dem Mundstück im Mund ein- und ausatmen. Auf diese Weise werden sowohl Daten über den exspiratorischen als auch über den inspiratorischen Teil der Lungenfunktion gewonnen (auch bekannt als Full-Loop-Spirometrie).

Die Vorteile der Closed-Loop-Spirometrie sind zahlreich:

  • Sie ermöglicht die Analyse von Ruheatmungsmustern als Vergleichspunkt für die Bewertung der Ergebnisse von forcierten Manövern (Tests, die entweder eine forcierte Einatmung oder eine forcierte Ausatmung beinhalten, d. h. eine möglichst kräftige und vollständige Einatmung oder Ausatmung);
  • Manöver mit forcierter Einatmung sind nützlich für die Diagnose und Überwachung einer Obstruktion der oberen Atemwege;
  • Sie ist einfacher für den Patienten, insbesondere wenn er mit dem Prozess der maximalen Einatmung zu kämpfen hat, der bei der Open-Loop-Technologie (bestehend aus Einatmen, korrektem Einführen des Mundstücks in den Mund und anschließendem maximalen Ausatmen) recht schwierig ist.

Die Empfehlungen der American Thoracic Society (ATS)/European Respiratory Society (ERS) Task
Force
[16], die am häufigsten angewandten Richtlinien, sehen für die Durchführung der Full-Loop-
Spirometrie folgendes Verfahren vor:

Akzeptanzkriterien

DREI AKZEPTABLE MANÖVER

Es gibt eine Vielzahl von Kriterien für erfolgreiche spirometrische Messungen. Die Empfehlungen der American Thoracic Society (ATS)/European Respiratory Society (ERS) Task Force [16] legen fest, dass drei akzeptable Manöver erreicht werden sollten. Ein akzeptables Manöver ist wie folgt definiert [16] [11]:

  • Explosiver Start (ohne Zögern) mit einem rückextrapolierten Volumen von <150 ml (d. h. das vor dem eigentlichen Beginn der forcierten Ausatmung ausgeatmete Luftvolumen). Eine maximale Ausatmung (und Einatmung, falls bei der Messung erfasst) ist erforderlich.
  • Während des Manövers kam es zu keinem Stillstand oder Abbruch des Luftstroms (z. B. durch Zögern oder Blockieren des Mundstücks).
  • Der Patient hat nicht begonnen zu husten (insbesondere nicht in der ersten Sekunde), hat während der Messung nicht zusätzlich eingeatmet, und es gibt keine Hinweise für Luftlecks.
  • Das Manöver sollte die Kriterien für das Testende erfüllen (≥6 s lang ausatmen und so lange ausatmen, bis der Fluss oder die Geschwindigkeit der ausgeatmeten Luft unter 25 ml/s fällt). [16]

Auf dem MESI mTABLET SPIRO werden die Akzeptanzkriterien durch Qualitätswarnungen für Manöver umgesetzt: Nach jeder Ausatmung erscheinen Hinweise, die dem medizinischen Personal helfen, den Patienten anzuleiten, das nächste Manöver zu verbessern.

N121: Zögern

Das Zögern-Symbol wird angezeigt, wenn die Ausatmung zu Beginn der Anstrengung nicht schnell und stark genug ist.

N122: Träge Ausatmung

Das Symbol für träge Ausatmung wird angezeigt, wenn der Beginn der Ausatmung nicht schnell und kräftig genug ist. Die Ausatmungsspitze ist nicht hoch und scharf auf der Kurve.

N123: Husten

Das Husten-Symbol wird angezeigt, wenn der Husten während der ersten Sekunde der Ausatmung auftritt.

N124: Vorzeitiger Abbruch

Diese Warnung erscheint, wenn der Patient während des Manövers nicht die gesamte Luft aus der Lunge (d. h. seine volle Lungenkapazität) ausgeatmet hat.

REPRODUZIERBARKEITSKRITERIEN FÜR DIE BESTEN ZWEI MANÖVER

Von allen durchgeführten Manövern müssen zwei wiederholbar sein, damit die Messung als aussagekräftig angesehen werden kann. Bei FEV1 und FVC sollten die beiden besten Werte innerhalb von 5 % oder 150 ml voneinander liegen, je nachdem, welcher Wert höher ist. Wenn die FVC <1,0 l beträgt, sollten die Werte innerhalb von 100 ml liegen.

WIEDERHOLBARKEIT- UND AKZEPTANZKRITERIEN

MAXIMALE ANZAHL VON MANÖVERN

Es sollten mindestens drei Manöver durchgeführt werden, normalerweise jedoch nicht mehr als acht. Manchmal zeigen Patienten mit jedem weiteren Manöver eine fortschreitende Verringerung der FEV1 oder der FVC. Wenn die FEV1 eines akzeptablen Tests unter 80 % des Startwertes fällt, sollte der Spirometrie-Test zur Sicherheit des Patienten abgebrochen werden.

Bei der Untersuchung von Kindern können mehr als acht Versuche erforderlich sein, da sie möglicherweise nicht bei jedem Versuch ein vollständiges Manöver durchführen. Für Kinder kann es von Vorteil sein, die verschiedenen Phasen des Manövers zu üben, bevor sie ein vollständiges Manöver versuchen. Der Testleiter sollte auf den Willen und die Anstrengung des Patienten achten, um ihn nicht zu erschöpfen oder ihn für weitere Tests zu entmutigen.

Z-score

Der Z-Score ist eine mathematische Kombination aus dem prozentual prognostizierten Wert und der zwischen einzelnen Personen beobachteten Variabilität.

Auf diese Weise erhalten Sie einen Einzelwert, der die erwarteten alters– und größenbedingten Schwankungen der Lungenfunktion bei gesunden Personen mit ähnlichen demografischen Merkmalen berücksichtigt.

SA = Standardabweichung (wie stark ein Einzelwert in einem Datensatz vom Durchschnittswert eines Datensatzes abweicht)

Der untere Grenzwert (lower limit of normal, LLN) für einen Z-Score wird auf -1,64 festgelegt. Im Gegensatz zur prozentualen Prognose, bei der für jedes spezifische Ergebnis unterschiedliche Grenzwerte gelten, ist der einheitliche Z-Score-Grenzwert von -1,64 für alle Altersgruppen, Geschlechter, ethnischen Zugehörigkeiten und verschiedene spirometrische Lungenfunktionsparameter anwendbar.

Bei bestimmten Lungenfunktionsmessungen (z. B. plethysmographische Lungenvolumina) kann ein erhöhter Wert auf eine Erkrankung hindeuten; in solchen Fällen würde der obere Grenzwert (upper limit of normal, ULN) oder die 95. Perzentile (Z-Score 1,64) angewandt.

Unabhängig davon, ob Z-Scores oder prozentuale Prognosewerte verwendet werden, sollte der altersspezifische Normalbereich in den Spirometrie-Bericht aufgenommen werden. Bei der Auswertung der Ergebnisse muss unbedingt berücksichtigt werden, dass es bei den einzelnen Personen immer eine gewisse Variabilität gibt: Ein Ergebnis kann einmal knapp außerhalb des Normalbereichs liegen und beim nächsten Mal gerade noch innerhalb dieses Bereichs. Aus diesem Grund ist bei Einzeltests Vorsicht geboten. [17] [18]

Auf dem MESI mTABLET SPIRO werden der Z-Score und der Prognosewert für das beste Ergebnis in Form einer Skala angezeigt.

Wenn ein Z-Score verfügbar ist, zeigt die grafische Darstellung den Z-Wert im Vergleich zum Normalbereich (+/- 1,645) an. Der grüne Bereich zeigt an, dass der Z-Wert innerhalb oder oberhalb des normalen Bereichs liegt (Z ≥ -1,645). Der gelbe Bereich zeigt eine leichte Abnahme an (-2,0 ≤ Z <-1,645). Der rote Bereich zeigt eine stärkere Abnahme an (Z < -2,0).

Wenn der Z-Score nicht verfügbar ist, werden die gemessenen Werte auf einer Skala als Prozentsatz des Prognosewertes dargestellt. Dabei werden 100 % des Prognosewertes in der Mitte der Skala als 0 dargestellt. Der grüne Bereich zeigt an, dass der Wert innerhalb oder oberhalb des normalen Bereichs liegt.

Bronchodilatationstest

Ein Bronchodilatationstest ist ein diagnostisches Verfahren zur Messung der Veränderungen der Lungenkapazität nachdem ein Patient ein bronchienerweiterndes Medikament, das zur Entspannung und Erweiterung der Atemwege eingesetzt wird, inhaliert hat. Er wird zur Beurteilung und Diagnose obstruktiver Lungenerkrankungen (Asthma, COPD) eingesetzt.

Ein typischer Bronchodilatationstest läuft wie folgt ab:

Die Reaktion auf die Bronchodilatation gilt als positiv, wenn entweder die FEV1 oder FVC um ≥10 % des Prognosewertes der Person ansteigen. [66]

Messungen/Parameter und ihre Definitionen

Messungen/Parameter Definition
FEV6 (exspiratorische Sechssekundenkapazität)Die Menge an forcierter Vitalkapazität (FVC, d. h. die maximale Menge an Luft, die aus einer vollständig gefüllten Lunge kraftvoll ausgeatmet wird), die bis zur sechsten. Sekunde der Ausatmung ausgeatmet wird. Gemessen in Litern unter BTPS-Bedingungen (Körpertemperatur, mit Wasserdampf gesättigt). Bei einem gesunden Menschen sind die Werte für FVC und FEV6 in etwa gleich hoch. [16]
PEF (exspiratorischer Spitzenfluss)Der Punkt der maximalen Ausatmungsgeschwindigkeit (in l/min) während eines forcierten Manövers.
FEV1 (exspiratorische Einsekundenkapazität)Das maximale Volumen der FVC, das in der ersten Sekunde der forcierten Ausatmung ausgeatmet wird. Gemessen in Litern unter BTPS-Bedingungen.
FEV1/FEV6Dieses Verhältnis ist eine vereinfachte Alternative zum Tiffeneau-Pinelli-Index (der FEV1/FVC-Ratio). Wird normalerweise als Prozentsatz ausgedrückt. [16]
FEVC (forcierte exspiratorische Vitalkapazität) oder FVC (forcierte Vitalkapazität)Die maximale Luftmenge, die aus einer vollständig gefüllten Lunge kraftvoll ausgeatmet wird. (Im Gegensatz zu den sechs Sekunden bei FEV6 ist die volle forcierte Ausatmung erforderlich). Der Patient wird aufgefordert, so lange wie möglich auszuatmen. Auf dem MESI mTABLET SPIRO werden bei einer FVC-Messung die Einatmung als auch die Ausatmung verwendet. Das bedeutet, dass sowohl die FIVC als auch die FEVC dabei gemessen werden, da für die FVC die Closed-Loop-Spirometrie verwendet wird.
VC (Vitalkapazität)Im Gegensatz zur FEVC oder FVC ist VC die Messung der maximalen Luftmenge, die langsam aus einer vollständig gefüllten Lunge ausgeatmet wird (die tiefste Einatmung).
FEV0.5Das forcierte Ausatmungsvolumen bei 0,5 s forcierter Ausatmung (normalerweise für Kinder verwendet).
FEF25Forcierter exspiratorischer Fluss oder mittlerer exspiratorischer Fluss bei 25 % FVC.
FEF50Forcierter exspiratorischer Fluss oder mittlerer exspiratorischer Fluss bei 50 % FVC.
FEF75Forcierter exspiratorischer Fluss oder mittlerer exspiratorischer Fluss bei 75 % FVC.
FEF (25-75)Forcierter exspiratorischer Fluss oder mittlerer exspiratorischer Fluss von 25 % bis 75 % FVC.
FET (forcierte Exspirationszeit)Die Gesamtzeit, die der Patient für die Ausatmung der FVC benötigt.
VEXT (extrapoliertes Volumen)Das extrapolierte Volumen der ausgeatmeten Luft, das außerhalb der Tangente der Fluss-Volumen-Kurve liegt. Nach den ATS/ERS-Richtlinien dient es als Zögerungskriterium (wenn es 5 % überschreitet, war die Ausatmung zu langsam). [16]
FEV1/FVCDer Tiffeneau-Pinelli-Index, in der Regel als Prozentsatz ausgedrückt.
PEFT (Zeit bis zum exspiratorischen Spitzenfluss)Die Zeit, die eine Person benötigt, um den maximalen Exspirationsfluss zu erreichen – den Punkt der maximalen Ausatmungsgeschwindigkeit (in l/min) während eines forcierten Manövers.
FIVC (forcierte inspiratorische Vitalkapazität)Das gesamte inspiratorische Volumen nach Durchführung der exspiratorischen FVC und vollständiger Wiedereinatmung.
TV (Tidalvolumen)Die Luftmenge, die während der Einatmung oder Ausatmung in die oder aus der Lunge bewegt wird, während der Patient ruht (normal atmet).
SVC (langsame Vitalkapazität)Das Luftvolumen, das bei einem Manöver ohne Anstrengung (langsames Ausatmen) ausgeatmet wird. Ähnlich wie die VC, aber diese Messung ist anspruchsvoller.
PIF (inspiratorischer Spitzenfluss)Der Punkt der maximalen Einatmungsgeschwindigkeit.
FIV1 (forcierte inspiratorische Einsekundenkapazität)Das Volumen der in der ersten Sekunde der forcierten inspiratorischen Vitalkapazität eingeatmeten Luft. [20]
FIV0.5 (forcierte inspiratorische Kapazität in einer halben Sekunde)Das Volumen der in der ersten halben Sekunde der forcierten inspiratorischen Vitalkapazität eingeatmeten Luft. [20]
FIV6Das Volumen der in den ersten sechs Sekunden der forcierten inspiratorischen Vitalkapazität eingeatmeten Luft. [20]
FIT (forcierte Inspirationszeit)Die vom Patienten für die forcierte Einatmung benötigte Zeit.
IVC (inspiratorische Vitalkapazität)Die maximale Luftmenge, die der Patient nach einer vollständigen Ausatmung einatmen kann.
IC (inspiratorische Kapazität)Die maximale Luftmenge, die eingeatmet werden kann.
EC (expiratorische Kapazität)Die maximale Luftmenge, die ausgeatmet werden kann.
IRV (inspiratorisches Reservevolumen)Die Differenz zwischen der maximalen Einatmung und der Ruheatmung.
ERV (expiratorisches Reservevolumen)Die Differenz zwischen der maximalen Ausatmung und der Ruheatmung.
TZERODer Zeitpunkt, zu dem die Spirometer-Leistung am Ende der Ausatmung auf null zurückgeht. Wird bei der Analyse der FEV1 verwendet.
TIZERODer Zeitpunkt, zu dem die Spirometer-Leistung am Ende der Einatmung auf null zurückgeht.
FEV1% (FVC)Das Verhältnis zwischen der exspiratorischen Einsekundenkapazität (FEV1) und der forcierten Vitalkapazität (FVC).
FEV1% (FEV6)Das Verhältnis zwischen der exspiratorischen Einsekundenkapazität (FEV1) und der exspiratorischen Sechssekundenkapazität (FEV6).

Lernen Sie, wie eine SPIROMETRIE erfolgreich durchgeführt wird!