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Lungenfunktion - Impulsoszillometrie Rainald Fischer Zentrum für erwachsene Mukoviszidose-Patienten, Universität München. Lungenfunktion und CF. Lungenfunktion ergibt sich aus Anamnese Klinischer Befund Messungen Aufgaben der Lunge Gasaustausch Reinigung / Immunabwehr.
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Lungenfunktion - ImpulsoszillometrieRainald FischerZentrum für erwachsene Mukoviszidose-Patienten, Universität München
Lungenfunktion und CF • Lungenfunktion ergibt sich aus • Anamnese • Klinischer Befund • Messungen • Aufgaben der Lunge • Gasaustausch • Reinigung / Immunabwehr
Wozu Lungenfunktion bei Mukoviszidose (CF) ? • Lunge meist das am stärksten betroffene Organ • Beurteilung von statischen und dynamischen Funktionsanteilen • Erkennung von akuten und chronischen Veränderungen (Trend !) • Wichtig für Therapieentscheidungen • Ungefährliche, aber unangenehme Prozedur !
http://www.cff.org/UploadedFiles/research/ClinicalResearch/2006%20Patient%20Registry%20Report.pdfhttp://www.cff.org/UploadedFiles/research/ClinicalResearch/2006%20Patient%20Registry%20Report.pdf
Intermittierende Therapie zur Verminderung des Pseudomonas - Wachstums 120 Patienten 65 Patienten bedingt durch Studienwechsel Richard B. Moss, Chest. 2002;121:55
Effekt von Belastung auf FEV1 nach Placebo oder Albuterol Kein Effekt auf - Watt max - VO2 max Serisier D, Chest 2007, 1181
Kurzzeiteffekt Salmeterol N=26 Kein Effekt auf FEV1 Bargon J, ERJ 1997, 2307
Kurzzeiteffekt Salmeterol N=26 Bargon J, ERJ 1997, 2307
Effekt von Bronchodilatatoren auf mukoziliäre Clearance • Terbutaline (6) • Steigert Sputumproduktion • Steigert mukoziliäre Clearance nicht • Albuterol (9) steigert Clearance nur minimal • Fenoterol (3) steigert Clearance • Salmeterol (3): kein klarer Effekt • Formoterol (1): signifikante Verbesserung • Ipratropium (5): keine Verbesserung, eher schlechter • Tiotropium (1): keine Verschlechterung Ruben D, Resp Care 2007, 1159 (Anzahl Studien)
Spirometrie Atemfrequenz Atemtiefe Maximale atembare Lungenvolumina Einsekundenkapazität Fluß - Volumen - Kurve Forciertes Manöver Maximale atembare Lungenvolumina Luftfluß in verschiedenen Bronchienabschnitten Spitzenfluß (PEF) Mittlerer Fluß bei 25, 50 und 75% Volumen Übliche Verfahren der Lungenfunktion (I) FEV1 = Einsekundenkapazität Globaler Funktionsparameter, unspezifisch
Bodyplethysmographie Ruheatmung Resistance der zentralen Bronchien Überblähung trapped air Diffusion Sauerstoffdurchlässigkeit der Lungenbläschen Atempumpenmessung Verfügbare Kraft der Atemmuskeln Auslastung der Atempumpe (Erschöpfung) Blutgasanalysen Verfügbarer Sauerstoff im Blut genauer als Sättigung Übliche Verfahren der Lungenfunktion (II)
Spirometrie spezielle Atemmanöver Fluß - Volumen - Kurve forciertes, maximales Atemmöver mitarbeitsabhängig Bodyplethysmographie kleine Bronchien nicht gut beurteilbar Spezielle Anforderungen an die Lungenfunktion bei Mukoviszidose rasche Durchführung keine speziellen Manöver Aussage über Verengung der kleinen Bronchien Sekret in der Peripherie Verlaufsparameter Nachteile der üblichen Lungenfunktionsverfahren
ImpulsoszillometrieFunktionsprinzip (1) • Atemwegswiderstand = Relation von • Druck und • Strömung bei Spontanatmung / forcierten Manövern • Atemwegswiderstand Impulsoszillometrie • Druck und • Strömung • abhängig von externer Generator (Lautsprecher) • Impulssignal der Spontanatmung überlagert Lautsprecher
ImpulsoszillometrieFunktionsprinzip (2) • Multifrequentes Schallsignal = Impuls • „Echo“ (= Druck und Strömung) wird gemessen, sog. komplexe Gesamtimpedanz Z • Meßdauer etwa 30 Sek., Ruheatmung, minimale Kooperation • Durch Fast-Fourier-Analysen kann die Gesamtimpedanz Z in • Resistance (zentraler Anteil) und • Reactance (peripherer, kapazitiver Anteil) zerlegt werden • Und in • Resonanzfrequenz und • volumenabhängige Schwankung der Impedanz
R 5 Hz Trompetenmodell der Lunge X 5 Hz
Vergleich Impulsoszillometrie / normale Lungenfunktion • Vergleich von Impulsoszillometrie mit • Spirometrie • Fluß - Volumen - Kurve • Bodyplethysmographie • Bis jetzt 331/661 Messungen (n=45) • keine Probleme mit der Methode • wird als angenehm empfunden, sekretlösend ??
Korrelation IOS - Bodyplethysmographie R eff X 5 Hzr = - 0,73 R 5 Hzr = 0,58 X 10 Hzr = - 0,82
Korrelation IOS - Bodyplethysmographie R tot X 5 Hzr = - 0,74 R 5 Hzr = 0,57
Korrelation IOS - Spirometrie FEV1 X 5 Hzr = 0,57 R 5 Hzr = - 0,6
Korrelation IOS - Spirometrie r = - 0,61
Korrelation IOS - Spirometrie MEF 25 X 5 Hzr = 0,43 R 5 Hzr = - 0,44
Korrelation Spirometrie - Bodyplethysmographie FEV1 r = 0,77 R tot
Broncholyse und CF • 12% Responder • Starke Schwankung der Reagibilität • Volle Reversibilität nur bei 7%
Vergleich Impulsoszillometrie / normale Lungenfunktion • gute Korrelation von Resistance, Reactance mit herkömmlichen Lungenfunktionsparameter (spez. Resistance, tot R, FEV1) • Resonanzfrequenz scheint guter Verlaufsparameter zu sein (ähnlich FEV1) • gute Differenzierung von Bronchialkollaps und peripherer Obstruktion • Volumenabhängige Schwankung der Impedanz Zeichen von Trapped air
Zusammenfassung • Impulsoszillometrie • einfach in Anwendung, schnell, Ruheatmung • sensitiv und spezifisch bei zentraler und peripherer Obstruktion • Airtrapping gut zu erkennen • extrathorakale Stenose differenzierbar • Altersbereich: 2 - 100 Jahre
Ausblick CF - Team der Erwachsenen - Ambulanz:Prof. Huber, Dr. Fischer, Dr. Henke, Sr. Maria MTAs Lungenfunktion
ImpulsoszillometrieMeßwerte • Resistance (R) - Modell • „Energieverbraucher“ • R bei 5 Hz entspricht dem Rtot der Bodyplethysmographie • R frequenzunabhängig • große und mittlere Bronchien
ImpulsoszillometrieMeßwerte • Inertance (Trägheit) • positive Teil der Reactance • Trägheit der Luftsäule in Luftröhre • Resonanzfrequenz • Schnittpunkt der Reactancekurvemit der Nulllinie
ImpulsoszillometrieMeßwerte • Reactance (X) - Modell • imaginärer Blindwiderstand„Energiespeicher“ aus • Trägheit • Kapazität • X bei 5 Hz immer negativ • X 5Hz entspricht der peripherenKapazität = Verminderung durch • Sekret • Verengung der Bronchiolen
kapilläres Blutvolumen/Blutfluss Hb Oberfläche, Oberfläche/Volumen Durchgängigkeit der Diffusionsbarriere CO Lungenvolumen CO-Gegendruck Ändere CO durch Ändern von pO2 Transportstörungen im Gasraum 1 1 1 = + . Vc CO DLCO DmCO DLCO „Leitfähigkeit für CO“ „alveolo- kapilläre Membran“ pulmonal- kapilläres Blutvolumen 1 „Widerstand“ = „Leitfähigkeit“ Serielle Widerstände addieren sich Aufnahmerate pro mL für CO Einflussfaktoren bezüglichDLCO
Kombinierte CO/NO-Diffusionskapazität Molekulargewicht & Diffusionseigenschaften für NO und CO gleich CO NO Hb 1 Dm
Diffusionswiderstand DLNO kapilläres Blutvolumen DLCO und DLNO DLNO / DLCO informativ Kombinierte CO/NO-Diffusionskapazität insensitiv gegenüber Vc Molekulargewicht & Diffusionseigenschaften für NO und CO gleich CO NO Affinität 400x Hb 1 1 1 NO >> CO + = . Vc DL Dm
VC Ende Einatmung Problem Verteilungsstörungen = Beginn Aufnahme VA Volumen Analysefenster Testgas Problem Obstruktion Effektive Atemanhaltezeit“ Zeit
Fragestellungen bei CF • Messwerte • DLNO relativ zu DLCO • Dm und Vc • Korrelation mit CF-spezifischem CT-Score • DLNO, DLCO, abgeleitete Größen • Vergleich mit üblicher Lungenfunktion
Charakteristika der Probanden (Mittelwert ± SD)