Bodyplethysmographie

Die Bodyplethysmographie, die auch als Ganzkörperplethysmographie bezeichnet wird, ist ein Verfahren zur Funktionsprüfung der Lunge. Sie dient vor allem der Bestimmung zwei wichtiger Parameter der Lungenfunktion: des intrathorakalen Gasvolumens bei Ruheatmung (Luftvolumen in Lunge am Ende einer normalen Ausatmung) und der Resistance (Atemwegwiderstand).

Mögliche Einsatzbereiche und deren spezifische Ziele

• Diagnose und Schweregradbestimmung von Lungenerkrankungen: Durch die Messung von RV und Resistance können der Schweregrad und die Art der Lungenerkrankung präzise bestimmt werden.
• Überwachung der Therapieeffektivität: Veränderungen in den Messwerten im Laufe der Behandlung können zeigen, wie gut ein Patient auf eine Therapie anspricht.
• Durchführung von Provokationstests: Bestimmung der Atemwegsreaktivität auf bestimmte Reize oder Medikamente, um Diagnosen wie Asthma zu verifizieren oder den Schweregrad der Atemwegsobstruktion zu beurteilen.

Indikationen (Anwendungsgebiete)

• Beschwerden wie Dyspnoe (Atemnot) oder Husten sowohl in Ruhe als auch bei Belastung
• Asthma bronchiale
• Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) infolge von jahrelangem Rauchen oder chronischer Bronchitis (Entzündung der Bronchien)
• Lungenemphysem – Überblähung der Lunge als Folge einer Obstruktion, die sich in der Zerstörung der Lungenbläschen, einer erschwerten Ausatmung und einer Verminderung der Lungenleistung äußert
• Lungenfibrose – bindegewebiger, narbiger Umbau des Lungengerüsts, der die Elastizität der Lunge und so die Einatmung stark behindert; es handelt sich hierbei um eine restriktive Lungenerkrankung
• Verlaufsbeobachtung bronchopulmonaler Erkrankungen
• Therapiekontrolle bronchopulmonaler Erkrankungen
• Allergiediagnostik

Kontraindikationen (Gegenanzeigen)

Absolute Kontraindikationen

• Kürzlich erfolgte Augenoperationen: Patienten, die kürzlich eine Augenoperation wie eine Netzhaut- oder Glaukomoperation hatten, sollten aufgrund des erhöhten Druckrisikos im Auge von der Untersuchung ausgeschlossen werden.
• Frische chirurgische Eingriffe im Thorax- oder Bauchbereich: Patienten, die kürzlich operative Eingriffe in diesen Bereichen hatten, können aufgrund des erhöhten Risikos für Nahtdehiszenz (Aufklaffen von Wundrändern, die bereits durch eine Naht versorgt wurden) oder interne Blutungen von der Bodyplethysmographie ausgeschlossen sein.
• Akuter Pneumothorax (Luft im Pleuraspalt): Das Vorhandensein eines unbehandelten Pneumothorax ist eine absolute Kontraindikation, da die durch die Untersuchung erzeugten Druckveränderungen den Zustand verschlimmern könnten.

Relative Kontraindikationen

• Schwere kardiovaskuläre Instabilität: Bei Patienten mit schweren Herz-Kreislauf-Erkrankungen kann der Stress und die körperliche Belastung während der Messung potenziell gefährliche kardiale Ereignisse auslösen.
• Schwere Klaustrophobie: Da die Bodyplethysmographie in einer engen Kammer durchgeführt wird, kann dies bei Patienten mit schwerer Platzangst problematisch sein.
• Schwere Atemwegsinfektionen: Akute oder schwere Atemwegsinfektionen können die Ergebnisse der Messung verzerren und den Zustand des Patienten verschlechtern.
• Sehr starke Dyspnoe: Patienten mit extremer Atemnot können Schwierigkeiten haben, die für die Untersuchung erforderlichen Atemmanöver durchzuführen.

In Situationen, in denen eine relative Kontraindikation vorliegt, sollte eine individuelle Risiko-Nutzen-Abwägung durchgeführt werden. Bei absoluten Kontraindikationen sollte das Verfahren vermieden werden, um keine zusätzlichen Gesundheitsrisiken für den Patienten zu schaffen.

Das Verfahren

Während der Messung sitzt der Patient in einer ca. 1 m² großen, luftdichten Kammer, die einer geschlossenen Telefonzelle ähnlich ist. Der Patient ist über ein Mundstück, über das er frei atmen kann, mit einem separaten Raum verbunden. Das Mundstück ist gleichzeitig ein sogenannter Pneumotachograph, der die Atemstromstärke (durch Atmung bewegtes Volumen pro Zeiteinheit) während der Inspiration (Einatmung) und der Expiration (Ausatmung) misst. Die Kammer ist außerdem mit Drucksensoren ausgestattet.

Ziel der Untersuchung ist die Messung von Lungenvolumina, die nicht ventilierbar sind (Volumina, die nicht aktiv durch Atmung bewegt werden können), hierzu gehört z. B. das Residualvolumen (Volumen, das nach maximaler Ausatmung in der Lunge verbleibt, damit sie nicht kollabiert).

Das Prinzip des Bodyplethysmographen beruht auf dem Boyle-Mariotte-Gesetz. Dieses Gesetz besagt, dass das Produkt aus Volumen und Druck in einem geschlossenen Raum konstant ist. Wenn der Patient atmet, ändert sich der Druck in der Kammer durch die Thoraxbewegungen (Bewegung der Brust) und wird über die Sensoren registriert. Um das intrathorakale Gasvolumen zu berechnen, wird das Mundstück am Ende einer normalen Ausatmung geschlossen. Die Folge ist, dass der Patient gegen einen Widerstand ein- und ausatmet. Die Luft, die in der Lunge gefangen ist, wird komprimiert und wieder dekomprimiert. Dies führt zu den messbaren Druckänderungen im Plethysmographen, aus denen die gesuchten Größen berechnet werden. Das errechnete intrathorakale Volumen entspricht der funktionellen Residualkapazität (Volumen in der Lunge nach normaler Ausatmung). Aus ihr kann nun das Residualvolumen bestimmt werden. Die Größen haben folgende Bedeutung:

• Residualvolumen (RV): Das Residualvolumen ist bei den obstruktiven Lungenerkrankungen (Erkrankungen, die die Ausatmung erschweren) oft erhöht. Der Patient kann das eingeatmete Volumen nicht komplett ausatmen, da entzündungsbedingte Schwellungen oder Sekrete die Atemwege verengen. Zu den obstruktiven Lungenerkrankungen zählen Asthma bronchiale, chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) oder auch das Lungenemphysem.
• Resistance: Die Resistance ergibt sich aus der am Mundstück gemessenen Atemstromstärke und den registrierten Druckveränderungen. Sie steht für die Kraft, die sich dem Gasfluss entgegenstellt und ist hauptsächlich vom Durchmesser der Atemwege abhängig. Der Atemwegwiderstand ist ebenfalls ein Maß zur Erkennung von obstruktiven Lungenerkrankungen, da er hier erhöht ist.

Die Bodyplethysmographie dient der genauen Quantifizierung von obstruktiven und restriktiven Lungenerkrankungen (Erkrankung, die die Elastizität der Lunge vermindert und die Einatmung erschwert), der Messung der Lungenüberblähung (durch Erhöhung der Residualkapazität), der Durchführung von Bronchospasmolysetests (Test zur Charakterisierung von erhöhten Atemwegwiderständen durch Gabe von Medikamenten, die die Bronchien z. B. nur bei Asthma erweitern) sowie der Durchführung von Provokationstests. Die Bodyplethysmographie ist eine bewährte Methode der Lungenfunktionsdiagnostik und ermöglicht eine genaue Messung aller klinisch relevanten Parameter.

Mögliche Befunde

Die Bodyplethysmographie liefert spezifische Befunde, die auf bestimmte Lungenzustände und -krankheiten hinweisen können:

Normale Lungenfunktion

• Residualvolumen (RV) und Resistance-Werte liegen innerhalb des normalen Bereichs.

Obstruktive Lungenerkrankungen

• Asthma bronchiale und COPD: Charakteristisch ist ein erhöhtes RV, wenn die Krankheit fortgeschritten ist. Die Resistance ist typischerweise erhöht, reflektiert die erschwerte Ausatmung aufgrund der verengten Atemwege.
• Lungenemphysem: Besonders hohes RV aufgrund der irreversiblen Überblähung der Alveolen (Lungenbläschen). Die Resistance kann deutlich erhöht sein, abhängig vom Ausmaß der Luftwegsobstruktion.

Restriktive Lungenerkrankungen

• Lungenfibrose und interstitielle Lungenerkrankungen: Charakteristisch sind eine verminderte totale Lungenkapazität (TLC) und oft auch ein vermindertes RV, da das Lungenparenchym weniger dehnbar ist.
• Thoraxdeformitäten wie Kyphoskoliose: Diese können ebenfalls zu einer verminderten TLC führen.

Mögliche Einsatzbereiche und deren spezifische Ziele

• Diagnose und Schweregradbestimmung von Lungenerkrankungen: Durch die Messung von RV und Resistance können der Schweregrad und die Art der Lungenerkrankung präzise bestimmt werden.
• Überwachung der Therapieeffektivität: Veränderungen in den Messwerten im Laufe der Behandlung können zeigen, wie gut ein Patient auf eine Therapie anspricht.
• Durchführung von Provokationstests: Bestimmung der Atemwegsreaktivität auf bestimmte Reize oder Medikamente, um Diagnosen wie Asthma zu verifizieren oder den Schweregrad der Atemwegsobstruktion zu beurteilen.

Schlussbetrachtung

die Bodyplethysmographie bietet somit eine umfassende Beurteilung der Lungenfunktion, die weit über das hinausgeht, was mit einfacheren Verfahren wie der Spirometrie möglich ist. Dies macht sie zu einem unverzichtbaren Tool in der Diagnostik und im Management von Patienten mit verschiedenen Lungenerkrankungen.

Literatur

1. Siegenthaler W: Klinische Pathophysiologie. Georg Thieme Verlag 2006
2. Krautzig S, Renz-Polster H: Basislehrbuch innere Medizin. Elsevier, Urban & Fischer Verlag 2008
3. Bungeroth U: Basics Pulmologie. Elsevier, Urban & Fischer Verlag 2005