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Leitlinie zur SpirometrieLeitlinie der Deutschen Atemwegsliga, der Deutschen Gesellschaft für Pneumologieund Beatmungsmedizin und der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin undUmweltmedizin zur SpirometrieStandardization of Spirometry: 2015 UpdatePublished by German Atemwegsliga, German Respiratory Society and German Society of Occupational andEnvironmental Medicine

Autoren C.-P. Criée1, X. Baur2, D. Berdel3, D. Bösch4, M. Gappa3, P. Haidl5, K. Husemann6, R. A. Jörres7, H.-J. Kabitz8,P. Kardos9, D. Köhler10, H. Magnussen11, R. Merget12, H. Mitfessel13, D. Nowak7, U. Ochmann7, W. Schürmann14,H.-J. Smith15, S. Sorichter16, T. Voshaar17, H. Worth18

Institute Die Institutsangaben sind am Ende des Beitrags gelistet.

BibliografieDOI http://dx.doi.org/10.1055/s-0034-1391345Pneumologie 2015; 69: 147–164© Georg Thieme Verlag KGStuttgart · New YorkISSN 0934-8387

KorrespondenzadresseProf. Dr. C.-P. CriéeEv. KrankenhausGöttingen-WeendeAbt. PneumologiePappelweg 537120 [email protected]

Leitlinie 147

Criée C-P et al. Leitlinie zur Spirometrie… Pneumologie 2015; 69: 147–164

Zusammenfassung!

Die Spirometrie ist eine einfache Lungenfunk-tionsuntersuchung zur Diagnostik obstruktiverVentilationsstörungen und zur Bestimmung vonLungenvolumina. Eine obstruktive Ventilations-störung ist durch eine Verminderung des Tiffe-neau-Index (FEV1/FVC) auf Werte unterhalb des5. Perzentils (entsprechend dem unteren Grenz-wert, lower limit of normal LLN) definiert. Eineverminderte Vitalkapazität (FVC) kann Ausdruckeiner restriktiven Ventilationsstörung sein, diedurch eine Verminderung der Totalen Lungen-kapazität (TLC) aufWerte unterhalb des 5. Perzen-tils (LLN) definiert ist. Zur Differenzialdiagnoseeiner Lungenüberblähung ist daher eine bodyple-thysmografische Messung der TLC notwendig.Neue spirometrische Referenzwerte, erhoben anmehr als 74000 gesunden Probanden im Altervon 3 bis 95 Jahren, wurden 2012 publiziert (GLI2012). Sie sollten zur Bestimmung von LLN undzur Abschätzung des Schweregrades von Ventila-tionsstörungen verwendet werden.Die Leitlinie beschreibt die Standardisierung derSpirometrie und ihre Befundinterpretation unterBerücksichtigung der neuen Referenzwerte.

Abstract!

Spirometry is a simple test and considered thegold standard in lung function. An obstructiveventilatory defect is a disproportionate reductionof maximal airflow from the lung in relation tothe maximal volume that can be displaced fromthe lung. It implies airway narrowing and is defi-ned by a reduced FEV1/FVC ratio below the 5thpercentile of the predicted value (lower limit ofnormal, LLN). A restrictive disorder may be sus-pected when vital capacity (FVC) is reduced andFEV1/FVC is normal. It is definitely proven, how-ever, only by a decrease in TLC below the 5th per-centile of predicted value (LLN). The measure-ment of TLC by body plethysmography is neces-sary to confirm or exclude a restrictive defect orhyperinflation of the lung when FVC is below theLLN.2012 a task force of the ERS published newreference values based on 74187 records fromhealthy non-smoking males and females from 26countries. The new reference equations for the3–95 age range are now available that includeappropriate age-dependent mean values andlower limits of normal (LLN).This presentation aims at providing the readerwith recommendations dealing with standardiza-tion and interpretation of spirometry.

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Einleitung!

Die Spirometrie ist eine einfache, schnelle und nicht-invasive so-wie preisgünstige Untersuchung zur Messung von Lungenvolu-mina und Atemstromstärken. Ihr besonderer Wert liegt in derDiagnostik der sehr häufigen obstruktiven Ventilationsstörungenund der Fähigkeit, deren therapeutische Beeinflussbarkeit zu ob-jektivieren. In diesem Sinne dient sie zur Festlegung des Schwe-regrades der Obstruktion und hilft bei der Beurteilung von The-rapieerfolg, Krankheitsverlauf und Prognose. Aussagen über an-dere Störungen der Lungenfunktion, zu denen der Gasaustauschoder die Funktion der Atempumpe gehören, sind nicht bzw. nursehr eingeschränkt möglich: So können Patienten mit Atmungs-insuffizienz noch nahezu normale spirometrische Kennwerteaufweisen. Mit der Spirometrie wird daher zwar ein sehr wichti-ger, aber eben nur ein Teil der gesamten Lungenfunktion erfasst.Die Leitlinie ‚Spirometrie‘ hat das Ziel, die Qualität der Durchfüh-rung und Interpretation der Spirometrie flächendeckend zu ver-bessern. Sie soll allen Ärzten (Pneumologen, Arbeitsmedizinern,pneumologisch orientierten Internisten und Hausärzten sowieTrägern der gesetzlichen Unfallversicherung) eine Hilfe für Diag-nostik, Verlaufskontrolle und adäquate Therapie ihrer Patientensein. Die vorliegende Leitlinie ist eine Weiterentwicklung derEmpfehlungen der Deutschen Atemwegsliga, die zuletzt 2006veröffentlicht wurden. Dieses Update wurde erstellt, um dieEmpfehlungen mit den gewonnenen Erfahrungen und der heuteverfügbaren wissenschaftlichen Evidenz insbesondere zu denneuen Normwerten zu aktualisieren. Weiterhin strebt das Up-date dieser Leitlinie an, die Spirometrie in einer fachübergreifen-den Methodik zu beschreiben.

Die vorliegende Leitlinie wurde von einer Gruppe ausgewählterFachexperten, die die Deutsche Atemwegsliga, die Deutsche Ge-sellschaft für Pneumologie und Beatmungsmedizin und die Deut-sche Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin vertre-ten, auf der Basis der Konsensfindung erarbeitet. Die Leitlinie be-steht aus zwei Teilen. In dem ersten Teil werden die Definitionender einzelnen spirometrischen Parameter und die praktischeMessung der Lungenfunktion dargestellt. In dem zweiten Teilwerden die Auswertung der Parameter und Bewertung der Er-gebnisse ausführlich diskutiert. Die handlungsorientierten Emp-fehlungen zu zentralen Fragen der Durchführung und Bewertungder Spirometrie sind in den Abbildungen dargestellt, die weite-ren Informationen und Hintergründe sind im Fließtext zusam-mengefasst.Das Update der Leitlinie Spirometrie wurde in drei Stufen erstellt.In der ersten Phase wurde durch den federführenden Autor, Prof.Dr. Carl-Peter Criée, eine Rohfassung für das Manuskript, die denHintergrundtext sowie die Empfehlungen und Aussagen beinhal-tete, erstellt. Für die Überprüfung und Aktualisierung der Litera-tur wurde zusätzlich zu den Expertenmeinungen eine Literatur-suche vom Institut für Lungenforschung GmbH durchgeführt. DieRohfassung des Manuskriptes wurde an alle Mitglieder der Leit-liniengruppe übersendet und in der Konsensuskonferenz am21.11.2013, Frankfurt/M. intensiv diskutiert und abgestimmt.Die Ergebnisse der Konferenz wurden in das Manuskript eingear-beitet und erneut allen Autoren zur weiteren Kommentierungund Abstimmung zur Verfügung gestellt. Die so erhaltenen Zu-satzinformationen und die redaktionellen Änderungen wurdendurch den federführenden Autor zusammengefasst und entspre-chend umgesetzt. Anschließend wurde die Leitlinie durch dieAutoren angenommen sowie durch die beteiligten Fachgesell-schaften freigegeben.

Definition!

Unter Spirometrie versteht man die Messung von (relativen) sta-tischen und dynamischen Lungenfunktionsparametern sowieAtemflüssen am Mund. Sie kann kontinuierlich zur Messung derVentilation oder mittels willkürlicher und maximaler Atmungs-manöver (forcierte Spirometrie) zur Bestimmung definierterVolumina und Atemstromstärken erfolgen.Die Messungen erfolgen entweder mit Strömungssensoren, zudenen der Pneumotachograf (nach Lilly bzw. Fleisch), derUltraschallsensor oder das Hitzdrahtanemometer zählen, odermit Volumensensoren wie der Turbine. Bei Strömungssensorenerrechnet sich das Volumen numerisch aus der Integration derStrömung über die Zeit. Dagegen wird bei Volumensensoren dieStrömung durch Differentiation des erfassten Volumens be-stimmt.Folgende Fragen kann die Spirometrie beantworten:▶ Liegt eine Atemwegsobstruktion vor?▶ Ist eine nachgewiesene Atemwegsobstruktion nicht, teilweise

oder vollständig reversibel? (Reversibilitätstest mit Broncho-dilatatoren)

▶ Besteht eine gesteigerte Reagibilität des Bronchialsystems?(Provokation mit nichtspezifischen Pharmaka bzw. spezifi-schen Substanzen)

▶ Liegt eine Verringerung der spirometrischen Volumina vor?(Restriktion, Überblähung)

▶ Wie verhalten sich die Funktionswerte unter Therapie?(Trend)

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung 147

Abstract 147

Einleitung 148

Definition 148

Indikationen 149

Absolute Kontraindikationen für forcierte Manöver 149

Relative Kontraindikation für forcierte Manöver 149

Messprinzip 149

Kalibrierung/Verifizierung 149

Spirometrische Messparameter 149

Vitalkapazität (VC) 149

Dynamische Lungenfunktionsparameter und maximaleexspiratorische Atemstromstärken

150

Parameter zur Erfassung der forcierten Exspiration 151

Durchführung der Untersuchung 152

Kriterien für eine akzeptable Durchführung der Messung 152

Auswertung 153

Bedeutung der inspiratorischen Parameter 153

Normalwerte 154

Bewertung der Spirometrie– Obstruktive Ventilationsstörung– Restriktive Ventilationsstörung– Differenzialdiagnose bei verminderter Vitalkapazität

156156160160

Spirometrie in der Arbeitsmedizin 161

Lungenfunktionsprotokoll 162

Grenzen der Spirometrie 162

Anhang I 163

Anhang II 163

Literatur 164


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Indikationen!

▶ Diagnostik von Atemwegserkrankungen (z.B. COPD, Asthmabronchiale)

▶ Dyspnoe, Husten und/oder Auswurf▶ Screening (Gesundheitsuntersuchung)▶ Früherkennung von Schäden durch inhalative Noxen▶ Verdacht auf Erkrankungen von Atemwegen, Lunge oder Herz

sowie muskuloskelettale Erkrankungen mit Auswirkungen aufdie Atmung

▶ Verdacht auf Erkrankungen der Atempumpe (Atemzentrum,zugehörige Nerven und Muskeln)

▶ Verlaufsbeobachtung bronchopulmonaler Erkrankungen▶ Therapiekontrolle bronchopulmonaler Erkrankungen▶ arbeitsmedizinische Überwachung und Vorsorge (z.B. bei

Exposition gegenüber Allergenen, anorganischen Stäuben,Rauchbelastungen usw. )

▶ präoperative Diagnostik

Absolute Kontraindikationen für forcierte Manöver!

▶ Akute lebensbedrohliche Krankheitsbilder jeglicher Art, z.B.▶ akuter Myocardinfarkt▶ akute fulminante Lungenembolie▶ großes aszendierendes Aortenaneurysma▶ Spannungspneumothorax

Relative Kontraindikationen für forcierte Manöver!

▶ ausgedehnter Pneumothorax (innerhalb der ersten Wochen)▶ Abdomen-/Thoraxoperation (je nach Befund 1–4 Wochen

postoperativ)▶ Augen-/Hirn-/Ohrenoperation (variabel, Rücksprache

Operateur)▶ Besondere Vorsicht ist zudem bei Hämoptysen unklarer

Genese geboten.

Messprinzip!

Üblicherweise werden heute offene Spirometer auf der Basis derPneumotachografie (Lilly, Fleisch), der Hitzdrahtanemometrie,der Ultraschallmesstechnik bzw. Turbinen verwendet. Bis auf dieTurbine messen die genannten Verfahren den Atemfluss.Anschließendwird numerisch durch Integration des Atemstromsüber die Zeit das Atemvolumen berechnet.(Volumen= ∫ Atemfluss × dt)Dagegen wird bei Volumensensoren, wie der Turbine, primär derVolumenstrom gemessen und anschließend die Strömung durchDifferentiation des registrierten Volumenverlaufs bestimmt.

Sämtliche Atemströmungen und -volumina und die daraus abge-leiteten Parameter werden vereinbarungsgemäß auf BTPS-Be-dingungen normiert (BTPS= „body temperature pressure satura-ted“, d.h. die erhobenen Daten gelten für 37°C und 100% relativeFeuchte beim gegebenen Luftdruck). Exspiratorische Lungenvo-lumina und Strömungenwerden demzufolge direkt erfasst, wäh-rend inspiratorische Größen, für die die ATP-Umgebungsbedin-

gungen gelten (ATP=ambient temperature pressure), auf BTPSkorrigiert werden müssen.

Kalibrierung/Verifizierung!

Es wird gefordert, dass jedes Spirometer auf seine Messgenauig-keit überprüft wird. Mindestens einmal täglich, noch vor der ers-ten Untersuchung, ist das verwendete Messsystem deshalb zukalibrieren bzw. zu verifizieren. Pneumotachografen und Hitz-drahtanemometer werden kalibriert und das Ergebnis der Kali-brierung anschließend verifiziert. Bereits vom Hersteller werk-seitig kalibrierte Sensoren, wie Ultraschallwandler und Turbinen,erfordern eine tägliche Verifizierung.Kalibrierung und Verifizierung erfolgen mit einer Kalibrier-pumpe, die ein geprüftes/zertifiziertes Hubvolumen von 1 bisvorzugsweise 3 Litern bei einem Fehler unter 0,5% hat.Im wöchentlichen Abstand sollte zusätzlich die Linearität desMesssystems überprüft werden. Dazu eignet sich die 3-Fluss-Kalibrierung/Verifizierung. Durch Applikation von niedrigen,mittleren und hohen Flüssen werden 3 Punkte der Sensorkenn-linie untersucht.In wöchentlichem Zyklus ist die regelhafte Überprüfung der Kali-brierung anhand der bekannten und konstanten Lungenvolu-mina von gesunden Mitarbeitern sinnvoll. Man spricht dabeivon einer Bioverifizierung.Eine Überprüfung der Kalibrierung ist zusätzlich durchzuführen,wenn ungeachtet guter Mitarbeit des Untersuchten und nachÜberprüfung der persönlichen Daten ein Ergebnis nicht plausibelerscheint. Dies kann einen Austausch des Widerstandes bzw.eine Reinigung des Systems erforderlich machen.

Spirometrische Messparameter!

Man unterscheidet zwischen statischen und dynamischen Lun-genfunktionsparametern. Unter den statischen Lungenvoluminaversteht man Lungenvolumina, deren Messwerte nicht vom zeit-lichen Ablauf des Spirogramms abhängen (z.B. IVC). Unter dyna-mischen Lungenfunktionsparametern versteht man Messwerte,die vom zeitlichen Verlauf abhängig sind (z.B. FEV1). Da bei offe-nen Spirometern die zeitlichen Verläufe der Atemstromstärkenund geatmeten Volumina zur Verfügung stehen, können sie inder Fluss-Volumen-Kurve problemlos zugeordnet werden(●" Abb.1). Die wichtigsten Parameter sind in ●" Tab.1 zusam-mengefasst.

Vitalkapazität (VC)!

Die Vitalkapazität VC ist die Volumendifferenz, die amMund zwi-schen der Atemlage vollständiger Inspiration (zur TotalkapazitätTLC) und der Atemlage vollständiger Exspiration (zum Residual-volumen RV) gemessen werden kann („Atemhub“). In Deutsch-land und einigen europäischen Ländern wird sie in Form der„inspiratorischen Vitalkapazität“ IVC bestimmt. Hierzu wird ausnormaler Ruheatmung langsam bis zum RV ausgeatmet und an-schließend zügig – aber nicht forciert – bis zur TLC eingeatmet. InGroßbritannien und Nordamerika wird die Vitalkapazität teilswährend einer langsamen („relaxed“) Exspiration vom TLC-Niveau aus mit ansteigender Anstrengung am Exspirationsendegemessen und liefert die exspiratorische Vitalkapazität (EVC). In

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der Regel jedoch erfolgt die Exspiration forciert und führt zur„forcierten exspiratorischen Vitalkapazität“ (FVC). Bei gesundenProbanden besteht keine systematische Differenz zwischen IVCund EVC. Bei obstruktiven Lungenerkrankungen allerdings kanndie IVC deutlich größer sein als EVC und FVC, und EVC ist in derRegel größer als FVC, infolge von abgeschlossenen Luftarealendurch Kollaps bei der beschleunigten Exspiration („trapped air“).

Dynamische Lungenfunktionsparameter undmaximale exspiratorische Atemstromstärken!

Als forcierte Exspiration wird das Manöver bezeichnet, bei demder Proband zügig bis zur TLC einatmet und sofort danach, ohnePause, mit maximaler Anstrengung über mehrere Sekunden biszum Residualvolumen ausatmet. Die maximale Muskelkraft solldabei „schlagartig“ und nicht allmählich aufgebaut werden; da-

Tab. 1 SpirometrischeParameter.

Parameter Definition Symbol Einheit

inspiratorische Vitalkapazität Atemvolumen, welches nach kompletterExspiration maximal eingeatmet werden kann

IVC (Synonym:VC IN)

L

forcierte Vitalkapazität Atemvolumen, welches nach kompletterInspiration forciert maximal ausgeatmetwerden kann

FVC L

forciertes exspiratorisches Volumenin 1 Sekunde, Einsekundenkapazität

Atemvolumen, welches nach maximalerInspiration forciert in der ersten Sekundeausgeatmet werden kann

FEV1 L

relative Einsekundenkapazität,Tiffeneau-Index

Forciertes exspiratorisches Volumen in1 Sekunde, ausgedrückt in % der forciertenVitalkapazität

FEV1/FVC %

maximaler exspiratorischer Spitzen-fluss, „Peak flow“

Spitzenfluss bei maximaler exspiratorischerAnstrengung

PEF L × s−1*

maximaler exspiratorischer Flussbei 25% der FVC

maximale Atemstromstärke nach Ausatmungvon 25% der FVC

FEF25 L × s−1



FEF50 L × s−1



FEF75 L × s−1

mittlerer exspiratorischer Flusszwischen 25% u. 75% der FVC

mittlere Atemstromstärke nach Ausatmungvon 25%–75% der FVC

FEF25–75 L × s−1

* im Peak-Flow-Meter Angabe in L×min−1

PEF

FEF25

FEF50

FEF75

FEV1

VT

1s

FEV1 FVC

IVC

RV

1s

IVC

RVTLCFRC

ERV

IRV

VT

ERV

IRV

IC

TLC FRC

IC

FVC

FEV1

Fluss (L ∙ s–1)Zeit (s)a

b Zeit (s)

Volu

men

(LBT

PS)

Volu

men

(LBT

PS)

Ruhespirometrie Forcierte Spirometrie

Ruhespirometrie Forcierte Spirometrie

Abb.1 Statische und dynamische Lungenfunk-tionsparameter und maximale exspiratorische Flüs-se. a Standardabfolge mit Bestimmung der inspira-torischen Vitalkapazität (IVC) mit nachfolgenderforcierter Spirometrie (siehe Text). b Ablauf bei ein-geschränkter Kooperationsfähigkeit (Kinder,Schwerkranke) mit Bestimmung der IVC nach derforcierten Spirometrie.IRV= Inspiratorisches Reservevolumen, ERV=Exspi-ratorisches Reservevolumen, VT=Atemzugvolu-men, FRC=Funktionelle Residualkapazität,TLC=Totale Lungenkapazität, IC= InspiratorischeKapazität, übrige Parameter wie Tab.1.


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her ist es wichtig, den Patienten anzuhalten, sich auf einen mög-lichst „augenblicklichen“ Beginn der forcierten Ausatmung zukonzentrieren. Bei dem forcierten Exspirationsmanöver – auchTiffeneau-Test genannt – werden das forcierte, exspirierte Volu-men in der ersten Sekunde (Einsekundenkapazität, FEV1) sowiedie maximalen exspiratorischen Atemstromstärken (FEFxx) be-stimmt. Dabei wird sowohl das Volumen gegen die Zeit aufgetra-gen (Volumen-Zeit-Kurve) als auch die Atemstromstärke gegendas Lungenvolumen (Fluss-Volumen-Kurve) (●" Abb.1).In der Routine wird die Bewertung der Fluss-Volumen-Kurve be-vorzugt, sowohl für die klinische Interpretation als auch für dieBeurteilung der Qualität der Untersuchung.Wird die forcierte Exspiration verzögert begonnen, sollte derVersuch möglichst wiederholt werden. Die meisten Spirometerführen in diesem Falle eine Rückextrapolation durch, um den tat-sächlichen Beginn des forcierten Manövers zu bestimmen, insbe-sondere für die zeitabhängigen Parameter, wie das FEV1. Das kor-rigierte (rückextrapolierte) Volumen sollte in jedem Falle unter-halb von 150mL liegen. Es wird empfohlen, die automatischeRückextrapolation immer eingeschaltet zu lassen.Bei dem forcierten Exspirationsmanöver sind zwei Phänomenezu berücksichtigen:1. Die Anstrengungsabhängigkeit („effort-dependence“)

Bei der maximalen exspiratorischen Anstrengung sind dieexspiratorischen Atemstromstärken durch die Kompressionder Atemwege häufig etwas geringer als bei submaximalerAnstrengung, was sich insbesondere bei Patienten mit ob-struktiver Ventilationsstörung auswirkt. Da aber die Atem-stromstärken bei submaximaler Anstrengung nicht reprodu-ziert werden können, wird das maximal forcierte Manövergefordert.

2. Die Zeitabhängigkeit („time-dependence“)Bei langsamer Inspiration mit einer Pause vor der forciertenExspiration vom TLC-Niveau aus sind die Atemstromstärkenund das FEV1 bis zu 25% geringer als bei schneller Inspirationohne Pause. Grund dafür ist die mit dem Glottisverschlussverbundene Relaxation der Atmungsmuskulatur, da die Luftnicht mehr durch Muskelspannung in der Lunge gehaltenwerden muss.Die höheren Flüsse bei forcierter Exspiration ohne vorherigePause kommen durch Relaxation aufgrund der viskoelasti-schen Eigenschaften der Lunge nach Dehnung zustande, aberauch durch eine bessere Aktivierung der Exspirationsmusku-latur. Es wird daher eine zügige Inspiration ohne Pause vor deranschließenden forcierten Exspiration empfohlen. Dies ist auchdeshalb zu beachten, weil eine unterschiedliche AusführungdesManövers bei der Beurteilung, ob eineObstruktionvorliegt,oder beim Bronchodilatationstest zu Fehlern führen kann.

Parameter zur Erfassung der forcierten Exspiration!

1. Einsekundenkapazität, forciertes exspiratorisches Volumen inder ersten Sekunde (FEV1):Das Volumen, welches nach maximaler Inspiration mittelsforcierter Exspiration in der ersten Sekunde ausgeatmet wer-den kann, wird als (absolute) Einsekundenkapazität (FEV1)bezeichnet.

2. Tiffeneau-Index (FEV1/FVC):Die Einsekundenkapazität in Prozent der Vitalkapazität wirdTiffeneau-Index oder relative Einsekundenkapazität genannt.Es wird empfohlen, die FVC als Bezugsgröße zu wählen.

3. Spitzenfluss (PEF):Der Spitzenfluss PEF (Peak Expiratory Flow) ist die maximalerreichbare Atemstromstärke bei forcierter Exspiration (derFluss, mit dem man „Kerzen ausbläst“). Er kann an der Fluss-Volumen-Kurve unmittelbar abgelesen werden. Das Mess-ergebnis hängt, wie bei allen Atemstromstärken, stark von derMitarbeit des Patienten ab.

4. Forcierte exspiratorische Flüsse bei xx% der Vitalkapazität(FEFxx%):Trägt man in die Fluss-Volumen-Kurve die Volumenfraktionenein, bei der jeweils ein Viertel der gemessenen forciertenVitalkapazität ausgeatmet wurde, kann man an diesen Stellendie zugehörigen maximalen Atemstromstärken ablesen: Soerhält man Werte für die maximalen exspiratorischen FlüsseFEF25, FEF50 und FEF75 (jeweils bezogen auf den Prozentsatz derausgeatmeten FVC). Die früher übliche Bezeichnung MEF be-zog sich komplementär auf den Prozentsatz der FVC, der amjeweiligen Viertel noch ausgeatmet werden kann; somit giltFEF75 als identisch mit MEF25. Es wird nicht mehr empfohlen,die Volumengrenzen anhand der inspiratorischen Vitalkapa-zität festzulegen, da dies zu Diskrepanzen führen kann, wennsich IVC und FVC sehr stark unterscheiden. Die maximalenexspiratorischen Flüsse gegen Ende der Exspiration (FEF50 undFEF75) sind empfindliche Indikationen für jede Art von Verän-derungen in den kleinen Atemwegen. Bei normaler oder an-nähernd normaler FEV1 können sie visuell als konkave Defor-mierung der Fluss-Volumen-Kurve qualitativ erfasst werden.Der Bezug auf die jeweilige FVC und die deutlich schlechtereReproduzierbarkeit schmälern allerdings ihre Verwendbarkeitfür die Beurteilung des bronchodilatatorischen Effektes. BeiPatienten nach Transplantation kann z.B. ein im Verlaufabnehmender FEF75-Wert ein Hinweis auf eine Abstoßungs-reaktion sein.

5. Mittlere maximale exspiratorische Atemstromstärke zwischen25% und 75% der FVC (FEF25–75):Die mittlere maximale (forcierte) exspiratorische Atemstrom-stärke, die zwischen 25% und 75% der forcierten Vitalkapazitäterzielt wird, wird als FEF25–75 bezeichnet. Dieser Parameter giltals sensibel zur Erkennung einer beginnenden Atemwegs-obstruktion, ein Vorteil gegenüber der Bestimmung von FEF50oder FEF75 ist allerdings nicht belegt.

Peak-Flow

Da die PEF-Variabilität gut mit dem Schweregrad der obstruk-tiven Ventilationsstörung einer asthmatischen Erkrankungkorreliert, wird er zur Verlaufs- bzw. Therapiekontrolle ge-nutzt. Hierzu misst der Patient mit Hilfe eines Peak-Flow-Meters mehrmals täglich den PEF zu Hause, insbesondere beiakuter Atemnot oder Instabilität der Erkrankung. Es ist zu be-achten, dass die weit verbreiteten Peak-Flow-Meter ihreMessergebnisse in L×min−1 und nicht in L×s−1 anzeigen.Wäh-rend beim Lungenfunktionsmessplatz der tatsächliche Spit-zenfluss gemessen wird, bestimmt das Peak-Flow-Meter dieKraft der Ausatmung, die in Strömungseinheiten angegebenwird. Differenzen zwischen beiden Methoden sind nicht rele-vant, da mit dem Peak-Flow-Meter intraindividuell die Peak-Flow-Variabilität erfasst werden soll.


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Durchführung der Untersuchung!

▶ Der Patient sollte beengende Kleidungsstücke öffnen bzw.ablegen.

▶ Die Körpergröße sollte gemessen werden (Angaben derPatienten häufig fehlerhaft).

▶ Die Messung erfolgt im Sitzen, da sich alle Normalwerte aufdie sitzende Position beziehen. Es gibt spezifische Indikatio-nen für die Durchführung im Liegen.

▶ Die Nase wird mit einer Nasenklemme luftdicht verschlossen.▶ Der Patient nimmt das Mundstück bzw. den Filter vor dem

Strömungssensor zwischen die Zähne, die Zunge liegt unterdem Mundstück. Die Modalitäten können je nach verwende-temMundstück/Filter variieren.

▶ Der Patient wird aufgefordert, die Lippen fest um das Mund-stück zu schließen. Dabei ist insbesondere auf den Lippen-schluss an den Mundwinkeln zu achten!

▶ Nach einigen ruhigen und gleichmäßigen Atemzügen aufFRC-Niveau soll der Patient langsammaximal ausatmen. Ohnezeitliche Limitation wird ein deutliches Plateau im Spiro-gramm angestrebt. Danach erfolgt eine zügige vollständigeInspiration zur Bestimmung der inspiratorischen Vitalkapa-zität IVC.

▶ An dieses Manöver schließt sich ohne Pause eine forcierte undmaximale Exspiration bis zum RVan. Um das RV bei langsamerund vor allem bei forcierter Exspiration möglichst zu errei-chen, kommt es darauf an, so lange wie möglich auszuatmen,bis ein deutliches Plateau im zeitlichen Volumenverlauf sicht-bar wird. Dies fällt vor allem Patienten mit einer obstruktivenVentilationsstörung und Kindern schwer. Es ist nachgewiesen,dass Exspirationszeiten oberhalb von 15s nicht wesentlich zurVerbesserung der Volumenregistrierung beitragen. Aus die-sem Grunde kann der Versuch nach dieser Zeit abgebrochenwerden, um den Patienten zu entlasten. Insgesamt muss derPatient also bei der Folge dieser Manöver angehalten werden,ausgehend vom FRC sowohl das minimale als auch das maxi-male Lungenvolumen (also erst RV, dann TLC, dannwieder RV)wirklich zu erreichen.

Kriterien für eine akzeptable Durchführungder Messung!

Die Akzeptanz-Kriterien sind in den ●" Tab.2 und ●" Abb.2 zu-sammengestellt.Das jeweilige Exspirationsmanöver des Erwachsenen sollte min-destens 6s betragen und ist korrekt beendet, wenn sich das Volu-men über mindestens 1s umweniger als 25mL ändert. Wenn dasreine Zeitkriterium (mindestens 6s) nicht erfüllt wird, z.B. beiKindern und Patienten mit Lungengerüsterkrankungen, ist dieMessung bei Erreichung eines Plateaus trotzdem akzeptabel.Um die Reproduzierbarkeit (repeatability) – und damit die GütederMitarbeit– bestimmen zu können, müssenmindestens 3 Ver-suche durchgeführt werden. Hierbei dürfen sich die Ergebnissedes besten und zweitbesten Versuches für FEV1 und FVC um nichtmehr als 5% (bei einer FVC<1L um nicht mehr als 100mL) unter-scheiden. Hohe Reproduzierbarkeit ist trotz guter Mitarbeit nichterreichbar, wenn durch die forcierten Manöver ein „Spirometer-Asthma“ induziert wurde. Dieses ist bei nur 3 Versuchen selten,die Wahrscheinlichkeit steigt aber mit der Zahl der Versuche,weil bei entsprechend disponierten Patienten jede forcierte Ex-spiration eine Art von Bronchoprovokation darstellen kann. So-lange nicht drei akzeptable Atmungsmanöver dokumentiert unddie Akzeptabilitätskriterien nicht erfüllt sind, sollten weitereAtemmanöver durchgeführt werden, jedoch nicht mehr als ins-gesamt 8. Verstöße gegen die Akzeptanzkriterien müssen doku-mentiert werden (soweit möglich, automatisch von der Mess-Software), und die vom Untersucher beurteilte Güte der Mit-arbeit muss auf dem Untersuchungsprotokoll notiert werden(Muster in●" Tab.3, Beispiele auf den●" Abb.3 und●" Abb.4).

Tab. 2 Kriterien für eine repräsentative forcierte Exspiration (mit ATS/ERS-Kriterien 2005)*.

Reproduzierbarkeitskriterien

– mindestens 3 akzeptierte Versuche aufzeichnen

Die Differenz zwischen dem größten und zweitgrößten Wert:

– für FEV1 nicht mehr als 5% und weniger als 150mL**

– für FVC nicht mehr als 5% und weniger als 150mL**

Akzeptanzkriterien

Der maximale exspiratorische Spitzenfluss („Peak flow“ PEF) soll inner-halb von 120ms erreicht werden (steiler Anstieg).

– Exspirationszeit länger als 6 s; bei Kindern jünger als 10 Jahre längerals 3 s

– keine Artefakte (Husten, Glotisschluss, Leckagen, vorzeitige Beendi-gung, unterschiedliche Anstrengung)

– Die Exspiration ist erst beendet, wenn das ausgeatmete Volumen einPlateau erreicht hat bzw. die Volumenänderung in der letzten Sekundeunterhalb von 25mL bleibt.

– Das rückextrapolierte Volumen ist kleiner als 5% der FEV1 bzw. FVC undkleiner als 150mL

* Miller et al.: Standardisation of spirometry; ATS/ ERS task force; Eur Respir J 2005;26: 319–338

** Bei FEV1 und FVC<1L darf die Differenz nicht mehr als 100mL betragen.

< 5 % > 5 %1. Messung2. Messung3. Messung

optimale Reproduzierbarkeit

Die 3 Fluss-Volumen-Kurven sindnahezu deckungsgleich.

Die größte und zweitgrößteFluss-Volumen-Kurve sindnahezu deckungsgleich.

Die beiden größten Fluss-Volumen-Kurven divergieren zu stark.

akzeptable Reproduzierbarkeit Reproduzierbarkeit unakzeptabel Abb.2 Kriterien für die Reproduzierbarkeit derregistrierten Messungen (Versuche).


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Auswertung!

Die höchsten Werte für IVC, FEV1 und FVC werden aus allen Ma-növern ermittelt, die die o.g. Akzeptanz- und Reproduzierbar-keitskriterien erfüllen. Die maximalen exspiratorischen Atem-stromstärken werden aus der besten Fluss-Volumen-Kurve, d.h.aus derjenigen mit der größten Summe aus FEV1 und FVC, be-stimmt.Die ausgewählte Kurve ist numerisch und grafisch zu dokumen-tieren. Um die Reproduzierbarkeit zu dokumentieren, bieten sichzwei Möglichkeiten an: Man notiert die Reproduzierbarkeit alsnumerischen Wert, oder/und man dokumentiert alle akzepta-blen Fluss-Volumen-Kurven grafisch. Die grafische Darstellungmuss jederzeit eine erneute Formanalyse ermöglichen.Nicht empfohlen wird die sogenannte Hüllkurve. Dabei werdendie Fluss-Volumen-Kurven am Ausgangspunkt der forciertenExspiration (TLC) übereinandergelegt und eine hypothetischeMaximalkurve konstruiert; die Maximalflüsse werden dann vonder Maximalkurve abgelesen. Die Maximalkurve ist eine kon-

struierte, fiktive Kurve, die nie realiter geatmet wurde, und daherproblematisch.

Bedeutung der inspiratorischen Parameter!

Die neuen Normalwerte (s.u.) und internationalen Empfehlun-gen zur Spirometrie beziehen sich nur auf exspiratorische Para-meter. So wurde international die Vitalkapazität nur in Form derforcierten (exspiratorischen) Vitalkapazität (FVC) und nicht alsinspiratorische Vitalkapazität (IVC) gemessen, obwohl diese ge-rade bei Patienten mit Atemwegsobstruktion größer ist als dieFVC. Auch für andere inspiratorische Parameter existieren keineNormalwerte, ihre Messungen können trotzdem von Vorteil sein.1. Das Volumen, welches bei einer forcierten Inspiration begin-

nend vom Residualvolumen in 1 Sekunde eingeatmet wird,wird als FIV1 bezeichnet. Ihre Bestimmung kann nicht unmit-telbar im Rahmen der routinemäßigen Spirometrie integriertwerden, da sie ein separates Atemmanöver erfordert. Diesesforcierte Inspirationsvolumen in 1 Sekunde beträgt bei gesun-den Probanden ca. 95% der IVC. Es ist ein Maß für die inspira-torisch wirksame Obstruktion und für die inspiratorisch wirk-sameMuskelkraft, die mit der Dyspnoe korreliert ist. So ist z.B.bei mittel- bis schwergradiger COPD die Besserung der Dys-pnoe nach Inhalation eines Betamimetikums mit einer Zunah-me der inspiratorischen Einsekundenkapazität (FIV1) verbun-den. Die Zunahme der FIV1 erklärt sich aus der Abnahme derinspiratorisch wirksamen Obstruktion und der Reduktion derLungenüberblähung, die wiederum zu einer Zunahme der In-spirationskraft führt. Häufig ändert sich bei schwerer COPDdie FIV1 stärker als die exspiratorischen Parameter, die sichaufgrund des Atemwegskollapses kaum ändern können.

2. Zur Inhalation aus Pulversystemen ist immer ein inspiratori-scher Mindestfluss erforderlich. Durch die Messung des inspi-ratorischen Spitzenflusses (PIF) kann abgeschätzt werden, obdie Patienten in der Lage sind, aus einem Pulversystem suffi-

kein steiler Anstieg

zögerlicher Start der Ausatmung

Maßnahme: Patienten bitten,schlagartig so schnell wie möglich auszuatmen.

Maßnahme: Patienten evtl. vorher abhusten lassen.

Maßnahme: Patienten bitten,mit aller Kraft auszuatmen.

Husten während der Ausatmung geringe Anstrengung

gezackte Kurveabgerundete obere Spitze

Abb.3 Fehlerzeichen(gelber Kurvenbereich=optimale Mitarbeit).

vorher nicht maximal eingeatmet

parallel verkleinerte Kurve

Kurvenicht geschlossen

rechte Spitzefehlt

unvollständige Ausatmung frühzeitiger Abbruch der Ausatmung

Maßnahme: Patienten bitten,vor dem forcierten Ausatmen länger und tiefer einzuatmen.

Maßnahme: Patienten bitten, so lange wie möglich auszuatmen.

Maßnahme: Patienten bitten, so lange wie möglich auszuatmen.

Abb.4 Fehlerzeichen(gelber Kurvenbereich=optimale Mitarbeit).

Tab. 3 Dokumentation Mitarbeit und technische Qualität.

Mitarbeit Technische Qualität

einwandfrei Messung fehlerfrei

gut Messung ohne relevante Fehler

eingeschränkt wegen mangelndemVerständnis

Messung noch brauchbar

eingeschränkt wegen Hustenreiz Messung teilweise fehlerhaft

eingeschränkt wegen fehlenderKoordination

Messung mit großen Fehlern

eingeschränkt wegen mangelnderKraft

eingeschränkt wegen Schmerzen

eingeschränkt wegen mangelnderBereitschaft


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zient zu inhalieren, wobei natürlich der Widerstand des Pul-versystems genauso zu berücksichtigen ist. Auch die Messungdes inspiratorischen Spitzenflusses erfordert ein separatesAtemmanöver.

3. Das Residualvolumen (RV) ist mittels Spirometrie nicht mess-bar. Ein hohes Residualvolumen bei obstruktiver Ventilations-störung, auch „statische Überblähung der Lunge“ genannt,kann durch Messung der inspiratorischen Kapazität (IC) abge-schätzt werden. Darunter versteht man das Volumen, das ausder Atemruhelage maximal einatembar ist, also das Volumenzwischen FRC und TLC (●" Abb.1). Es sollte der Mittelwert aus3 Manövern zur Auswertung kommen. Die inspiratorischeKapazität ist ein aus der Spirometrie, d.h. ohne Ganzkörper-plethysmografie gewinnbares Maß zur Abschätzung der spi-rometrisch ansonsten nicht erfassbaren Lungenüberblähung.Die Besserung der Lungenüberblähung unter Bronchodilata-tion kann daher durch die Bestimmung der IC gemessen wer-den, die Besserung der IC geht auch mit einer Besserung derDyspnoe einher. Eine Verminderung der IC auf unter 25% derTLC ist mit einer ungünstigen Prognose verbunden.

4. Stenosen in den extrathorakalen Atemwegen drücken sich inhöherem Maße auf die Inspiration aus, sodass die Flusslimita-tion, die durch die oberen Atemwege bedingt ist, in den for-cierten Inspirationsmanövern sichtbar wird (s.u.).

Normalwerte!

Bei den bisher in Deutschland verwendeten Normalwerten han-delt es sich umdie sogenanntenEGKS-Werte (EuropäischeGesell-schaft für Kohle und Stahl), welche zuletzt 1993 von der EuropeanRespiratory Society (ERS) publiziert wurden [1]. Die ●" Tab.4zeigt die Regressionsgleichungen zur Berechnung der entspre-chenden Sollwerte.Die EGKS-Werte entsprechen weder epidemiologisch (hochaus-gewählte Populationen) noch biostatisch (unzureichende Regres-sionsanalysen) den heutigen Anforderungen. Die Global LungInitiative (GLI) publizierte 2012 spirometrische Referenzwerte,basierend auf qualitätskontrollierten Messungen in verschiede-

nen Ländern (74187 gesunde Probanden, Alter 3–95 Jahre) [2].Die GLI erstellte Referenzgleichungen für folgende Parameter:▶ FEV1 ≤95 Jahre▶ FVC ≤95 Jahre▶ FEV1/FVC ≤95 Jahre▶ FEF25–75 ≤90 Jahre▶ FEF75 ≤90 Jahre▶ FEV0,75 für ≤7 Jahre▶ FEV0,75/FVC für ≤7 JahreIm Gegensatz zu den EGKS-Daten zeigten sich bei der GLI u.a. fol-gende Unterschiede:▶ bis zu 10% höhere Werte der FVC und FEV1 im mittleren und

höheren Lebensalter▶ Die ethnische Gruppenzugehörigkeit beeinflusst die Lungen-

funktion.▶ Die absolute Streuung der Messwerte variiert. Im Alters-

bereich von 15 bis 45 Jahre ist sie am niedrigsten, unter undoberhalb nimmt sie altersabhängig zu.

▶ Notwendigkeit der separaten Errechnung der Normalwertesowie des unteren Grenzwertes (engl. lower limit of normal,LLN)

▶ Die Referenzgleichungen sind komplex und erfordern den Ein-satz spezieller Software (kostenlos unter www.lungfunction.org).

Weit verbreitet ist das Vorgehen, einen pathologischen Grenz-wert anhand fester Prozentangaben des Mittelwertes zu definie-ren (z.B. ≤80%). Dieses Verfahren ignoriert jedoch die unter-schiedliche Streubreite der Normalwerte. Will man diese berück-sichtigen, kommt man zu Perzentilen. Mittels Perzentilen kannman den Bezug des Untersuchungsergebnisses eines gewähltenParameters zu seiner statistischen Verteilung im Rahmen derNormalpopulation in %-Schritten herstellen.Als LLN wird gewöhnlich das 5.Perzentil definiert. Dies bedeutet,dass lediglich 5% der gesunden Bevölkerung einen Messwert un-terhalb des LLN aufweisen. Die Lungenfunktionswerte Gesunderzeigen näherungsweise eine Normalverteilung; mathematischergibt sich daraus, dass das 5.Perzentil (z.B. für die FVC in Litern)dem Sollmittelwert (z.B. in Litern) minus 1,645 multipliziert mitder Streuung entspricht.

Tab. 4 Regressionsgleichungen(EGKS-Werte) für Lungenvoluminaund exspiratorische Atemstrom-stärken für Erwachsene im Altervon 18–70 Jahren.

Mittelwert-Gleichung 1,64×RSD

Männer IVC (L) 6,10 KG−0,028 A−4,65 ± 0,92

FVC (L) 5,76 KG−0,026 A−4,34 ± 1,00

FEV1 (L) 4,30 KG−0,029 A−2,49 ± 0,84

PEF (L × s−1) 6,14 KG−0,043 A+0,15 ± 1,99

FEF50=MEF50 (L × s−1) 3,79 KG−0,031 A−0,35 ± 2,17

FEF75=MEF25 (L × s−1) 2,61 KG−0,026 A−1,34 ± 1,28

FEV1/ VC (%) −0,18 A+87,21 ± 11,8

Frauen IVC (L) 4,66 KG−0,024 A−3,28 ± 0,69

FVC (L) 4,43 KG−0,026 A−2,89 ± 0,71

FEV1 (L) 3,95 KG−0,025 A−2,60 ± 0,62

PEF (L × s−1) 5,50 KG−0,030 A−1,11 ± 1,48

FEF50=MEF50 (L × s−1) 2,45 KG−0,025 A+1,16 ± 1,81

FEF75=MEF25 (L × s−1) 1,05 KG−0,025 A+1,11 ± 1,13

FEV1/VC (%) −0,19 A+89,10 ± 10,7

KG=Körperlänge in m, A=Alter in Jahren. Zwischen 18 und 25 Jahren wird in die Sollwertgleichung das Alter 25 eingesetzt.Das 5. Perzentil errechnet sich durch Subtraktion von 1,64×RSD (residuale Standardabweichung) vom errechneten Mittelwert(z.B. ist der untere Grenzwert für IVC bei Männern: mittlere IVC−0,92L)Sollwerte für Kinder in: Lindemann H., W. Leupold, Lungenfunktionsdiagnostik bei Kindern, Kohlhammer, Stuttgart 2003.


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Innovationen des Ansatzes der GLI gegenüber EGKS bestehen da-rin, dassa) die Populationen umfangreicher und breiter gewählt wurden,b) die Gleichungen zur Bestimmung des Sollmittelwertes

genauer sind undc) ein gleitender Übergang vom Kindesalter in den Erwachse-

nenbereich besteht [12].Um eine ja/nein-Entscheidung zu ermöglichen, findet der soge-nannte „Z-Score“ Anwendung (abgeleitet von der Bezeichnungeiner standardisierten Normalverteilung als „Z-Verteilung“). DerZ-Score gibt an, um wie viele Standardabweichungen ein be-stimmter Messwert vom Sollmittelwert abweicht. Beispielweiseentspricht Z=0 genau dem Sollmittelwert und Z=−2 bedeutet,dass der Messwert 2 Standardabweichungen unterhalb vom Soll-mittelwert liegt. Die ●" Abb.5 und ●" Abb.6 illustrieren dieseSachverhalte. Jedem Z-Score kann stets ein bestimmtes Perzentilzugeordnet werden; Perzentilen und Z-Scores sind also gleich-wertig und ineinander umrechenbar. Gemäß der oben genann-ten Definition des LLN entspricht dem Perzentil von 5% ein Z-Score von −1,645, hingegen ein Z-Score von −2,32 einem Perzen-til von 1% usw.

Die LLN ist dazu gedacht zu entscheiden, ob mit der Wahrschein-lichkeit von 95% ein pathologischer Wert vorliegt. In der Spiro-metrie kommen nur negative Z-Scores vor, da nur Abweichungenvom Normwert „nach unten“ pathologisch sind.Zusammengefasst: Ist der Z-Score größer oder gleich −1,645, liegtder Messwert nicht im pathologischen Bereich. Z-Scores, die klei-ner als −1,645 sind, liegen unterhalb des 5% Perzentils entspre-chend LLN. Hierbei nimmtdieWahrscheinlichkeit ab, dass ein sol-cher Messwert bei einem Gesunden vorkommt. Deswegen wur-den im Befundausdruck 2 Bereiche festgelegt, wie in ●" Abb.7dargestellt.1. Normalbereich: oberhalb des 5.Perzentils entsprechend

Z-Score ≥−1,6452. Pathologischer Bereich: unterhalb des 5.Perzentils entspr.

Z-Score <−1,645Mit zunehmendem Alter nimmt die Streuung der erhobenenMesswerte zu und demzufolge der Parameterwert für das 5.Per-zentil ab, sodass in höherem Alter der untere Grenzwert (LLN)sogar unterhalb von 70% des Sollwertes zu liegen kommt. Fernersollte beachtet werden, dass bei einzelnen Individuen die Lun-genfunktionswerte zunächst oberhalb des Mittelwertes der Pop-ulation liegen können, im Verlauf einer Erkrankung möglicher-weise deutlich abfallen (z.B. bei progredienter Lungenfibrose)und dennoch über lange Zeit noch oberhalb des LLN liegen kön-nen. Daher schließen auch normale Z-Scores eine pathologischeÄnderung im Einzelfall nicht aus. Aus diesem Grunde bleibt dieVerlaufskontrolle der Lungenfunktionswerte eines bestimmtenPatienten (i. e. der intraindividuelle Vergleich) stets aussagekräf-tiger als Querschnittsbeobachtungen mit einmaliger Messungund Vergleich mit dem Normalkollektiv (i. e. der interindividuelleVergleich). Hierfür sind die Z-Scores nach GLI besonders gut ge-eignet, da sie eine optimal adjustierte Einordnung der Verlaufs-werte relativ zur Normalpopulation selbst innerhalb der LLN er-lauben.Einschränkend muss erwähnt werden, dass weiterhin die EGKS-Werte benutzt werden können (●" Tab.4), solange die neuenNormalwerte der Quanjer GLI 2012 nicht in die gängige Softwareimplementiert sind.

–3,5 –3 –2,5

–2,32 –1,64

–2 –1–1,5Z-Score

NormbereichUnterhalb LLN, d. h. < –1,645 Z-Score bzw. < 5. Perzentil

Z-Score = Abweichung vom Sollmittelwert in Einheiten der jeweiligen Standardabweichung

Perz

entil

–0,5 010050

105

1

0,1

Abb.6 Beziehung zwischen Z-Score und Perzentilen (―).

–6 –4 –2

–1,645

Unterer Grenzwert(LLN = lower limit of normal)

Häu

figke

it

Oberer Grenzwert(ULN = upper limit of normal)

5. 50. 95. Perzentil

1,645 Z-ScoreFEV1 0

0 2 4 6

Z-Score

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

Abb.5 Perzentile und Z-Scores des Frequenz-spektrums der Lungenfunktionsparameter dergesunden Referenzpopulation. Die spirometrischenMessparameter (hier als Beispiel FEV1) sind patho-logisch, wenn sie einen Z-Score von geringer als−1,645 aufweisen, damit liegen sie unter dem5. Perzentil, welches dem unteren Grenzwert(lower limit of normal, LLN) entspricht. Einzelheitensiehe Text.


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Bewertung der Spirometrie!

Mittels Spirometrie können unterschiedliche Ventilationsstörun-gen nachgewiesen und quantifiziert werden. CharakteristischeVeränderungen der Fluss-Volumen-Kurve sind in den ●" Abb.8bis●" Abb.14 dargestellt.

1.Obstruktive VentilationsstörungEine obstruktive Ventilationsstörung ist durch eine Verminde-rung des altersabhängigen Tiffeneau-Index (FEV1/FVC) auf Werteunterhalb des 5.Perzentils (Z-Score kleiner als −1,645) definiert.In den vorhergehenden Empfehlungen wurde das FEV1 auf dieinspiratorische Vitalkapazität (IVC) bezogen. Für die IVC existie-ren allerdings keine neuen GLI-Normwerte, sodass IVC bei derQuotientenbildung durch FVC ersetzt wurde. In der Regel ist beider obstruktiven Ventilationsstörung auch die absolute Ein-sekundenkapazität kleiner als ihr Normwert.Charakteristisch ist die Abnahme der maximalen exspiratori-schen Atemstromstärken. In der klinischen Beurteilung ergibtsich der spirometrische Schweregrad der obstruktiven Ventila-tionsstörung aus der Einschränkung der FEV1 ausgedrückt in Pro-zent des Sollwerts (●" Abb.15). Aufgrund der neuen Normalwer-te (GLI 2012) wurde die alte, fünf Bereiche umfassende Graduie-rung verlassen. Gemäß der bisherigen Schweregradeinteilungwäre es nämlich bei älteren Patienten möglich, dass ein gerade

eben pathologischer Wert (unterhalb des 5.Perzentils, LLN) be-reits einen Grad II der obstruktiven Ventilationsstörung zur Folgehätte.

Besonderheiten im KindesalterDie forcierte Exspiration ist ein artifizielles Manöver und damitstark mitarbeitsabhängig. Bei jüngeren Kindern kann die Spiro-metrie versucht werden, wenn sie in der Lage sind, willkürlicheAtemmanöver durchzuführen und ein Mundstück tolerieren. Dasspirometrische Atemmanöver wird von der Atemmittellage ausgeprüft. Die Kinder und Jugendlichen sitzen in aufrechter Positionauf einem Stuhl. Beide Füße stehen sicher auf dem Boden oder aufeinemHocker. Eswerden in der Regel Nasenklemmenverwendet,bei jüngeren Kindern kann darauf ggf. verzichtet werden. Nachaltersgemäßer Erklärung und Demonstration des Manövers wer-den die Probanden gebeten, erst ruhig ein- und auszuatmen, dannzügig, aber nicht forciert einzuatmen, um anschließend forciert,so stark und so lange wie möglich auszuatmen. Die forcierte Ex-spiration wird also im Kindesalter mit einem Inspirationsmanö-ver eingeleitet, bei dem die inspiratorische Kapazität (IC) vomFRC-Niveau (funktionelle Residualkapazität) bis zur TLC (TotaleLungenkapazität) eingeatmet wird (●" Abb.1b).

Autor Soll Best % (B/S) Z (B) Best–3 –2 –1 1 2 3

V1 V2 V3 V4

Sollwerte nach Quanjer GLI 2012

FVC 6,87 4,66 68 –2,22 4,55 4,47 4,60 4,66

FEV1 Quanjer... 5,13 3,11 61 –2,54 2,97 2,96 3,00 3,11

FEV1 % FVC Quanjer... 75,29 66,85 89 –1,20 65,29 66,15 65,12 66,85

MFEF Quanjer... 3,88 1,90 49 –1,62 1,71 1,79 1,68 1,90

FEF75 Quanjer... 1,26 0,68 54 –1,12 0,60 0,67 0,55 0,68

Sollwerte nach EGKS 1993

PEF ECCS... 10,42 8,30 80 –1,75 8,02 8,09 8,17 8,30

IC ECCS... 4,94 2,81 57 2,70 2,54 2,53 2,81

ERV ECCS... 1,51 1,85 123 1,85 1,93 2,07 1,85

F/V ex F/V ex

Alle VersucheBester Versuch

Vor Vor

Abb.7 Forcierte Spirometrie/Fluss-Volumen-Kurve. Lungenfunktionsprotokoll mit Angabe der Autoren der Normalwerte sowie der gemessenenWerte (Best)in Bezug zu den Sollwerten (% (B/S), identisch mit % Soll) sowie Angabe des Z-Scores. Werte unterhalb des Z-Scores von −1,645 sind orange eingetragen alspathologische Werte, Werte im Normbereich bis zu einem Z-Score von −1,645 sind grün markiert.


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Atemwegskollaps

Knickbildung der Ausatmungskurve. FVC und PEF deutlich erniedrigt.

Abb.10 Krankheitszeichen. SchwereObstruktion.

Forcierte Aus- und Einatmung in Form eines Parallelogramms mit Innenkrümmung.

z.B. VCD

Abb.14 Krankheitszeichen. ExtrathorakaleStenose. VCD=Vocal cord dysfunction.

Definition Schweregrad

FEV1/FVC < LLN

I leicht FEV1 > 60% Soll

II mittelschwer FEV1 40 – 60% Soll

III schwer FEV1 < 40% Soll

LLN = unterer Grenzwert (Z-Score <−1,645 bzw. < 5. Perzentil)

Abb.15 Obstruktive Ventilationsstörung.

z.B. Asthma, COPD

Typische Innenkrümmung der Ausatmungskurve.PEF meist niedrig. FVC häufig normal.

Abb.8 Krankheitszeichen. LeichteObstruktion.

z.B. Asthma, COPD

Typische Innenkrümmung. PEF meist deutlicherniedrigt. Evtl. mit erniedrigter FVC.

Abb.9 Krankheitszeichen. DeutlicheObstruktion.

Form der Fluss-Volumen-Kurve weitgehenderhalten. FVC und PEF erniedrigt.

Abb.11 Krankheitszeichen. Restriktion.

z. B. Stimmbandlähmung

Plateau in der Einatmungskurve. Form der Ausatmungskurve oft erhalten.

Abb.12 Krankheitszeichen. Variableextrathorakale Stenose.

Plateau in der Ausatmungskurve. Form der Einatmungskurve oft erhalten.

z.B. Tracheomalazie

Abb.13 Krankheitszeichen. Variable intra-thorakale Stenose.


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Die für Erwachsene gültigen Qualitätskriterien für die forcierteExspiration finden ab dem 10. Geburtstag Anwendung. Dabeikann auch in dieser Altersgruppe die Exspiration vollständig sein,ohne dass eine Exspirationszeit von 6 Sekunden erreicht ist. Da-her kann auf sie zur Beurteilung der Qualität bei visueller Inspek-tion verzichtet werden [3]. Für die Altersgruppe unterhalb von10 Jahren sollte die Ausatemzeit mindestens 3 Sekunden betra-gen, für Kinder jünger als 6 Jahre kann die Spirometrie unabhän-gig von der Ausatemzeit verwendet werden, wenn eine technischakzeptable Kurve vorliegt. Dies beinhaltet den raschen Anstiegzum Peak-Flow, eine artefaktfreie Ausatmung und eine vollstän-dige Ausatmung bis zum Residualvolumen. Grundsätzlich gilt,dass eine visuelle Qualitätskontrolle einer numerischen Bewer-tung überlegen ist.Bei Kindern vor dem Schulalter müssen wegen der physiolo-gisch-anatomischen Lungenentwicklung andere Lungenfunk-tionsparameter zusätzlich dokumentiert werden. Verglichen mitSchulkindern und Erwachsenen haben jüngere Kinder relativgroße Atemwege im Vergleich zum Lungenvolumen. Sie leerenihre Lunge deshalb in kürzester Zeit. Die Exspirationszeit liegtdeshalb auch bei guter Mitarbeit oft deutlich unter einer Sekun-de, sodass die FEV1 kein sinnvoller Parameter ist. Die zusätzlicheAngabe von FEV0,5 und FEV0,75 wird daher empfohlen. Auchwenndie Ausatemzeit länger als 1 Sek. ist, liegt der normale FEV1/FVC-Quotient bei gesunden Kindern bis zum 6. Lebensjahr oberhalbvon 0,9. Somit kann dieser Parameter bei Kindern vor dem Schul-alter nicht wie bei Älteren zur alleinigen Beurteilung einer Atem-wegsobstruktion verwendet werden. Eine visuelle Inspektion derFluss-Volumen-Kurve (z.B. Vorliegen einer konkaven Deformie-rung des abfallenden Schenkels der Exspirationskurve des Fluss-Volumen-Diagramms) ist deshalb obligat, nicht nur um die Qua-lität der Messung zu beurteilen, sondern auch um eine möglicheObstruktion zu erkennen. Auch ältere Kinder mit persistieren-dem Asthma bronchiale haben häufig eine nach Werten „nor-male“ Lungenfunktion. Eine eindeutige und behandlungsbedürf-tige Obstruktion kann auch bei „normalen“ Lungenfunktions-werten vorliegen.So sollte bereits ein konkaver Verlauf des abfallenden Schenkelsder Exspirationskurve des Fluss-Volumen-Diagramms zu einemBronchodilatations-Test Anlass geben, auch wenn die numeri-schen Werte normal sind. Gerade bei Kindern kann bisweilenerst nach Bronchodilatation und/oder Bronchoprovokations-Testeine Aussage über das Vorliegen einer obstruktiven Ventilations-störung getroffen werden.Die GLI 2012-Werte ermöglichen altersübergreifend eine Beur-teilung ab dem 3. Lebensjahr, sodass auch die Zeit der Transitionvom Jugendlichen zum Erwachsenen ohne Fehler durch Wechselder Regressionsgleichungen beurteilt werden kann. Ältere spiro-metrische Normwerte sollten nicht mehr verwendet werden.Nur für eine Übergangszeit ist eine vergleichende Bewertung,gerade bei Langzeitbeobachtung, sinnvoll. Eine noch größere

Genauigkeit der Bewertung kann durch Verwendung nationalerReferenzpopulation, wie sie die LUNOKID-Studie darstellt, erzieltwerden [3].In der LUNOKID-Studie ist die Variabilität aufgrund der striktenQualitätskontrolle aller Messungen über alle Altersgruppengleich, sodass keine Anpassung in den jüngeren Altersgruppenerfolgen muss.Im Gegensatz zur GLI kann deshalb, in Kenntnis von Alter undGröße des Kindes, der jeweilige Median und das lower limit ofnormal (LLN) des Probanden direkt in einer Tabelle abgelesenwerden [4]. Trotzdem wird auch für Kinder und Jugendliche dieVerwendung der GLI-Werte empfohlen, die universell verfügbarsind und die kontinuierliche Beurteilung bis in das Erwachsenen-alter ermöglichen.

Quantifizierung der ObstruktionDer Schweregrad der Messwerteinschränkung ist repräsentativfür die Obstruktion, muss aber nicht mit dem klinischen Schwe-regrad der Erkrankungen wie bei COPD oder Asthma überein-stimmen. Die Spirometrie-Daten sind nur ein Teil der Surrogat-parameter, die die Beurteilung des klinischen Schweregradesvon Asthma oder COPD bestimmen. So wird z.B. beim Asthmabronchiale zur Unterscheidung von kontrolliertem und unkon-trolliertem Status die Lungenfunktion nicht berücksichtigt(●" Tab.5). Somit kann selbst bei präbronchodilatatorisch gemes-sener normaler Spirometrie ein unkontrolliertes Asthma vorlie-gen, wenn der Patient häufig Anfälle hat. Bei der Schweregrad-einteilung der COPD wird nach internationalen Empfehlungen(GOLD 2011) das postbronchodilatatorische FEV1 gewählt, umdie chronische, persistierende Lungenfunktionseinschränkungals Grundlage der Beurteilung der Obstruktion heranzuziehen.Das postbronchodilatatorische FEV1 in Prozent des Sollwerteswird neben der anamnestisch zu erhebenden Exazerbationsrateund der Symptomatik benutzt, um die unterschiedlichen Kollek-tive A–D zu bilden (●" Abb.16).Bei den internationalen GOLD-Empfehlungen wird eine obstruk-tive Ventilationsstörung nicht über das 5. Perzentil, sondern übereine altersunabhängige Reduktion des postbronchodilatatori-schen FEV1/FVC-Quotienten unter 70% definiert. Da bei älterenPatienten über 60 Jahre das 5.Perzentil weit unter diesem Grenz-wert liegt, könnte es potenziell (wenn nur die Spirometrie bei derDiagnosestellung berücksichtigt wird) zu falsch positiven COPD-Diagnosen kommen, genauso wie im jüngeren Lebensalter unter40 Jahre das 5.Perzentil oberhalb von 70% liegt und damit dieDiagnose einer COPD nicht gestellt wird. Die Befürworter dieserpathophysiologisch nicht korrekten altersunabhängigen Grenzedes FEV1/FVC-Quotienten von 70% argumentieren, dass dieseGrenze einfach und seit Jahren etabliert ist, man brauche keineSoftware, um das 5. Perzentil zu berechnen, und man wisse überdas Risiko der Überdiagnostik bei älteren Patienten. Allerdingswird zur Spirometrie spätestens jetzt nach Implementation der

Tab. 5 Die Stufen der Asthmakontrolle bei Erwachsenen.

Asthmakontrolle kontrolliert

(alle Kriterien erfüllt)

teilweise kontrolliert

(1 Kriterium innerhalb 1 Woche)

unkontrolliert

Symptome ≤2× pro Woche > 2× pro Woche über 2 Kriterien des teilweisekontrollierten Asthmas innerhalbeiner Woche

Einschränkung der Alltagsaktivität keine vorhanden

nächtliche Symptome keine vorhanden

Einsatz einer Bedarfsmedikation ≤2× pro Woche > 2× pro Woche

Exazerbation keine ≥1× pro Jahr 1x pro Woche


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Quanjer GLI 2012-Normalwerte ohnehin eine Software zur Be-rechnung des 5.Perzentils benötigt, da diese nicht mehr inTabellenform dargestellt werden kann. Auch für FEV1 und FVCbenötigt man die Software zur Berechnung des 5. Perzentils, da,wie oben beschrieben, der untere Grenzwert (LLN) nur bis zueinem Lebensalter von ca. 40 Jahren bei 80% des Sollwertes liegt.Mit zunehmendem Alter sinkt der untere Grenzwert (5. Perzen-til) kontinuierlich auf weit unter 70% des Sollwertes ab.Weiterhin kann eine obstruktive Atemwegserkrankung auch beieinem normalen FEV1/FVC-Quotienten bestehen, sodass sie spi-rometrisch nicht erfasst wird. So wird zur Diagnostik der COPDbei Patienten mit entsprechendem Verdacht eine ganzkörperple-thysmografische Untersuchung (GKP) mit Bestimmung von FRC,RV, TLC, Raw und sRaw und deren Reversibilität empfohlen [5].So kann z.B. bei einer hochgradigen Lungenüberblähung dieVitalkapazität stark vermindert sein, die Totale Lungenkapazität(TLC) ist aber normal oder erhöht, das Residualvolumen und dieFRC sind erhöht, und der spezifische Atemwegswiderstand(sRaw) ist ebenfalls erhöht [6]. Die Kombination von verminder-ter VC bei normaler oder erhöhter TLC bei normalem FEV1/FVC-Quotienten wird auch als Small-Airways-Obstruction-Syndrombeschrieben [7], ist aber nur Ausdruck einer massiven Lungen-überblähung, die auch unter dem Überbegriff „Obstruktion“ sub-summiert wird [10]. Zur Bestimmung der Reduktion der Gas-austauschfläche (Emphysem) bei der COPD ist weder die Spiro-metrie noch die GKP geeignet. Dazu sind die Messung der Diffu-sionskapazität oder ein quantitatives CT erforderlich.Erkrankungen, die mit einer obstruktiven Ventilationsstörungeinhergehen, sind in●" Tab.6 aufgeführt. Stenosen in den oberenAtemwegen (z.B. tumorbedingte Trachealstenosen oder Stimm-bandparesen) können zur Plateaubildung in der Fluss-Volumen-Kurve führen, d.h. große Atemströme werden regelrecht ge-kappt. Natürlich muss hier eine artifizielle Stenose am Mund-stück durch das Gebiss ausgeschlossen sein. Bei begründetemVerdacht auf eine zentrale Atemwegsstenose (z.B. stridoröse At-mung) sollte nicht nur die forcierte exspiratorische, sondern auchdie forcierte inspiratorische Fluss-Volumen-Kurve bestimmt

werden, die die Limitierung der Spitzenflüsse in der Regel deutli-cher zeigt. Da die Strömungshindernisse oft mechanisch instabilsind, sind die Fluss-Volumen-Kurven dann allerdings schlechtreproduzierbar. Beim optischen Eindruck einer exspiratorischenPlateaubildung in der Fluss-Volumen-Kurve muss an einenTumor oder an eine Stenose im Bereich der großen Atemwegegedacht werden.

Reversibilitätstest mit BronchodilatatorenWird eine obstruktive Ventilationsstörung vermutet, sollte einBronchodilatationstest durchgeführt werden. Die Messungendes FEV1 erfolgen vor und 15 Min. nach Inhalation eines kurz-wirksamen Betamimetikums (z.B. bis zu 400µg Salbutamol in4 separaten Dosen) bzw. vor und frühestens 30 Min. nach Inhala-tion eines schnell wirksamen Anticholinergikums (z.B. 160µgIpratropiumbromid). Bei nahezu 4000 gesunden Nie-Rauchernim Alter über 40 Jahren fand sich das 95. Perzentil (upper limitof normal, ULN) nach Gabe von 200µg Salbutamol bei einem An-stieg der FEV1 um mindestens 10% des Sollwertes bzw. über 12%des Ausgangswertes [8]. In der Praxis ist es aber üblich, auch dieabsolute Änderung anzugeben, wobei ein Wert von 200ml vor-geschlagen wird. Eine sicher positive Reaktion wird bei einemAnstieg der FEV1 um >12% des Ausgangswertes und einem An-stieg über 200ml angenommen. Je höher die Reversibilität destowahrscheinlicher ist die Diagnose eines Asthmas, vor allem beientsprechender Klinik. Eine COPD ist aber nur bei einer Normali-sierung der Obstruktion ausgeschlossen. Auch ein negativer Re-versibilitätstest schließt ein Asthma bronchiale nicht sicher aus,da ein Ansprechen zu einem späteren Untersuchungszeitpunktmöglich ist („variable“ Obstruktion bei Asthma) bzw. der Patientso stabil eingestellt ist, dass nur im Provokationstest eine asth-matische Entzündung sichtbar wird. Auch bei COPD-Patientenliegt häufig (bis zu 60% im Stadium II) ein positiver Reversibili-tätstest vor, allerdings besteht bei den COPD-Patienten eine sehrgroße Variabilität, so kann bei bis zu 50% der Patienten die Reak-tion auf den Reversibilitätstest (positiv bzw. negativ) bei nachfol-genden Untersuchungen verändert sein [9].Bei COPD – im Gegensatz zu Asthma –wird das nach der Inhala-tion von Bronchodilatatoren bestimmte FEV1 zur Schweregrad-einteilung der Obstruktion verwendet. Bei der Beurteilung derReversibilität ist auf die vorausgegangene Karenz von Broncho-dilatatoren zu achten (kurzwirksame Betamimetika und Anti-cholinergika 6 Stunden, langwirksame Betamimetika und retar-dierte Theophyllinpräparate 12 Stunden, langwirksame Anticho-linergika 48 Stunden). In●" Tab.7 sind unterschiedliche Reversi-bilitätstestungen bei Obstruktion beschrieben.

Tab. 6 Differenzialdiagnosen bei obstruktiver Ventilationsstörung.

– Asthma bronchiale

– COPD

– Bronchiektasie

– Cystische Fibrose (Mukoviszidose)

– Silikose

– Stenose im Bereich der großen Atemwege (cave: Tumor)

– Lungenparenchymerkrankungen mit Obstruktion (z. B. Sarkoidose)

4< 30 %

330–50 %

250–80 %

1> 80 %

Chohes Risiko

wenige Symptome

Dhohes Risiko

viele Symptome

Aniedriges Risiko

wenige Symptome

mMRC 0–1oder CAT < 10

mMRC >2oder CAT ≥ 10

Bniedriges Risikoviele Symptome

* mehr als eine Exazerbation pro Jahr oder auch nur eine einzige stationäre Behandlung wegen Exazerbation

> 1*

1

0

FEV 1 (

% S

oll)

Exazerbationshistorie

Symptome

Abb.16 Kombinierte Bewertung der COPD.Klassifikation A–D.


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2.Restriktive VentilationsstörungEine restriktive Ventilationsstörung ist durch eine Behinderungder normalen Lungenausdehnung oder fehlendes Lungenparen-chym charakterisiert. Definiert ist sie durch eine Verminderungder Totalkapazität, die allerdings spirometrisch nicht gemessenwerden kann. Eine verminderte Vitalkapazität alleine kann nichtden Nachweis einer restriktiven Ventilationsstörung erbringen,da die Vitalkapazität durch Erhöhung des Residualvolumens beiÜberblähung erniedrigt sein kann, ohne dass eine Restriktion(=erniedrigte TLC) vorliegen würde. Die Bestimmung der Vital-kapazität kann inspiratorisch (IVC) oder bei forcierter Exspiration(FVC) gemessen werden. Wenn der FEV1/FVC-Quotient normaloder erhöht ist, ist eine Überblähung (Erhöhung des Residual-volumens) unwahrscheinlich. Man darf dann bei einer vermin-derten Vitalkapazität eine restriktive Ventilationsstörung vermu-ten. Der spirometrische Schweregrad der restriktiven Ventila-tionsstörung ergibt sich aus der Einschränkung der FVC bzw.(wenn untersucht) der IVC, ausgedrückt in Prozent des Sollwerts(●" Abb.17). Wie bei der obstruktiven Ventilationsstörung istauch hier die fünfteilige Schweregradeinteilung wegen der neu-en Normalwerte verlassen worden, sodass auch hier jetzt einedreiteilige Einteilung empfohlen wird.Man unterscheidet prinzipiell eine pulmonale von einer extrapul-monalen Restriktion, die jeweiligen Ursachen sind in●" Tab. 8 zu-sammengefasst. Die pulmonale Restriktion ist durch eine ver-mehrte Steifigkeit (verminderte Compliance) der Lunge bedingt.Daher ist die „Entleerung“ der Lunge bei forcierter Exspirationdurch die erhöhte Retraktionskraft beschleunigt, der Peak-Flowkaum erniedrigt und die Fluss-Volumen-Kurve exspiratorischnach außen gewölbt (konvex verformt). Beim Zustand nachPneumektomie liegt eine restriktive Ventilationsstörung vor, wo-bei die Steifigkeit der verbliebenen Lungenhälfte normal ist. Beiextrapulmonaler Restriktion ist die Lungenausdehnung trotz nor-maler Lunge, z.B. durch Atemmuskelschwäche oder Thoraxdefor-mität vermindert. Dabei ist die Fluss-Volumen-Kurve kleiner undnicht verformt. Zur Diagnostik der Atemmuskelschwäche als Ur-sache einer Restriktion ist die Bestimmung der maximalen Inspi-rationskraft und der Blutgase notwendig (siehe Empfehlungen

der Deutschen Atemwegsliga zur Messung der inspiratorischenMuskelfunktion) [14].

Quantifizierung der RestriktionDer Schweregrad der restriktiven Ventilationsstörung wird überdie Einschränkung der Vitalkapazität, entweder inspiratorisch(IVC) oder während der forcierten Exspiration (FVC) gemessen,bestimmt. Statt einer fünfstufigen wird eine dreistufige Eintei-lung empfohlen, um zu vermeiden, dass bei älteren Patientenein eben pathologischer Wert bereits einen Grad II der Ventila-tionsstörung zur Folge hätte (●" Abb.17). Auch hier muss nichtder Schweregrad der Ventilationsstörung mit dem Schweregradder Erkrankung übereinstimmen. So können z.B. Patienten mitschwerster Hypoxie bei Lungenfibrose lediglich eine leichte res-triktive Ventilationsstörung aufweisen.

3.Differenzialdiagnose bei verminderter VitalkapazitätEine verminderte Vitalkapazität ist bei verminderter Totalkapazi-tät (TLC<5. Perzentil) Ausdruck einer restriktiven Ventilations-störung. Eine verminderte Vitalkapazität bei normaler oder er-höhter Totalkapazität ist Folge einer Lungenüberblähung, diedurch eine Erhöhung des Residualvolumens und der funktionel-len Residualkapazität (FRC) ganzkörperplethysmografisch nach-gewiesen wird. Erfahrungsgemäß ist bei einer obstruktiven Ven-tilationsstörung mit einem FEV1/FVC-Quotienten unter 55% dieVerminderung der Vitalkapazität fast immer durch eine Lungen-überblähung bedingt, wenn nicht andere Hinweise für einerestriktive Ventilationsstörung bestehen (z.B. Herzinsuffizienz,Kyphoskoliose, Pleuraschwarte, etc.). Allerdings kann auch eineLungenüberblähung ohne Verminderung des FEV1/FVC-Quotien-

Tab. 8 Differenzialdiagnosen bei restriktiven Ventilationsstörungen.

Differenzialdiagnosen

a) pulmonal

Diffuse Lungenparenchymerkrankungen

Silikose

Pneumonie

Pneumonitis

Cystische Fibrose (Mukoviszidose)

Bronchiektasie

Linksherzinsuffizienz (oft mit Obstruktion)

b) extrapulmonal

Pneumothorax

Atemmuskelschwäche (z. B. neuromuskuläre Erkrankungen,Myopathien, Steroide, Hyper/Hypothyreose etc.)

Kyphoskoliose

instabiler Thorax

Pleuraerguss, -schwarte

Zwerchfellparese

Adipositas

c) Zustand nach Pneumektomie

Definition Schweregrad

TLC < LLN

I leicht FVC (IVC) > 60% Soll

II mittelschwer FVC (IVC) 40 – 60% Soll

III schwer FVC (IVC) < 40% Soll

LLN = unterer Grenzwert (Z-Score <−1,645 bzw. < 5. Perzentil)

Abb.17 Restriktive Ventilationsstörung.

Tab. 7 Reversibilitätstestung bei Obstruktion.

1. Einfache Akutreversibilitäts-Testung2 Hübe kurzwirksames Betamimetikum, z. B. Salbutamol, Fenoterol,alternativ Formoterol, Messung nach 15 Minuten oder160µg Ipratropiumbromid, Messung nach 30 Minuten

2. Maximale Akutreversibilitäts-Testung4 Hübe kurzwirksames Betamimetikum (z. B. 400µg Salbutamol)und160µg Ipratropiumbromid (Atrovent) (oder 2 Hübe Tiotropium-bromid (mit Respimat) Messung nach 45 Minuten)

3. Langzeit-Reversibilitäts-Testung20–30mg Prednisolon/d oral für 7–10 Tagezusätzlich zur inhalativen Therapie


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ten bestehen. Dies trifft z.B. auf das „Small-Airways-Obstruction-Syndrom“ zu. Nach Behandlung mit Bronchodilatatoren kanneine Obstruktion über den FEV1/FVC-Quotienten nachweisbarsein, da die IC und damit die FVC zunehmen. Jedenfalls wird dieseKonstellation international als eine Art der obstruktiven Ventila-tionsstörung interpretiert (●" Abb.18). Bei dieser Konstellationwürde man ganzkörperplethysmografisch bei einer reinen Lun-genüberblähung ohne Obstruktion einen normalen Atemwegs-widerstand bei erhöhtem spezifischem Atemwegswiderstand er-warten, bei obstruktiver Atemwegserkrankung mit Lungenüber-blähung wären Atemwegswiderstand und spezifischer Atem-wegswiderstand erhöht [6].Es gibt allerdings Hinweise, dass bei der Konstellation normaleTLC, verminderte FVC und normaler FEV1/FVC-Quotient auchnichtobstruktive Erkrankungen vorliegen können, sodass fürdiese Konstellation auch der Begriff „nonspecific pattern“ (NSP)gewählt wurde [11].Der früher häufig verwendete Terminus „kombinierte Ventila-tionsstörung“ für die Kombination aus eingeschränktem FEV1/FVC-Quotienten und verminderter Vitalkapazität unterschiednicht zwischen den Differenzialdiagnosen Restriktion vs. Lungen-überblähung und sollte wegen dieser Ungenauigkeit nicht mehrverwendet werden.Wenn aber z.B. bei einer restriktiven Ventila-tionsstörung bei einer Lungengerüsterkrankung (TLC<5. Perzen-til) der FEV1/FVC-Quotient durch gleichzeitig bestehende Ob-struktion vermindert ist (FEV1/FVC<5. Perzentil), wie es z.B. beider Sarkoidose II+ III vorkommt, sollte eine simultan bestehenderestriktive und obstruktive Ventilationsstörung diagnostiziertwerden, die im angloamerikanischen Sprachgebrauch auch„mixed defect“ genannt wird (●" Abb.18). Auch nach Lungen-resektion wegen Bronchialkarzinom findet sich diese Konstella-tion häufig, wenn das Rauchen nicht nur für den Lungenkrebs,sondern häufig auch für eine COPD der verbliebenen Lunge ver-antwortlich ist.Die den Empfehlungen der American Thoracic Society und derEuropean Respiratory Society (ATS/ERS Task Force) entnommeneAbbildung zur Interpretation der Lungenfunktion zeigt [10], dasszur Diagnose der Restriktion und der Diagnose Obstruktion plusRestriktion sowie der Lungenüberblähung (unter „Obstruktion“subsumiert) die ganzkörperplethysmografische Bestimmung derTLC notwendig ist. Wenn also eine verminderte Vitalkapazitätvorliegt, sollte eine ganzkörperplethysmografischeUntersuchungmit Bestimmung von TLC, FRC und RV erfolgen, wobei, wie obenbeschrieben, die Bestimmung des Atemwegswiderstandes unddes spezifischen Atemwegswiderstandes die Diagnostik kom-plettiert. Wie in●" Abb.18 auch ersichtlich, ist die NSP-Konstella-tion nicht eingearbeitet, hier müssen weitere wissenschaftlicheArbeiten folgen.

Spirometrie in der Arbeitsmedizin!

Spirometrie im Rahmen der arbeitsmedizinischenVorsorgeDie Spirometrie ist bei Exposition gegenüber Noxen, die Atem-wegs- oder Lungengerüsterkrankungen verursachen können,sinnvoll. Im Rahmen der Vorsorge ist vor allem die longitudinaleBetrachtung aussagekräftig. Hierfür werden primär die absolutenMesswerte verglichen, sodass eine Sollwertänderung keinen Ein-fluss hat. Zur Beurteilung des longitudinalen Verlaufs der Mess-werte im Vergleich zu den Sollwerten müssen bisherige Mess-werte auf Basis der neuen Sollwerte neu berechnet werden. AlsScreening für Lungen-/Bronchialkarzinome bei Exposition ge-genüber lungenkanzerogenen Noxen ist die Spirometrie nichtgeeignet.

Spirometrie bei Verdacht auf Arbeitsplatz-assoziiertesAsthma bronchialeHierfür sind serielle Spirometrien mit und ohne die vermuteteursächliche Exposition notwendig. Moderne portable Spirometererlauben es, dass die Probanden zu vom Pneumologen oder Be-triebsarzt vorgegebenen Uhrzeiten mehrmals täglich und übereinen längeren Zeitraum von vier bis fünf Wochen ihre Lungen-funktion selbst messen können (Lungenfunktionsmonitoring).Durch die Speicherung der Uhrzeit, Zahl der Tests und Registrie-rung der besten Fluss-Volumen-Kurven kann nach Übertragungder Daten auf einen Rechner der Verlauf über den Tag und anArbeits- versus arbeitsfreien Tagen verglichen werden, um Rück-schlüsse auf eine etwaige Arbeitsplatzbezogenheit zu ziehen. Dader intraindividuelle Verlauf die entscheidende Zielgröße ist,sind kleinere Abweichungen gegenüber Daten, die in der Sprech-stunde mit anderen Geräten erhoben wurden, hinnehmbar. Stetsist jedoch zu dokumentieren, mit welchem Gerät die Daten er-hoben wurden. Da ein Vergleich der absoluten Messwerte imVordergrund steht, hat die Sollwertänderung keinen Einfluss.

Spirometrie bei Berufskrankheiten-GutachtenZur Klärung der Kausalitätsfrage wird die Spirometrie nebenBodyplethysmografie, Diffusionskapazität und Spiroergometriemit Blutgasen zur Diagnose des Krankheitsbildes und bei spezifi-schen Expositionstestungen im Rahmen der Darstellung desKausalzusammenhangs zwischen Krankheitsbild und beruflicherExposition eingesetzt. Im Falle des bestätigten Kausalzusammen-hangs wird die Spirometrie neben Bodyplethysmografie und Dif-fusionskapazität für die Bewertung des Parameters „Lungenfunk-tion“, eines Teilaspekts des medizinisch-funktionellen Anteilsder MdE (Minderung der Erwerbsfähigkeit) an dem durch die Be-rufskrankheit bedingten Gesundheitsschaden, herangezogen.

FEV1/FVC≥ LLNja

ja nein

nein ja ja

ja

nein

nein

nein

FVC ≥ LLN

Normal Restriktion Obstruktion Obstruktionund

Restriktion

TLC ≥ LLN

FVC ≥ LLN

TLC ≥ LLN

Abb.18 Vereinfachter Lungenfunktionsalgorith-mus für die klinische Praxis (modifiziert nach [10]),wobei TLC nicht spirometrisch messbar ist.


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GLI-Referenzwerte in der arbeitsmedizinischenBegutachtungAus arbeitsmedizinischer Sicht können die aktuellen Referenz-werte im Rahmen der pneumologischen Begutachtung ab Publi-kation ohne Übergangsfrist angewendet werden. Die Spirome-trie-Leitlinie trägt jedoch zu einer Vereinheitlichung der Umset-zung der neuen Referenzwerte bei. Falls die derzeitigen Geräteeine automatische Berechnung nicht ermöglichen, sind die Refe-renzwerte und die untere Sollwertgrenze (LLN) jedes Gutachten-patienten über die homepage www.lungfunction.org eigenstän-dig zu berechnen.Die Bemessung des medizinisch-funktionellen Anteils der MdEerfolgt durch Integration aller in den MdE-Tabellen der Begut-achtungsempfehlungen aufgeführten Bewertungsparameter:▶ Aktenlage, Verlauf der relevanten pathologischen Befunde▶ Anamnese, Verlauf der Krankheitssymptome▶ körperlicher Untersuchungsbefund▶ Lungenfunktion (Spirometrie, Bodyplethysmografie,

Diffusionskapazität)▶ Belastungsuntersuchung▶ TherapieSomit stellt die Spirometrie nur ein Kriterium unter vielen dar. Esist jedoch bei Anwendung der GLI-Referenzwerte im Rahmen derMdE-Bemessung nach den derzeitigen Begutachtungsempfeh-lungen nicht auszuschließen, dass zumindest bei pneumologi-schen Berufskrankheiten, die potenziell mit einer restriktivenVentilationsstörung einhergehen (insbesondere BK 4101/4102und BK 4103), die Ergebnisse der Spirometrie bei einigen Versi-cherten anders einzustufen sind. Dies betrifft zum einen Ver-sicherte (Fallkonstellation a), vorrangig jüngeren und mittlerenAlters, mit keiner oder niedriger MdE, deren spirometrisch be-wertete Funktionseinschränkung bei erstmaliger Anwendungder im Dezember 2012 publizierten GLI-Referenzwerte nunhöher zu bewerten ist. Zum anderen betrifft es Versicherte(Fallkonstellation b), vor allem höheren Alters, bei denen bisherals pathologisch eingestufte spirometrische Messwerte aufgrundder bei Anwendung der GLI-Referenzwerte höheren Streuung imAlter nun als Normalbefund eingestuft werden müssen.Nun stellt sich die Frage, ob die Einführung der neuen GLI-Refe-renzwerte in dem Sinne zu einer Änderung der MdE-Bemessungführt, dass die MdE beispielsweise bei Versicherten mit der Fall-konstellation a zu erhöhen und bei Versicherten mit der Fallkon-stellation b zu senken wäre. Hiergegen spricht erstens, dass fürden einzelnen Versicherten mit der Einführung neuer spirome-trischer Sollwerte keine rechtlich wesentliche Änderung in denKrankheitsfolgen eingetreten ist. Hiergegen spricht zweitens,dass sich der Umfang der verminderten Erwerbsmöglichkeitenauf dem allgemeinen Arbeitsmarkt allein durch die Einführungneuer Sollwerte nicht gewissermaßen automatisch ändert. Letz-teres Argument wäre jedoch nur dann relevant, wenn sich die Be-wertung der MdE bei pneumologischen Berufskrankheiten künf-tig nicht mehr in allererster Linie tradiert am BK-bedingtenFunktionsschaden, sondern am hiermit nicht zwingend direktkorrelierenden Anteil der durch die BK verschlossenen Arbeits-plätze orientierte.Darüber hinaus muss eine rechtliche Gleichbehandlung aller Ver-sicherten sichergestellt sein, die erstmals nach GLI-Referenzwer-ten beurteilt werden, und zwar unabhängig davon, ob sie zuvornach EGKS-Referenzwerten oder zuvor noch überhaupt nichtgutachterlich untersucht wurden.Zum Zeitpunkt der Konsentierung dieses Manuskripts ist derDiskussionsprozess zu diesem Thema noch nicht abgeschlossen.

In der Begutachtung von pneumologischen Berufskrankheitensoll die folgende Graduierung der spirometrischen Funktionsein-schränkungen für die MdE-Tabellen in den Reichenhaller, Falken-steiner und Bochumer Begutachtungsempfehlungen verwendetwerden:

Obstruktive VentilationsstörungWenn FEV1/FVC<LLN (<5. Perzentil):

Restriktive VentilationsstörungWenn TLC <5. Perzentil:

Diese Graduierung (%LLN) unterscheidet sich bezüglich der Be-rechnung von den Schweregradeinteilungen nach●" Abb.15 und●" Abb.17 (%mittlerer Sollwert). Nach derzeitigen Erkenntnissensind jedoch bezüglich der Ergebnisse kaum Unterschiede zu er-warten. Ein Abgleich beider Rechenmethoden an prospektivenDaten ist geplant.

Lungenfunktionsprotokoll!

In●" Abb.7 befindet sich ein Vorschlag für ein Lungenfunktions-protokoll. Bei den spirometrischen Sollwerten sollten die Auto-ren der Normalwerte angegeben werden. Der gemessene Wertwird dann in Prozent des Sollwertes aufgeführt. Da, wie oben be-schrieben, aus dem prozentualen Sollwert nicht auf den Norm-bereich geschlossen werden kann, sollte in einer weiteren Spalteder Z-Score angegeben werden. Dies sollte numerisch erfolgen,weil der Z-Wert direkt angibt, ob sich der gemessene Wertaußerhalb des Normbereichs befindet. Erwünscht ist eine grafi-sche Darstellung des Z-Scores durch Punkte in dem Feld mitunterschiedlichen Farben, die einen Normalbereich und einenpathologischen Bereich mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von≤5% widerspiegeln.

Grenzen der Spirometrie!

Die Messung der statischen und dynamischen Lungenfunktions-werte in der Spirometrie ist bei vielen Erkrankungen hilfreich. Esmuss aber klar darauf hingewiesen werden, dass sie nur einenTeilaspekt der Ventilationmisst (insbesondere sind Residualvolu-men und Totale Lungenkapazität nicht zu bestimmen). Zudemsind auch keine Rückschlüsse auf den Gasaustausch oder die Ver-teilung der Ventilation erlaubt. Manche wichtigen pneumologi-schen Erkrankungen können daher nicht (insbesondere Lungen-emphysem) und manche nur eingeschränkt im Sinne einer klini-schen Diagnose diagnostiziert werden, worauf die●" Tab.9 hin-weist. Gleichwohl kann die Spirometrie oft wertvolle Hinweisegeben, wenn die Ergebnisse richtig interpretiert werden.

FVC Einschränkung

≥85% LLN leichtgradig

< 85% LLN und≥55% LLN mittelgradig

< 55% LLN schwergradig

FEV1 Einschränkung

≥85% LLN leichtgradig

< 85% LLN und≥55% LLN mittelgradig

< 55% LLN schwergradig


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Anhang I!

Graduierung der MesswerteinschränkungDie obstruktive Ventilationsstörung ist durch eine Verminderungdes Tiffeneau-Index (FEV1/FVC) und die restriktive Ventilations-störung durch Verminderung der Totalen Lungenkapazität (TLC)auf Werte unterhalb des 5. Perzentils (=LLN) definiert. ZurSchweregradeinteilung wird aber bei der obstruktiven Ventila-tionsstörung das forcierte Exspirationsvolumen in 1 Sekunde(FEV1) und bei der restriktiven Ventilationsstörung die inspirato-risch (IVC) oder bei der forcierten Exspiration (FVC) gemesseneVitalkapazität benutzt. Der Schweregrad der Messwertein-schränkung stimmt aber nicht mit dem Schweregrad der Erkran-kung (z.B. Asthma oder Lungenfibrose) überein, sondern istimmer nur ein Teilaspekt des gesamten Krankheitsbildes.Gemeinsame Empfehlungen der American Thoracic Society undder European Respiratory Society (ATS/ERS Task Force: Standar-disation of lung function testing, Eur Respir J 26; 2005) haben so-wohl für die obstruktive als auch für die restriktive Ventilations-störung eine fünfstufige Schweregradeinteilung mittels FEV1 in %des Solls vorgeschlagen, neuere Empfehlungen sind nicht publi-ziert.Durch die zunehmende Streuung der Normalwerte der GLI 2012mit zunehmendem Lebensalter oberhalb von 45 Jahren (wobeiunklar ist, ob dies einem physiologischen Alterungsprozess ent-spricht) stellt sich die Frage, ob der Schweregrad der Messwert-einschränkung die Streuung berücksichtigen sollte. Es wurden 3Verfahren diskutiert:1. Die Beibehaltung der Einteilung in Prozent des Sollwertes des

jeweiligen Lungenfunktionsparameters. Damit wird deraltersabhängige Mittelwert, jedoch nicht die altersabhängigeStreuung berücksichtigt. Dabei wird eine dreistufige Schwere-gradeinteilung empfohlen, um zu vermeiden, dass bei älterenPatienten ein eben pathologischer Wert bereits einen Grad IIder Ventilationsstörung zur Folge hätte.

2. Eine Einteilung nach dem Z-Score, der ja die altersabhängigeStreuung berücksichtigt. Dies würde z.B. bedeuten, dass eineEinschränkung von FEV1 auf 50% des Sollwertes bei einemjungen Patienten (z.B. 30 Jahre) zu einer schweren Einschrän-kung (Schweregrad V) führt, bei einem älteren Patienten(z.B. 80 Jahre) aber nur zu einer moderaten Einschränkung(Schweregrad II), ältere Patienten erreichen praktisch nieeinen Schweregrad V [13].

3. Eine Einteilung bezogen auf das 5. Perzentil (LLN), wobei dieStreuung ebenfalls berücksichtigt wird. Hier wird eine drei-stufige Einteilung empfohlen, wobei ein Messwert über 85%zu einem Grad I, eine Messwerteinschränkung zwischen 85%LLN und 55% LLN zu einem Grad II und eine Messwertein-schränkung von unter 55% LLN zu einem Schweregrad III der

Ventilationsstörung führt. Auch hier führt eine identische Ein-schränkung, bezogen auf % Soll, bei älteren Patienten zu einergeringeren Einschränkung in % LLN als bei jüngeren Patienten.

Es sind keine Daten publiziert, die die Überlegenheit der einenoder anderen Graduierung der Messwerteinschränkung, insbe-sondere zum klinischen Schweregrad der Erkrankung, belegen.Bei Patienten mit COPD ist FEV1 % Soll zur Mortalität schwachkorreliert, der Z-Score ist deutlich schlechter zur Mortalität kor-reliert, für %LLN sind keine Daten publiziert. Es wird daher emp-fohlen, in Studien die drei Verfahren auf ihre Wertigkeit in Bezugauf andere Lungenfunktionsparameter und klinische Parameterbei unterschiedlichen Krankheitsbildern zu untersuchen.

Anhang II!

In der Spirometrie eingesetzte Sensortypen:a) Bei der Pneumotachografie wird der flussproportionale

Druckabfall an einem definierten Siebwiderstand (nach Lilly)bzw. einem System von Kapillarröhrchen (nach Fleisch)gemessen und daraus in Analogie zum Ohmschen Gesetz derAtemfluss bestimmt (Fluss=Druckabfall/ Widerstand).

b) Ein auf Ultraschall basierendes Messsystem bestimmt aus derder Luftströmung proportionalen Differenz der Laufzeitendiagonal angeordneter Schallwandler den Atemfluss.

c) Zusätzlich können über die einfache Laufzeitmessung desUltraschallsignals Informationen zur Gaskomposition (Mol-masse) gewonnen werden.

d) Bei der Hitzdrahtanemometrie wird ein elektrisch beheiztesSensorelement durch den Luftstrom abgekühlt. Der Atemflussergibt sich daraufhin durch Messung elektrischer Größendieses Sensorelementes.

e) Turbinen werden durch den Luftstrom in Drehung versetzt.Der gemessene Volumenstrom ist proportional der Anzahl derUmdrehungen der Turbine, die gezählt werden.

Interessenkonflikt!

Alle Autoren haben entsprechend der Vorgaben der AWMF eineErklärung zu etwaigen Interessenskonflikten abgegeben. Die Er-klärungen sind im Leitlinienreport ausgewertet. Verantwortlichfür die Aktualisierung der Leitlinie ist der Vorstand der Deut-schen Atemwegsliga. Ein Update der Leitlinie ist immer dann ge-plant, wenn wesentliche neue wissenschaftliche Erkenntnisse zuberücksichtigen sind, spätestens jedoch nach 5 Jahren.

Tab. 9 Grenzen der Spirometrie.

1. Nicht diagnostizierbar mit Spirometrie:

– Gasaustauschstörungen bei z. B. Lungenemphysem, Lungenembolie

– CO-Vergiftung

Geeignete Methode:

CO-Diffusionsmessung, Blutbild, Blutgasanalyse in Ruhe und Belastung,quantitatives CT

2. Eingeschränkt diagnostizierbar mit Spirometrie:

a) Restriktion bei den ab S. 160 beschriebenen Erkrankungen, da die TLCganzkörperplethysmografisch gemessen wird.

b) Stenosen im Bereich der Atemwege

Danksagung!

Wir danken Frau Dr. Uta Butt für die organisatorische und redak-tionelle Unterstützung.


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Institute1 Ev. Krankenhaus, Göttingen-Weende2 Charité – Universitätsklinik Berlin, Berlin3 Marien-Hospital, Wesel4 Pneumologische Klinik Dingolfing – Deggendorf, Donau Isar Klinikum5 Fachkrankenhaus Kloster Grafschaft, Schmallenberg6 Robert-Bosch-Krankenhaus/Klinik Schillerhöhe, Gerlingen7 Arbeits-, Sozial-, Umweltmedizin, Klinikum Universität München8 II. Medizinische Klinik, Klinikum Konstanz9 Internistische Facharztpraxis und Zentrum für Allergologie, PneumologieSchlafmedizin an der Klinik Maingau, Frankfurt am Main

10 Klinik Kloster Grafschaft, Schmallenberg, seit Mitte 2013 Ruhestand11 Pneumologisches Forschungsinstitut an der LungenClinic Großhansdorf12 Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen GesetzlichenUnfallversicherung, Institut der Ruhr-Universität-Bochum (IPA)

13 MVZ Bethanien, Remscheid14 Pneumologische Praxis, Marburg15 Höchberg16 RKK-Klinikum, St. Josefskrankenhaus, Freiburg17 Lungenzentrum Bethanien, Moers18 Fachärzteforum Fürth

Literatur1 Quanjer PH, Tammeling GJ, Cotes JE et al. Lung volumes and forced ven-

tilatory flows. Report Working Party Standardization of Lung FunctionTests, European Community for Steel and Coal. Eur Respir J 1993; 6:(Suppl. 16): 5–40

2 Quanjer PH, Stanojevic S, Cole TJ et al. Multi-ethnic reference values forspirometry for the 3 – 95-yr age range: the global lung function 2012equations. Eur Respir J 2012; 40: 1324–1343

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Leitlinie164

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